INTRODUCTION
급성 설사 질환은 상기도 감염 다음으로 흔히 발생하는 감염 병이며 대부분 저절로 좋아지는 질환이나 일부 병원균이나 일 부 환자에서는 적절한 항생제 치료가 필요하다. 항생제의 치료 여부는 병력, 증상 및 증후만으로 판단하기 어렵다[1].
급성 설사 환자는 0-5세의 소아와 65세 이상의 연령에서 증 가되며 바이러스성 설사는 5세 이하의 아동에서 검출률이 높고 세균성 설사는 5세 이하의 아동 및 65세 이상의 노인에서 검출 률이 높다[2,3]. 5세 이하의 아동에서 급성 설사를 유발하는 바 이러스성 설사는 대개 1-3일 이후 저절로 좋아지므로 수분과 염기를 공급하는 것이 적합한 치료이다. 그러나 Salmonella, Shigella, Campylobacter, Vibro 및 Yersinia 등은 염증성 설사를 유발하여 적절한 항생제 치료를 통하여 질병의 정도와 기간을 단축시킬 뿐만 아니라 균 배출을 감소시켜 이차 감염을 줄이는 것이 중요하다. 성인에서 급성 설사는 소화기 내과 외래 방문 의 주요한 원인이며 입원 치료, 삶의 질의 변화를 야기하며 국 내 및 해외 여행과 관련된 증상으로 미국에서 연간 1억5천만 달러의 비용이 소요된다고 보고되고 있다[4].
급성 설사 질환의 원인체에 대한 진단을 배양에만 의존하는 기존의 방법으로는 모든 원인균을 진단하는데 한계가 있다. 우 리 나라 대부분의 병원 검사실에서 일상적으로 시행되는 변 배 양검사는 비교적 동정이 용이한 Salmonella, Shigella 또는 여름 철에 Vibrio균에 대해서만 선택배지를 사용하여 검출하나, Salmonella, Shigella 또는 Vibrio균 이외의 감염성 설사의 흔한 원인인 세균들과 바이러스들의 검출이 되지 않아 감염성 설사 의 원인체에 대한 충분한 정보를 제공하지 못하고 있다[5]. 급 성 설사 환자의 대변을 배양하였을 때 균이 배양될 확률은 1.5-5.6%로 매우 낮고 균이 동정되더라도 검사 결과가 3일 이 후에 나와서 많은 경우 환자가 이미 증상이 좋아진 이후이므로 비용 효과적인 측면에서 모든 환자에 대한 대변 배양이 필요한 지 논란이 있다[1].
최근에 급성 설사의 원인체의 진단에 배양법에 비해 민감도 가 높은 연쇄중합반응(polymerase chain reaction, PCR) 검사가 급여화되어 바이러스성 및 세균성 설사 원인체의 진단이 용이 해 졌으며 검사 시간도 단축되었다.
최근 제주의 기후가 열대화가 되고 있으며 바다로 둘러 쌓인 섬이라는 제주도의 특성과 함께 지속적인 내국인 및 외국인 인 구 증가, 연간 천이백만의 관광객이 왕래하는 제주에서 성인에 서 급성 설사 질환의 원인체에 대한 역학적인 분석에 대해 조 사하여 급성 설사에 대한 효과적인 진단, 치료 및 예방에 필요 한 자료를 제공하고자 한다.
MATERIALS AND METHODS
1. 대상
2015년 3월부터 2017년 2월까지 제주시에 위치한 제주한라 병원 소화기내과에서 진료를 받은 16세 이상의 성인 중 다중연 쇄중합반응(multiplex PCR)에 의한 세균성 및 바이러스성 설사 원인체 검사를 입원 후 48시간 이내에 동시에 의뢰된 입원 환자 408명과 외래 환자에서 세균성 및 바이러스성 설사 원인체 검사를 동시에 의뢰한 외래 129명을 포함한 총 537개의 검체를 대상으로 하였다. 입원 환자는 집중치료실에 입원한 환자의 검 체와 입원 후 48시간 이후에 다중연쇄중합반응(multiplex PCR) 에 의한 세균성 및 바이러스성 설사 원인체 검사를 의뢰한 환 자의 검체는 본 연구에서 제외하였다. 입원 환자 및 외래 환자 의 평균 나이는 각각 51.6세(17-95세), 51.5세(16-97세)였다. 연 령별 분포는 70대가 18.1%로 가장 많았으며 20대(17.9%), 80 대(12.5%), 50대(11.9%), 40대(11.7%), 60대(13.0%), 30대(9.1%), 10대(5.0%) 및 90대(0.7%) 순이었다(Fig. 1).
