클로스트리디움 디피싸일

클로스트리디움 디피싸일; 클로스트리듐 디피실리(국문) Clostridium difficile(영문)

 Clostridium difficile은 정상 성인의 2~5%에서 장관에 나타나는 정상 상재균이며, 병원 내에서는 기회감염균으로 작용한다. 평소에는 정상적으로 장관내에 존재하지만 면역력 저하시 기회감염균으로서 작용한다. 이 균은 그람양성 포자형성 무산소성 세균이고 다양한 종류의 독소를 생성하기에 문제가 된다.

C. difficile은 장독소와 세포독소 두 가지의 외독소를 생성하는데 약간 씩의 차이는 있지만 둘 다 설사와 장염을 유발하는 물질들이다. C. difficile의 독소들은 항생제 관련성 설사와 위막성 장염의 두 증후군을 유발시킨다, 항생제 사용으로 장내 상재균의 분포가 변화되면 상재균에 억제되있던 C. difficile이 과성장되어 감염을 일으킨다. 이것은 소아나 면역력이 떨어진 노인에게 주로 발생한다. C. difficile에 의한 설사 및 위막성 장염은 penicillin, cephalosporin, clindamycin 등의 항생제뿐만 아니라 azidothymidine과 methotrexate 등의 항균 활성을 보이는 약제에 의해서도 발생한다.

목차

Clostridium difficile은 1935년 Hall과 O'Toole에 의해 처음으로 분리되었다. 이들은 분리 배양이 매우 어려워서 라틴어로 어렵다는 뜻으로 ‘difficile'로 명명할 것을 제안했다. Clostridium이란 용어는 ‘kloster (κλωστρ)’란 그리스어에서 유래한 말로서 방추(spindle)를 의미한다. 1940년 Snyder는 태어난 지 10주에서 1년이 된 영아로부터 Clostridium difficile를 분리했다. 1960년까지 분리에 대해 더 이상 보고가 없다가 McBee가 물개의 내장 내용물로부터 이 균을 배양했고, 1962년에는 Smith와 King이 인간의 감염증에서 이 균이 존재함을 발표했다. Clostridium difficile의 독소 생성 집락은 실험실용 동물의 항생제와 관련된 ileocecitis (맹장염의 일종)와 인간의 위막성 결장염의 주된 원인임이 증명되었다. Keighley는 Clostridium difficile이 위장내의 수술 이후에 처방되는 항생제 치료 후에 위막의 변화 없이 일어나는 대장염과 설사와 관련된다고 밝혔다.

Bacteria (세균 계) > Phylum Firmicutes (후벽균 문) > Class Clostridia (클로스트리디움 강) > Order Clostridiales (클로스트리디움 목) > Family Clostridiaceae (클로스트리디움 과) > Genus Clostridium (클로스트리디움 속) > Species Clostridium difficile (클로스트리디움 디피싸일 종)

C. difficile은 비침습성이다. C. difficile이 증식하면서 생성되는 독소는 장염을 유발한다. 즉, 병원성 C. difficile은 독소 A (Toxin A, TcdA)와 독소 B (Toxin B, TcdB)를 동시에 생산하고, 이 독소들은 열에 약하다. 장독소인 독소 A는 수분 분비 및 장내 출혈을 일으키고, 독소 B는 세포독성이 있다. C. difficile에 의한 설사증은 염증성 또는 괴사성 점막 병변부를 동반하고, 또한 이 균은 위막성 대장염을 일으킨다.

신생아들은 생후 수 일 또는 수 주 동안 균 또는 균의 독소들을 장 내에 가지고 있으면서 대부분 무증상이다. 이유는 우유 속에 존재하는 fetulin이라는 당단백질과 초유, 모유 내의 분비형 IgA가 독소의 작용을 방해 또는 중화하기 때문이다. 

C. difficile의 길이는 3~6 μm이고, 폭은 0.8~1.5 μm인 그람양성 막대균이며 편재성 아포를 형성한다. 최종 발효생성물로 초산, 부틸산, 에탄올 등을 많이 배출하며 많은 양의 수소가스가 생성된다. 운동성은 있으나 용혈작용이 없고 배양 최적온도는 37°C이다.

병원 내 환경(침구, 몸무게 저울, 입원실 바닥 등)에 오염된 균의 아포는 5개월까지도 생존 가능하고, 병원 내에서 사용하는 소독제에도 저항성이 강하므로 원내 감염균으로 중요하게 여겨지고 있다.

