티스토리 뷰
안녕하세요? 만덕여사입니다. 지난번에 이어서 이번 포스팅도 질병과 관련된 미생물에 관한 것입니다. 그람 양성 간균에 대해서 알아보겠습니다. 이번 내용 역시 방대하고 우리와 떼려야 뗄 수 없는 미생물에 관한 이야기이니 천천히 읽어주시면 좋을 것 같습니다.
그람 양성 간균
그람 양성 간균 중에서 병원성을 나타내는 것은 호기성 균과 혐기성 균으로 나눌 수 있습니다. 호기성 균의 대부분은 비병원성이지만 Bacillus anthracis와 Bacillus cereus 정도만이 병원성을 나타내며, 혐기성 양성 간균은 Clostridium 속이 대표적이며 많은 종이 병원성 특징을 나타냅니다.
* 탄저병균(Bacillus anthracis)
이 균은 1850년 탄저병으로 죽은 양의 혈액으로부터 최초로 관찰되었습니다. Koch가 순수 분리에 성공하였으며, Pasteur가 고온 배양을 통해 약독화된 백신을 만들어 내어 많은 가축을 질병으로부터 해방 시켰습니다. 형태는 전형적인 간균으로 크기는 길이가 5-10㎛, 폭이 1~3㎛로 비교적 크며 연쇄상 간균입니다. 그람 양성으로 보라색으로 염색되며, 내생포자를 형성하고 편모가 없으며, 내생포자를 형성하는 비운동성 세균입니다. 배양 조건은 일반 평판배지에서 잘 자라며, 혈액 한천배지에서도 잘 자랍니다. 통성혐기성이기 때문에 혐기적 환경에서도 자랄 수 있으며 최적 pH는 6.9~7.3입니다. 생화학적 특성으로는 포도당을 분해하여 산과 가스를 내며 우유를 응고시키고 젤라틴을 분해할 수 있으며 황화기체나 인돌에 대해 음성 반응을 나타냅니다. 저항성이 강해서 열에 의해 파괴되지 않으며 특히 내생포자가 만들어지면 건조한 환경이나 고온에서 수년간 생존할 수 있습니다. 항원성을 나타내는 것은 폴리펩타이드로서 매우 특이한 항원을 가지며 세포막의 단백질과 다당류도 항원성을 가지고 있습니다.
외독소로 만들어 내는데, 이 외독소를 Anthrax toxin이라고 하며 Edema factor, Lethal factor, Protective antigen 등으로 구성되어 있습니다. 양, 말, 소와 같은 가축 등에 많이 생기며 사람에게는 먹거나, 호흡을 통해, 그리고 상처에 직접 접촉되었을 때 발병합니다. 내생포자도 외부 상처와 점막에 접촉하여 감염을 일으키나 경구적으로 호흡기 계통을 통해서도 감염됩니다. 침입 된 균이 감염부위에서 증식되어 혈액 내로 들어가 패혈증을 일으키면 동물은 치사합니다. 증상은 수포를 형성하고 수포가 검은색의 괴저를 형성하면서 5~6일 후에 사망하게 됩니다. 한편 감염 동물의 털에 묻은 내생포자를 흡입하게 되면 림프샘 및 폐 등에서 균이 증식하여 병을 일으키는데, 이것은 Wool sorter disease라고 합니다.
임상적인 진단으로는 괴저나 농포가 형성된 곳에서 세균을 동정하는 방법을 사용하며 그람 염색으로 확인하고, 면양 혈액 한천배지에서 용혈을 일으키지 않으며, 평판배지에 키우면 회백색 콜로니를 형성하는 것을 볼 수 있습니다. 생주의 복강에 주사하면 모두 사멸되는 특징도 확인할 수 있습니다. 동물의 병변에서 얻은 조직 추출물을 끓이고 여과한 후에 항혈청과 반응시키면 백색의 침전물이 생기는 것으로 탄저병이 걸린 동물을 탐색할 수 있습니다. 혈청학적 검사나 박테리오파지에 대한 특이성으로도 확인할 수 있습니다.
혐기성 내생포자를 형성하는 간균
Clostrium을 비롯하여 다양한 균들이 존재하며, 토양 등에서 쉽게 관찰되는 균입니다. 이 균들은 혐기성 상태에서 성장하며 강력한 외독소를 형성하고, 이 외독소를 먹게 되면 개체에 치명적 손상을 가져오게 됩니다.