Figure 1. Sample distribution of acute diarrheal disease test according to patient’s ages. Jeju region, 2015.3-2017.2.
2. 방법
총 537개의 대변 검체를 녹십자 의료재단에 의뢰하여 설사 원인체를 검출하였다. 대변에서 SeeplexⓇ Diarrhea ACE detection kits (Seegene, Seoul, Korea)를 이용하여 다중연쇄중합 반응(multiplex PCR)을 통해 Group A Rotavirus, enteric Adenovirus, Norovirus GI/GII, Astrovirus 5종의 바이러스와 Salmonella spp., Shigella spp., Vibrio spp., Campylobacter spp., Clostridium difficile Toxin B (CDB), Clostridium perfringens, Yersinia enterocolitica, Aeromonas spp., Escherichia coli O157:H7, verocytotoxin-producing E. coli (VTEC) 10종의 세균 검사를 실시하여 양성 검체에 대하여 분석하였다.
RESULTS
1. 원인체별 양성률
2015년 3월부터 2017년 2월까지 16세 이상의 급성 설사변에 서 다중연쇄중합반응(multiplex PCR)검사를 의뢰한 537개의 분변 검체 중 221개의 분변 검체(41.2%)에서 세균성 또는 바이 러스성 원인체에 양성을 보였다. 세균만 양성을 보인 검체는162검체(30.2%), 바이러스만 양성을 보인 검체는 50검체 (9.3%), 바이러스와 세균 모두에서 양성을 보인 검체는 9검체 (1.7%)였다.
30대를 제외한 전 연령대에서 세균성 원인균의 양성률이 바 이러스성 원인체의 양성률보다 높았으며 세균성 원인균의 양 성률이 30대를 제외한 전 연령대에서 20% 이상을 차지하였고 30대에서는 바이러스 원인체가 18.3%, 세균성이 16.3%를 차지 하였다. 세균성 원인체와 바이러스성 원인체의 혼합 감염은 10 대에서 7.4%, 50대에서 4.7%였고 그 외의 연령대에서는 2% 이 하였다(Fig. 2).
급성 설사변에서 바이러스 5종, 세균 10종에 대한 다중연쇄 중합반응(multiplex PCR)검사에서 바이러스 및 세균성 원인체 에 대해 양성을 보인 221검체 중 중복감염을 포함하여 255개의 원인체가 검출되었다. 원인체별로 Campylobacter spp. 68검체 (26.7%)로 가장 높은 빈도를 보였고 C. perfringens 61검체 (23.9%), Norovirus GII 29검체(11.4%), CDB 21검체(8.2%), Aeromonas spp. 16검체(6.3%), Group A Rotavirus 13검체 (5.1%), Salmonella spp., Astrovirus가 각각 10검체(3.9%), Norovirus GI 8검체(3.1%), Vibrio spp. 7검체(2.7%), enteric Adenovirus 4검체(1.6%), Shigella spp.와 VTEC가 각각 3검체 (1.2%), Y. enterocolitica 1검체(0.4%) 순이었으며 E. coli O157:H7는 검출되지 않았다.
입원 환자 408명 중 중복감염을 포함해서 209개의 원인체가 검출되었으며 이 중 Campylobacter spp. 63검체(30.1%), C. perfringens 42검체(20.1%), Norovirus GII 22검체(10.5%) 등의 순이었다. 외래 환자 129명 중 중복감염을 포함해서 46개의 원인체가 검출되었으며 이 중 C. perfringens 19검체(41.3%), Norovirus GII 7검체(15.2%), Campylobacter spp. 5검체(10.9%) 등의 순이었다(Fig. 3).
급성 설사변에서 세균 및 바이러스 설사 원인체에 의한 단독 감염은 289검체(85.5%)였고 2개의 원인체에 의한 중복감염은 30검체(13.6%)였으며 3개의 원인체에 의한 중복 감염은 2검체 였다.
