황색포도알균 감염에서 파지 리신 SAL200과 항생제의 병합치료 효과

Abstract

서론: 황색포도알균은 다양한 침습성 감염증을 일으키는 중요한 병원균으로 항생제 내성이 치료에 있어서 중대한 문제가 되고 있다. 항생제 내성의 문제가 심각해지면서 세균감염증의 치료에 박테리오파지를 이용하려는 노력이 다시 이루어지고 있고, 다양한 균을 대상으로 파지와 리신의 항균효과를 생체외(in vitro) 균주실험과 동물감염 모델을 이용하여 확인한 연구들이 발표되고 있다. 본 연구에서는 리신을 항생제와 병합하였을 때 황색포도알균에 대한 항균효과를 in vitro 와 in vivo 에서 확인하고자 하였다. 특히, 항생제 내성균 감염에서 리신을 병합하였을 때 기존 항생제의 치료효과를 개선시킬 수 있을지 확인하고자 하였다.

방법: 황색포도알균 특이적 박테리오파지 SAP-1에서 분리된 리신 SAL200을 이용하여 대표적인 황색포도알균 균주에 대한 리신 최소억제농도(minimal inhibitory concentration, MIC)와 최소살균농도 (minimal bactericidal concentration, MBC) 를 액체배지 미량희석 (broth microdilution) 법으로 측정하였다. 각 황색포도알균 균주에 대한 리신 MIC와 표준항생제인 vancomycin, nafcillin MIC를 측정한 후 checkerboard method와 time-kill assay를 시행하여 리신과 표준항생제의 병합투여 효과를 확인하였다. In vivo에서 리신과 표준항생제의 병합투여 효과를 확인하기 위하여 황색포도알균 균혈증 mouse 모델을 제작하였고, 이에서 ① 대조군, ② 표준항생제 투여군, ③ 리신 투여군, ④ 리신과 표준항생제 병합투여군의 치료 효과를 투약 후 1시간이 경과한 시점에 균혈증의 정도와 감염 후 72시간이 경과한 시점에 전이성 병변의 형성 정도로 평가하였다.

결과: 각 균주의 SAL200과 표준항생제 MIC와 MBC는 각각 단독으로 측정되었을 때보다 SAL200과 표준항생제를 병합하여 투약하였을 때 감소하는 것이 checkerboard assay에서 관찰되었다: Fractional inhibitory concentration (FIC) index를 기준으로 SAL200과 nafcillin을 병합하였을 때 상승효과가 관찰된 균주들은 ATCC B1707, LAC, Newman 이었다 (각각의 FIC index = 0.375, 0.5, 0.5). SAL200과 vancomycin을 병합하였을 때는 ATCC B1707, Newman, ATCC 29213 균주에서 상승효과가 관찰되었다 (각각의 FIC index = 0.5, 0.5, 0.375). Fractional bactericidal concentration index를 기준으로 하였을 때에는, SAL200과 nafcillin을 병합한 경우 ATCC 33591, ATCC B1707, LAC, Newman, ATCC 29213 균주들에서 상승효과가 관찰되었고, SAL200과 vancomycin을 병합한 경우에는 ATCC B1707, LAC, Newman, ATCC 29213 균주들에서 상승효과가 관찰되었다. 각 균주를 MIC 또는 MIC보다 낮은 농도의 SAL200, 표준항생제, SAL200과 표준항생제의 조합에 노출시켜 배양한 time-kill assay에서는 MIC보다 낮은 농도의 표준항생제에 노출된 경우에는 황색포도알균 성장억제 효과가 미미하였으나, 동일 농도의 표준항생제와 SAL200을 병합하였을 때는 30분정도 경과하였을 때 bactericidal 한 수준의 균억제가 관찰되었다. LAC, Newman, ATCC 29213 균주들에서는 6시간동안 배양하였을 때, 배양시작 할 때 보다, 그리고 각 항생제 단독으로 노출된 경우 보다 inoculum이 2-log10 이상 감소함을 관찰하여 SAL200과 표준항생제가 병합되었을 때 상승작용을 볼 수 있었다. 균혈증 mouse 모델에서는 LAC 균주를 감염시킨 경우, 투약 후 1시간이 경과하였을 때, 대조군에 비하여 SAL200 단독투여군 (3.385 vs. 2.202

P=0.009)과 병합투여군 (3.385 vs. 2.125

P=0.016)에서 균혈증 정도가 유의하게 낮았다. Newman 균주를 감염시킨 경우에는 대조군에 비하여 SAL200단독투여군 (3.437 vs. 2.284

P=0.025)과 표준항생제 투여군 (3.437 vs. 2.331

P=0.021), 병합투여군 (3.437 vs. 1.635

P=0.012)에서 모두 투약 후 1시간째에 균혈증이 유의하게 감소하였다. 감염 후 72시간 째에 비장내 균농도로 평가한 전이성 감염의 정도는 LAC 균주와 Newman 균주를 감염시킨 경우에서 모두 병합투여군이 가장 낮았다.

결론: 본 연구에서 리신 SAL200의 항-황색포도알균 효과를 in vitro에서 관찰하였으며, SAL200을 항-황색포도알균 표준항생제와 함께 사용하였을 때 상승작용이 있다는 것을 in vitro 와 in vivo에서 확인하였다. 특히, SAL200을 표준항생제와 병합투여 하였을 때, 균혈증 자체뿐만 아니라 전이성 병소 형성도 억제하는 효과를 보여, 그동안 표준치료에도 반응이 좋지 않았던 중증 황색포도알균 감염환자들에게 항생제와 함께 리신을 투여하면, 지금보다 치료성적을 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.