원유에서 Coagulase-Negative Staphylococci 검출율 및 특징

젖소에서 유방염의 주요 원인균으로 Staphylococci는 사람 및 동물에 있어서 질병과 관련된 중요한 인자이며, 특히 Staphylococcus aureus는 오랜 기간 젖소 농가의 주요한 유방염 원인체로 검출되어 왔다. 이들은 병원성이 매우 강한 그람양성 알균으로 사람과 동물에 각종 화농성 질환과 폐렴, 식중독, 패혈증, 뇌수막염 등을 일으키며, 병원성 Staphyloccous의 지표가 되는 내열성 효소인 coagulase, hemolysin, enterotoxin 등 다양한 독성 인자를 생산하는 것으로 알려져 있다(Leonard et al., 2008). 이 외 유방염 원인체인 Coagulase-negative Staphylococci (CNS)는 축사 내 분변, 유방, 유두, 착유기 세척에 사용되는 물 등의 환경을 통해 유선조직에 침입하여 유방염을 유발한다고 알려져 있다(Faria et al., 2009; Pyörälä snf Taponen, 2009a). 최근에 많은 CNS가 원내 감염환자에서 발견되어짐으로써 주요 병원성균 중 하나로 중요도가 커지고 있다(Pyörälä and Taponen, 2009a).

최근 국내에서 Nam 등(2013)은 국내 젖소 유방염 원인균별 분리 빈도를 보기 위해 2006년부터 2012년도까지 조사하였다(Table 1). 연구결과에 따르면 주요 원인균은 Staphylococci으로서, 2012년을 제외한 매년 분리율의 50%이상을 차지하는 것으로 나타났다. 이중 CNS가 약20% 이상 많게는 약 47% 이상을 차지하고 있었다. 이렇듯 빈번한 젖소 유방염의 원인체로 작용하기 때문에 CNS는 신종 출현 병원체라고 표현할 수 있다(Pyörälä and Taponen, 2009a). Kim 등(2010)의 연구에서도 CNS는 약 45%로 분리 빈도가 높게 나타났는데, 외국의 경우도 유사한 경향이 나타남을 확인하였다. 즉, 국내와 비슷한 결과가 미국, 네덜란드, 스웨덴, 벨기에에서도 보고된 바 있다(Sawant et al., 2009; Sampimon et al., 2009; Piessens et al., 2011; Waller et al., 2011). 그러나 1990년대 이전에는 국내 유방염 원인균으로서 가장 빈번하게 분리되는 균은 S. aureus라는 보고가 있었다(Cho et al., 2001). 근래에 들어서야 환경유래 기회세균인 CNS가 주된 유방염의 원인균으로 큰 비율을 차지하게 되었는데, Nam 등(2010)은 이러한 이유를 유방염 방제프로그램이 S. aureus와 같은 감염성 유방염 원인체의 감소에 큰 기여를 했기 때문이라고 언급하였다.

앞서 설명한 바와 같이 국내외에서 최근 유방염 원인균으로 Staphylococci 중 CNS의 빈도가 가장 매우 높게 나타나고 있다. CNS의 분리균종별 검출율을 더 상세히 살펴보기 위해 국내(Nam et al., 2010) 뿐만 아니라 미국, 네덜란드, 스웨덴, 벨기에에서 조사했던 준임상 유방염 젖소의 우유에서 CNS 균종별 분리빈도를 Table 2에 나타냈다(Sawant et al., 2009; Sampimon 등, 2009; Waller et al., 2011; Piessens et al., 2011). 분리된 균종은 국가별로 차이를 보였으나, 우리나라를 제외한 미국, 네덜라드, 스웨덴, 벨기에에서 CNS 분리균종 중 S. chromogenes가 30.3~36%로 가장 많이 분리되었으며, 그 다음으로는 S. epidermidis(11.9~22%), S. simulans (11~18.8%), S. haemolyticus(1~27.6%), S. warneri(2.2~4%)순으로 나타났다. CNS 균종 간의 분리된 빈도 차이 또는 특이적으로 검출되는 종은 국가에 따라 차이가 있었다. 미국과 네덜란드에서는 S. hyicus와 S. intermedius가 분리되었는데 특히 S. hyicus는 미국에서 22%의 높은 빈도를 보였다. 이 두 종은 균주에 따라 Cagulase positive 또는 Coagulase-variable가 다양하게 존재한다. 국내 CNS 분리균종에서는 특이하게도 가장 빈번히 검출된다고 보고된 S. chromogenes는 검출되지 않았고, 다른 국가에서는 검출되지 않거나 소수로 분리되어진 S. auricularis가 가장 높은 검출율인 약 40% 정도를 차지하였다. 그 다음으로 빈도가 높은 균종은 S. simulans와 S. haemolyticus, S. xylosus, S. sciuri, S. hominis, S. warneri, S. saprophyticus, S. epidermidis의 순으로 나타났다. S. chromogenes의 존재 유무에서 국외 연구와 큰 차이를 보이는 이유는 생화학적 동정과 유전학적 동정이 꼭 일치하지는 않기 때문으로 사료된다.