중복 감염이 검출된 검체는 32검체(입원 환자: 27, 외래 환 자: 5)였다. 입원 환자의 32검체에서 56개의 중복 감염의 원인 체가 검출되었고 외래 환자의 5검체에서 10개의 중복감염의 원인체가 검출되었다. 입원 환자는 총 56개의 원인체 중 C. perfringens가 17개로 가장 많았으며 Campylobacter spp. 12개, Norovirus GII 10 개, Aeromonas spp. 8개, CDB 5개, Norovirus GI 4개, Group A Rotavirus 3개, enteric Adenovirus 및 Shigella spp. 각각 2개, Astrovirus, Vibrio spp. 및 VTEC는 각각 1개씩 이었다.
2. 원인체별 계절에 따른 감염 분포
3월-5월을 ‘봄’, 6월-8월을 ‘여름’, 9월-11월을 ‘가을’, 12월-2 월을 ‘겨울’로 정의하였다. 봄에 134검체가 의뢰되었고 세균성 원인체는 40검체(29.9%), 바이러스성 원인체는 13검체(9.7%) 이며 세균성과 바이러스성 혼합 감염은 1검체였다. 여름에 181 검체가 의뢰되었고 세균성 원인체는 66검체(36.5%), 바이러스 성 원인체는 7검체(3.9%)이며 세균성과 바이러스성 혼합 감염 은 2검체였다. 가을에 127검체가 의뢰되었고 세균성 원인체는 37검체(29.1%), 바이러스성 원인체는 11검체(8.7%)이며 세균 성과 바이러스성 혼합 감염은 1검체였다. 겨울에 95검체가 의 뢰되었고 세균성 원인체는 19검체(20.0%), 바이러스성 원인체 는 19검체(20.0%)이며 세균성과 바이러스성 혼합 감염은 5검 체(5.3%)였다. 세균성 감염은 봄, 여름에 증가되는 양상을 보이 며, 바이러스성 감염은 겨울, 봄에 증가되는 양상을 보였다. 세 균성과 바이러스성의 혼합감염은 겨울에 나타나는 양상을 보였다(Fig. 4).
1) 바이러스성 설사 원인체들의 계절에 따른 감염 분포:
Group A Rotavirus는 겨울에 5건(38.4%), 봄과 가을에 4건 (30.7%)씩 발생하였으나 여름에는 발생하지 않았다. Norovirus GI은 가을과 겨울에 각각 3건(37.5%), 봄과 여름에 각각 1건 (12.5%)씩 발생하였다. Norovirus GII는 겨울에 17건(58.6%)으 로 가장 높았으며 봄에 6건(20.7%), 가을에 5건(17.2%), 여름에 1건(3.4%)이었다. Astrovirus는 봄과 여름에 각각 4건(40.0%)이 었으며 가을과 겨울에 각각 1건(10%)이었고 enteric Adenovirus 는 여름에 3건(60.0%)이었고 가을에 2건(40.0%)이었으나 Group A Rotavirus, Astrovirus 및 enteric Adenovirus는 모두 10건 미 만이었다(Fig. 5).
2) 세균성 설사 원인체들의 계절에 따른 감염 분포: Vibrio spp.에 의한 설사변은 2015년과 2016년 8월과 9월에 관찰되었 으며 다른 계절에는 관찰되지 않았다. Campylobacter spp.에 의 한 설사변은 연중 지속적으로 관찰되며 계절에 따른 특이한 변 화는 관찰되지 않았다. Shigella spp.에 의한 설사변은 2015년7월, 2016년 6월, 8월에 각각 1건씩 발생하여 주로 여름에 관찰 되었고 다른 계절에는 관찰되지 않았다. Salmonella spp.에 의 한 설사변은 2015년에는 9월에 1건, 2016년 3월, 7월, 8월, 9월 및 11월, 12월 그리고 2017년 1월에 1-2건씩 관찰되었다. CDB 에 의한 설사변은 2015년과 2016년 매년 월별 변이가 크지 않 게 빈번히 관찰되었다. Y. enterocolitica에 의한 설사변은 2015 년에는 관찰되지 않았으며 2016년에는 12월에 1건이 관찰되었 고 다른 시기에는 관찰되지 않았다. Aeromonas spp.에 의한 설 사변은 2015년 3월, 4월, 5월, 7월, 9월, 10월에 1-2건씩 관찰되 었고 겨울에는 관찰되지 않았다. 2016년에는 5월, 7월, 8월에 2-4건씩 관찰되었으나 12월에 1건이 관찰되었다. VTEC에 의 한 설사변은 2015년에는 관찰되지 않았으나 2016년 2월, 5월 및 2017년 1월에 각각 1건씩 산발적으로 관찰되었다. C. perfringens에 의한 설사변은 매해 산발적으로 지속적으로 관찰되 었으며 매년 월별 변이가 크지 않게 빈번히 관찰되었다(Fig. 6).
