나이세리아
[ Neisseria ]
나이세리아(국문) Neisseria(영문)
나이세리아 속((屬, Genus)은 사람이나 동물의 점막에 감염되는 그람음성의 호기성 세균을 포함하는 분류군으로서 현재까지 총 25종이 보고되었고, 이중 사람에게 각각 임질과 수막염을 일으키는 N. gonorrhoeae와 N. meningitidis가 중요한 병원균에 해당한다.
Neisseria menigitidis (출처: gettyimagesEDGE 186450412)
목차
기원 및 명명
나이세리아는 1878년 독일의 미생물학자인 알버트 나이서(Albert Neisser)가 임질 환자들의 고름으로부터 원인균을 분리하였고, 1879년 임질균(임균, Niesseria gonorrhae)을 보고하면서 본인의 이름을 딴 속명으로 명명되었다. 현재까지 총 25종이 동물과 사람의 점막으로부터 분리되었으며 그 중 임질균(N. gonorrhea)과 수막염균(N. meningitidis) 2종이 사람에게 질병을 일으킬 수 있다고 알려져 있다.
분류군
세균 도메인 > Phylum Proteobacteria (프로테오박테리아 문) > Class Betaproteobacteria (베타프로테오박테리아 강) > Order Neisseriales (나이세리알레스 목) > Family Neisseriaceae (나이세리아 과) > Genus Neisseria (나이세리아 속)
N. gonorrhoeae (출처: gettyimagesEDGE 128585550)
병원성
- 나이세리아 속에는 현재까지 사람과 동물로부터 분리된 25종이 보고되었으며 그 중 11종이 인체에서 발견되었다.
- 그 중 가장 빈번하게 보고되는 전염성 질환의 원인균인 임질균(N. gonorrhea)은 성관계를 통하여 주로 매개되며 비뇨생식기관이나 자궁경부의 점막에 군체를 이루지만, 직장, 구강, 신생아의 결막낭 등 다양한 위치에 감염이 가능하여 질환을 유발한다. 혈액 내에서는 제한적인 증식을 하며, 패혈증으로 발전하는 경우는 드물다.
- 수막염균(N. meningitides)는 사람과 사람의 접촉에 의하여 전파되며, 혈액에서 빠르게 증식하여 패혈증을 유발할 수 있고, 급성으로 발전하여 몇 시간 내 사망에 이를 수도 있다.
- 임질균은 협막이 없으며 섬모(pili)를 가진다. 섬모는 미생물이 숙주의 상피세포나 점막에 잘 결합할 수 있도록 하며, 포식작용에 대한 저항성을 가지게 할 뿐 아니라 독성인자로 작용하거나 항원성을 나타내기도 한다.
- 이 두 종을 제외한 다른 종들은 특별한 질환을 일으키지 않는 공생균이 대부분이며, 임질균의 경우도 섬모가 없는 경우 병원성이 없는 것으로 보고되었고, 수막염균의 경우 발병하지 않은 건강한 사람에서 상당한 빈도로 발견되고 있다.
유전체 크기 및 대사 능력
나이세리아 속에 포함되는 종들의 유전체 크기는 1.8~2.2 Mb 정도이며 유전자의 수는 2,000~2,800개 정도이다1).
| 종명 | 유전체크기(Mb) | GC content | 유전자수 |
| N. elongata | 2.260 | 54.2 | 2589 |
| N. sicca | 2.786 | 50.9 | 2842 |
| N. mucosa | 2.543 | 51.1 | 2594 |
| N. subflava | 2.288 | 49.0 | 2303 |
| N. flavescens | 2.199 | 49.2 | 2240 |
| N. cinerea | 1.876 | 50.8 | 2050 |
| N. polysaccharea | 2.044 | 52.0 | 2268 |
| N. lactamica 23970 | 2.148 | 52.3 | 2359 |
| N. gonorrhoeae FA1090 | 2.153 | 52.7 | 2002 |
| N. meningittdis MC58 | 2.184 | 51.8 | 2049 |
이 분류군에 속하는 종들은 catalase와 oxygenase를 가지고 있으며, 각 종별로 당(sugar) 이용성의 차이가 있어서 종의 구분에도 활용된다. 그 예로서 임질균의 경우 포도당을 이용하는 반면, 수막염균은 포도당과 맥아당을 이용할 수 있다.
