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위험한 대장균O-157 : 한편으로 불쌍한 균

대장균
- 생명과학의 핵, 대장균
- 위험한 대장균

정상 균무리로 존재하는 대장균은 병을 거의 일으키지 않는다. 그러나 창자에 구멍이 뚫려 복강 내로 세균이 들어가기라도 하면 기회감염을 유발한다. 즉 평소에 비병원성이던 세균이 병을 일으킬 수 있게 되는 것이다. 실제로 대장균은 패혈증 환자에서 많이 발견되고 있고, 요로감염의 80%를 차지하며, 개발도상국에서는 위장관에 염증을 일으키는 주된 요인으로 여겨지고 있다. 위장관에 염증을 일으키는 병원성 대장균은 아래와 같이 다섯 군으로 구분할 수 있다.
   장 병원성 대장균(enteropathogenic E. coli, EPEC)
   장 독소생성대장균(enterotoxigenic E. coli, ETEC)
   장 출혈성 대장균(enterohemorrhagic E coli, EHEC)
   장 침투성 대장균(enteroinvasive E. coli, EIEC)
   장 응집성 대장균(enteroaggregative E. coli, EAEC)

최근에 매스컴에 등장하는 O157:H7(일명 O-157), O26:H11(일명 O-26)등은 장 출혈성 대장균에 속하는 것으로 O와 H는 각각 대장균이 가지고 있는 항원의 종류를 가리키고, 숫자는 항원의 고유번호를 가리킨다. O157:H7형은 1982년에 최초로 발견되었으며, 장 출혈성 대장균에 대한 예방 접종법이 개발되지 않았으므로 증세에 따라 치료를 하는 수밖에 없다. 다행히 적절한 치료를 받으면 치사율은 낮은 편이다. 감염 후 합병증이 생기는 경우는 나이에 따라 다르나, 보통 10% 이하이며, 합병증이 발생한 환자 중 2-7%가 사망에 이른다. 이와 같은 종류가 몸에 해로운 이유는 긴 세월에 걸쳐 사람과 공생관계를 유지해 온 대장균의 유전형질에 변형이 생겼기 때문이다. 박테리오파지와 같이 세균에 기생할 수 있는 바이러스가 대장균에 침입하거나 염색체 바깥에 별도로 존재하면서 숙주 세포의 기능을 이용하여 복제를 하는 플라스미드(plasmid) DNA가 대장균에 들어와서 유전형질을 변화시킨 것이 치명적인 대장균이 탄생하게 된 이유다. 환자가 발생하면 24시간 간격으로 2회 대변을 배양하여 대변 검사를 하여 확진하고, 세균이 검출되지 않을 때까지 격리시키며, 탈수방지를 위한 수액요법을 비롯하여 증세에 따라 알맞은 치료를 한다.

평범한 대장균이 맹독성이 대장균으로 변하는 가작에는 바이러스가 있다

병원성 대장균(O157:H7)에 의한 식중독은 1982년 미국의 오레곤주 26명 와 미시건주 21명이 갈은 쇠고기를 먹고 처음 발생 보고된 이후 전 세계적으로 광범위 하며 북미, 유럽, 아프리카, 동아시아, 호주 등 다수의 국가에서 보고되었고, 북미, 아르젠티나, 영국에서 호발하고 있다. 일본의 경우 1996년 6월부터 9월까지 12,000여명의 환자가 발생하여 12명이 사망한 것으로 알려졌다.
병원성 대장균 O157:H7은 좋은 조건하에서는 6.5℃ ~ 7.2℃에서도 성장이 가능하며, 균의 성장을 억제하기 위해서는 5℃이하에서 보존되어야 한다. 균의 열에 대한 저항성은 65℃에서 10분, 75℃에서 30초간에 완전히 사멸하는 것으로 알려져 있다. 염농도에서는 6.5%까지 성장이 가능하며, 성장을 억제하기위해서는 8%이상의 염농도를 요구한다. 또한 성장의 최소 pH는 4.5이며, 보존료로(sorbate, benzoate)이 균을 억제할 수 있는 것으로 알려져 있다. 병원성 대장균은 생각보다 다양한데 이중 O157:H7은 장관출혈성 대장균의 일종으로 장벽부착 유전인자(eaeA)를 가지고 있고, 베로톡신을 생산한다.
사실 우리 몸에는 항상 100조 정도의 세균이 있고 이중 1조 정도는 대장균 인데 무탈하다. 그런데 이 병원성 세균은 불과 십여 마리만 감염되어도 질병이 발생한다. 그런데 이런 병원성 대장균이 등장한 것은 생각보다 오랜 역사라고 한다.