*파상풍균(Clostridium tetani)
파상풍균의 최초 배양은 1889년 Kitassato가 환자의 화농 적출물을 토끼에 감염시키고, Nicolair가 토양에서 얻은 균을 생쥐에 감염시킨 후 균을 혐기성 조건에서 배양하는 데 성공했습니다. 파상풍균은 길이가 2~5㎛, 폭이 0.3-0.8㎛ 정도이며 그람 양성입니다. 내생포자를 형성하여 열에 대한 저항성이나 물리적 환경에 대한 저항성이 매우 강하며, 약간의 운동성을 가지고 있습니다. 배양 조건은 절대적 혐기성에서 매우 잘 자라며 최적 pH는 6.9-7.4이고 이 범위를 넘어서는 산성이나 알칼리에서는 잘 증식하지 못합니다. Thiglycolate가 들어있는 배지에서 특히 잘 자라며 강력한 독소를 생성할 수 있습니다. 여기서 생성된 독소는 혈액을 타고 장기로 침투하여 병을 유발합니다. 용혈독과 신경독이 있으며 이 독소가 말초 운동 세포에 침범하게 되면 심한 증세를 나타냅니다. 임상적인 경과는 감염 후 5일 정도의 잠복기를 나타내며 시간이 지나면서 두통 증세가 나타나고 근육에 강직성 경련 증세가 나타납니다. 또한 입을 움직이기 힘들기 때문에 언어 소통에도 문제가 생기게 됩니다.
*Bacillus sereus
사람에게 감염되어 식중독을 일으키는 균입니다. Bacillus sereus에 의해서 유발되는 식중독은 두 가지 형태로 구분할 수 있는데 구토가 주된 증상인 형태와 설사가 주된 증상인 형태가 있습니다. 구토를 유발하는 것은 상한 쌀을 섭취했을 때 나타나는 현상으로 평균 2시간 정도로 짧은 시간 후에 증상이 나타나기 시작하며 구토와 구역질, 그리고 위통 등의 증상이 나타납니다. 이 독소는 열에 안정적인 특징을 가집니다. 반면 설사성 식중독은 고기나 야채를 통해 나타나며, 평균 9시간 정도의 시간이 지난 뒤 증상이 나타납니다. 설사와 구토 증상이 일반적인 현상입니다. 열에 대해 안정적이지 않은 특징을 나타냅니다.
*보틀리늄균(Clostridium botulinum)
이 균은 식품을 통해 감염되면 독소에 의하여 심한 식중독을 일으킵니다. 치명적인 독소를 가지기 때문에 매우 위험합니다. 크기는 3~8x0.5~1㎛ 정도이며 간균이며 사슬 모양을 하고 있습니다. 편모를 4-8개 정도 보유하고 있으며 캡슐은 형성하지 않습니다. 20~25℃ 정도에서 내생포자를 형성합니다. Clostridium botulinum과 C. tetani가 구분되는 가장 큰 생화학적인 특성은 인돌시험(indole test)으로서 보틀리늄균은 인돌 음성, 파상풍균은 인돌 양성을 나타냅니다. 두 균 모두 젤라틴을 분해할 수 있으며 파상풍균은 맥아당과 유당 등의 당을 분해할 수 없으나 보틀리늄균은 맥아당을 분해할 수 있습니다. 생산하는 외독소는 거대 분자로 적혈구 응집소(hemagglutinin)와 내독소(exotoxin)입니다. 혈청학적으로 서로 다른 항원이 6가지가 있으며 A, B, E형이 사람의 질병과 관계가 있습니다. 내독소(exotoxin)는 매우 독성이 강해서 1mg으로 생쥐 20만 마리를 죽일 수 있습니다. 주로 식품류에 감염에 의해 발병하는데 혐기성 조건이 유지되는 통조림이나 육류의 진공 포장 식품에 의해 발병합니다. 독소를 섭취하게 되면 부교감 신경 등을 말초신경에 작용합니다. 임상적 증상은 오염된 음식을 섭취한 후에 빠른 경우 2시간 이내에, 늦은 경우 3일 이내에 증세가 나타나기 시작합니다. 두통과 권태감이 있고 눈꺼풀이 내려오는 안검하수 증상과 동공산재 현상을 볼 수 있고 이후부의 근육 마비로 언어 장애와 호흡 마비가 생겨 사망하게 됩니다. 하지만 증상이 에탄올 중독이나 소아마비, 뇌척수성 매독, 디프테리아 증상과 유사하기 때문에 감별에 유의할 필요가 있습니다.