나이세리아와 같은 인체나 동물의 조직에서 살아가는 미생물은 생존을 위하여 효과적인 철이온의 흡수가 필수적으로 요구되며, 세균은 이온 킬레이터인 사이데로포아(siderophore)를 분비한 다음 세포 내로 재 흡수하는 방법과 숙주의 철이온 결합 단백질(transferrin, lactoferrin, hemoglobin 등)을 직접 섭취하는 방법을 주로 사용한다.
모양과 크기
나이세리아 속의 종들은 그람음성의 호기성 구균으로서 0.6~1.0 μm의 직경을 가지며, 임질균과 수막염균은 운동성이 없는 쌍구균(diplococci)의 형태를 가진다. 다른 종들 또한 쌍구균이나 사련구균(tetrad) 형태를 가지는 반면, N. elongata는 0.5 μm 굵기의 쌍간균(diplobacilli) 또는 연쇄상간균(사슬형간균, streptobacilli) 형태를 나타낸다. 대부분 선모를 가지고 있으며, 다당류 캡슐을 가지고 있는 종도 있다. 대표적인 인체병원성균 중 하나인 수막염균은 외막을 둘러싸고 있는 다당류 캡슐을 가지고 있어서 혈장 내 면역계에 대한 회피 수단이 될 수 있으며 또한 독성인자로 작용한다. 이에 반해 임질균은 일반적인 지질다당질(Lipopolysaccharide, LPS)를 가지고 있으나, 통상적인 그람음성 세균의 지질다당질보다 짧고 분지된 형태의 지질올리고당(lipooligosaccharide, LOS)를 가진다. 지질올리고당은 내독소(endotoxin)로 작용하며, 항생 활성 펩타이드에 대한 내성을 나타낸다. LOS의 탄수화물 부분의 다양성은 수지상세포의 병원체 인식을 조절하는 중요한 수단이 된다2).
생태계 내 분포
동물의 점막이나 혈장에서 분포하며, 생장 최적온도는 37℃로 25℃ 이하에서는 생존이 억제된다. 대부분의 Nisseria 종들은 수막염균을 제외하고는 혈액 내에서는 증식이 제한적이다. 그러나 수막염균의 경우 혈액으로 침투 시 매우 빠르게 증식하여 12시간 내에 심각한 패혈증을 유발할 수 있다. 임질균의 경우 비뇨생식기관과 자궁경부의 점막에서 주로 발견되지만, 비정상적인 성관계나 산모의 감염에 의해 직장, 인두(pharyngitis), 신상아 결막낭 등에서도 감염된다. 수막염균은 초기에 코인두에 감염이 되지만, 코인두 상피세포의 방어기능에 의해 증상이 발현되지 않는 경우가 많다. 그러나 상피세포 장벽을 침투하여 혈액으로 감염되면 패혈증을 유발한다.
집필
박두상/한국생명공학연구원
참고문헌
1. Reddy, M.P., Paniscus, M., Weyand, N.J., Rendón, M.A., Calton, C.M., Hernández, D.R., Higashi, D.L., Sodergren, E., and Weinstock, G.M. 2010. Genome sequencing reveals widespread virulence gene exchange among human Neisseria species. PLoS One 5: e11835.
2. 2. Vliet, S.J., Steeghs, L., Bruijins, S.C.M., Vaezirad, M.M., Blok, C.S., Arenas Busto, J.A., Dekin, M., Putten, J.P.M., and Kooyk, Y. 2009. Variation of Neisseria gonorrhoeae lipooligosaccharide directs dendtric cell-induced T helper responses. PLoS Pathog. 5, e1000625.
동의어
Neisseria, 나이세리아, neisseria