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Korean J. Vet. Serv. 2022; 45(3): 181-189

Published online September 30, 2022

https://doi.org/10.7853/kjvs.2022.45.3.181

© The Korean Socitety of Veterinary Service

젖소 유방염에서 분리한 Streptococcus 종의 분포 및 항생제 내성 분석

강혜정ㆍ홍세림ㆍ박다솜ㆍ김하영ㆍ문진산*

농림축산검역본부 세균질병과

Received: August 2, 2022; Revised: August 26, 2022; Accepted: August 30, 2022

Prevalence and antimicrobial susceptibility of Streptococcus species isolated from bovine mastitis

Hye Jeong Kang , Serim Hong , Dasom Park , Ha-Young Kim , Jin-San Moon *

Bacterial Disease Division, Animal and Plant Quarantine Agency, Gimcheon 39660, Korea

Correspondence to : Jin-San Moon
E-mail: moonjs727@korea.kr
https://orcid.org/0000-0003-1057-9450

Received: August 2, 2022; Revised: August 26, 2022; Accepted: August 30, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0). which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Streptococcus is one of the major pathogen groups inducing bovine mastitis. The aim of this study was to investigate the antimicrobial resistance patterns of Streptococcus species isolated from bovine mastitis milk samples in Korea from 2016 to 2021. In total, 181 (10.3%) Streptococcal isolates were collected from 1,761 quarter milk samples at 122 farms; S. uberis 39.2% (n=71), S. dysgalactiae 29.3% (n=53), S. equinus 9.9% (n=18), S. suis 6.1% (n=11), S. parauberis 4.4% (n=8), S. lutetiensis 3.9% (n=7), others 7.2% (n=13). However, S. agalactiae was not isolated. The isolates showed the highest resistance rate to tetracycline (55.2%) followed by erythromycin (45.3%) and pirlimycin (36.5%). In contrast, all isolates were susceptible to ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin, and only single S. equinus isolate was resistant to both ampicillin and penicillin. Of 181 isolates, 64 (35.4%) were multidrug resistance (MDR). The resistance to pirlimycin of S. uberis (73.2%) was much higher than that of other species (0∼36.4%). All S. suis isolates were resistance to tetracycline. S. dysgalactiae showed lower resistance to erythromycin, pirlimycin and tetracycline than S. uberis and S. suis . The rate of MDR was relatively higher among S. uberis (73.2%) than among S. suis (36.4%), S. dysgalactiae (15.1%), others (0%). In conclusion, antimicrobial resistance in Streptococcus spp. should be regularly examined for appropriate therapies because the resistance patterns were various among the individual species.

Keywords Bovine mastitis, Streptococcus spp., Prevalence, Antimicrobial resistance

젖소 유방염은 낙농산업에서 가장 흔하고 경제적 손실이 큰 질병으로 유선 내 유방조직에 병원성 미생물의 감염에 의한 염증 반응으로 발생된다. 유방염으로 인한 경제적 손실에는 원유 품질저하, 생산량 감소, 치료 비용, 인건비 증가 등이 있으며 이외에도 감염우 도태와 동물복지 문제로 매우 중요하게 다뤄지고 있다(Halasa 등, 2007; Cheng과 Han, 2020; Kabelitz 등, 2021). 유방염은 임상증상에 의해 임상형과 준임상형으로 구분된다. 임상형 유방염은 유방의 발열, 종창, 통증 등의 증상을 보이며 우유의 점도 변화, 응고, 색의 변화로 인해 쉽게 식별된다(Sharun 등, 2021). 준임상형 유방염은 보이는 증상은 없지만 유량을 감소시키고 체세포수를 증가시키기 때문에 매우 중요하며, California mastitis test나 체세포수 측정 등을 통해 감염 여부를 확인 한다(Ruegg, 2017).

세계적으로 낙농업이 집약화 되는 추세에 국내에서도 목장당 사육두수가 증가하면서 기계 의존도가 높아지고 있으며, 군 관리 형태로 바뀌어 유방염 관리 프로그램 적용이 필수적이다. 또한 젖소의 건강과 고품질 우유생산을 위해서 적절한 유방염 예방 및 치료가 필요하다(김두, 2006; 김재명, 2006). 국내의 유방염 주요 원인체로는 Coagulase-negative Staphylococcus spp., Gram-negative bacilli, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp., Escherichia coli 등이 보고되었다(Nam 등, 2010; Yun 등, 2020).

Streptococcus spp.는 국내외에서 가장 문제되는 유방염 원인체 중 하나로 주된 균종은 S. agalactiae, S. dysgalactiae ssp. dysgalactiae (S. dysgalactiae), S. uberis이며, 드물게 원인이 되는 S. canis, S. lutetiensis, S. equinus 등이 있다(Tian 등, 2019; Kabelitz 등, 2021). Streptococcus spp.에 의한 유방염은 발생 양상에 따라 환경성과 전염성으로 구분될 수 있으며 전염성 원인체로는 S. agalactiae, S. lutetiensis, S. canis 등이 있고, 환경성 원인체로는 S. uberis, S. equinus 등이 있다(Kabelitz 등, 2021).

유방염에 대한 항생제 사용은 동물 복지 및 경제적 문제를 해결하기 위한 필수적인 방법으로, 발병 시 치료와 건유기에 새로운 감염 예방을 위해 주로 사용된다(Krömker와 Leimbach, 2017; Cheng과 Han, 2020; Sharun 등, 2021). 유방염 치료율을 높이기 위해서는 유방염 원인체에 대한 적절한 항생제 선발이 중요하며, 이를 위해서는 원인체의 정확한 동정과 항생제 감수성 검사가 필요하다(Krömker와 Leimbach, 2017; Sharun 등, 2021). Streptococcus spp.는 전세계적으로 유방염을 유발하지만 이들의 종의 분포와 발병률은 각 나라마다 차이를 보인다. 또한 이들의 항생제 내성은 균종, 항생제 종류, 지역에 따라 크게 달라진다(Kabelitz 등, 2021). 하지만 국내의 연구는 streptococci의 항생제 내성만 보고되어 있으며, 각 종별 항생제 내성에 대한 정보가 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 국내에서 유방염 감염 분방유에서 Streptococcus spp.를분리하여 종별 분포율과 항생제 감수성 양상을 조사하였다.

대상목장 및 공시재료

2016년에서 2021년까지 6년 동안 122개 목장(경상북도 75개, 경기도 30개, 충청북도 8개, 충청남도 6개, 전라북도 2개, 전라남도 1개)에서 유방염 감염 의심 분방유를 각 목장별로 1개에서 96개씩 총 1,761개(경상북도 810개, 경기도 554개, 충청남도 246개, 충청북도 91개, 전라북도 56개, 전라남도 4개)를 채취하였다. 즉, 유두를 70% 알코올 솜으로 소독한 후 2∼3회 전착유를 실시한 다음 분방유를 무균적으로 채취하였다. 채취한 시료는 냉장 상태로 운반하여 체세포수 검사와 유방염 원인균 분리를 시도하였다.

체세포수 검사

시료채취 중 오염 등에 의한 위양성 결과를 배제하고 준임상형 유방염을 검출하기 위해 Fossmatic System 4000 (Foss Electric, HillerØd, Denmark)으로 분방유의 체세포수를 측정하였다. 본 연구에서는 분방유의 체세포수가 20만개 cells/mL 이상을 기준으로 유방염 감염 가능성이 높은 것으로 간주하고 유방염 원인균 분리에 사용하였다.