정상 성인에서 Clostridium difficile의 장내 보균율은 2~5%이지만 신생아에서는 약 30%이다. 입원환자에서 항생제 투여로 인한 의료관련 감염병의 일종이며, 소아나 면역력이 떨어지는 노인에게서 자주 발생한다. 특히 감염의 중증도는 나이가 증가함에 따라 높아진다. 미국에서는 항생제 관련 설사병의 15~25%를 차지한다. 환자가 아무런 증상을 나타내지 않고 세균배양이나 독소검사에서 양성반응을 보이는 경우도 있다.

C. difficile의 독소는 항생제 관련성 설사와 위막성 장염의 두 증후군과 관련이 있다. 항생제 사용으로 장내 상재군의 분포가 변화되면 상재균에 억제되어 있던 C. difficile이 과성장되어 집락화가 이루어지고 이들이 분비하는 독소에 의해 감염이 진행된다. 집락화는 경구-대변 경로를 통해 이루어지며 위산에 저항성이 있는 포자형으로 생존하여 위를 통과하고 일차담즙에 노출된 뒤 영양형으로 전환된다. 대개 대변 1 g당 10⁸ CFU/g 이상으로 증식된 뒤 C. difficile에 의한 질병에 이환된다. C. difficile에 의한 설사와 위막성 장염은 항생제 외에도 항균작용이 있는 약제에 의해서도 발생된다.

독성 C. difficile에 의한 감염은 무증상의 보균자에서 치명적인 전격성장염까지 다양한 양상을 보인다. 증상은 보통 항생제 사용 후 5~10일 뒤에 발생하지만 설사의 경우에는 항생제를 1회만 사용해도 발생할 수 있으며, 항생제 투여를 중단하고 10주 후에도 발생할 수 있다. 설사 이외의 주로 발열, 복통, 백혈구증가증, 메스꺼움 등이 동반된다. 저알부민혈증이 나타날 수 있으며 그 외에도 오심, 권태, 탈수, 잠혈변, 복강내 합병증이 발생할 수 있다. 복강내 합병증에는 독성 거대결장, 창자꼬임, 장 천공 등이 있으며 드물게 균혈증, 비장농양, 골수염 등의 보고도 장외증상으로 나타난다. 살모넬라와 같은 장관 병원체로 인한 설사와 허혈성 대장염 등과 감별해야 한다.

C. difficile 관련성 설사의 검사실 표준 진단방법은 조직배양에서 세포독소를 검출하는 것이다. 이 방법은 일반 세균 검사실에서는 이용하기 어려워 배양검사로 상층화된 장내독소시험법을 많이 사용한다. 하지만 C. difficile은 정상인의 3%, 입원환자의 약 20%에서 상재하며 모든 C. difficile이 독소를 생산하는 것이 아니기 때문에 특이도가 낮은 진단법이다. C. difficile에 의한 위막성 장염의 임상적 진단 기준은 항생제 사용 후 설사가 있으며 다른 원인균은 분리되지 않고 적절한 항생제 치료에 반응이 있어야 한다. 위막이나 미소농양을 확인하는 내시경 검사가 가장 정확한 진단법이다.

2개월 이내에 항생제를 사용한 적이 있는 설사 환자에서 입원 후 72시간 이후 설사가 발생한 경우라면 감염을 의심해봐야 한다. 그리고 환자가 발열, 식욕부진, 복통이나 매스꺼움 등을 호소하면서 하루에 3번 이상의 묽은 점액질 설사변이 나타나면 일단 의심한다. 환자의 변에서는 일반 혈액검사에서 설명되지 않는 백혈구증가증(unexplained leukocytosis)도 보이며 지독한 냄새를 동반한다. 중증 설사를 하는 모든 환자에서 C. difficile 진단검사를 시행하는 것이 필요하다. 설사를 하지 않거나 1세 미만의 경우에는 검사를 권장하지 않으며 C. difficile의 감염이 완치되었는가의 확인을 위한 경우에도 권장되지 않는다. 단일 검사로는 진단하기 어렵기 때문에 민감도가 높은 배양검사와 특이도가 높은 세포독성 분석을 함께 시행하는 것이 좋다. 그리고 독소검사나 민감도가 높은 검사 등을 시행한 후 중화독소 검출을 시행하는 두 단계 검사전략이 효과적이다.

독소검출

대변에서 독소를 검출하는 방법으로 가장 널리 쓰인다. 하지만 독성 분석이 민감도와 특이도가 높고 비용도 많이 들고 검사 소요시간이 2일 정도로 오래 걸려 사용에 제한이 있다.  

