시네고니아 대장균

슈도모나스속(Pseudomonas)은 슈도모나스과(Pseudomonadaceae, Gammaproteobacteria강, Proteobacteria형)에 속하며 20종 이상의 종을 포함합니다. 그중 일부는 토양과 물에 자생하여 자연에서 물질 순환에 중요한 역할을 합니다. 다른 종들은 인간(" 비절 과 유비저병 의 병원균 " 참조), 동물 및 식물의 병리학에 중요한 역할을 합니다.

슈도모나스는 그람 음성 비발효 세균으로, 슈도모나스속(Pseudomonas)의 대표균을 포함합니다. 대표적인 종은 여러 화농성 염증성 질환의 원인균인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa, 푸른고름간균)이며, 그 외 다른 종들도 있습니다.

이 박테리아는 화농성 분비물의 특징적인 청록색 색깔 때문에 이러한 이름을 얻었으며, 1862년 A. Lücke가 처음으로 이를 기술했습니다. 그러나 이 병원균은 1982년에 S. Gessard가 순수 배양으로 분리했습니다. P. aeruginosa는 Pseudomonadaceae과에 속합니다.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

녹농균의 생화학적 특성

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 그람 음성이며, 운동성이 있고 지름 1~3µm의 직선형 간균으로, 단독으로, 쌍으로, 또는 짧은 사슬 형태로 존재합니다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 이동성은 극성 편모(극성 편모 또는 극성 편모) 하나, 드물게는 두 개로 구성되어 있습니다. 녹농균은 포자를 형성하지 않으며, IV형 섬모(fimbriae)를 가지고 있습니다. 특정 조건에서는 다당류의 캡슐형 세포외 점액을 생성할 수 있습니다. 또한 점액 생성량이 증가하는 소위 점액성 균주도 있습니다. 이러한 세균은 낭포성 섬유증 환자의 객담에서 가장 흔히 분리됩니다.

모든 슈도모나스는 단순 영양 배지에서 잘 자라는 절대 호기성 세균입니다. 액체 영양 배지에서 세균은 표면에 특징적인 회은색 필름을 형성합니다. 혈액 한천 배지에서 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 군집 주변에서 용혈대가 관찰됩니다. 녹농균의 순수 배양액을 분리하기 위해서는 방부제를 첨가한 선택 또는 감별 진단용 영양 배지, 즉 브릴리언트 그린(Brilliant Green)을 첨가한 말라카이트 한천이나 아세트아미드를 첨가한 CPC 한천을 사용합니다. 최적 생장 온도는 37°C이지만, 녹농균은 42°C에서도 생장할 수 있어 다른 녹농균과 구별할 수 있습니다. 녹농균의 군집은 매끄럽거나 둥글거나 건조하거나 끈적끈적합니다(캡슐형 균주의 경우). 고밀도 영양 배지에서 배양할 때 녹농균은 재스민, 딸기 비누 또는 카라멜과 같은 독특하고 달콤한 냄새를 냅니다. 녹농균(P. aeruginosa) 종의 특징적인 생물학적 특성은 배양 과정에서 환자 드레싱이나 영양 배지의 색상을 결정하는 수용성 색소를 합성하는 능력입니다. 이들은 대부분 청록색의 피오시아닌인 페나진 색소를 생성하지만, 자외선에 형광을 내는 녹색 색소인 플루오레세인(피오버딘)을 생성할 수도 있습니다. 또한, 적색(피오루빈), 흑색(피오멜라닌), 황색(옥시페나진) 색소도 생성할 수 있습니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 포도당과 다른 탄수화물을 발효시키지 않지만, 산화시켜 에너지를 얻을 수 있습니다. 녹농균과 다른 그람 음성 간균을 구별하기 위한 감별진단을 위해 특수 배지에서 OF(포도당 산화/발효 시험) 검사를 실시합니다. 이를 위해 순수 녹농균 배양액을 두 개의 시험관에 접종하고, 한 시험관은 호기성 조건에서, 다른 시험관은 혐기성 조건에서 배양합니다. 녹농균은 유당만 산화시킬 수 있으므로, 지시약의 색은 호기성 조건에서만 변합니다. 녹농균은 질산염을 아질산염으로 환원시키고, 단백질 분해 활성도 가지고 있습니다. 즉, 젤라틴을 액화시키고 카제인을 가수분해합니다. 녹농균은 카탈라아제와 시토크롬 산화효소를 가지고 있습니다.