과거에는 이질균(시겔라 Shigella)에 의한 이질이 유행하여 심하게 앓고, 생명을 잃는 경우가 많았지만, 근래에는 좀더 온순한 시겔라균에 의한 이질이 대부분이므로 증상이 가벼워 며칠간 단순한 설사로 지나가는 경우가 많다고 한다. 치료는 수분과 전해질을 충분히 공급하여 탈수증이 되지 않도록 하는 것이 아주 중요하며  심하지 않으면 보리차를 많이 마시는 정도로 그치기도 하지만, 탈수증이 심하면 수액제제를 주사해야 한다. 이질의 증상이 심하면 항생제를 사용한다.
위생상태가 좋지 않은 곳에서 주로 걸리는 세균성 이질은 시겔라균(shigella)이라는 세균이 장에 급성 염증을 일으키는 전염병이다. 위산에 약한 장티푸스균이나 콜레라균과 같이 많은 양이 들어와야 병을 일으키는 것과는 달리 시겔라균은 위산에 잘 견뎌 적은 양이 몸에 들어와도 위에서 죽지 않고 대장에 도달하여 염증을 일으킨다. 시겔라(shigella)균이 대개 환자나 보균자의 손에 묻어있던 것을 접촉하여 감염된다. 이질은 특히 집단생활 또는 환자 주변에 있는 가족들이 잘 감염되고 상하수도, 화장실 등의 위생시설이 좋지 않고 많은 사람이 모여 사는 곳에서 잘 생기는 병이다  
과거에는 무시무시 했던 이질균이 사실 대장균과 비슷한 균이 아니라 대장균 자체라고 한다. 그런데 왜 지금까지는 대장균이 아니라고 생각했을까? 편모를 만드는 유전자가 화석화되고 유당 등 다른 당을 이용하는 유전자도 화석화되었다. 그리고 산으로부터 자신을 보호하는 물질을 만드는 효소 기능도 화석화 되었다. 그래서 이질균(시겔라)이 대장균의 하나라는 것이 1990년에야 밝혀졌다.

바이러스는 지구상에서 가장 개체수가 많은 생명이다. 개체 수는 10^30로 추정하며 생물의 다양한 유전 정보 대부분은 바이러스 게놈에 존재할 것으로 추정한다. 바이러스는 자신의 유전자나 숙주의 유전자를 다른 숙주 안으로 삽입시켜 유전자를 이동시킬 수 있다. 한 연구에 따르면 바다 속에 있는 바이러스들이 유전자를 새로운 숙주로 이동시키는 횟수는 1초에 무려 1,000조회에 달할 것이라 추정한다. 인간 게놈의 약 8% 정도도 이들 바이러스가 삽입한 후 남아 있는 것이다.
대장균도 끊임없이 진화(변화)하는데 수평적 유전자 전이, 유전자의 손실과 자연선택, 그리고 바이러스의 침입이 그 역할을 한다. 대장균 O157:H7의 독성화 과정도 나름 정체가 좀 더 밝혀졌다. 유순한 병원균에서 약 5만5000년 전에 바이러스의 감염을 통해 독소를 만드는 유전자가 추가되었다. 이 균은 주로 소를 비롯한 가축 안에서 살고 인간에게는 치명적이지만 각축에게는 아무런 해를 입히지 않는다. 사실 대장균에게 대장은 이상적인 서시지이다. 먹이도 풍부하지 일정한 온기를 유지하는 더 이상 바랄 것 없는 이상적인 조건이다.  이 이상적인 서식지에 독소를 분비하여 자신의 생활터전을 파괴하는 행위는 지극히 부자연스러운 것이다. 배변 활동을 통하여 강제로 떠밀려 나가는 불운을 격지 않을 것을 희망할 것이다. 가축에서 O157:H7은 오히려 발암 바이러스에 저항력을 높인다는 연구도 있고, 다른 원생동물로부터 대장균을 지키기 위한 수단이라는 추측도 있다.
이런 균들이 더 복잡한 변종으로 진화된 것은 모두 1,000년 이내에 이루어진 것이다. 많은 가축을 한 울타리에서 키움으로써 배설물과 함께 대장균 O157:H7 이 다른 숙주로 이동할 확률이 증가한 것이다. 인간 때문에 더 흔해졌을 뿐 아니라 더 빨리 진화하게 된 것이다.
1982년에 대장균의 피해는 당시 도축용 소들은 어마어마한 규모의 사육장으로 보내졌고, 무릎 높이의 동물 사료 더미가 가득한 사육장에서 뒹굴었다. 이때 사료 더미에 잠복해 있던 0157:H7 대장균이 소의 피부와 위장을 통해 침투했다. 한편 정육 포장 공장 노동조합은 숙련된 미국의 노동자를 저임금의 미숙련 이민자들로 대체한 엉성한 도축 작업 덕분에 0157:H7 대장균은 도축된 소의 피부와 위장에서 빠져나와 마룻바닥의 동물 사체로 쉽게 침투할 수 있었다. 그곳에서 살아남은 0157:H7 대장균은 그 수를 불리며, 다양한 경로의 식품 공급망을 타고 최종적으로 사람의 위장에까지 침투했다. 더욱 심각한 문제는 새롭게 도입된 분쇄육 생산 시스템이 0157:H7 대장균의 확산에 최적의 조건을 제공하고 있다는 사실이었다. 분쇄육은 수백 마리의 동물 사체를 혼합해 만든 고기를 하나의 거대한 생산 설비에 넣어 분쇄하는 과정을 거치는데 이때 한두 마리의 소에 잠입해 있던 0157:H7 대장균이 나머지 소들에게로 침투해 기하급수적으로 확산됐다.
1993년 1월, 태평양 연안 북서부 지역에서 500명 이상이 0157:H7 대장균에 감염되었다. 그 후 1년 동안 16건의 사례가 추가로 발견됐으며, 총 22명이 사망했다. 사망자는 대부분 청소년과 노인들이었다. 이후로도 매년 500명이 사망하고 2만명이 질병에 걸리는 원인이 0157:H7 대장균 때문일 수 있다는 보도가 끊이지 않았다.

