Molecular Characterization and Antimicrobial Resistance of Uropathogenic Bacteria Among Elderly Residents of Nursing Care Homes in Accra, Ghana

기술 요약: 가나 아크라 소재 요양 시설 거주 노인을 대상으로 한 비뇨기계 병원균의 분자적 특성 규명 및 항생제 내성 연구

문제 제기
요로감염(UTI)은 노인, 특히 기관 시설에 거주하는 이들에게 상당한 건강상의 부담을 초 la합니다. 가나와 같은 개발도상국에서는 제한된 치료 옵션과 항생제의 무분별한 사용으로 인해 항생제 내성(AMR) 문제가 더욱 악화되고 있습니다. 지역사회 및 병원 내 요로감염 모두에서 Escherichia coli(대장균)가 주요 원인균임에도 불구하고, 다제내성(MDR) 비뇨기계 병원균 및 광범위 베타-락탐 분해효소(ESBL) 생성 균주의 출현에 대한 우려가 커지고 있습니다. 기존의 미생물학적 방법은 표현형이 동일한 박테리아를 구별하거나 이러한 병원균의 유전적 다양성 및 내성 기전을 완전히 규명하는 데 정밀도가 부족한 경우가 많습니다. 본 연구는 가나 아크라 소재 요양 시설의 노인들을 대상으로 비뇨기계 병원균의 분자적 특성 규명 및 저항성 프로파일 평가의 필요성을 다룹니다.

연구 방법
본 연구는 2022년 12월부터 2024년 12월까지 아크라의 5개 요양 시설에 거주하는 118명의 노인(55~100세)을 대상으로 수행되었습니다.

• 검체 수집 및 진단: 이른 아침 중간뇨 검체를 수집하여 디프스틱 테스트(백혈구 에스테라제 및 아질산염)와 현미경 검사를 통해 분석하였습니다. 요로감염은 CLED, MacConkey, Blood Agar 배지에서의 배양을 통해 확진되었으며, 유의미한 성장은 $\ge 10^5$ CFU/mL로 정의되었습니다.
• 병원균 식별: 분리된 균주는 생화학적 테스트, MALDI-TOF 질량 분석법, 16S rRNA 유전자 서열 분석을 사용하여 식별되었습니다. 서열은 NCBI 참조 균주와 정렬되었으며, MEGA XI 소프트웨어를 사용하여 최대 우도법(Tamura-Nei 모델)으로 계통수를 구축하였습니다.
• 분자적 특성 규명:
  • 독성 및 계통 분류: E. coli 분리 균주를 대상으로 다중 PCR을 통해 독성 유전자(papE, sfa, sfas, afa, allele II)를 스크리닝하고, 삼중 PCR을 통해 계통적 그룹(Group A, B1, B2, D)을 분류하였습니다.
  • ESBL 검출: 모든 박테리아 분리 균주를 대상으로 10가지 특정 ESBL 유전자(blaTEM, blaSHV, blaMA, blaCTX-M-825, blaCTX-M-914, blaCMY-1, blaCMY-2, blaOXA-1, blaOXA-2, blaCF)를 PCR을 통해 스크리닝하였습니다.
• 항생제 감수성 테스트(AST): 카바페넴, 세팔로스포린, 플루오로퀴놀론, 아미노글리코사이드 등 10가지 항생제에 대한 저항성을 테스트하기 위해 2023 CLSI 가이드라인을 준수하여 Kirby-Bauer 디스크 확산법을 적용하였습니다.

주요 결과

• 유병률 및 병원균 분포: 118개의 검체 중 34개(28.8%)가 요로감염 양성을 보였습니다. 주요 병원균은 그람 음성균이었으며, E. coli(38.2%), Klebsiella pneumoniae(20.6%), Proteus mirabilis(20.6%), Enterobacter cloacae(11.8%) 순이었습니다. 그람 양성 분리 균주로는 Acinetobacter junii(5.9%)와 Bacillus cereus(2.9%)가 나타났습니다.
• 유전적 다양성: 16S rRNA 서열 분석 결과 다양한 수준의 유전적 연관성이 확인되었습니다. E. coli 분리 균주는 NCBI 참조 균주와 밀접하게 클러스터링되었으나(부트스트랩 값 80–100), 일부는 독특한 진화적 분기를 보였습니다. P. mirabilis와 B. cereus는 높은 유전적 보존성을 보였으며, K. pneumoniae 분리 균주는 긴 가지 길이를 가진 복잡한 계통 구조를 보여 종 내 다양성과 국소적 적응을 나타냈습니다.
• E. coli의 독성 및 계통 분류: E. coli 분리 균주 중 sfas 유전자가 40.8%로 가장 흔한 독성 인자였으며, sfa(25.9%), papE(18.5%), afa(11.1%), allele II(3.7%)가 그 뒤를 이었습니다. 계통 분석 결과 대다수의 분리 균주는 외부 병원성 E. coli(ExPEC)와 관련된 Group B2(38.4%) 및 Group D(30.8%)에 속했습니다.
• 항생제 내성: 여러 계열에서 높은 저항성률이 관찰되었습니다.
  • E. coli는 세페핌(84.6%)과 아지트로마이신(76.9%)에 대해 높은 저항성을 보였습니다.
  • K. pneumoniae는 이미페넴에 100% 저항성을 보였으며, 에르타페넴과 세페핌에도 높은 저항성(85.7%)을 나타냈습니다.
  • P. mirabilis와 E. cloacae 또한 카바페넴과 세팔로스포린에 대해 상당한 저항성을 보였습니다.
  • A. junii와 B. cereus는 에르타페넴 및 세페핌을 포함한 여러 테스트된 항생제에 대해 완전한 저항성을 보였습니다.
• ESBL 보유 현황: 분리 균주 전체에서 총 189개의 ESBL 유전자가 검출되었습니다. 가장 흔한 유전자는 blaTEM과 blaCTX-M-825(각각 16회 검출)였으며, blaSHV(15), blaCMY-1(13)이 뒤를 이었습니다. E. coli는 스크리닝된 10가지 ESBL 유전자를 모두 보유하고 있었으며, K. pneumoniae와 P. mirabilis는 blaMA만을 제외한 유전자를 보유하고 있었습니다.

의의 및 주장
저자들은 본 연구가 아크라 소재 요양 시설 내 비뇨기계 병원균에 대한 정기적인 분자적 감시의 결정적인 중요성을 강조한다고 주장합니다. 본 연구는 병원균의 분자 역학에 대한 중요한 통찰을 제공하며, 특히 그람 음성 비뇨기계 병원균 사이에서 다제내성 균주와 다양한 저항성 기전의 높은 유병률을 밝혀냈습니다.

본 연구는 마지막 보루인 카바페넴(이미페넴)에 대한 저항성 패턴과 ESBL 유전자의 광범위한 존재가 취약 계층 내에서 고도로 내성을 가진 균주의 위험한 발생을 나타낸다고 단언합니다. 저자들은 이러한 결과가 근거 중심의 치료 지침을 마련하기 위한 인구 특이적 감시 데이터의 시급한 필요성을 시사한다고 결론지었습니다. 이들은 노인의 건강 결과를 개선하기 위해 항생제 스튜어드십 프로그램의 시행과 강화된 감염 예방 및 통제 조치를 권고합니다. 본 논문은 새로운 실험적 응용을 제안하기보다는 기록된 분자 및 저항성 프로파일에 기반한 정책 및 임상적 개입을 촉구하고 있습니다.