많은 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 균주는 살균 효과가 있는 피오신(pyocins)이라는 박테리오신을 생성합니다. 녹농균 균주의 피오시노타이핑(pyocynotyping)은 녹농균의 역학적 분류 및 종내 동정에 사용됩니다. 이를 위해 연구 대상 균주가 분비하는 피오신의 스펙트럼이나 다른 녹농균의 피오신에 대한 감수성을 확인합니다.

[ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 12 ]

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 항원성

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 O 항원과 H 항원의 존재로 인해 복잡한 항원 구조를 가지고 있습니다. 세포벽의 LPS는 특정 유형 특이적인 열안정성 O 항원이며, 녹농균 균주의 혈청형을 판별하는 데 사용됩니다. 열에 불안정한 편모 H 항원은 방어 효과를 나타내며, 백신은 이를 기반으로 합니다. 섬모(fimbriae) 항원은 녹농균 세포 표면에서도 발견됩니다. 또한, 녹농균은 외독소 A, 프로테아제, 엘라스타제, 세포외 점액 등 항원성을 가진 다양한 세포외 생성물을 생성합니다.

[ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ]

녹농균의 병원성 인자

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)과 다른 슈도모나드균의 병원성을 유발하는 주요 요인 중 하나는 O-항원입니다. O-항원은 세포벽의 지질다당류로, 그 작용 기전은 다른 그람 음성 세균 과 동일합니다.

녹농균(P. aeruginosa)은 슈도모나스 감염 발생에 관여하는 다양한 병원성 인자를 가지고 있습니다. 그중 가장 중요한 인자는 다음과 같습니다.

접착 및 식민화 요인은 P. aeruginosa의 IV형 섬모(fimbriae)와 세포외 점액입니다.

[ 17 ], [ 18 ], [ 19 ], [ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ]

독소

녹농균 세포벽의 외막에 존재하는 LPS는 내독소 특성을 가지고 있으며 환자의 발열, 소변량 감소, 백혈구 감소증의 발병에 관여합니다.

슈도모나스 외독소 A는 세포와 조직의 단백질 합성을 억제하여 세포 대사에 심각한 장애를 유발하는 피토톡신입니다. 디프테리아 독소와 마찬가지로 ADP-리보실트랜스퍼라제로서 신장 인자 EF-2를 억제하여 단백질 합성 장애를 유발합니다. 또한 외독소 A는 프로테아제와 함께 면역글로불린 합성을 억제하고 호중구감소증을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 외독소 A는 불활성 형태의 프로톡신으로 생성되며 체내의 다양한 효소에 의해 활성화됩니다. 외독소 A는 방어 작용을 하는데, 즉 항체를 통해 숙주 세포를 해로운 영향으로부터 보호하고 균혈증 및 슈도모나스 패혈증의 발생을 예방합니다.

외독소 S(엑소자임 S)는 고병원성 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에서만 발견됩니다. 세포 손상 기전은 아직 명확하지 않지만, 엑소자임-3를 생성하는 녹농균에 의한 감염은 종종 치명적일 수 있다는 것이 알려져 있습니다. 외독소 A와 S는 또한 식세포의 활동을 방해합니다.

류코시딘은 또한 인간의 혈액 과립구에 강한 독성 효과를 나타내는 세포독소입니다.

엔테로토카인과 투과성 인자는 장내 녹농균 감염 시 국소 조직 병변이 발생하는 데 일정한 역할을 하며, 이로 인해 수분-소금 대사가 교란됩니다.

공격성의 효소

녹농균(P. aeruginosa)은 열불안정성 포스포리파아제 C와 열안정성 당지질, 두 가지 유형의 용혈소를 생성합니다. 포스포리파아제 C는 폐포 표면의 계면활성제에 존재하는 인지질을 파괴하여 호흡기 병리에서 무기폐(기관지확장증)를 유발합니다.