DISCUSSION
본 연구에서 제주도내 성인의 537개의 설사변에서 41.2%가 세균성 또는 바이러스성 원인체가 검출되었으며 이 중 세균성 설사가 30.2%, 바이러스성 설사가 9.3%이며 바이러스와 세균 의 중복 감염이 1.7%였다. Lee 등[2]은 전체 설사변의 34.1%에 서 세균 또는 바이러스성 원인체가 검출되었다고 보고하였고 이 중 세균성이 24.4%로 본 연구와 비슷한 분포를 보이나 바이 러스성 원인체가 18.5%로 본 연구보다 약 10% 이상 높은 양성 률을 보고하였다. 이의 원인으로 첫째, 소아의 설사변에서 바이 러스성 설사가 세균성 설사보다 많다[6]고 알려져 있는데 Lee 등[2]의 연구는 소아와 성인의 설사변이 구분되지 않아 소아 설사변이 통계에 더 포함되었기 때문으로 판단되며 둘째, 본 연구뿐만 아니라 Chikhi-Brachet 등[7]의 연구에서 겨울철에 바 이러스성 설사가 증가되는데 Lee 등[2]의 연구는 16개월의 연구 기간 동안 겨울철이 두 해를 거쳐 검체가 수집되어 바이러 스성 설사변이 통계에 더 많이 수집되었기 때문으로 판단된다.
본 연구에서 16세 이상의 성인에서 중복감염을 포함해서 10 대, 20대에서 세균 또는 바이러스성 원인체에 의한 설사가 전 체 설사변 중 40% 이상이고, 30대에서 50대의 연령에서는 세 균 또는 바이러스성 원인체에 의한 설사가 40% 이하로 감소되 다가 60대 이상에서 다시 세균 또는 바이러스성 원인체에 의한 설사가 40% 이상으로 증가되는 양상을 보였다. 또한 세균성 원 인체에 의한 설사는 10대-20대에서 약 35% 이상이다가 30대-50 대에서 약 25% 이하로 감소되다 60대 이상의 연령에서 다시 30% 이상으로 증가되는 반면 바이러스성 원인체에 의한 설사 는 20대-30대의 연령에서 증가되었다. 이는 20대, 30대에서 세 균성 원인체에 의한 설사질환이 바이러스성 원인체에 의한 설 사보다 빈번하지만 20대, 30대에서 타 연령대보다 바이러스성 설사가 상대적으로 증가되는 경향이라고 판단되며 이는 20-30 대에서 사회활동이 많아지는 시기로 바이러스성 원인체의 감 염이 타 연령대에 비하여 상대적으로 자주 발생하는 것으로 추 정되었다.
원인체별로 Campylobacter가 68건(26.7%)으로 가장 높은 양 성률을 보인 원인체였다. 이 중 65건은 입원환자에서 31.1% (65/209)를, 5건은 외래 환자에서 10.9% (5/46)를 차지하여 외 래 환자보다 입원환자에서 Campylobacter원인체가 더 높은 빈 도로 검출되었다. Campylobacter는 동남아시아에서 여행자설 사로도 잘 알려져 있으나[8] 설사 환자에서 입원을 요하는 주 요한 원인체임을 알 수 있었다. Campylobacter 다음으로 C. perfringens, Norovirus GII, CDB, Aeromonas spp., Group A Rotavirus, Salmonella spp., Astrovirus, Norovirus GI 등의 순이 었다. 이는 Cho 등[9]의 보고에서도 Campylobacter가 가장 높 은 빈도를 보인 것과 유사하나 Salmonella spp.는 본 연구에서 3.9%의 분리율을 보였다. Kim 등[3]이 2012년 전국에서 415건 의 Salmonella가 분리되었으나 제주에서는 72건(17.3%)이 분리 되어 타 지역에 비해 상대적으로 높다고 보고하였다. 본 연구 에서 2015년에 Salmonella가 9월에만 1건이 관찰되었고 2016 년에는 3월, 7월, 8월, 9월 11월, 12월에서 산발적으로 1건내지2건이 관찰되는 현상으로 보아 제주도에서 Salmonella는 2016 년에 일시적인 유행하는 시기가 있었음을 추정할 수 있어 2015 년에는 유행이 적어 전체적인 Salmonella의 양성률은 낮았다고 판단된다.