Vliegher 등(2003) 연구에 따르면, S. chromogenes는 송아지의 유두에서 주로 분리되었으며 나이에 따라 그 수는 증가하였다. 또한 S. chromogenes는 S. xylosus, S. sciuri, S. saprophyticus, S. warneri 및 S. epidermidis와 함께 젖소의 피부 및 환경에서 우세한 CNS 종으로 알려져 있다(Matos et al., 1991; white et al., 1989). Devriese와 De Keyser (1980)는 S.chromogenes를 제외하고, 젖꼭지와 유두관에서 자주 검출된 CNS 종은 주로 우유에서 분리 된 CNS 종과 차이가 있다고 보고하였다. 즉, 젖소의 유두 피부와 유두 꼭대기에서 얻은 시료에서는 S. xylosus, S. sciuri 및 S. haemolyticus가 우세한 반면, 우유 시료에서 주로 S. epidermidis, S. chromogenes, S. simulans가 높은 빈도로 분리되어 분포에 차이가 있음을 제시하였다. 또한 임상 또는 준임상형 유방염에서는 S. simulans가 우세한 CNS 종이었으며, S. hyicus와 S. epidermidis는 또한 CNS 유방염으로부터 빈번히 검출되었다(Taponen et al., 2006; Rajala-Schulz et al., 2004). 유사하게도 Table 2의 결과에서 보듯이 준임상형 유방염 젖소의 우유에서는 S. epidermidis, S. chromogenes, S. simulan가 우세하게 분리되었음을 확인할 수 있었다.

Staphlococci의 가장 잘 알려진 대표적 항생제 내성균인 methicillin resistant S. aureus (MRSA)는 많은 연구가 보고되었지만, 최근 유방염 원인체로 국내를 비롯한 여러 국가에서 가장 빈번히 분리되는 CNS는 다제내성을 쉽게 일으키는 경향이 있음에도 불구하고 별로 중요하지 않는 병원체로 간주되어 왔다(Pyörälä and Taponen, 2009a). 이들은 S. aureus에 항생제 내성 유전자를 전달하는 매개체로서도 작용할 수 있다는 보고와 함께 최근에 그 중요성이 부각되었으다(Leonard and Markey, 2008). Archer와 Climo (1994)에 따르면 원내 감염에 있어서 CNS 증가는 다중 저항성을 가진 CNS 균주의 증가로 인한 것일 수 있다고 언급하였다. Staphylococci에서 가장 흔한 저항기작은 β-lactamase 생산으로 penicillin G와 aminopenicillins에 내성을 갖는 것이다(Pyörälä and Taponen, 2009a). 유방염에서 분리된 CNS의 penicillin 저항성은 노르웨이(36%, NORM-VET, 2005), 덴마크(25%, DANMAP, 2001), 네덜란드(41~61%, MARAN, 2005), 필란드(32%, Pyörälä et al., 2004)로 보고되었다.

Staphlococci의 항생제 내성이나 병원성, 기회감염에 대한 숙주의 반응은 균종에 따라 다를 수 있어 적절한 항생제 선발을 위해서는 CNS 각각의 균종에 따라 항생제 내성 패턴을 조사할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 전임상 유방염 젖소의 우유에서 분리된 주요 CNS 균종의 항생제 내성 패턴을 여러 연구들을 통해 비교하였다(Table 3). 대부분의 CNS는 penicillin과 tetracycline에 내성을 보였고, vancomycin에 대해서는 보고된 8종의 CNS 모두 감수성을 나타내었다. 젖소의 유방염 우유에서 가장 빈번하게 분리되는 S. chromogenes는 ampicillin, erythromycin, oxacillin, penicillin, tetracycline에 저항성을 보였으며, S. epidermidis와 S. homeoly ticus는 vancomycin과 rifampicin에만 감수성을 보였고, 그 외 10개의 항생제에 대해선 저항성을 나타내었다. S. saprohyticus는 상당수의 항생제에 대해서 가장 높은 감수성을 보였다. 국내의 유방염 젖소에서 가장 많이 분리된 S. auricilaris는 항생제 민감성에 관한 연구가 많지 않았지만 oxacillin과 tetracycline에 저항성이 있음이 보고되었다. CPS(coagulase-positive species)에 속하는 S. hyicus와 S. intermedius는 erythromycin, penicillin, tetracycline에 대해 내성을 나타냈다. 따라서 CNS 자체 뿐 아니라 항생제 내성 측면에서도 주의를 기울여야 한다.

CNS 유방염의 경우, 다른 유형의 유방염과 마찬가지로 예방이 가장 중요하다. 그러나 현재까지 대부분의 연구는 주요 병원균에 의한 유방염 예방에 중점을 두고 있으며, CNS에 의한 유방염은 구체적으로 다루어지지 않았다. CNS는 오랫동안 유방염을 일으킬 수 있는 기회주의 환경 미생물로 간주되어 왔다(Faria et al., 2009). 따라서 청결하고 건조한 환경이 무엇보다 중요하다. Pyörälä와 Taponen (2009b)은 임신한 젖소는 임신하지 않은 소보다 CNS에 감염될 확률이 높으며 분만 전이나 분만 직후에 감염이 가장 높게 발생한다고 보고하였다. 따라서 CNS 유방염 예방 시, 임신한 젖소 주변의 환경 관리를 철저하게 해야 하며 이는 송아지의 유방 건강을 위해서도 중요한 요인이 될 수 있다고 제시하였다.

유방염에 대한 예방 대책 중 비항생제 요법인 Internal Teat Sealants는 건유기 유방염 치료에 대안제로서 상용될 수 있다. Parker 등(2007) 연구에서 Internal Teat Sealants의 염증 보호 효과가 입증되었다. Internal Teat Sealants를 산전 암소에서 실험하였더니 산후 임상적 유방염과 염증 감염의 위험이 현저하게 감소하였다. 소의 유방염 백신의 개발은 어려우며 심지어 자연적인 유방 내 감염은 후속 감염을 예방하지 못했다(Talbot and Lacasse, 2005). CNS 유방염에 대한 백신 접종은 아직 연구된 바가 없어 앞으로 이에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.