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서 론
Tsukamurella 속은 방선균으로 주로 토양, 물, 진흙 등의 환경 및 절지동물에서 관찰되며, 비운동성, 절대호기성, 약한 항산성, 카탈라아제 양성이고 균사와 아포를 형성하지 않는 그람양성막대균이다[1, 2]. 현재까지 Tsukamurella 속에 의한 인체감염은 중심정맥관 관련 혈류감염이 가장 흔하며, 이외에 뇌수막염, 복막염, 각막염, 결막염, 피부감염, 뇌농양, 호흡기계 감염, 급성중이염 등도 보고되었다[1]. 국내에서는 T. inchonensis에 의한 혈류감염 2예와 T. pulmonis에 의한 혈류감염 2예 및 복막투석을 하는 환자에서 T. tyrosinosolvens에 의한 복막염이 보고된 바 있다[3, 4]. 저자들은 T. tyrosinosolvens에 의한 국내 첫 중심정맥관 관련 혈류감염 증례를 경험하여 이에 대하여 문헌 고찰과 함께 보고하고자 한다. 서울대학교병원 기관생명윤리위원회는 본 연구를 승인했고(IRB No. 2103-179-1207), 사전동의의 필요성을 면제했다.
증 례
장루가 있는 8세 여아가 해열제를 복용해도 호전되지 않는 39.0°C 이상의 발열이 하루동안 지속되어 응급실을 통해 입원하였다. 환아는 재가 정맥영양요법을 위해 중심정맥관을 가지고 있었다. 입원 시 이학적 검사상 활력징후는 혈압 96/56 mm/Hg, 맥박수 158회/분, 호흡수 24회/분, 체온 38.2°C였다. 복통 및 상기도감염 증상은 없었으며, 장루배액양상, 소변양상도 모두 특이소견은 없었다. 혈액검사상 헤모글로빈은 11.5 g/dL, 백혈구 수는 6.82×109/L (호중구 비율 92%), 혈소판 수는 113×106/L였으며, C-반응단백질(C-reactive protein, CRP)은 2.48 mg/dL로 상승한 소견이 관찰되었다.
환자는 출생 후 태변을 보지 못하고 구토를 동반한 복부팽창으로 수술장 생검을 시행했고, 무신경절증이 확인되어 이중원통루장루술을 시행했다. 환자는 비경구영양을 위해 중심정맥관을 삽입하였으며, 중심정맥관 관련 혈류감염이 수차례 발생했었다.
응급실 내원 당일 말초 정맥에서 채혈한 2쌍 및 브로비악 카테터에서 채혈한 1쌍의 혈액검체를 각각 BACTEC Peds Plus/F, Lytic/10 Anaerobic/F (Becton Dickinson, Sparks, MD, USA) 병에 접종하여 BACTEC FX (Becton Dickinson)에서 배양하였다. 중심정맥관혈액 호기성 혈액배양병 1개와 말초혈액 호기성 혈액배양병 1개에서 각각 26시간, 45시간 후에 양성반응을 보였으며, 그람양성막대균이 검출되었다. 분리된 그람양성막대균은 혈액한천배지에 35°C, 5% CO2 조건에서 18시간 배양 후 황백색의 표면이 거친 비용혈성 집락을 형성하였다(Fig. 1). 해당 균주는 VITEK 2 system (bioMérieux, Durham, NC, USA)의 GP ID card로 동정되지 않았다. 이어서 microflex LT (Bruker Daltonics, Bremen, Germany)를 이용해 matrix-assisted laser desorption ionization time-of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) 검사를 시행했고, 결과는 MALDI Biotyper RTC software 3.1을 기반으로 하는 MBT Compass Library (DB6903, version 6.0)로 분석했다. MALDI-TOF MS 결과 T. paurometabola (score value: 1.844), Tsukamurella sp (score value: 1.714)로 제조사 지침에 따라 Tsukamurella 속으로 동정되었다. 본 증례에서 분리된 균주는 범용 시발체를 사용하여 16S rRNA 염기서열분석을 시행했고, DNA 증폭은 27F/1492R 시발체를, 염기서열분석에는 785F/907R 시발체를 사용했다[5, 6]. 그 결과 전체 16S rRNA 염기서열에 해당하는 약 1,500 bp의 염기서열을 얻었고, BLAST 알고리즘을 이용해 GenBank database에서 검색하고 CLSI guideline에 따라 해석했다[6]. 