Campylobacter와 C. perfringens는 본 연구 기간 동안 매월 연중 고르게 분리되었다. Campylobacter는 설사를 야기하는 원 인체이며[10] 설사 유발 원인체 중 설사변에서 분리율이 높은 균일 뿐만 아니라 동물의 배설물, 토양, 수질 등에 두루 분포할 수 있어 타 원인체와 중복감염으로 측정되어질 수 있다고 판단 된다. 중복감염이 임상증상을 악화시킨다는 보고[11]도 있고 큰 영향이 없다는 보고[12]도 있어 중복감염이 환자의 임상증상의 변화가 있는지는 더 연구할 필요가 있겠다.
Norovirus GII의 분리율이 Campylobacter, Clostridium perfringens 다음으로 다수 분리되었는데 Norovirus는 대부분 겨울 철 소아에서 자주 분리되는 바이러스이나[13] 본 연구에서 16 세 이상의 성인에서 세 번째로 설사를 자주 유발하는 원인체이 고 주로 겨울철에 유행하였다. 본 연구에서 Norovirus GII에 양 성인 환자의 37.9% (11/29)가 60대 이상의 고령의 환자이며 이 중 91% (10/11)가 입원치료를 받았다. 이는 겨울철에 소아 뿐 만 아니라 노인의 설사 환자에서 Norovirus에 대한 주의를 기 울여야 함을 시사한다고 할 수 있다.
CDB도 계절에 관계없이 연중 관찰되었다. 본 연구에서 CDB 양성인 21명의 환자의 의무기록을 조사한 결과 14명 (66.6%)가 응급의학과를 통해 내원하였고 7명은 외래를 통해 내원하였다. 또한, 검사 전에 항생제의 투약 기록이 있는 환자 는 총 17명으로 약 80.9%가 항생제 치료를 받은 사실이 있었으 며 이 중 16명(94%)은 입원치료를 받았으며 이 중 76.5%가 70 세 이상의 고령의 환자였다. 이는 고령의 환자에서 설사를 주 소로 내원할 경우 CDB를 유념하여 환자 주위에 전파방지에 힘 써야 하겠다
Aeromonas는 봄철, 여름철에 분리되며 겨울철에는 자주 분 리되지 않았다. Aeromonas는 Cho 등[9]의 연구에서 설사 원인 균 중 중복감염으로 자주 나타나고 이들은 병원균으로 의의를 판단할 수 없다고 하였는데 그 이유로 Kang 등[14]의 보고에서 우리나라 사람들은 생선회나 익히지 않은 해산물의 섭취가 많 아 성인에서 Aeromonas의 장내 집락률이 높은 것으로 추정한 다고 보고하였고 Thornley 등[15]도 건강한 정상인의 대변에서 0.4-2.1%로 분리된다고 보고하였다. 본 연구는 사면이 바다로 둘러 쌓인 제주도의 특성과 해산물의 섭취가 용이하여 타 지역 보다 성인의 장내 집락률이 더 높을 것으로 추정할 수 있다.
VTEC는 2015년에 검출되지 않았고 2016년 2월, 5월 그리고 2017년 1월에 각각 1건씩 검출되어 낮은 양성률을 보였다. 2010년 질병관리본부 국내 급성설사질환 실험실 감시사업 (EnterNet-Korea) 통계 자료에 의하면 병원성 대장균 (enterotoxigenic E. coli와 enterohemorrhagic E. coli)의 분리율 이 0.5%로 Salmonella와 Campylobacter 다음으로 분리되었다 는 보고하였고 Lee 등[2]은 enteropathogenic E. coli, enteroaggregative E. coli 등이 각각 2.7%이며 enterohemorrhagic E. coli가 0.2%라는 보고를 토대로 판단할 경우 본 연구에서는 낮 은 검출률이 대장균에서 enteropathogenic E. coli, enteroaggregative E. coli 등이 검사에서 제외되었기 때문에 설사원인체 중 이들 대장균까지 검출된다면 더 높은 세균성 원인체가 검출 될 것으로 판단된다.