Streptococcus spp. 분리 및 동정

분방유 시료에서 유방염 원인균 분리는 National mastitis council (NMC, 2020)의 방법에 따라 실시하였다. 혈액배지(Komed, Gyeonggi, Korea)에 분방유 시료 10 mL를 도말하여 37℃에서 24∼48시간 동안 배양한 후 Streptococcus spp.로 의심되는 집락을 순수 분리하였다. 분리균은 MALDI-TOF MS (BioMérieux, Marcy L‘Etoile, France)를 이용하여 동정하였다.

항생제 감수성 검사

10종 항생제(ampicillin, ceftiofur, cephalothin, erythromycin, penicillin, penicillin/novobiocin, pirlimycin, oxacillin+2%NaCl, sulfadimethoxine, tetracycline)가 포함된 Sensititer mastitis plates (CMV1AMAF, Trek Diagnostic Systems, Cleveland, OH, USA)를 이용하여 Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) M100, CLSI VET08, 보고된 논문의 기준에 따라 액체배지희석법으로 최소억제농도(Minimum inhibitory concentration, MIC)와 MIC50, MIC90을 측정하였다(Pitkälä 등, 2008; CLSI, 2018; CLSI, 2020; Monistero 등, 2021). 항생제 감수성 검사의 quality control 균주로는 Streptococcus pneumoniae ATCC 49619과 Staphylococcus aureus ATCC 29213을 사용하였다.

2016년부터 2021년까지 122개 목장에서 채취한 유방염 감염 의심 분방유 1,761개 중 67개 목장(54.9%)에서 Streptococcus spp. 181균주(10.3%)를 분리하였다(Table 1). 특정 목장의 Streptococcus spp.에 의한 대량 감염은 관찰되지 않았다(Fig. 1). 지역별 분리율은 충청북도 15.4%, 경상북도 11.9%, 경기도 10.5%, 전라북도 5.4%, 충청남도 4.1%, 전라남도 0%로 조사되었다. 연도별 분리율은 2020년과 2021년에 11.9%로 가장 높았고 2018년에 7.8%로 가장 낮았으며 해마다 약간의 차이는 있었지만 전반적으로 유사한 양상을 나타내었다. 본 연구에서 Streptococcus spp.의 분리율은 2020년 중국(11.0%)에서 발표된 연구결과와 유사하였으나, 2021년 이집트의 44.1%, 2021년 스웨덴의 31.5%, 2010년 프랑스의 16.1% 보다 낮았고 2012년 독일의 2.8%보다는 높았다(Botrel 등, 2010; Minst 등, 2012; Song 등, 2020; Abed 등, 2021; Duse 등, 2021). 국내에서 Lee 등(2007)이 2003년 6.9%, Nam 등(2010)이 2008년 7.8%로 조사한 결과보다는 본 연구에서 약간 높은 분리율을 나타내었으나, Kim 등(2011)이 2009년 경남지역에서 조사한 10.1%와 유사하였다. 이러한 국가별 분리율의 차이는 지역에 따른 환경요인, 목장 내 유방염 관리 프로그램 적용 여부 등의 차이에 인한 것으로 생각된다(Kabelitz 등, 2021).

Table 1 . Prevalence of Streptococcus spp. isolated bovine mastitis milk in Korea from 2016 to 2021

No. of tested farmsNo. of positive farms (%)No. of quarter milk samplesNo. of isolates (%)
Year
20161410 (71.4)36032 (8.9)
20172011 (55.0)27222 (8.1)
2018116 (54.5)15412 (7.8)
2019178 (47.1)22025 (11.4)
20203918 (46.2)56267 (11.9)
20212114 (66.7)19323 (11.9)
Region
Gyeongbuk7535 (46.7)81096 (11.9)
Gyeonggi3021 (70.0)55458 (10.5)
Chungbuk86 (75.0)9114 (15.4)
Chungnam63 (50.0)24610 (4.1)
Jeonbuk22 (100)563 (5.4)
Jeonnam10 (0)40 (0)
Total12267 (54.9)1,761181 (10.3)


Fig. 1.Isolation rates of Streptococcus spp. from 122 farms. Dot, each farm.

본 연구에서 분리된 Streptococcus spp. 181 균주는 총 11종으로 동정되었다. 그 중 S. uberis가 39.2%로 가장 우세하였으며, S. dysgalactiae 29.3%, S. equinus 9.9%, S. suis 6.1%, S. parauberis 4.4%, S. lutetiensis 3.9%, S. gallolyticus 1.7%, S. infantarius 1.7%, S. oralis 1.7%, S. pluranimalium 1.7%, S. pneumoniae 0.6% 순이었다(Table 2). 대표적인 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae는 분리되지 않았다. S. uberisS. dysgalactiae가 주된 유방염 원인균이라는 결과는 2010년 프랑스, 2016년 캐나다, 2021년 미국, 2021년 스웨덴의 발표된 연구와 동일한 결과를 보였다(Botrel 등, 2010; Cameron 등, 2016; Abdi 등, 2021; Duse 등, 2021). S. agalactiae의 분리율은 국내에서 Cheong 등(1970)이 보고한 47.7%, Song 등(1975)이 보고한 30.4%, Lee 등(2007)이 2003년 조사한 6.8%와 차이를 보였지만, Nam 등(2010)이 2008년 조사한 0%, Yun 등(2020)이 2019년 조사한 1.1%와는 유사한 결과를 얻었다. 이는 국내 유방염 원인체인 Streptococcus종의 비율이 과거에 비해 변화한 것으로 생각되며, 체세포수에 의한 유대 차등적용 실시에 의하여 대부분의 목장들이 유방염 방제 프로그램을 적용함에 따라 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae가 과거에 비해 감소하고 대표적인 환경성 유방염 원인균인 S. uberis가 증가하고 있음을 제시해 주고 있다.

Table 2 . Distribution of somatic cell count on Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk

SpeciesNo. of isolates (%)Distribution of somatic cell count (×1,000 cells)

200∼499500∼9991,000∼2,9993,000∼4,999≥5,000Not tested
S. uberis71 (39.2)18 (25.4)13 (18.3)19 (26.8)9 (12.7)9 (12.7)3 (4.2)
S. dysgalactiae53 (29.3)13 (24.5)9 (17.0)16 (30.2)8 (15.1)6 (11.3)1 (1.9)
S. equinus18 (9.9)3 (16.7)4 (22.2)5 (27.8)2 (11.1)4 (22.2)0 (0)
S. suis11 (6.1)8 (72.7)1 (9.1)0 (0)1 (9.1)1 (9.1)0 (0)
S. parauberis8 (4.4)1 (12.5)2 (25.0)1 (12.5)0 (0)0 (0)4 (50.0)
S. lutetiensis7 (3.9)2 (28.6)2 (28.6)1 (14.3)0 (0)0 (0)2 (28.6)
Othersa13 (7.2)5 (38.5)0 (0)6 (46.2)1 (7.7)1 (7.7)0 (0)
Total181 (100)50 (27.6)31 (17.1)48 (26.5)21 (11.6)21 (11.6)10 (5.5)

aS. gallolyticus 1.7% (n=3), S. infantarius 1.7% (n=3), S. oralis 1.7% (n=3), S. pluranimalium 1.7% (n=3), S. pneumoniae 0.6% (n=1).



