본 연구는 대장균증에 감염된 육계에서 분리한 Escherichia coli (E. coli) 의 O 혈청형 및 병원성의 특성, 항생제 내성 및 플로르퀴놀론 항생제 내성에 대한 분자유전학적 특성에 대하여 조사하였다. 총 60개의 육계 농장에서 79균주의 Avian pathogenic E. coil(APEC)를 검출하였다. APEC의 O 혈청형 검사에서 O78 (16균주, 20.3%), O2 (7균주, 8.9%), O53 (7균주, 8.9%), O3 (3균주, 3.8%), O86 (3균주, 3.8%), 그리고 O174 (3균주, 3.8%) 순으로 나타났다. 이 외에도 다양한 혈청형이 나타났으며 9균주 (11.4%)는 O혈청형이 동정되지 않았다. 계통학적 검사에서 37균주 (46.8%)와 6균주 (7.6%)는 각각 D그룹과 B2 그룹으로 분류되었고, A그룹과 B1그룹은 각각 18균주 (22.8%)로 그 비율이 동일하게 검출되었다. 5개의 병원성 유전자에 대한 검사 결과 79균주의 대장균에서 모두 1개 이상의 병원성 유전자가 검출되었다. 5개의 병원성 유전자 중 hlyF (74균주, 93.7%), iutA (72균주, 91.9%), ompT (71균주, 89.9%), iroN (63균주, 79.7%) iss (62균주, 78.5%) 순으로 검출되었으며 iss 유전자는 A/B1 그룹과 B2/D 그룹간에 통계학적으로 유의적인 차이를 나타내었다. B2 그룹의 모든 분리주에서는 5개의 병원성 유전자가 모두 검출되었다.
항생제 감수성 검사에서 ampicillin (66균주, 83.5%), nalidixic acid (52균주, 65.8%), tetracycline (51균주, 64.6%), cephalothin 과 ciprofloxacin (각각 37균주, 46.8%)에 대한 내성이 높게 나타났다. 3세대 cephalosporin계 항생제인 cefotaxime과 ceftazidime, 그리고 4세대 cephalosporin계 항생제인 cefepime에 대한 내성은 각각 18균주 (22.8%), 14균주 (17.7%), 5균주 6.3%)로 나타났다. 3 ~ 8개 계열의 항생제에 내성을 나타내는 다제 내성 균주는 79개의 APEC 균주 중 54균주 (68.4%)로 확인되었다. 54개의 다제 내성 APEC 균주 중 33개의 균주 (61.1%)에서 integron class 1이 28균주 (51.9%), class 2가 3균주 (5.6%)에서 확인되었고 2개 (3.7%)의 균주에서 class 1과 class 2가 동시에 검출되었다. 79개의 APEC 균주 중 28개의 β-lactamase 생산 E. coli가 분리되었다. 검출된 β-lactamase는 blaTEM-1이 23개, blaCTX-M-1이 4개 및 blaCTX-M-15가 3개 검출되었다. 그 외 aminoglycoside modifying enzymes gene인 aac(3)-II가 4개, tetracycline resistance gene인 tetA가 37개, tetB가 10개, tetC 가 2개 검출되었다. 또한 sulfonamide resistance gene인 sul1이 15개, sul2가 20개, chloramphenicol resistance genes인 catA1과 cmlA가 각각 5개씩 검출되었다.
79개의 APEC 중 33개의 fluoroquinolone (FQ) 내성 균주를 검출하였으며 이 중 다제 내성 균주는 30개 (90.9%)였다. 모든 FQ-내성 APEC 균주는 gyrA와 parC 모두에서 아미노산 변이가 나타났으며, 항생제 최소억제농도 검사 결과 ciprofloxacin, enrofloxacin 및 norfloxacin에 대해 각각 4~128 μg/ml, 8~128 μg/ml 및 8 ~ >512 μg/ml를 나타내었다. FQ-내성 APEC 균주 중 11균주(33.3%)에서 Plasmid-mediated quinolone resistance (PMQR) 유전자인 qnrA가 8개, qnrS 가 3개 검출되었고 모두 다제 내성 균주로 확인되었다. Integron은 9개의 FQ-내성 APEC 균주에서 검출되었고 8개의 균주에서 class1이 검출되었고 이들 중 5균주에서 cassette는 dfrA12-aadA2 (2균주), dfrA17-aadA5 (1균주), extX-psp-aadA2 (1균주) 및 dfrA27 (1균주)의 4종류가 확인되었다. Class2는 1균주에서 검출되었으며 cassette는 검출되지 않았다. Plasmid replicon typing 결과 13종류가 검출되었고 이들 중 FIB (8균주, 72.7%), K/B (4균주, 36.4%)순으로 높았다. Conjugation 실험에서는 11개의 PMQR을 보유한 FQ-내성 APEC 중 8개의 균주에서 transferability를 확인하였고 그 중 4개의 균주에서 PMQR 유전자의 transferability를 확인하였다.
본 연구의 결과, 국내의 병원성 대장균에서 확인된 항생제 내성 및 유전요소가 수평전파 될 수 있음을 이번 연구에서 확인할 수 있었다. 이는 결국 가금을 통한 사람으로의 전염을 배제할 수 없어 공중보건학적으로 위험 요인이 될 수 있으며, 항생제 내성균의 확산을 막기 위해 가금산업에서의 항생제의 과도한 사용을 자제하고 적극적인 통제와 관리가 필요할 것으로 판단된다.