배양

C. difficile 혐기배양이 가장 민감도가 높지만 위양성 결과가 많기 때문에 진단을 위한 목적보다 역학연구에 주로 사용된다.  

분변배양법

검사실 진단의 표준법으로 CCFA 선택배지를 사용한다. 민감도는 높지만 비독성상재균 때문에 높은 위양성 결과를 보인다. 24~48시간 후 크고 담황색이며 가장자리가 나무뿌리 모양인 큰 집락을 형성한다. 장파장의 자외선을 쪼이면 황록색 형광을 나타낸다. 배지에서는 p-cresol의 특징적인 냄새가 난다. 

독소생성배양법

세균배양에서 자란 C. difficile 균주에 효소면역법을 적용하여 독소를 찾아내거나 PCR 같은 분자진단법으로 독소생성유전자를 검출하는 검사법이다. 2~4일 정도의 긴 시간이 소요되지만 독소생성 균주를 찾아내는 데에는 민감도가 가장 높다. 

항원검출법

라텍스 응집법이나 면역크로마토그래피 분석법 등이 있다. 1시간 이내의 신속검사법이지만 비특이적 검사이다. 독소검출법이나 PCR과 독성배양법과 같은 특이적 검사와 결합하여 진행되어야 한다. 

효소면역법

검사를 시행한 날짜에 결과를 얻을 수 있고 검사방법이 간편하다. 비용도 비교적 저렴하여 임상 검사실에서 가장 많이 이용하고 있다. 장점은 특이도가 높다는 점이지만, 민감도는 50% 이하로 현저하게 떨어지기 때문에 결과가 음성으로 나왔다 해도 진단을 배제할 수 없다. 분변배양이나 PCR 같은 다른 검사와 병행하여 결과를 보고한다. 독소 검출을 목적으로 한다면 독소A와 독소B를 모두 포함하는 검사를 시행해야 한다. 

핵산증폭검사

최근 많이 활용되는 검사법으로 예민도와 특이도가 높고 C. difficile의 독소 여부를 적은 양의 설사변으로 신속하게 진단할 수 있다. C. difficile의 독소는 매우 불안정하여 분변채취 후 실온에서 2시간만 지나도 검출이 되지 않는다는 점을 고려해야 한다. 검체를 신속하게 검사하지 못하거나 검사 전까지 냉장보관을 하지 않으면 위음성 결과를 얻게 된다. 

내시경

질병 특유의 병변이 지름 2~10 mm의 크기로 융기된 노란색으로, 정상 점막 사이에 분포하게 된다. 이 병변이 조금 더 심해지면 병변이 판을 이루기 때문에 내장내시경 시행 시 위막성 대장염을 가진 환자 중 최소 85~90% 이상의 대변 검체에서 C. difficile 또는 독소를 확인할 수 있다. 직장내시경을 시행하는 경우에는 대략 10% 정도는 위막성 대장염을 진단하지 못하는 경우가 있다. 

C. difficile은 사람 및 동물에서 분리된다. 모든 연령군에서 장염이 유발될 수 있지만 특히 면역력이 약한 노인이나 만성 쇠약자에게 자주 발생한다. 고위험군은 여자, 암환자, 복부수술을 받은 환자, 중환자실의 환자들이다. 예방 또는 치료 목적으로 쓰이는 항생제 투여기간 중에 장관 내의 대장균(E. coli), 장구균(Enterococcus), 유산균(Lactobacillus), Bacteroides 등의 정상 균무리들이 억제되고 그대신 C. difficile이 급속히 증식하면서 독소들을 생성하여 C. difficile과 연관된 장염을 일으킨다. 항생제 관련 설사증 또는 장염은 vancomycin과 비경구 투여되는 아미노글리코사이드를 제외한 모든 항생제에 의해 나타날 수 있다. C. difficile 각 항생제의 특이적 발병률은 아직 충분히 조사되어 있지 않지만 clindamycin을 투여 받은 성인의 경우 항생제 연관 장염 발병률은 대략 0.01~0.1% 사이로 보고되고 있다. 항생제의 대변 정상 균무리에 대한 억제 효과는 비교적 오래가기 때문에 항생제 투여를 중단하더라도 6주 후에 항생제 관련 장염 또는 설사증이 유발될 수 있다. 항생제 투여를 하지 않더라도 음식물 섭취 변화, 마취, 요독증 등이 있을 때, methotrexate 같은 일반적인 항균제는 아니나 항균 활성이 있는 약제를 투여할 때 C. difficile 연관 장염이나 설사증이 유발될 수 있다.