임상증상을 확인 할 수 없는 준임상 유방염의 경우, 원유의 체세포수 증가를 통해 식별할 수 있기 때문에 체세포수는 유방염을 진단하는 중요한 지표로 활용되고 있다(Ashraf와 Imran, 2018). 본 연구에서 Streptococcus spp.가 분리된 181개 분방유 시료의 체세포수(cells/mL) 분포율은 20∼50만 미만, 50∼100만 미만, 100∼300만 미만, 300∼500만 미만, 500만 이상이 각각 27.6%, 17.1%, 26.5%, 11.6%, 11.6%로 조사되었다(Table 2). 일반적인 임상형의 기준인 300만개 cells/mL 이상은 23.2%로 조사되어 국내에서 Streptococcus spp.로 인한 유방염은 주로 준임상형 유방염이 대부분을 차지한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 국내에서 Lee 등(2007)이 조사한 Streptococcus spp.에 의한 유방염 시료의 체세포수가 300만 개 cells/mL 이상이 25.3% 였다는 결과와 유사하였다.

수의학에서 원인체에 대한 항생제 내성 모니터링과 감수성 결과는 치료 시 항생제 선택에 도움을 줄 수 있기 때문에 매우 중요하다(Guérin-Faublée 등, 2002). 본 연구에서 분리된 Streptococcus spp. 181 균주는 tetracycline(55.2%), erythromycin(45.3%), pirlimycin(36.5%)에 비교적 높은 내성을 보였고, 이에 반하여 ampicillin(0.6%), penicillin(0.6%), oxacillin+2% NaCl (1.7%)에 비교적 낮은 내성을 보였다. Ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin에는 모든 분리균이 감수성을 나타내었다(Table 3). Tetracycline, erythromycin, pirlimycin에 대한 비교적 높은 내성률은 국내에서 tetracyclines의 지속적인 높은 판매량과 lincosamides와 macrolides의 판매량 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다(APQA, 2021). 본 연구에서 tetracycline(55.2%)에 대한 가장 높은 내성은 2020년 국내(49.5%), 2019년 중국(59.0%), 2020년 유럽(43.0%), 2016년 캐나다(53.4%)에서 보고된 연구에서도 유사한 양상을 나타내었다(Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019; El Garch 등, 2020; Yun 등, 2020). 본 연구에서 erythromycin(45.3%)에 대한 내성률은 2020년 국내(18.3%), 2020년 유럽(19.5%), 2016년 캐나다(11.3%)에서 보고된 연구결과와 큰 차이를 보였다(Cameron 등, 2016; Tian 등, 2019; El Garch 등, 2020; Yun 등, 2020). Cephems인 cephalothin과 ceftiofur에 대한 100% 감수성은 2011년 국내(cephalothin, 2.3%), 2016년 캐나다(각 0.7%, 2.3%), 2019년 중국(ceftiofur, 1.0%)에서 보고된 연구결과와 유사한 양상을 보였다(Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019; Kim 등, 2011). Penicillin (0.6%)에 대한 낮은 내성률은 2019년 중국(2.0%)에서 보고된 연구 결과와 유사하였으나 2011년 국내(34.9%), 2016년 캐나다(45.8%)에서 보고된 연구 결과와는 차이를 보였다(Kim 등, 2011; Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019). 이러한 항생제 내성률의 차이는 시기나 지역에 따라 사용하는 항생제 종류와 양이 다르기 때문으로 생각된다. 또한 본 연구에서 β-lactams계열인 ampicillin, penicillin, oxacillin+2% NaCl, cephalothin, ceftiofur에 대한 낮은 내성은 Streptococcus spp.에 감염된 유방염 치료에 β-lactam 항생제가 효과적이라는 보고를 뒷받침 해 준다(Kabelitz 등, 2021).

Table 3 . Distribution of minimum inhibitory concentration of Streptococcus spp. (n=181) isolated from bovine mastitis milk

Antimicrobial classAntimicrobialsDistribution (%) of isolates (μg/mL)aMIC50b (μg/mL)MIC90 (μg/mL)Rc (%)Breakpoint reference

≤0.120.250.51248163264128256>256
CephemsCephalothin97.81.70.6≤2≤20Pitkala et al. (2008)
Ceftiofur77.912.78.80.6≤0.510VET08e
Folate pathway inhibitorSulphadimethoxime28.22.80.668.5>256>256NDd-
LincosamidePirlimycin61.31.11.10.635.9≤0.5>436.5VET08
MacrolidesErythromycin54.71.11.11.142.0≤0.25>445.3M100f
PenicillinsAmpicillin75.120.43.90.6≤0.120.250.6Monistero et al. (2021)
Penicillin73.519.96.10.6≤0.120.250.6Pitkala et al. (2008)
Oxacillin+2% NaCl98.31.10.6≤2≤21.7Monistero et al. (2021)
Penicillins/AminocoumarinPenicillin/Novobiocin100≤1≤10VET08
TetracyclinesTetracycline29.83.311.62.253.0>8>855.2M100

aMIC breakpoints are indicated using vertical lines separating resistant and susceptible strains. Gray areas indicate the tested concentration range on the microdilution plate.

bMIC50 and MIC90, concentrations at which the growth of 50 and 90%, respectively, of the isolates is inhibited.

cR, Resistance rate.

dND, Not determined.

eVET08, CLSI supplement VET08 4th ed. (2018).

fM100, CLSI document M100 30th ed. (2020).



균종별 항생제 내성률 비교에서 S. uberis는 pirlimycin에 73.2%로 다른 종(0∼36.4%)에 비해 높은 내성을 보였으며, S. suis는 분리된 모든 균주가 tetracycline에 내성이었다(Fig. 2). 이에 반하여 S. dysgalactiae는 시험된 항생제들에 비교적 낮은 내성을 보였으며, S. parauberisS. lutetiensis는 tetracycline 외의 시험된 모든 항생제에 내성을 보이지 않았다. Lincosamide계열인 pirlimycin은 수의학적 용도로만 승인되어 그람양성 구균에 의한 유방염 치료에 사용되는 항생제로, 다른 streptococci보다 S. uberis의 pirlimycin에 대한 높은 내성은 2016년 캐나다, 2012년 독일, 2021년 미국의 연구결과에서 보고되었다(Minst 등, 2012; Cameron 등, 2016; Abdi 등, 2021). 또한 2012년 독일, 2021년 미국의 연구 결과에서 S. dysgalactiaeS. uberis보다 항생제 내성이 낮은 것으로 보고되었다(Abdi 등, 2021; Minst 등, 2012). 이러한 결과는 Streptococcus spp.의 항생제 감수성 정도가 균종별로 차이가 있다는 보고와 동일하였다(Nam 등, 2009; Kabelitz 등, 2021). 그러므로 Streptococcus spp.는 종별로 항생제 감수성 검사가 필요하며, 젖소 유방염 치료제를 선택할 때 항생제 감수성 검사를 우선적으로 실시해야 함을 뒷받침 해 주고 있다.

Fig. 2.Antimicrobial resistance rates of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk. All isolates were susceptible to ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin.
AMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline.

본 연구에서 전체 분리균 중 41.4%가 시험된 9종의 모든 항생제에 감수성을 보였으며, 각 종별로 S. equinus 94.4%, S. parauberis 62.5%, S. dysgalactiae 60.4%, S. lutetiensis 57.1%, S. uberis 11.3%였다(Table 4). Erythromycin-pirlimycin-tetracycline의 항생제 내성 유형이 S. uberis, S. suis에서 각각 70.4%, 36.4%로 가장 우세하게 나타났으며 종별로 항생제 내성 유형에 차이를 보였다. 세 종류 이상의 antimicrobial class에 내성을 가지는 다제내성의 빈도는 S. uberis가 73.2%로 가장 높았고 S. suis (36.4%), S. dysgalactiae (15.1%) 순이었으며 분리된 나머지 8종에서는 확인되지 않았다. S. uberis가 다른 종보다 높은 다제내성을 가지는 것은 2012년 독일에서 발표된 연구 결과에서도 보고되어 있다(Minst 등, 2012). 하지만 본 연구의 S. uberis의 다제내성률(70.4%)은 국내에서 Nam 등(2009)이 2004년부터 2008년까지 조사한 41.4%보다 높았다. 이러한 결과는 국내의 S. uberis의 다제내성이 과거에 비해 증가했음을 제시해주며 주기적인 항생제 내성 모니터링이 필요할 것으로 생각된다.