*디프테리아균(Cortnebacterium diphtheriae)
디프테리아균은 Klebs가 1883년 환자의 인후의 위 막으로부터 관찰하고 균을 분리하였습니다. 1884년 Loffler가 순수배양에 성공하게 되어 Klebs-Loffle균이라고 부르게 되었습니다. 그람 양성균으로 보라색으로 보이며 크기는 1~6 x 0.3~0.8㎛이고 균은 가늘고 길며 V, L, Y, M 자와 같은 독특한 모양을 나타냅니다. 내생포자는 형성하지 않으며 비운동성이고 염색 후 metachromatic granule도 볼 수 있습니다. 호기성 조건에서 잘 자라며 최적 배양온도는 37℃이며 내성 온도 범위는 15~40℃ 정도이고 pH7.2~7.8 정도의 범위에서 잘 자랍니다. 특별한 선택배지는 Loffler coagulate serum media입니다. 이 배지에서 다른 균들보다 빨리 자라고 37℃에서 24시간 이내에 회백색 광택을 나타내는 콜로니를 형성합니다.
다른 배지로는 McLeod's blood agar가 있으며 potassium tellurite가 첨가되어 있어서 이것이 환원되면 콜로니가 검게 되어 쉽게 알아볼 수 있습니다. 액체배지에서는 잘 증식되지 않으나 여러 동물조직을 넣어 줌으로써 배양이 가능합니다. 포도당을 분해하여 산은 생성하고 가스를 생성하지 않는 생화학적 특성이 있습니다. 인돌시험은 음성이며 젤라틴 분해 능력도 음성입니다. 당을 분해하는 능력에 따라 Clostridium 속을 구분할 수 있습니다. 세균의 저항성은 건조한 상태에서 2주 정도 생존할 수 있으며 58℃에서 10분 정도 가열하면 죽습니다. 페니실린이나 스트렙토마이신에 대한 감수성이 큽니다. 디프테리아가 생산하는 독소는 매우 치명적이어서 동물을 치사시킬 수 있으며, 일반적으로 액체 배지 배양을 통해 다량의 독소를 얻을 수 있습니다. 배지 중에 철 이온이 많이 들어 있을수록 독소 생성이 증가하여 0.14㎍/ml 정도로 존재하게 합니다. 독소 생성 균주는 균체 내에 prophage를 가지고 있습니다. 독소에 대한 항혈청을 만들어서 독소를 중화시키는 방법으로 치료합니다. 디프테리아균은 코 또는 인후 점막과 같은 점막에 감염되어 균 독소를 흡수하면 상피세포가 파괴되고 염증이 생겨 24시간 이내에 위 막(헛막)을 형성하게 되며, 이것은 회백색이나 황색, 적갈색 등을 나타냅니다. 임상적으로 인후염과 발열 증상이 나타나며 몸이 쇠약해지고 심장근육의 손상으로 불규칙한 심장 박동 소리가 들립니다. 시야도 어두워지며 손과 발의 운동장애를 초래합니다.
-진단: 세균 감염 여부를 확인하기 위하여 인후부에서 가검물을 채취하고 이염소체(metachromatic granule)를 확인한 후에 Loffler 혹은 tellurite blood agar 배지에 배양하고 생화학적인 test를 통해 확인한 후 독소 생성실험으로 확인합니다.
A. Schick test 일정량의 디프테리아 독소를 사람의 피부에 주사하면 (1/50MLD) 혈청의 항체 유무에 따라 항독소 유무를 확인할 수 있습니다.
B.Molony test Toxoid에 대한 부작용을 알아보는 시험으로 Toxoid를 희석한 후 피하에 주사하여 과민반응을 관찰하는 것으로 피부 발적이 10 mm 이상이면 주의해야 합니다.
C. Toxoid Behring과 Kitasato에 의해 만들어졌습니다. 디프테리아 독소에 포르말린을 처리하게 되면 변성되어 독성이 사라지게 됩니다.