대장에 심한 염증을 동반한 설사의 심한 병변이 항미생물제를 복용한 입원 환자에서 자주 관찰된다. 항미생물이 관련된 설사(antimicrobial associated diarrhea) 또는 단지 C. diff.라고 불리는 C. diff. 설사(C. diff. diarrhea)는 1일 동안 5~10번의 투명하고 물 같은 악취 배변으로부터 위막성 대장염이라는 장 질환의 가장 심한 형태의 질환까지 여러 범위를 가진다. 생명을 위협하는 상태는 염증과 하루에 10번 이상의 혈변 및 결합조직, 죽어가는 백혈구, 죽은 결장세포 등으로 구성된 위막(pseudomembranes)이라는 장 병변의 형성을 포함한다.

C. difficile 장염은 바로 치료하지 않는다면 건강에 치명적일 수 있다. 만성 쇠약 환자들 또는 면역력이 약한 노인이 C. difficile 장염을 바로 치료하지 않는다면 사망률은 약 15% 정도로 보고되고 있다. 이 질병을 가진 환자들은 2차적으로 혈액 부족으로 인한 쇼크, 맹장 천공, 이차적 패혈증, 출혈 등의 중증 합병증으로 사망할 수 있다.

이 균을 치료하기 위해서 vancomycin, metronidazole, rifampin 등이 사용된다. 이들 항생제에 대한 최소억제 농도는 1 μg/ml 또는 그 이하이며 위막성 대장염이 확인된 우리나라 성인환자로부터의 항생제에 대한 최소억제 농도는 2 μg/ml 또는 그 이하이다. Rifampin 같은 경우는 항생제에 대한 내성이 급격히 진행되므로 치료제로서 부적합하다.

항생제 연관 장염 또는 설사증을 일으킨 환자를 모두 항생제로 치료할 필요는 없다. 경도나 중등도의 증상일 때는 쓰던 항생제를 중지하고 수분 및 전해질 보충을 해주는 것 만으로도 충분하다. 환자는 48시간 내에 증상 호전을 보이며 보통 7~10일 내에 설사를 멈추게 된다. 항생제 관련 장염을 일으킨 항생제를 다시 복용해야 할 시에는 증상이 완화된 후 그 항생제를 다시 복용할 수 있다.

고열, 복막염증, 백혈구 증가증, 복통이 있을 경우에는 즉각 항생제로 치료해야 한다. 이러한 증상이 없더라도 노인들, 만성 쇠약자 또는 수분 및 전해질 보충으로 증상이 호전되지 않는 환자들 경우에는 항생제 치료가 필요하다. Vancomycin은 중등도 항생제 연관 장염 치료에 가장 효과적이다. 그러나 최근 슈퍼박테리아의 등장으로 vancomycin의 사용은 엄격한 제한을 받고 있음을 명심해야 한다. Metronidazole은 vancomycin이 시판되지 않는 곳에서나 또는 경증 치료에 적합하다.

항생제의 남용을 막는 것은 이 균의 감염을 예방하기 위해 꼭 필요한 단계다. 그렇기 때문에 항생제 남용을 막는 것이 제일 중요하다. 또한 평소 모유를 먹는 아기의 항생제 연관 장염 또는 설사증 발병률이 시중에 파는 분유를 먹는 아기의 발병률보다 낮으므로 부모들이 모유를 먹일 것을 권장한다.

C. difficile 감염을 예방하기 위해 우선 의사는 불필요한 항생제 처방을 피해야 한다. 유럽 질병예방 통제센터에서는 임상에서 특히 fluoroquinolones과 clindamycin 사용을 자제할 것을 권고하고 있다. 조기에 세균동정과 치료, 환자 진료에서 반드시 위생장갑을 착용해야 하고, C. difficile spore (포자)에는 알코올 내성이 있으므로 의료관련 종사자는 반드시 환자 접촉 후 반드시 비눗물로 손 씻기를 시행 해야 한다. 알코올로 손 씻을 경우 내성을 가지기 때문에 적절하게 제거되지 않기 때문이다.  환경 청소 시에도 차아염소산염(hypochlorite)을 사용해 소독해야 적절한 환경 관리가 가능하다. 이 외에 예방 접종을 통한 감염 예방도 논의 되고 있다. 결론적으로 우리가 실생활에도 할 수 있는 비누와 물을 통한 손 씻기가 가장 중요한 예방수칙이다. 이 방법은 모든 균으로부터 발생할 수 있는 질병의 기본적인 예방법이지 않을까 생각한다.

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이동석/인제대학교

정원희/중앙대학교

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3.     

4.     오계헌, 송홍규, 이병욱, 주명수, 홍성갑, 『Bauman병원미생물학』, 제4판, p. 500-501

5.     

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10.   blog.naver.com/merkle/221102306465

11.  Kim, H.J., Lee, J.C., Shin, B.A., Song, H.Y. 『의학미생물학』, 대한미생물학회편 4판, ELSEVIER,