Table 4 . Comparison of antimicrobial resistance patterns and multidrug resistance of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk

Antimicrobial resistance patternaS. uberis (n=71)S. dysgalactiae (n=53)S. equinus (n=18)S. suis (n=11)S. parauberis (n=8)S. lutetiensis (n=7)Others (n=13)Total (n=181)
Pansusceptible8 (11.3)32 (60.4)17 (94.4)0 (0)5 (62.5)4 (57.1)9 (69.2)75 (41.4)
TET10 (14.1)4 (7.5)0 (0)3 (27.3)3 (37.5)3 (42.9)0 (0)23 (12.7)
ERY1 (1.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (15.4)3 (1.7)
ERY TET0 (0)9 (17.0)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)13 (7.2)
ERY PIRL0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)1 (33.3)0 (0)
ERY PIRL TET50 (70.4)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
AMP OXA PEN0 (0)0 (0)1 (5.6)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
ERY OXA PIRL TET2 (2.8)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (1.1)
MDRb52 (73.2)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)64 (35.4)

aAMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline.

bMDR, Multidrug-resistance.



위의 연구 결과를 종합해 볼 때 본 연구에서 Streptococcus spp.는 국내에서 매우 중요한 유방염 원인체로 최근 유방염 방제 프로그램의 적용에 따라 과거에 비해 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae가 감소하고 환경성 유방염 원인균인 S. uberis가 증가했음을 보여주고 있다. 또한 Streptococcus spp.는 각 종별로 항생제 내성 양상에 있어서 차이를 보이므로 종별로 주기적인 항생제 내성 모니터링이 필요하며 유방염 치료를 위한 항생제 선택 시 우선적으로 원인체의 항생제 감수성 검사를 실시하여 치료율을 증가시키고 항생제 오남용을 방지하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.

본 연구에서는 유방염 분방유 시료에서 분리한 Streptococcus spp.의 균종별 항생제 감수성 양상을 조사하였다. 2016년부터 2021년까지 122개 목장에서 채취한 1,761개 시료에서 Streptococcus spp. 181 균주(10.3%)를 분리하였다. 분리균은 총 11종으로 동정되었으며 S. uberis 39.2% (n=71), S. dysgalactiae 29.3% (n=53), S. equinus 9.9% (n=18), S. suis 6.1% (n=11), S. parauberis 4.4% (n=8), S. lutetiensis 3.9% (n=7), 기타 Streptococcus 7.2% (n=13)이었다. 대표적인 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae는 분리되지 않았다. 이러한 결과는 국내의 Streptococcus 종 비율이 과거와 다르다는 것을 알 수 있었다. 항생제 감수성 결과 tetracycline, erythromycin, pirlimycin에 각각 55.2%, 45.3%, 36.5%로 비교적 높은 내성을 보였고, ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin에는 모두 내성을 보이지 않았다. 분리된 181 균주 중 35.4%가 다제내성을 보였다. 균종별 항생제 내성률 비교에서 S. uberis는 다른 종들에 비해 pirlimycin (74.6%)에 높은 내성을 보였고 높은 다제내성(70.4%)을 나타내었다. S. suis는 모든 분리주가 tetracycline에 내성을 보였다. S. dysgalactiae는 시험된 항생제들에 대해 S. uberisS. suis보다 낮은 내성을 보였다. 이러한 결과에 비추어 볼 때 본 연구에서 streptococci는 종별로 항생제 내성 양상이 다양하므로 치료를 위한 약제 선택 시 항생제 검사가 필수적인 것으로 생각된다.

본 연구는 농림축산검역본부의 농림축산검역검사기술개발사업(과제명: 젖소 유방염 원인균 및 항생제 감수성 양상 조사, N-1543081-2017-36-01)의 연구비 지원에 의해 수행되었다.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

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Article

Original Article

Korean J. Vet. Serv. 2022; 45(3): 181-189

Published online September 30, 2022 https://doi.org/10.7853/kjvs.2022.45.3.181

Copyright © The Korean Socitety of Veterinary Service.

젖소 유방염에서 분리한 Streptococcus 종의 분포 및 항생제 내성 분석

강혜정ㆍ홍세림ㆍ박다솜ㆍ김하영ㆍ문진산*

농림축산검역본부 세균질병과

Received: August 2, 2022; Revised: August 26, 2022; Accepted: August 30, 2022

Prevalence and antimicrobial susceptibility of Streptococcus species isolated from bovine mastitis

Hye Jeong Kang , Serim Hong , Dasom Park , Ha-Young Kim , Jin-San Moon *

Bacterial Disease Division, Animal and Plant Quarantine Agency, Gimcheon 39660, Korea

Correspondence to:Jin-San Moon
E-mail: moonjs727@korea.kr
https://orcid.org/0000-0003-1057-9450

Received: August 2, 2022; Revised: August 26, 2022; Accepted: August 30, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0). which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Streptococcus is one of the major pathogen groups inducing bovine mastitis. The aim of this study was to investigate the antimicrobial resistance patterns of Streptococcus species isolated from bovine mastitis milk samples in Korea from 2016 to 2021. In total, 181 (10.3%) Streptococcal isolates were collected from 1,761 quarter milk samples at 122 farms; S. uberis 39.2% (n=71), S. dysgalactiae 29.3% (n=53), S. equinus 9.9% (n=18), S. suis 6.1% (n=11), S. parauberis 4.4% (n=8), S. lutetiensis 3.9% (n=7), others 7.2% (n=13). However, S. agalactiae was not isolated. The isolates showed the highest resistance rate to tetracycline (55.2%) followed by erythromycin (45.3%) and pirlimycin (36.5%). In contrast, all isolates were susceptible to ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin, and only single S. equinus isolate was resistant to both ampicillin and penicillin. Of 181 isolates, 64 (35.4%) were multidrug resistance (MDR). The resistance to pirlimycin of S. uberis (73.2%) was much higher than that of other species (0∼36.4%). All S. suis isolates were resistance to tetracycline. S. dysgalactiae showed lower resistance to erythromycin, pirlimycin and tetracycline than S. uberis and S. suis . The rate of MDR was relatively higher among S. uberis (73.2%) than among S. suis (36.4%), S. dysgalactiae (15.1%), others (0%). In conclusion, antimicrobial resistance in Streptococcus spp. should be regularly examined for appropriate therapies because the resistance patterns were various among the individual species.

Keywords: Bovine mastitis, Streptococcus spp., Prevalence, Antimicrobial resistance

서 론

젖소 유방염은 낙농산업에서 가장 흔하고 경제적 손실이 큰 질병으로 유선 내 유방조직에 병원성 미생물의 감염에 의한 염증 반응으로 발생된다. 유방염으로 인한 경제적 손실에는 원유 품질저하, 생산량 감소, 치료 비용, 인건비 증가 등이 있으며 이외에도 감염우 도태와 동물복지 문제로 매우 중요하게 다뤄지고 있다(Halasa 등, 2007; Cheng과 Han, 2020; Kabelitz 등, 2021). 유방염은 임상증상에 의해 임상형과 준임상형으로 구분된다. 임상형 유방염은 유방의 발열, 종창, 통증 등의 증상을 보이며 우유의 점도 변화, 응고, 색의 변화로 인해 쉽게 식별된다(Sharun 등, 2021). 준임상형 유방염은 보이는 증상은 없지만 유량을 감소시키고 체세포수를 증가시키기 때문에 매우 중요하며, California mastitis test나 체세포수 측정 등을 통해 감염 여부를 확인 한다(Ruegg, 2017).