해당 균주의 16S rRNA 염기서열은 T. tyrosinosolvens (GenBank accession no: NR_042801.1)와 99.86% (1,459/1,460)의 일치도, T. hominis (GenBank accession no: NR_159884.1)와 99.73% (1,457/1,460)의 일치도, T. ocularis (GenBank accession no: NR_159883.1)와 99.73% (1,457/1,460)의 일치도를 보여 종 수준 감별이 어려웠다. 정확한 종 수준 동정을 위해 추가로 groEL 유전자 염기서열을 분석했고, 유전자 증폭 및 염기서열분석에 사용한 시발체는 LPW34162 (5′-GAC GCT CAT CGT CAA CAA GAT CC-3′)와 LPW33894 (5′-GGA CTY AGA AGT CCA TGC CGC CCA T-3′)였다[7]. 해당 균주의 groEL 염기서열을 GenBank database에서 검색한 결과 T. tyrosinosolvens (GenBank accession no: CP070357.1)와 99.51% (807/811)의 일치도, T. hominis (GenBank accession no: KY807131.1)와 97.78% (662/677)의 일치도를 보였다. 또한, MEGA X software (https://www.megasoftware.net)를 이용하여 Tsukamurella 속의 표준 및 참조균주와 계통발생학적 분석 결과, 해당 균주는 T. tyrosinosolvens와 높은 유사성을 보였다(Fig. 2). 해당 균주는 염기서열 일치도와 계통발생학적 분석 결과를 종합하여 T. tyrosinosolvens로 동정되었다.
항균제감수성검사는 Etest (bioMérieux, Marcy l’Etoile, France)를 사용하여 Mueller-Hinton 한천배지에 35°C, 5% CO2 조건에서 24시간 배양 후 최소억제농도를 측정했고, CLSI guideline M62의 Nocardia spp. and other aerobic actinomycetes 기준에 따라 해석했다[8]. 그 결과 trimethoprim-sulfamethoxazole에 내성, vancomycin에 중등도내성, ceftriaxone, ciprofloxacin, levofloxacin, imipenem, linezolid, minocycline에 감수성을 보였고, 감수성검사 해석기준이 없는 meropenem과 piperacillin/tazobactam의 최소억제농도는 각각 0.75 ˛g/mL, >256/4 ˛g/mL였다(Table 1).
입원 시 혈액배양검사 시행 후 vancomycin과 piperacillin/tazobactam 투약을 시작했고, 입원 4일째 발열이 호전되었다. 입원 6일째 vancomycin, piperacillin/tazobactam을 중단하며 meropenem으로 변경했다. 입원 8일째 브로비악 카테터를 제거 후 재삽입했고, 카테터 팁을 배양했으나 균이 검출되지 않았다. 입원 13일째 metronidazole 투약을 시작하였으며, 입원 20일째 meropenem을 중단하고 입원 23일째 metronidazole 경구약으로 변경하여 퇴원했다.
입원 2일째 시행한 2쌍의 말초정맥 혈액배양과 1쌍의 중심정맥 혈액배양 중 중심정맥 혈액에서만 T. tyrosinosolvens가 확인되었고, 말초정맥 혈액배양은 음성이었다. 입원 9일, 13일, 17일에도 각각 말초정맥 2쌍과 중심정맥 1쌍의 혈액배양을 시행하였으나 모두 음성이었다.
고 찰
Tsukamurella 속은 호기성 방선균에 속하는 그람양성막대균으로 토양 등의 환경에서 발견되고 드물게 인체감염을 일으킨다[1]. Tsukamurella 속에 의한 감염은 후천성면역결핍 환자 및 혈액종양 환자와 같은 면역저하자에서 카테터 관련 혈류감염을 일으킨 사례가 주로 보고되었다[1]. Tsukamurella 속의 총 16개 종 중 현재까지 인체감염이 보고된 것은 총 12개 종이고, 그 중 T. paurometabolum, T. pulmonis, T. tyrosinosolvens에 의한 감염이 대부분을 차지한다[1, 7, 9]. T. tyrosinosolvens의 병원성은 명확하지 않으나, 보고된 인체 감염 중 상당수는 중심정맥관 관련 혈류감염이었고[5], 이 외에 각막염, 결막염과 같은 안구감염 및 폐렴도 일으켰다[10, 11]. 국내 보고는 복막투석 중인 환자의 복막염에서 T. tyrosinosolvens가 동정된 1예가 있다[12].