노이라미니다제는 호흡기 점액의 식민화에 관여하기 때문에 폐렴구균 감염 및 낭포성 섬유증의 기관지폐질환의 발병 기전에서도 중요한 역할을 합니다.

엘라스타아제를 비롯한 녹농균의 다른 단백질 분해 효소와 외독소 A는 녹농균 병인으로 인한 눈 감염, 폐렴 및 패혈증의 병변에서 출혈, 조직 파괴 및 괴사를 유발합니다.

[ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ]

슈도모나스 저항성

녹농균은 항생제에 대한 상당히 높은 내성을 특징으로 하는데, 이는 이 세균의 외막이 선천적으로 포린에 결함이 있어 투과성이 낮고, 페니실리나아제를 합성할 수 있는 능력이 없기 때문입니다.

녹농균은 먹이원이 거의 없는 환경에서도 생존력을 유지합니다. 담수, 해수, 심지어 증류수에서도 잘 생존합니다. 또한, 녹농균 배양액은 카테터 및 다양한 의료기기 보관, 화상 및 외과 병원의 상처 세척에 사용되는 소독제(예: 푸라실린) 용액에서도 생존하고 증식할 수 있다는 것이 입증되었습니다.

동시에, P. aeruginosa는 건조, 염소 함유 소독제의 작용에 민감하며 고온(끓는 물, 고압멸균)에 노출되면 쉽게 불활성화됩니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의한 질병의 역학

녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 감염은 자가감염(내인성 감염) 또는 외인성 감염으로 발생할 수 있습니다. 감염원은 사람(환자 또는 보균자)뿐만 아니라 토양, 다양한 담수 및 염수와 같은 자연 서식지입니다. 건강한 사람의 약 5~10%가 다양한 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 보균자이며(일반적으로 장에 서식), 입원 환자의 약 70%가 보균자로 알려져 있습니다. 녹농균은 물 공급 및 환기 시스템, 과일 및 채소, 관엽식물, 비누, 손세척기, 수건, 호흡기 등 모든 곳에서 발견됩니다. 따라서 녹농균 감염은 부생식기감염(saproanthroponosis)으로 간주될 수 있습니다. 녹농균 감염의 감염 기전 및 경로는 접촉, 호흡기, 혈액, 분변-구강입니다.

녹농균 감염은 심각한 동반 질환(당뇨병, 화상, 백혈병, 낭포성 섬유증, 종양 질환 및 장기 이식에서의 면역 억제)을 가진 면역 결핍 환자뿐만 아니라, 신체의 정상적인 면역 반응성에서도 발생할 수 있습니다. 녹농균의 부착 활성은 주변 온도가 상승함에 따라 증가하는 것으로 알려져 있으므로, 수영장, 사우나, 치료용 목욕 등도 녹농균 감염을 유발할 수 있습니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 병원 내 감염, 즉 병원 치료를 받는 환자에게 발생하는 질병의 원인균입니다. 진료실에서 녹농균 감염은 의료 시술(방광 카테터 삽입, 내시경 검사, 상처 세척, 붕대, 화상 부위 소독, 인공호흡기 사용 등)과 관련이 있을 수 있으며, 의료진의 더러운 손, 미생물이 생물막을 형성하는 기구, 또는 오염된 용액을 사용하여 감염될 수 있습니다.

녹농균은 일반적으로 손상된 조직을 통해 인체에 침입합니다. 감염된 후에는 상처나 화상 부위, 점막 또는 피부에 침투하여 증식합니다. 인체에서 녹농균 감염에 대한 면역 기전이 결핍되면 국소적인 과정(요로, 피부, 호흡기 감염)이 광범위하게(전신적으로) 진행될 수 있습니다. 균혈증은 병원균의 확산과 패혈증으로 이어지며, 패혈증은 종종 이차적인 화농성 감염 병소를 형성합니다. 병원성 요인(외독소, 공격적인 효소)에 노출되면 장기와 신체 시스템의 기능이 저하되고 파종성 혈관내 응고 증후군, 쇼크, 호흡곤란 증후군과 같은 심각한 합병증이 발생할 수 있습니다.

[ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ]

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의한 질병의 증상

녹농균은 상처 감염, 화상, 수막염, 요로 감염, 피부 감염, 안구 질환, 괴사성 폐렴, 패혈증 등 다양한 부위의 화농성 염증성 질환을 유발합니다. 녹농균 패혈증으로 인한 사망률은 50%에 달합니다.