세계적으로 낙농업이 집약화 되는 추세에 국내에서도 목장당 사육두수가 증가하면서 기계 의존도가 높아지고 있으며, 군 관리 형태로 바뀌어 유방염 관리 프로그램 적용이 필수적이다. 또한 젖소의 건강과 고품질 우유생산을 위해서 적절한 유방염 예방 및 치료가 필요하다(김두, 2006; 김재명, 2006). 국내의 유방염 주요 원인체로는 Coagulase-negative Staphylococcus spp., Gram-negative bacilli, Staphylococcus aureus, Streptococcus spp., Enterococcus spp., Escherichia coli 등이 보고되었다(Nam 등, 2010; Yun 등, 2020).

Streptococcus spp.는 국내외에서 가장 문제되는 유방염 원인체 중 하나로 주된 균종은 S. agalactiae, S. dysgalactiae ssp. dysgalactiae (S. dysgalactiae), S. uberis이며, 드물게 원인이 되는 S. canis, S. lutetiensis, S. equinus 등이 있다(Tian 등, 2019; Kabelitz 등, 2021). Streptococcus spp.에 의한 유방염은 발생 양상에 따라 환경성과 전염성으로 구분될 수 있으며 전염성 원인체로는 S. agalactiae, S. lutetiensis, S. canis 등이 있고, 환경성 원인체로는 S. uberis, S. equinus 등이 있다(Kabelitz 등, 2021).

유방염에 대한 항생제 사용은 동물 복지 및 경제적 문제를 해결하기 위한 필수적인 방법으로, 발병 시 치료와 건유기에 새로운 감염 예방을 위해 주로 사용된다(Krömker와 Leimbach, 2017; Cheng과 Han, 2020; Sharun 등, 2021). 유방염 치료율을 높이기 위해서는 유방염 원인체에 대한 적절한 항생제 선발이 중요하며, 이를 위해서는 원인체의 정확한 동정과 항생제 감수성 검사가 필요하다(Krömker와 Leimbach, 2017; Sharun 등, 2021). Streptococcus spp.는 전세계적으로 유방염을 유발하지만 이들의 종의 분포와 발병률은 각 나라마다 차이를 보인다. 또한 이들의 항생제 내성은 균종, 항생제 종류, 지역에 따라 크게 달라진다(Kabelitz 등, 2021). 하지만 국내의 연구는 streptococci의 항생제 내성만 보고되어 있으며, 각 종별 항생제 내성에 대한 정보가 부족한 실정이다. 그러므로 본 연구에서는 국내에서 유방염 감염 분방유에서 Streptococcus spp.를분리하여 종별 분포율과 항생제 감수성 양상을 조사하였다.

재료 및 방법

대상목장 및 공시재료

2016년에서 2021년까지 6년 동안 122개 목장(경상북도 75개, 경기도 30개, 충청북도 8개, 충청남도 6개, 전라북도 2개, 전라남도 1개)에서 유방염 감염 의심 분방유를 각 목장별로 1개에서 96개씩 총 1,761개(경상북도 810개, 경기도 554개, 충청남도 246개, 충청북도 91개, 전라북도 56개, 전라남도 4개)를 채취하였다. 즉, 유두를 70% 알코올 솜으로 소독한 후 2∼3회 전착유를 실시한 다음 분방유를 무균적으로 채취하였다. 채취한 시료는 냉장 상태로 운반하여 체세포수 검사와 유방염 원인균 분리를 시도하였다.

체세포수 검사

시료채취 중 오염 등에 의한 위양성 결과를 배제하고 준임상형 유방염을 검출하기 위해 Fossmatic System 4000 (Foss Electric, HillerØd, Denmark)으로 분방유의 체세포수를 측정하였다. 본 연구에서는 분방유의 체세포수가 20만개 cells/mL 이상을 기준으로 유방염 감염 가능성이 높은 것으로 간주하고 유방염 원인균 분리에 사용하였다.

Streptococcus spp. 분리 및 동정

분방유 시료에서 유방염 원인균 분리는 National mastitis council (NMC, 2020)의 방법에 따라 실시하였다. 혈액배지(Komed, Gyeonggi, Korea)에 분방유 시료 10 mL를 도말하여 37℃에서 24∼48시간 동안 배양한 후 Streptococcus spp.로 의심되는 집락을 순수 분리하였다. 분리균은 MALDI-TOF MS (BioMérieux, Marcy L‘Etoile, France)를 이용하여 동정하였다.

항생제 감수성 검사

10종 항생제(ampicillin, ceftiofur, cephalothin, erythromycin, penicillin, penicillin/novobiocin, pirlimycin, oxacillin+2%NaCl, sulfadimethoxine, tetracycline)가 포함된 Sensititer mastitis plates (CMV1AMAF, Trek Diagnostic Systems, Cleveland, OH, USA)를 이용하여 Clinical Laboratory Standards Institute (CLSI) M100, CLSI VET08, 보고된 논문의 기준에 따라 액체배지희석법으로 최소억제농도(Minimum inhibitory concentration, MIC)와 MIC50, MIC90을 측정하였다(Pitkälä 등, 2008; CLSI, 2018; CLSI, 2020; Monistero 등, 2021). 항생제 감수성 검사의 quality control 균주로는 Streptococcus pneumoniae ATCC 49619과 Staphylococcus aureus ATCC 29213을 사용하였다.

결과 및 고찰

2016년부터 2021년까지 122개 목장에서 채취한 유방염 감염 의심 분방유 1,761개 중 67개 목장(54.9%)에서 Streptococcus spp. 181균주(10.3%)를 분리하였다(Table 1). 특정 목장의 Streptococcus spp.에 의한 대량 감염은 관찰되지 않았다(Fig. 1). 지역별 분리율은 충청북도 15.4%, 경상북도 11.9%, 경기도 10.5%, 전라북도 5.4%, 충청남도 4.1%, 전라남도 0%로 조사되었다. 연도별 분리율은 2020년과 2021년에 11.9%로 가장 높았고 2018년에 7.8%로 가장 낮았으며 해마다 약간의 차이는 있었지만 전반적으로 유사한 양상을 나타내었다. 본 연구에서 Streptococcus spp.의 분리율은 2020년 중국(11.0%)에서 발표된 연구결과와 유사하였으나, 2021년 이집트의 44.1%, 2021년 스웨덴의 31.5%, 2010년 프랑스의 16.1% 보다 낮았고 2012년 독일의 2.8%보다는 높았다(Botrel 등, 2010; Minst 등, 2012; Song 등, 2020; Abed 등, 2021; Duse 등, 2021). 국내에서 Lee 등(2007)이 2003년 6.9%, Nam 등(2010)이 2008년 7.8%로 조사한 결과보다는 본 연구에서 약간 높은 분리율을 나타내었으나, Kim 등(2011)이 2009년 경남지역에서 조사한 10.1%와 유사하였다. 이러한 국가별 분리율의 차이는 지역에 따른 환경요인, 목장 내 유방염 관리 프로그램 적용 여부 등의 차이에 인한 것으로 생각된다(Kabelitz 등, 2021).