항생제 치료가 치명적인 이유

O157:H7균이 독소를 만드는 유전자도 바이러스의 감염에 의한 것이지만 발현도 바이러스에 의한 것이다. 독소를 만들면 다른 포식동물이 다가오지 못하게 만들기 때문에 유리한 면도 있지만 불필요하게 독소를 만드는 것은 자원이 낭비이고 자기 파괴적인 행위이다.
독소를 만드는 최종 결정권이 대장균에 있지 않고 바이러스에 있다. 대장균에게 스트레스를 가하면 바이러스가 독소를 만들 스위치를 켜는 것이다. 이 균에 감염된 환자에게 항생제가 오히려 위험한 이유이다. 항생제를 투입하면 스트레스를 받은 바이러스가 이 죽음의 방아쇠를 격발시킨다. 독소와 바이러스가 무한 증식이 일어나고 대장균과 인간은 치명적인 손상을 받는다. 혈변, 설사 정도에 그칠 병세가 항생제에 의해 죽음을 초래할 수 있는 장기 부전으로 악화되는 것이다. 인간과 대장균 모두 이 바이러스의 제물이다. 바이러스는 장속에 있던 다른 무해한 대장균마저 감염시켜 또 다른 바이러스와 독소 공장으로 만들어 버린다. 그래서 독소 생산량이 1,000 배나 증가되어 버린다. 그래서 치명적인 것이다

