Streptococcus (복수형은 Streptococci)는 [streptoukɑ́kǝs] 스트렙토코커스라고 발음하며, 우리말로는 사슬알균 (연쇄상구균)이라고 합니다.
예전에는 한자어를 많이 써서 연쇄상구균이라고 더 많이 했지만 요즘에는 사슬알균이라고 더 많이 합니다.
알모양의 균이 2개씩 쌍으로 있거나 긴 사슬 형태로 하고 있습니다.
사슬알균은 세포벽 탄수화물 (C 항원)에 따라 Lancefield group A, B, C, F, G 등으로 나뉩니다.
배지에서 용혈 양상에 따라 α, β, γ (알파, 베타 감마; alpha, beta, gamma) 용혈로 나뉩니다.
α-hemolysis는 부분적으로 용혈이 있는 것을 뜻합니다.
β-hemolysis는 완전 용혈입니다.
γ-hemolysis는 용혈이 없는 것을 뜻합니다.
α-용혈을 보이는 세균에는 대표적으로 Streptococcus pneumoniae (폐렴알균, 폐렴구균)이 있습니다.
β-용혈을 보이는 세균에는 대표적으로 Streptococcus pyogenes (고름사슬알균, 화농연쇄구균; group A streptococci), S. agalactiae (group B streptococci, GBS)가 있습니다.
γ-용혈을 보이는 세균에는 Streptococcus bovis complex가 있습니다.
그 외 α-용혈이나 γ-용혈을 보이는 세균들을 모두 viridans group streptococci (VGS)라고 분류합니다.
VGS에는 S. mitis, S. salivarius, S. mutans, S. sanguis, S. anginosus 등이 있습니다.
(참고로 pyridoxal이나 thiol을 필요로 하는 영양변이형 사슬알균 (nutritionally variant streptococci)은 Abiotrophia와 Granulicatella 종으로 새로 분류되었습니다.)
Streptococci에 속하는 세균 중 대표적인 S. pyogenes, S. agalactiae, S. pneumoniae에 대해 주로 다룹니다.
Streptococcus pyogenes (고름사슬알균, 화농연쇄구균)
S. pyogenes는 세균성 인두염의 가장 흔한 원인균입니다.
인두염 환자는 항균제 투여 전에 편도 부위를 잘 문질러 검체를 채취하여 인두배양을 해야 합니다.
신속항원검사 방법으로 20분 이내에 신속하게 세균성 인두염을 진단하기도 합니다.
하지만 민감도에 한계가 있기 때문에 음성인 경우 세균 배양을 해야 합니다.
S. pyogenes는 봉소염 (cellulitis), 단독 (erysipelas), 농가진 등 피부감염을 일으킬 수 있습니다.
인두염이나 피부감염 후에 사구체신염 (post-streptococcal glomerulonephritis, PSGN), 류마티스열, 성홍열 (scarlet fever) 등의 후유증을 일으킬 수 있습니다.
괴사성 근막염, 근염, 독성쇼크증후군 등 치명적인 감염을 일으킨 보고도 있습니다.
S. pyogenes의 가장 중요한 독성 인자는 세포벽의 M단백으로, 호중구 탐식을 방해합니다.
M단백의 종류는 60여가지가 있어서, 한 종류에 감염된 이후 항체가 형성되어도 다른 M형에 의해 감염될 수 있습니다.
Group C, G (C군, G군) streptococci도 S. pyogenes처럼 패혈증, 심내막염, 수막염, 관절염, 호흡기감염, 피부감염, 인두염 등을 일으킬 수 있습니다.
Streptococcus agalactiae (group B streptococci, GBS)
S. agalactiae는 분만할 때 산모로부터 신생아에게 전파됩니다.
분만 후 1주일 이내에 감염이 발생하면 조기발병, 1주일 이후 발생하면 늦은 발병으로 구분합니다.
조기발병은 대개 폐렴과 폐열증으로 나타나고, 늦은발병은 수막염으로 나타납니다.
즉 신생아 수막염의 원인이 될 수 있다는 것인데, 신생아의 증상은 성인 수막염에서 관찰되는 경부 강직 (neck stiffness)이 잘 생기지 않고, 발열, 구토, 흥분, irritability 등 비전형적인 증상을 보일 수 있기 때문에 잘 감별해야 합니다.
임신 35~37주 사이에 질이나 항문 부위를 면봉으로 채취하여 group B streptococci (S. agalactiae)가 분리되면 항균제를 투여해야 합니다.
우리나라에서의 보균율은 5% 미만이고 서양에서는 약 25%입니다.
Streptococcus pneumoniae (pneumococcus, 폐렴알균, 폐렴구균)
폐렴알균은 지역사회 획득폐렴 (community-acquired pneumonia, CAP)의 가장 흔한 원인균입니다.
수막염 (신생아, 노인), 패혈증 (비장절제술 이후), 중이염, 부비동염, 복막염 등을 일으킬 수 있습니다.
학동기 전후 나이대에서는 30%정도에서 인후에 상재균으로 폐렴알균을 가지고 있기 때문에 단순 보균자인지 실제 감염인지 잘 판단해야 합니다.
숙주의 면역기전이 손상되면 (비장절제술 이후 등) 자기가 보균중이던 세균이 침투하여 폐렴을 일으킬 수 있습니다.
객담 (sputum)에서 폐렴알균을 분리하기 어려운 경우에는 소변에서 항원검사를 하여 진단할 수도 있습니다.
폐렴알균 (폐렴구균)의 협막 (capsule)은 탐식작용 (phagocytosis)을 억제하는 독성인자입니다.
점액성의 집락을 보이는 경우 협막이 두꺼운 것으로, 병독성이 더욱 높습니다.