Table 1 . Prevalence of Streptococcus spp. isolated bovine mastitis milk in Korea from 2016 to 2021.

No. of tested farmsNo. of positive farms (%)No. of quarter milk samplesNo. of isolates (%)
Year
20161410 (71.4)36032 (8.9)
20172011 (55.0)27222 (8.1)
2018116 (54.5)15412 (7.8)
2019178 (47.1)22025 (11.4)
20203918 (46.2)56267 (11.9)
20212114 (66.7)19323 (11.9)
Region
Gyeongbuk7535 (46.7)81096 (11.9)
Gyeonggi3021 (70.0)55458 (10.5)
Chungbuk86 (75.0)9114 (15.4)
Chungnam63 (50.0)24610 (4.1)
Jeonbuk22 (100)563 (5.4)
Jeonnam10 (0)40 (0)
Total12267 (54.9)1,761181 (10.3)


Figure 1. Isolation rates of Streptococcus spp. from 122 farms. Dot, each farm.

본 연구에서 분리된 Streptococcus spp. 181 균주는 총 11종으로 동정되었다. 그 중 S. uberis가 39.2%로 가장 우세하였으며, S. dysgalactiae 29.3%, S. equinus 9.9%, S. suis 6.1%, S. parauberis 4.4%, S. lutetiensis 3.9%, S. gallolyticus 1.7%, S. infantarius 1.7%, S. oralis 1.7%, S. pluranimalium 1.7%, S. pneumoniae 0.6% 순이었다(Table 2). 대표적인 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae는 분리되지 않았다. S. uberisS. dysgalactiae가 주된 유방염 원인균이라는 결과는 2010년 프랑스, 2016년 캐나다, 2021년 미국, 2021년 스웨덴의 발표된 연구와 동일한 결과를 보였다(Botrel 등, 2010; Cameron 등, 2016; Abdi 등, 2021; Duse 등, 2021). S. agalactiae의 분리율은 국내에서 Cheong 등(1970)이 보고한 47.7%, Song 등(1975)이 보고한 30.4%, Lee 등(2007)이 2003년 조사한 6.8%와 차이를 보였지만, Nam 등(2010)이 2008년 조사한 0%, Yun 등(2020)이 2019년 조사한 1.1%와는 유사한 결과를 얻었다. 이는 국내 유방염 원인체인 Streptococcus종의 비율이 과거에 비해 변화한 것으로 생각되며, 체세포수에 의한 유대 차등적용 실시에 의하여 대부분의 목장들이 유방염 방제 프로그램을 적용함에 따라 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae가 과거에 비해 감소하고 대표적인 환경성 유방염 원인균인 S. uberis가 증가하고 있음을 제시해 주고 있다.

Table 2 . Distribution of somatic cell count on Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk.

SpeciesNo. of isolates (%)Distribution of somatic cell count (×1,000 cells)

200∼499500∼9991,000∼2,9993,000∼4,999≥5,000Not tested
S. uberis71 (39.2)18 (25.4)13 (18.3)19 (26.8)9 (12.7)9 (12.7)3 (4.2)
S. dysgalactiae53 (29.3)13 (24.5)9 (17.0)16 (30.2)8 (15.1)6 (11.3)1 (1.9)
S. equinus18 (9.9)3 (16.7)4 (22.2)5 (27.8)2 (11.1)4 (22.2)0 (0)
S. suis11 (6.1)8 (72.7)1 (9.1)0 (0)1 (9.1)1 (9.1)0 (0)
S. parauberis8 (4.4)1 (12.5)2 (25.0)1 (12.5)0 (0)0 (0)4 (50.0)
S. lutetiensis7 (3.9)2 (28.6)2 (28.6)1 (14.3)0 (0)0 (0)2 (28.6)
Othersa13 (7.2)5 (38.5)0 (0)6 (46.2)1 (7.7)1 (7.7)0 (0)
Total181 (100)50 (27.6)31 (17.1)48 (26.5)21 (11.6)21 (11.6)10 (5.5)

aS. gallolyticus 1.7% (n=3), S. infantarius 1.7% (n=3), S. oralis 1.7% (n=3), S. pluranimalium 1.7% (n=3), S. pneumoniae 0.6% (n=1)..



임상증상을 확인 할 수 없는 준임상 유방염의 경우, 원유의 체세포수 증가를 통해 식별할 수 있기 때문에 체세포수는 유방염을 진단하는 중요한 지표로 활용되고 있다(Ashraf와 Imran, 2018). 본 연구에서 Streptococcus spp.가 분리된 181개 분방유 시료의 체세포수(cells/mL) 분포율은 20∼50만 미만, 50∼100만 미만, 100∼300만 미만, 300∼500만 미만, 500만 이상이 각각 27.6%, 17.1%, 26.5%, 11.6%, 11.6%로 조사되었다(Table 2). 일반적인 임상형의 기준인 300만개 cells/mL 이상은 23.2%로 조사되어 국내에서 Streptococcus spp.로 인한 유방염은 주로 준임상형 유방염이 대부분을 차지한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 국내에서 Lee 등(2007)이 조사한 Streptococcus spp.에 의한 유방염 시료의 체세포수가 300만 개 cells/mL 이상이 25.3% 였다는 결과와 유사하였다.

수의학에서 원인체에 대한 항생제 내성 모니터링과 감수성 결과는 치료 시 항생제 선택에 도움을 줄 수 있기 때문에 매우 중요하다(Guérin-Faublée 등, 2002). 본 연구에서 분리된 Streptococcus spp. 181 균주는 tetracycline(55.2%), erythromycin(45.3%), pirlimycin(36.5%)에 비교적 높은 내성을 보였고, 이에 반하여 ampicillin(0.6%), penicillin(0.6%), oxacillin+2% NaCl (1.7%)에 비교적 낮은 내성을 보였다. Ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin에는 모든 분리균이 감수성을 나타내었다(Table 3). Tetracycline, erythromycin, pirlimycin에 대한 비교적 높은 내성률은 국내에서 tetracyclines의 지속적인 높은 판매량과 lincosamides와 macrolides의 판매량 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다(APQA, 2021). 본 연구에서 tetracycline(55.2%)에 대한 가장 높은 내성은 2020년 국내(49.5%), 2019년 중국(59.0%), 2020년 유럽(43.0%), 2016년 캐나다(53.4%)에서 보고된 연구에서도 유사한 양상을 나타내었다(Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019; El Garch 등, 2020; Yun 등, 2020). 본 연구에서 erythromycin(45.3%)에 대한 내성률은 2020년 국내(18.3%), 2020년 유럽(19.5%), 2016년 캐나다(11.3%)에서 보고된 연구결과와 큰 차이를 보였다(Cameron 등, 2016; Tian 등, 2019; El Garch 등, 2020; Yun 등, 2020). Cephems인 cephalothin과 ceftiofur에 대한 100% 감수성은 2011년 국내(cephalothin, 2.3%), 2016년 캐나다(각 0.7%, 2.3%), 2019년 중국(ceftiofur, 1.0%)에서 보고된 연구결과와 유사한 양상을 보였다(Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019; Kim 등, 2011). Penicillin (0.6%)에 대한 낮은 내성률은 2019년 중국(2.0%)에서 보고된 연구 결과와 유사하였으나 2011년 국내(34.9%), 2016년 캐나다(45.8%)에서 보고된 연구 결과와는 차이를 보였다(Kim 등, 2011; Cameron 등, 2016; Cheng 등, 2019). 이러한 항생제 내성률의 차이는 시기나 지역에 따라 사용하는 항생제 종류와 양이 다르기 때문으로 생각된다. 또한 본 연구에서 β-lactams계열인 ampicillin, penicillin, oxacillin+2% NaCl, cephalothin, ceftiofur에 대한 낮은 내성은 Streptococcus spp.에 감염된 유방염 치료에 β-lactam 항생제가 효과적이라는 보고를 뒷받침 해 준다(Kabelitz 등, 2021).