◇ 변종대장균 주범, 새싹 맞다.獨 당국 “충분한 근거 찾아”… 오이-토마토 경보는 해제

2011-06-11 유재동 기자 jarrett@donga.com      
독일이 유럽에서 확산되고 있는 변종 대장균의 주범으로 다시 새싹 채소를 지목했다. 독일 질병관리당국인 로베르트 코흐 연구소(KRI)의 라인하르트 부르거 소장은 10일 기자회견을 열고 “발병의 패턴을 연구한 결과 새싹의 섭취가 질병의 원인이라는 충분한 증거를 찾았다”고 밝혔다. 부르거 소장은 “식당에서 음식을 먹고 병에 걸린 환자 100여 명을 검사했다”며 “이 가운데 새싹을 먹은 환자들은 장출혈성 대장균(EHEC)의 특징이 그러지 않은 환자보다 9배나 높게 나타났다”고 설명했다. 독일은 당초 북부의 한 유기농 업체에서 재배된 새싹 채소를 감염원으로 지목했지만 정작 검사에선 대장균을 발견하지 못했다. 독일 보건당국은 이에 따라 오이와 토마토, 양배추 등에 대해 내렸던 경보는 해제한다고 발표했다. 부르거 소장은 “오염된 채소들이 모두 소비되거나 폐기됐을 가능성이 있지만 아직 상황이 끝난 것이 아니기 때문에 새싹을 섭취하지 말아 줄 것을 당부한다”고 말했다.독일을 중심으로 발생한 이번 변종 대장균 사태로 유럽에서 지금까지 30명이 숨지고 3000여 명이 감염됐다.
사건의 주범인 장출혈성대장균의 경우 엄밀히 이야기하면 슈퍼박테리아가 아니다. 장출혈성 대장균은 독소(toxin)를 분비하여 인체를 공격하는 세균인데 일단 독소가 분비된 다음에는 항생제를 써서 대장균을 죽여도 소용이 없다. 그래서 항생제가 안 듣는 것처럼 보이는 것이다. 따라서 슈퍼박테리아라는 용어를 쓰면 안된다.

 

1. 지바 현 및 도쿄 도 사례
- 식중독 발생 관련 조사결과 오이를 이용한 메뉴에서 장출혈성대장균 O157이 검출됨

2. 오키나와 현 사례
- 오키나와 월드 방문객 35명이 O-157균에 집단 감염됐다. 일본 후생노동성 역학조사 결과 감염자 중 4명이 HUS 확진 판정을 받았다. 35명 중 32명의 감염 원인은 테마파크에서 판매한 사탕수수 주스였던 것으로 조사됐다.

3. 미국
지난 10년 간 북미에서 1,700 명 이상이 주스와 사이다를 마시고 병에 걸렸다. 이러한 발병의 대부분은 애플 사이다, 오렌지 주스 및 레모네이드와 같은 저온살균하지 않은 주스 및 사이다와 관련이 있었다. (출처: CSPI, Outbreak Alert! 데이터베이스)
이러한 질환과 사망을 일으키는 가장 흔한 병원균은 대장균 O157 과 O111, 살모넬라, 와포자충 및 노로바이러스였다.

장출혈성대장균(Enterohemorrhagic escherichia coli; EHEC) 감염증은 동물(주로 반추동물)의 내장에서 대장균 감염에 의해 출혈성 장염을 일으키는 질병이다. EHEC는 쉬겔라 이질에서 발생하는 독소와 비슷하며 조혈세포와 신장에 피해를 주는 베로독소(Vero toxin)나 쉬가독소(Shiga toxin) 등을 유발할 수 있으며, 이는 심각한 수인성 질병을 야기할 수 있다. EHEC는 주로 조리되지 않은 육류, 가공하지 않은 우유, 오염된 물, 균에 오염된 야채 또는 샐러드 섭취, 동물 또는 감염된 사람과의 직접적 접촉 등을 통하여 전파되며, 감염 시 복부경련, 혈변, 더불어 발열과 구토 증상이 나타날 수 있다. 대부분의 환자는 10일 이내에 회복하지만 어떤 경우에는 용혈성요독증후군(Haemolytic Uraemic Syndrome; HUS)1)과 같이
생명을 위협하는 질병까지 이어질 수도 있다.

북미 로메인 상추 주의령…58명 대장균 감염 2명 사망
2018-01-05 (시카고=연합뉴스) 김 현 통신원 =
미국과 캐나다 등 북미지역에 각종 샌드위치와 샐러드의 재료인 로메인 상추(Romaine Lettuce) 주의령이 내렸다.
2018.1. 4일(현지시간) 시카고 트리뷴과 시사주간지 타임 등에 따르면 지난 7주간 미국 13개 주와 캐나다 5개 주에서 로메인 상추가 원인으로 추정되는 병원성 대장균 감염 사태가 발생, 2명이 숨지고 50여 명이 병원 치료를 받았다.  지금까지 보고된 감염 환자 수는 캐나다 41명 미국 17명이며, 사망자는 캐나다와 미국에서 각각 1명씩 나왔다. 캐나다와 미국 보건 당국은 감염 환자들에게서 공통적으로 장출혈성 대장균(O157:H7)이 검출됐다고 밝혔다. 캐나다 보건 당국은 이번 식중독 사태의 원인을 대장균에 오염된 로메인 상추로 발표했다.
컨슈머리포트 식품안전연구 총책 제임스 라저스는 "로메인 상추는 거의 날로 먹기 때문에 각별한 주의가 필요하다"며 대장균 감염 질환은 육류와 유제품이 주원인이지만, 과일과 채소도 동물의 변 또는 날고기·가금류·해산물의 박테리아가 닿아 오염될 수 있다고 설명했다. 대부분의 대장균은 인체에 무해하나 일부는 구토·설사·복통·발열 등을 동반한 식중독을 유발하고, 특히 면역력이 약한 노약자에게 치명적 결과를 초래할 수 있다.
컨슈머리포트는 소비자들에게 "포장 제품을 포함한 모든 종류의 로메인 상추에 오염 가능이 있다"며 먹기 전 깨끗이 세척하는 것이 도움이 되기는 하지만 유해 세균 감염 위험을 완전히 제거할 수는 없다고 경고했다.