협막의 다당체에 대한 백신이 있어서 신생아, 소아, 면역저하된 노인 등에 사용하고 있습니다.
기타 Streptococci
Viridans group streptococci (VGS)는 대부분 오염균으로 여기지만 호중구감소증 환자에서는 패혈증, 화농을 일으킬 수 있습니다.
또한 viridans group streptococcis는 아급성 심내막염의 가장 중요한 원인균으로, 이 경우에는 종 (species) 수준까지 동정해야 합니다.
Streptococcus bovis 균혈증은 소화기계 악성 종양과 관련이 있습니다.
S. bovis는 생화학적 검사상의 표현형으로 동정하는 것은 부정확하여 분자생물학적 방법을 사용합니다.
Milleri streptococci complex에는 S. constellatus, S. intermedius, S. anginosus 등이 있습니다.
이들은 간농양, 뇌농양 (abscess)를 일으킬 수 있고, 대부분의 항균제에 감수성입니다.
Streptococcus의 진단, 검사
사슬알균은 혈액한천배지 (blood agar plate, BAP)에서 잘 자라고, 용혈 양상을 관찰하는 것이 동정에 도움됩니다.
S. pyogenes를 동정하는 방법은 크게 3가지가 있습니다.
1) 직접 검체에서 항원을 동정합니다.
2) β-hemolysis (완전 용혈)를 보이는 집락에 대하여 0.04 U bacitracin 디스크 (A disk)에 감수성이 있는지 확인합니다.
이런 식으로 억제대 (zone of inhibition)가 형성되면 감수성, 억제대가 형성되지 않으면 내성입니다.
하지만 S. pyogenes 이외에 다른 사슬알균도 bacitracin에 감수성일 수 있습니다.
3) Pyrrolidonyl arylamidase (PYR) 검사를 합니다.
PYR 검사의 기질은 L-naphthylamide-β-naphthylamide입니다.
L-naphthylamide-β-naphthylamide은 세균의 특정 aminopeptidase 효소에 의해 가수분해됩니다.
가수분해되면 β-naphthylamide가 떨어져나오고, 이것과 PYR시약이 반응하여 deep cherry red color를 보이면 PYR 양성입니다.
노란색~주황색이면 PYR 음성입니다.
PYR 양성 예: Streptococcus pyogenes, Enterococcus faecalis
PYR 음성 예: Streptococcus agalactiae
β-용혈 사슬알균은 라텍스 응집법으로 동정합니다.
류마티스열이나 연쇄구균 감염 후 사구체신염 (PSGN)을 진단하기 위해서는 환자의 혈청으로 anti-streptolysin O (ASO) 항체가를 검사해야 합니다.
산모가 S. agalactiae를 보균하고 있는지 검사하기 위해서는 반드시 증균배나 선택배지를 사용해야 합니다.
S. agalactiae를 동정하는 검사에는 hippurate 가수분해와 CAMP 검사가 있습니다.
CAMP는 연구자의 이름을 딴 약자입니다.
CAMP 검사는 용혈을 매우 약하게 일으키는 S. agalactiae가 강한 용혈을 일으키는 황색포도알균 (Staphylococcus aureus)에 의해 용혈대가 화살촉 모양으로 증강되는 것입니다.
CAMP 양성 예: S. agalactiae
CAMP 음성 예: S. pyogenes
정확한 동정을 위해서는 라텍스 응집법을 시행합니다.
α-hemolysis (부분용혈)를 보이면서 점액성이거나 가운데가 움푹 들어가면서 납작한 집락인 경우에는 S. pneumoniae를 의심할 수 있습니다.
Optochin (P disk) test (옵토친)나 bile solubility test로 예비동정합니다.
Optochin test는 이전 글을 참조하세요.
S. pneumoniae는 Gram stain (그람 염색)에서 lancet (란셋) 모양의 그람 양성 쌍알균으로 관찰됩니다.
그밖의 알파용혈, 감마용혈 사슬알균은 일반적으로 종 (species) 수준까지 동정하지 않고 viridans group streptococci (VGS)라고 합니다.
항균제 감수성 (susceptibility), 사용
β-용혈성 사슬알균, viridans group streptococci는 대부분 penicillin에 의해 감수성이 있습니다.
Penicillin에 효과가 없는 경우에는 1세대 cephalosporin, erythromycin, vancomycin 등의 항균제를 고려할 수 있습니다.
S. pyogenes는 지역에 따라 erythromycin 내성률이 높을 수 있는데, 이러한 경우 azithromycin, clarithromycin 등 macrolide계열의 항균제에 효과가 없을 수 있습니다.
Erythromycin 내성인 경우 clindamycin에 유도형 내성을 보일 수 있어서 D test를 시행해야 합니다.
Penicillin 내성 S. pneumoniae가 매우 증가하고 있고, 광범위 cephalosporin에도 내성인 다제내성균이 늘어나고 있습니다.
그런데 수막염이 아닌 S. pneumoniae 감염에서 penicillin 정맥주사를 해야 하는 기준이 2 μg/mL에서 8 μg/mL로 높아지면서 내성률이 낮게 보고되고 있습니다.
이는 실제로 내성률이 낮아졌다기보다는 기준이 달라졌기 때문입니다 (CLSI, 2008).
S. pneumoniae의 penicillin 감수성 검사는 oxacillin 디스크를 사용하거나 최소억제농도 (minimal inhibitory concentration, MIC)를 측정합니다.
뇌척수액에서 S. pneumoniae가 분리되면 penicillin, cefotaxime, ceftriaxone, meropenem에 대하여 MIC 검사를 해야 합니다.
* Streptococcus 요약: 그람 양성 (Gram positive), cocci (알균), catalase 음성
Reference
Laboratory medicine, 5th ed.
microbeonline.com
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