Table 3 . Distribution of minimum inhibitory concentration of Streptococcus spp. (n=181) isolated from bovine mastitis milk.

Antimicrobial classAntimicrobialsDistribution (%) of isolates (μg/mL)aMIC50b (μg/mL)MIC90 (μg/mL)Rc (%)Breakpoint reference

≤0.120.250.51248163264128256>256
CephemsCephalothin97.81.70.6≤2≤20Pitkala et al. (2008)
Ceftiofur77.912.78.80.6≤0.510VET08e
Folate pathway inhibitorSulphadimethoxime28.22.80.668.5>256>256NDd-
LincosamidePirlimycin61.31.11.10.635.9≤0.5>436.5VET08
MacrolidesErythromycin54.71.11.11.142.0≤0.25>445.3M100f
PenicillinsAmpicillin75.120.43.90.6≤0.120.250.6Monistero et al. (2021)
Penicillin73.519.96.10.6≤0.120.250.6Pitkala et al. (2008)
Oxacillin+2% NaCl98.31.10.6≤2≤21.7Monistero et al. (2021)
Penicillins/AminocoumarinPenicillin/Novobiocin100≤1≤10VET08
TetracyclinesTetracycline29.83.311.62.253.0>8>855.2M100

aMIC breakpoints are indicated using vertical lines separating resistant and susceptible strains. Gray areas indicate the tested concentration range on the microdilution plate..

bMIC50 and MIC90, concentrations at which the growth of 50 and 90%, respectively, of the isolates is inhibited..

cR, Resistance rate..

dND, Not determined..

eVET08, CLSI supplement VET08 4th ed. (2018)..

fM100, CLSI document M100 30th ed. (2020)..



균종별 항생제 내성률 비교에서 S. uberis는 pirlimycin에 73.2%로 다른 종(0∼36.4%)에 비해 높은 내성을 보였으며, S. suis는 분리된 모든 균주가 tetracycline에 내성이었다(Fig. 2). 이에 반하여 S. dysgalactiae는 시험된 항생제들에 비교적 낮은 내성을 보였으며, S. parauberisS. lutetiensis는 tetracycline 외의 시험된 모든 항생제에 내성을 보이지 않았다. Lincosamide계열인 pirlimycin은 수의학적 용도로만 승인되어 그람양성 구균에 의한 유방염 치료에 사용되는 항생제로, 다른 streptococci보다 S. uberis의 pirlimycin에 대한 높은 내성은 2016년 캐나다, 2012년 독일, 2021년 미국의 연구결과에서 보고되었다(Minst 등, 2012; Cameron 등, 2016; Abdi 등, 2021). 또한 2012년 독일, 2021년 미국의 연구 결과에서 S. dysgalactiaeS. uberis보다 항생제 내성이 낮은 것으로 보고되었다(Abdi 등, 2021; Minst 등, 2012). 이러한 결과는 Streptococcus spp.의 항생제 감수성 정도가 균종별로 차이가 있다는 보고와 동일하였다(Nam 등, 2009; Kabelitz 등, 2021). 그러므로 Streptococcus spp.는 종별로 항생제 감수성 검사가 필요하며, 젖소 유방염 치료제를 선택할 때 항생제 감수성 검사를 우선적으로 실시해야 함을 뒷받침 해 주고 있다.

Figure 2. Antimicrobial resistance rates of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk. All isolates were susceptible to ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin.
AMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline.

본 연구에서 전체 분리균 중 41.4%가 시험된 9종의 모든 항생제에 감수성을 보였으며, 각 종별로 S. equinus 94.4%, S. parauberis 62.5%, S. dysgalactiae 60.4%, S. lutetiensis 57.1%, S. uberis 11.3%였다(Table 4). Erythromycin-pirlimycin-tetracycline의 항생제 내성 유형이 S. uberis, S. suis에서 각각 70.4%, 36.4%로 가장 우세하게 나타났으며 종별로 항생제 내성 유형에 차이를 보였다. 세 종류 이상의 antimicrobial class에 내성을 가지는 다제내성의 빈도는 S. uberis가 73.2%로 가장 높았고 S. suis (36.4%), S. dysgalactiae (15.1%) 순이었으며 분리된 나머지 8종에서는 확인되지 않았다. S. uberis가 다른 종보다 높은 다제내성을 가지는 것은 2012년 독일에서 발표된 연구 결과에서도 보고되어 있다(Minst 등, 2012). 하지만 본 연구의 S. uberis의 다제내성률(70.4%)은 국내에서 Nam 등(2009)이 2004년부터 2008년까지 조사한 41.4%보다 높았다. 이러한 결과는 국내의 S. uberis의 다제내성이 과거에 비해 증가했음을 제시해주며 주기적인 항생제 내성 모니터링이 필요할 것으로 생각된다.

Table 4 . Comparison of antimicrobial resistance patterns and multidrug resistance of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk.

Antimicrobial resistance patternaS. uberis (n=71)S. dysgalactiae (n=53)S. equinus (n=18)S. suis (n=11)S. parauberis (n=8)S. lutetiensis (n=7)Others (n=13)Total (n=181)
Pansusceptible8 (11.3)32 (60.4)17 (94.4)0 (0)5 (62.5)4 (57.1)9 (69.2)75 (41.4)
TET10 (14.1)4 (7.5)0 (0)3 (27.3)3 (37.5)3 (42.9)0 (0)23 (12.7)
ERY1 (1.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (15.4)3 (1.7)
ERY TET0 (0)9 (17.0)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)13 (7.2)
ERY PIRL0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)1 (33.3)0 (0)
ERY PIRL TET50 (70.4)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
AMP OXA PEN0 (0)0 (0)1 (5.6)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
ERY OXA PIRL TET2 (2.8)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (1.1)
MDRb52 (73.2)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)64 (35.4)

aAMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline..

bMDR, Multidrug-resistance..



위의 연구 결과를 종합해 볼 때 본 연구에서 Streptococcus spp.는 국내에서 매우 중요한 유방염 원인체로 최근 유방염 방제 프로그램의 적용에 따라 과거에 비해 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae가 감소하고 환경성 유방염 원인균인 S. uberis가 증가했음을 보여주고 있다. 또한 Streptococcus spp.는 각 종별로 항생제 내성 양상에 있어서 차이를 보이므로 종별로 주기적인 항생제 내성 모니터링이 필요하며 유방염 치료를 위한 항생제 선택 시 우선적으로 원인체의 항생제 감수성 검사를 실시하여 치료율을 증가시키고 항생제 오남용을 방지하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각한다.