미 보건당국 "모든 유형 로메인 상추 먹지말라" 권고

대장균 감염 위험…16개 주 60여명 먹었다가 병원신세
(시카고=연합뉴스) 김 현 통신원 = 미국에서 병원성 대장균(이콜라이·E.Coli) 중독 환자가 전국적으로 빠르게 늘고 있는 가운데 보건당국이 로메인 상추를 매개로 지목하고 섭취 금지령을 내렸다
미국 질병통제예방센터(CDC)는 20일(현지시간) "로메인 상추를 먹은 뒤 병원성 대장균에 감염, 병원 신세를 진 환자가 16개 주 최소 61명으로 늘었다"며 "모든 유형의 로메인 상추 섭취를 중단하라"고 권고했다.
지난 16일 '미리 썰어 판매되는 로메인 상추 포장 제품'에 대해 경고령을 내린 지 불과 나흘 만의 일이다.
CDC는 "환자 가운데 31명은 증세가 심각하고 특히 5명은 급성 신부전을 일으켜 생명을 위협할 수 있는 용혈성 요독 증후군(HUS)으로 발전했다"고 밝혔다.
3월 말 이후 지금까지 보고된 환자는 펜실베이니아가 12명으로 가장 많고, 이어 아이다호 10명이며 알래스카, 워싱턴, 몬태나, 캘리포니아, 애리조나, 루이지애나, 미주리, 일리노이, 미시간, 오하이오, 뉴욕, 뉴저지, 코네티컷, 버지니아 등에 고루 퍼져있다.
CDC는 "알래스카 환자 8명은 남부 해안도시 놈의 앤빌 마운틴 교도소 수감자들로, '미리 썰어 판매된 제품'이 아닌 통 로메인 상추를 먹고 병원성 대장균 중독 증세를 보였다"며 경고령 확대 이유를 설명했다.
미국에서 생산·유통되는 녹색 채소의 90% 이상이 캘리포니아와 애리조나 주에서 재배되며, 이번에 문제가 된 로메인 상추는 모두 애리조나 주 남동부 유마 지역에서 재배됐다는 공통점이 있다. 정확한 생산업체·공급업체·유통업체 및 브랜드는 규명되지 않았다.
대장균은 대체로 인체에 무해하나, 이번 사태의 원인인 쉬가독소(Shiga toxin)를 생성하는 장출혈성 대장균 '이콜라이 O157:H7'는 2~8일의 잠복기를 거쳐 복통·구토·피 섞인 설사 등을 유발하며, 치명적인 결과를 초래할 수 있다.
미 연방 보건당국은 소비자들에게 "모든 유형의 로메인 상추와 로메인이 들어간 샐러드, 샐러드 믹스, 또 정확한 종류를 알 수 없는 상추는 모두 즉각 폐기하라"고 당부했다.
그러면서 "식료품점에서든 식당에서든 애리조나 주 유마 지역에서 생산된 제품이 아닌 것을 확인할 수 없다면 로메인 상추를 사지도 말고, 먹지도 말라"고 강조했다.
뉴저지 주 주민 루이즈 프레이저(66)는 유명 베이커리 체인 '파네라'(Panera Bread)에서 병원성 대장균에 오염된 로메인이 든 샐러드를 사먹고 2주간 입원 치료를 받아야 했다며 연방 법원에 소송을 제기한 상태다.
보건 전문가들은 "병원성 대장균 중독을 피하려면 손을 깨끗하게 자주 씻고, 육류는 적정 온도에서 잘 익혀 먹어야 하며 과일과 야채는 충분히 세척하고 살균하지 않은 유제품은 피하라"고 조언했다.