본 연구에서 세균성 및 바이러스성 설사의 원인체만 검출되 었으나 감염성 급성 설사는 세균 및 바이러스 이외에 기생충, 진균 등에 의한 설사는 검출하지 못한 단점이 있다. 이들의 검사도 급성설사의 원인으로 파악된다면 설사의 원인체 규명에 도움이 되리라 판단된다
본 연구의 5가지 바이러스성 및 13가지 세균성 설사 원인체 들은 제주도 성인의 설사의 주요한 원인체들이었고 이들 원인 체들에 대한 정확한 진단으로 이들의 원인체에 따른 전파 경로 차단 및 예방에 주의를 기울여야 하겠다. 제주도 성인에서 세 균성 설사가 바이러스성 설사보다 자주 관찰되었으며 봄, 여름, 가을에 자주 관찰되었다. 바이러스성 설사는 20-30대 성인에 서, 겨울에 자주 관찰되었다. 본 연구의 결과는 제주도 성인의 설사 원인체에 대한 기초적인 자료로 활용되어 성인의 설사의 치료 및 전파방지에 도움이 될 것이다.
요약
배경: 급성 설사 원인체의 동정을 위해 다중연쇄중합효소가 유용한 방법으로 사용되고 있다. 이에 저자는 제주도 성인에 서 각각의 설사 원인체, 계절, 연령에 따른 특징에 대해 조사하여 제주도 성인에서 설사 원인 유발체에 대한 역학적인 기초적인 자료를 제공하고자 하였다.
방법: 2015년 3월부터 2017년 2월까지 2년 동안 16세 이상의 성인에서 다중연쇄중합효소를 이용한 5가지 바이러스성 설사 원인체(Group A Rotavirus, enteric Adenovirus, Norovirus GI/GII, Astrovirus), 10가지 세균성 설사 원인체(Salmonella spp. , Shigella spp., Vibrio spp., Campylobacter spp., Clostridium difficile toxin B (CDB),Clostridium perfringens, Yersinia enterocolitica, Aeromonas spp., Escherichia coli O157:H7,verocytotoxin-producing E. coli (VTEC)) 검사를 의뢰한 537명의 결과 를 토대로 조사하였다.
결과: 설사 원인체는 537검체 중 221검체(41.2%)에서 양성을 보였고 9.3%는 바이러스에서, 30.2%는 세균에서, 1.7%는 중복감염을 보였다. 세균성 원인균은 봄, 여름, 가을에, 바이러스성 원인체는 겨울에 자주 관찰되었다. 원인체별로는 Campylobacter spp. (26.7%), C. perfringens (23.9%), Norovirus GII (11.4%), CDB (8.2%), Aeromonas spp. (6.3%), Group A Rotavirus (5.1%), Salmonella spp. (3.9%), Astrovirus (3.9%), Norovirus GI (3.1%), Vibrio spp. (2.7%), enteric Adenovirus (1.6%), Shigella spp. (1.2%), VTEC (1.2%), Y. enterocolitica (0.4%)이었고 E. coli O157:H7는 연구기간 내에 관찰되지 않았 다. Rotavirus, Norovirus GII는 겨울과 봄에 자주 관찰되었고 Campylobacter, CDB, C. perfringens는 계절적인 변화는 보이 지 않으며 매월 빈번히 관찰되었다.
결론: 제주도에 사는 성인에서 세균성 설사 원인균이 바이러스성 원인체보다 봄, 여름, 가을에 빈번하였다. 세균성 설사 원인체는 겨울에 빈번하였다.Campylobacter, CDB 및 C. perfringens는 계절적인 변이를 보이지 않으며 매월 빈번히 관찰 되었다. 본 연구의 결과는 제주의 성인 설사 원인체에 대한 역학적인 자료로 사용되며 조기 진단, 치료 및 설사 원인체의 전파 방지에 도움이 될 것이다.(Ann Clin Microbiol 2018;21:1-7)