면제

건강한 사람과 녹농균 감염에서 회복한 사람의 혈청에는 항독성 및 항균 항체가 발견되지만, 재발성 질환을 예방하는 데 있어서 이 항체의 역할은 거의 연구되지 않았습니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의한 질병의 실험실 진단

주요 진단 방법은 세균학적 검사입니다. 검사 재료는 혈액(패혈증), 뇌척수액(수막염), 고름 및 상처 분비물(감염된 상처 및 화상), 소변(요로 감염), 객담(호흡기 감염) 등입니다. 검사 대상 물질의 도말에 대한 세균경 검사는 정보가 거의 없습니다. 녹농균을 동정할 때는 CPC 한천 배지에서의 증식 특성, 색소 형성, 배양액의 특징적인 냄새, 피로크롬 산화효소 검사 양성, 호열성(42°C에서 증식), OF 검사에서 포도당 산화 능력을 고려합니다. 종내 세균 동정을 위해 혈청형, 파이오피노타이핑, 파지형을 분석합니다.

혈청학적 연구 방법은 완전 면역 형광 검사, 식세포 반응 및 기타 검사를 사용하여 녹농균 항원(일반적으로 외독소 A 및 LPS)에 대한 특정 항체를 탐지하는 것을 목표로 합니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의한 질병 치료

항생제는 슈도모나스 감염 치료에 사용되며, 여러 계열의 약물을 병용하는 것이 권장됩니다. 항균 요법은 항균제 감수성 검사 결과가 나온 후에만 처방됩니다. 응급 상황에서는 경험적으로 항생제를 사용합니다.

심각한 형태의 녹농균 감염을 치료하기 위해, 다가 혈구 녹농균 백신으로 면역된 자원봉사자의 혈액에서 얻은 고면역 혈장도 사용됩니다.

P. aeruginosa에 의한 피부감염(영양성 궤양, 농가진, 화상)의 국소치료를 위해, 포르말린으로 사멸시킨 7가지 다른 면역형의 Pseudomonas aeruginosa 배양액 현탁액으로 과면역화된 숫양의 혈청에서 얻은 항-Pseudomonas 이종 면역글로불린을 사용합니다.

또한, 농양성 피부 감염, 농양, 녹농균 감염으로 인해 발생한 열 화상, 방광염, 유방염 및 녹농균 원인에 의한 기타 질병(패혈증 제외)을 치료하기 위해 녹농균 박테리오파지(박테리오파지 피오시아수스) 또는 다가 액상 녹농균 파지를 사용할 수 있습니다.

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에 의한 질병 예방

효과적인 살균, 소독, 방부, 그리고 무균 규정 준수는 병원에서 슈도모나스 감염의 비특이적 예방을 위한 주요 조치입니다. 예방 조치 계획에는 외부 환경(공기, 다양한 물체, 기구 및 장비) 오염 관리와 개인 위생 규정 준수가 반드시 포함되어야 합니다.

화농성 염증성 질환의 비특이적 예방을 목적으로, 항감염 면역이 약화된 환자에게는 면역 조절제를 처방하는 것이 권장됩니다.

백신은 녹농균 감염에 대한 능동 면역을 생성하는 데 사용됩니다. 현재 녹농균 LPS, 다당류 아소구체(화학) 백신, 리보솜 백신, 녹농균 편모 항원 및 세포외 점액 성분으로 제조된 제제, 그리고 세포외 단백질 분해효소와 외독소 A에서 추출한 아나톡신을 이용하여 백신이 개발되었습니다. 러시아에서는 녹농균 7종 균주에서 추출한 다가 소구체 녹농균 백신과 포도상구균-녹농균 백신이 사용되고 있습니다.

녹농균 감염에 대한 능동 면역은 위험군(낭포성 섬유증, 당뇨병, 면역결핍 환자) 환자에게 적합합니다. 그러나 면역결핍 환자의 백신 접종에 대한 면역 반응이 늦고 항상 완전한 것은 아니기 때문에, 능동 면역과 수동 면역을 병행하는 것이 매우 중요합니다.