재가 정맥영양요법은 위장관을 통한 영양 공급이 불가능한 환자에게 가정에서 정맥을 통해 영양분을 공급하는 방법으로, 카테터 관련 혈류감염은 재가 정맥영양요법을 시행하는 환자의 10%가 경험하는 합병증이다[13, 14]. 카테터 관련 혈류감염의 진단은 카테터를 제거하는 경우와 제거하지 않는 경우로 나눌 수 있다[15]. 카테터를 제거하는 경우, 무균적으로 자른 카테터 팁을 배양병에 담아 배양된 균이 말초혈관에서 채취한 혈액에서 배양된 균과 같으면 진단이 가능하다. 카테터를 제거하지 않는 경우, 카테터 내강을 통해 채취한 혈액과 말초혈관에서 채취한 혈액의 동량을 동시에 배양하여 카테터를 통해 채취한 혈액이 말초혈관 채취 혈액보다 배양되는 균이 3배 이상 많거나, 2시간 먼저 자동혈액배양기에서 양성 신호를 보이면 카테터 관련 혈류감염으로 진단할 수 있다. 본 증례의 환자는 중심정맥과 말초정맥 혈액배양에서 동일한 균이 분리되었고, 중심정맥 혈액배양병의 양성 시간이 말초정맥 혈액배양병에 비해 2시간 이상 빨라 카테터 관련 혈류감염으로 판단하였다.
Tsukamurella 속은 느리게 자라며 집락의 표면이 거친 형태학적 특징이 인접한 속과 유사해 동정이 어렵다[1, 7]. Liu 등[16]은 형태학 및 생화학적 방법으로 동정된 Rhodococcus 속 균주에 대해 16S rRNA 염기서열분석과 hsp65 유전자 PCR-RFLP를 시행하여 66개 중 10개의 균주를 Tsukamurella 속으로 재분류하여 기존의 동정법이 Tsukamurella 속을 정확히 동정하지 못함을 보고했다. Kattar 등[17]은 T. strandjordae를 새로운 종으로 제안하는 과정에서 Tsukamurella 속의 5개 종 7개 strain에 대해 다양한 생화학적 검사와 고성능액체크로마토그래피를 이용한 균주의 구성물 분석, DNA-DNA혼성화, 16S rRNA 염기서열분석을 모두 시행하였으며, 생화학적 방법만으로 종을 명확히 구분할 수 없음을 확인하였다.
임상미생물검사실에서 MALDI-TOF MS는 신속하고 정확한 미생물 동정에 유용하지만, 본 검사실에서 사용한 MALDI-TOF MS 라이브러리에 Tsukamurella 속은 2가지만 포함되어 정확히 동정할 수 없었다. Teng 등은 Tsukamurella 속의 표준 및 참조균주의 MALDI-TOF MS 스펙트럼을 데이터베이스에 추가한 후, 다양한 Tsukamurella 균주에 대해 MALDI-TOF MS로 종 수준 동정이 가능함을 보고했다[10].
16S rRNA 염기서열분석이 세균 동정에 널리 사용되지만, Tsukamurella 속은 종간 16S rRNA 염기서열의 유사도가 99% 이상으로 종 수준 동정이 어려운 것으로 알려져 있다[18]. Tsukamurella 속의 정확한 동정을 위해 groEL, rpoB, secA1 및 ssrA 유전자 염기서열분석의 유용성을 비교한 결과, groEL 유전자가 다른 유전자보다 Tsukamurella 속의 종간 염기서열 차이가 커서 참조 및 표준균주를 종 수준에서 정확히 동정하는데 유리하다고 보고되었다[19]. 본 증례에서도 16S rRNA 염기서열분석으로는 종 수준 동정이 어려웠으며, groEL 유전자 염기서열분석을 통해 정확히 동정할 수 있었다. groEL 유전자는 hsp60, cpn60 등으로도 알려져 있으며, 미토콘드리아에서 단백질의 접힘에 관여하는 샤페로닌을 암호화하는 유전자로 원핵생물부터 진핵생물에 이르기까지 유전자 서열이 잘 보존되어 있다[20]. groEL 유전자는 Arcobacter, Campylobacter, Helicobacter, Staphylococcus, Streptococcus 속의 종 감별에 도움이 되는 것으로 알려져 있다[6]. 또한, 특정 속의 미생물 동정뿐만 아니라 앰플리콘 기반 마이크로바이옴 분석에도 활용되고 있으며, 데이터베이스인 cpnDB도 지속적으로 업데이트 되고 있다[20].