결 론

본 연구에서는 유방염 분방유 시료에서 분리한 Streptococcus spp.의 균종별 항생제 감수성 양상을 조사하였다. 2016년부터 2021년까지 122개 목장에서 채취한 1,761개 시료에서 Streptococcus spp. 181 균주(10.3%)를 분리하였다. 분리균은 총 11종으로 동정되었으며 S. uberis 39.2% (n=71), S. dysgalactiae 29.3% (n=53), S. equinus 9.9% (n=18), S. suis 6.1% (n=11), S. parauberis 4.4% (n=8), S. lutetiensis 3.9% (n=7), 기타 Streptococcus 7.2% (n=13)이었다. 대표적인 전염성 유방염 원인균인 S. agalactiae는 분리되지 않았다. 이러한 결과는 국내의 Streptococcus 종 비율이 과거와 다르다는 것을 알 수 있었다. 항생제 감수성 결과 tetracycline, erythromycin, pirlimycin에 각각 55.2%, 45.3%, 36.5%로 비교적 높은 내성을 보였고, ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin에는 모두 내성을 보이지 않았다. 분리된 181 균주 중 35.4%가 다제내성을 보였다. 균종별 항생제 내성률 비교에서 S. uberis는 다른 종들에 비해 pirlimycin (74.6%)에 높은 내성을 보였고 높은 다제내성(70.4%)을 나타내었다. S. suis는 모든 분리주가 tetracycline에 내성을 보였다. S. dysgalactiae는 시험된 항생제들에 대해 S. uberisS. suis보다 낮은 내성을 보였다. 이러한 결과에 비추어 볼 때 본 연구에서 streptococci는 종별로 항생제 내성 양상이 다양하므로 치료를 위한 약제 선택 시 항생제 검사가 필수적인 것으로 생각된다.

감사의 글

본 연구는 농림축산검역본부의 농림축산검역검사기술개발사업(과제명: 젖소 유방염 원인균 및 항생제 감수성 양상 조사, N-1543081-2017-36-01)의 연구비 지원에 의해 수행되었다.

CONFLICT OF INTEREST

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Fig 1.

Figure 1.Isolation rates of Streptococcus spp. from 122 farms. Dot, each farm.
Korean Journal of Veterinary Service 2022; 45: 181-189https://doi.org/10.7853/kjvs.2022.45.3.181

Fig 2.

Figure 2.Antimicrobial resistance rates of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk. All isolates were susceptible to ceftiofur, cephalothin, penicillin/novobiocin.
AMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline.
Korean Journal of Veterinary Service 2022; 45: 181-189https://doi.org/10.7853/kjvs.2022.45.3.181

Table 1 . Prevalence of Streptococcus spp. isolated bovine mastitis milk in Korea from 2016 to 2021.

No. of tested farmsNo. of positive farms (%)No. of quarter milk samplesNo. of isolates (%)
Year
20161410 (71.4)36032 (8.9)
20172011 (55.0)27222 (8.1)
2018116 (54.5)15412 (7.8)
2019178 (47.1)22025 (11.4)
20203918 (46.2)56267 (11.9)
20212114 (66.7)19323 (11.9)
Region
Gyeongbuk7535 (46.7)81096 (11.9)
Gyeonggi3021 (70.0)55458 (10.5)
Chungbuk86 (75.0)9114 (15.4)
Chungnam63 (50.0)24610 (4.1)
Jeonbuk22 (100)563 (5.4)
Jeonnam10 (0)40 (0)
Total12267 (54.9)1,761181 (10.3)

Table 2 . Distribution of somatic cell count on Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk.

SpeciesNo. of isolates (%)Distribution of somatic cell count (×1,000 cells)

200∼499500∼9991,000∼2,9993,000∼4,999≥5,000Not tested
S. uberis71 (39.2)18 (25.4)13 (18.3)19 (26.8)9 (12.7)9 (12.7)3 (4.2)
S. dysgalactiae53 (29.3)13 (24.5)9 (17.0)16 (30.2)8 (15.1)6 (11.3)1 (1.9)
S. equinus18 (9.9)3 (16.7)4 (22.2)5 (27.8)2 (11.1)4 (22.2)0 (0)
S. suis11 (6.1)8 (72.7)1 (9.1)0 (0)1 (9.1)1 (9.1)0 (0)
S. parauberis8 (4.4)1 (12.5)2 (25.0)1 (12.5)0 (0)0 (0)4 (50.0)
S. lutetiensis7 (3.9)2 (28.6)2 (28.6)1 (14.3)0 (0)0 (0)2 (28.6)
Othersa13 (7.2)5 (38.5)0 (0)6 (46.2)1 (7.7)1 (7.7)0 (0)
Total181 (100)50 (27.6)31 (17.1)48 (26.5)21 (11.6)21 (11.6)10 (5.5)

aS. gallolyticus 1.7% (n=3), S. infantarius 1.7% (n=3), S. oralis 1.7% (n=3), S. pluranimalium 1.7% (n=3), S. pneumoniae 0.6% (n=1)..


Table 3 . Distribution of minimum inhibitory concentration of Streptococcus spp. (n=181) isolated from bovine mastitis milk.

Antimicrobial classAntimicrobialsDistribution (%) of isolates (μg/mL)aMIC50b (μg/mL)MIC90 (μg/mL)Rc (%)Breakpoint reference

≤0.120.250.51248163264128256>256
CephemsCephalothin97.81.70.6≤2≤20Pitkala et al. (2008)
Ceftiofur77.912.78.80.6≤0.510VET08e
Folate pathway inhibitorSulphadimethoxime28.22.80.668.5>256>256NDd-
LincosamidePirlimycin61.31.11.10.635.9≤0.5>436.5VET08
MacrolidesErythromycin54.71.11.11.142.0≤0.25>445.3M100f
PenicillinsAmpicillin75.120.43.90.6≤0.120.250.6Monistero et al. (2021)
Penicillin73.519.96.10.6≤0.120.250.6Pitkala et al. (2008)
Oxacillin+2% NaCl98.31.10.6≤2≤21.7Monistero et al. (2021)
Penicillins/AminocoumarinPenicillin/Novobiocin100≤1≤10VET08
TetracyclinesTetracycline29.83.311.62.253.0>8>855.2M100

aMIC breakpoints are indicated using vertical lines separating resistant and susceptible strains. Gray areas indicate the tested concentration range on the microdilution plate..

bMIC50 and MIC90, concentrations at which the growth of 50 and 90%, respectively, of the isolates is inhibited..

cR, Resistance rate..

dND, Not determined..

eVET08, CLSI supplement VET08 4th ed. (2018)..

fM100, CLSI document M100 30th ed. (2020)..


Table 4 . Comparison of antimicrobial resistance patterns and multidrug resistance of Streptococcus spp. isolated from bovine mastitis milk.

Antimicrobial resistance patternaS. uberis (n=71)S. dysgalactiae (n=53)S. equinus (n=18)S. suis (n=11)S. parauberis (n=8)S. lutetiensis (n=7)Others (n=13)Total (n=181)
Pansusceptible8 (11.3)32 (60.4)17 (94.4)0 (0)5 (62.5)4 (57.1)9 (69.2)75 (41.4)
TET10 (14.1)4 (7.5)0 (0)3 (27.3)3 (37.5)3 (42.9)0 (0)23 (12.7)
ERY1 (1.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (15.4)3 (1.7)
ERY TET0 (0)9 (17.0)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)13 (7.2)
ERY PIRL0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)1 (33.3)0 (0)
ERY PIRL TET50 (70.4)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
AMP OXA PEN0 (0)0 (0)1 (5.6)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)
ERY OXA PIRL TET2 (2.8)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)0 (0)2 (1.1)
MDRb52 (73.2)8 (15.1)0 (0)4 (36.4)0 (0)0 (0)0 (0)64 (35.4)

aAMP, Ampicillin; ERY, Erythromycin; OXA, Oxacillin +2% NaCl; PEN, Penicillin; PIRL, Pirlimycin; TET, Tetracycline..

bMDR, Multidrug-resistance..


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KJVS
Sep 30, 2022 Vol.45 No.3, pp. 145~248

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eISSN 2287-7630
pISSN 1225-6552
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