T. tyrosinosolvens의 항생제 감수성에 대해 현재까지 명확히 정리된 바는 없으나, 보고된 결과들을 바탕으로 검토하였을 때[11, 16], CLSI guideline 감수성검사 판단기준이 있는 amoxicillin/clavulanic acid, ciprofloxacin, moxifloxacin, rifampicin, vancomycin, linezolid에는 감수성을 보였으며, trimethoprim/sulfamethoxazole에는 감수성부터 내성까지 일관되지 않은 결과를 보였다. 이 외에도 감수성검사 판단 기준은 없지만 T. tyrosinosolvens는 piperacillin/tazobactam에 높은 최소억제농도를, amikacin, clindamycin, tetracycline, gentamicin, levofloxacin, teicoplanin, linezolid에는 낮은 최소억제농도를, penicillin, ampicillin, erythromycin, oxacillin, streptomycin, chloramphenicol에는 일관되지 않은 최소억제농도를 보이는 것으로 알려졌다[11, 16]. 본 환자에서 동정된 T. tyrosinosolvens의 항생제 감수성은 대부분 기존의 보고와 같으나, vancomycin에 중등도 내성을 지닌 점이 기존 보고와 달랐다[11, 16].
Tsukamurella 속의 카테터 관련 혈류감염 및 균혈증에 대한 명확한 지침은 현재까지는 마련되지 않았다. T. tyrosinosolvens에 의한 카테터 관련 혈류감염에서 카테터를 제거하고 imipenem을 단독 투약한 증례와 카테터를 유지한 채로 amoxicillin/clavulanic acid를 투약한 증례가 있었으며[16], T. tyrosinosolvens에 의한 균혈증에서 cefepime을 단독 투약한 증례와 imipenem과 tobramycin을 병용 투약한 증례를 확인할 수 있었다[11, 16]. 기존에 보고된 문헌들을 바탕으로 Safei 등[1]은 Tsukamurella 속에 의한 카테터 관련 감염에 대해 카테터를 제거하고 베타락탐계와 아미노글리코사이드계 항생제를 병용할 것을 권장하였다. 본 증례의 환자는 카테터를 유지하며, vancomycin과 piperacillin/tazobactam을 투약해 9일째 중심정맥관과 말초혈관을 통해 채혈한 혈액배양액에서 균이 자라지 않음을 확인했다.
본 증례는 T. tyrosinosolvens에 의한 카테터 관련 혈류감염 질환의 국내 첫 번째 보고이다. 저자들은 발열로 내원한 환아의 중심정맥관과 말초혈액에서 채혈한 혈액배양의 양성시간 차에 의해 카테터 관련 혈류감염으로 판단했다. 그람양성막대균은 VITEK 2로 동정되지 않았으며, MALDI-TOF MS를 통해 Tsukamurella 속으로 확인되었다. 16s rRNA 염기서열분석에서 Tsukamurella 속의 3개의 종과 일치도가 높아 종 수준 동정은 불가능했으며, 추가로 groEL 유전자 염기서열분석을 통해 T. tyrosinosolvens로 동정했다. 저자들은 본 증례를 통해 Tsukamurella 속의 감염이 의심될 경우 정확한 동정을 위해 16s rRNA 뿐 아니라 groEL 유전자 염기서열분석이 종 수준 동정에 유용함을 확인했으며, 정확한 동정을 바탕으로 Tsukamurella 속의 항생제 감수성 결과 및 치료 지침의 필요성 또한 확인하였다.
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