화농성 병변에서 분리한 그람양성 알균에 대하여 다음 검사를 시행하였다. 예상되는 균은?

β-용혈을 보이면서 카탈레이스 양성이면 포도알균속이며, 여기에 코아귤레이스 양성이 더해지면 황색포도알균(S. aureus)으로 동정된다. S. pyogenes도 β-용혈을 보이나 카탈레이스 음성이고, S. epidermidis·S. saprophyticus는 코아귤레이스 음성이며 대개 용혈을 보이지 않는다. E. faecalis는 카탈레이스 음성인 장알균이다.

검사 결과 해석 - 세 단계 감별

화농성 병변에서 분리된 그람양성 알균에 대해 세 가지 검사 결과가 제시되었습니다. 각 검사가 걸러내는 대상이 다르므로 순서대로 적용하면 균종이 하나로 좁혀집니다.

1단계 - 혈액한천배지에서 완전용혈(β-hemolysis)
집락 주변이 완전히 투명해지는 β-용혈은 적혈구가 완전히 파괴되었음을 의미합니다. Staphylococcus epidermidis와 Staphylococcus saprophyticus는 대개 용혈을 보이지 않고, Enterococcus faecalis 역시 대부분 비용혈성이므로 이 단계에서 세 균이 배제됩니다. 남는 것은 Staphylococcus aureus와 Streptococcus pyogenes입니다.

2단계 - 카탈레이스(catalase) 양성
카탈레이스는 과산화수소를 물과 산소로 분해하는 효소로, 그람양성 알균을 크게 두 갈래로 나누는 1차 감별 기준입니다. 포도알균속(Staphylococcus)은 양성, 연쇄알균속(Streptococcus)과 장알균속(Enterococcus)은 음성입니다. 따라서 양성이라는 결과는 남아 있던 S. pyogenes를 배제하고 포도알균속임을 확정합니다. β-용혈만으로는 S. pyogenes와 구별할 수 없고 카탈레이스가 그 지점을 가른다는 것이 이 문항의 설계 의도입니다.

3단계 - 코아귤레이스(coagulase) 양성
포도알균속 내부를 나누는 기준입니다. 코아귤레이스 양성이면 Staphylococcus aureus, 음성이면 코아귤레이스 음성 포도알균(CoNS)으로 분류하며, S. epidermidis와 S. saprophyticus가 CoNS에 해당합니다. 양성 결과이므로 최종 답은 S. aureus, 정답은 2번입니다.

S. aureus가 화농성 병변을 일으키는 기전

문제의 임상 정보인 '화농성 병변'도 검사 결과와 일관됩니다. S. aureus는 화농성 감염의 대표적 원인균이며, 그 배경에는 여러 독력인자가 있습니다.

코아귤레이스는 프로트롬빈과 결합해 피브리노겐을 피브린으로 전환시킵니다. 이렇게 형성된 피브린 막이 균체 주위를 둘러싸 식세포의 접근을 방해하고, 병변을 국소에 가두어 농양(abscess)이라는 특징적인 형태를 만듭니다. 코아귤레이스가 동정 지표인 동시에 화농이라는 임상 양상의 원인이기도 하다는 점이 이 문항에서 검사 결과와 병변 양상이 맞물리는 이유입니다.

이와 함께 적혈구와 백혈구를 파괴하는 용혈소(hemolysin)는 혈액한천배지의 β-용혈로 나타나고, 백혈구를 파괴하는 류코시딘, 조직을 분해하는 히알루로니다제 등이 병변 확산에 관여합니다. 임상적으로는 종기, 봉와직염, 상처 감염부터 골수염, 감염성 심내막염, 균혈증에 이르기까지 폭넓은 화농성 질환을 일으킵니다.

다른 보기와의 감별 정리

Staphylococcus epidermidis는 카탈레이스 양성이지만 코아귤레이스 음성이며 대개 비용혈성입니다. 피부 정상 상재균으로 혈액배양에서 검출되면 오염 가능성을 먼저 검토하지만, 카테터나 인공관절 같은 인공삽입물에 생물막을 형성해 기회감염을 일으킵니다.

Staphylococcus saprophyticus 역시 코아귤레이스 음성으로, 성생활이 활발한 젊은 여성의 방광염 등 요로감염의 흔한 원인균입니다. 같은 CoNS인 S. epidermidis와는 노보비오신에 대한 반응으로 구별하며, S. saprophyticus가 내성, S. epidermidis가 감수성입니다.

Streptococcus pyogenes는 A군 연쇄알균으로 β-용혈을 보이는 점은 같으나 카탈레이스 음성입니다. 인두염, 단독, 봉와직염, 괴사성 근막염을 일으키며 류마티스열과 사구체신염 같은 후유증으로도 중요합니다. 확인 검사로는 바시트라신 감수성과 PYR 양성이 쓰입니다.

Enterococcus faecalis는 카탈레이스 음성이고 대개 비용혈성이며, 담즙 에스쿨린 양성과 6.5% 염화나트륨 배지에서의 증식으로 확인합니다. 요로감염, 복강 내 감염, 심내막염이 주된 임상 양상으로 화농성 피부 병변의 일차 원인균이 아닙니다.

치료와 내성 관점

S. aureus는 대부분 페니실린분해효소를 생성하므로 페니실린G가 듣지 않으며, 메티실린 감수성인 경우 나프실린이나 세파졸린 같은 베타락탐제를 사용합니다. 메티실린내성 황색포도알균(MRSA)은 PBP2a를 획득해 모든 베타락탐제에 내성을 보이므로 반코마이신 등이 필요합니다.

나아가 반코마이신 감수성이 부분적으로 저하된 hVISA와 같은 표현형도 보고되고 있으며, 이는 중증 감염에서 치료 실패와 연관되고 통상적인 감수성 검사로는 검출이 어렵다는 진단상의 난점이 지적됩니다^[1]. 동정에서 끝나지 않고 내성 표현형까지 이어지는 흐름을 함께 알아 두면 좋습니다.

자격시험 빈출 관점

그람양성 알균 동정 문항은 감별 검사의 순서를 외우고 있으면 대부분 해결됩니다. 먼저 카탈레이스로 포도알균속(양성)과 연쇄알균속·장알균속(음성)을 나누고, 포도알균은 코아귤레이스로 S. aureus(양성)와 CoNS(음성)를 나눈 뒤, CoNS는 노보비오신으로 S. saprophyticus(내성)와 S. epidermidis(감수성)를 구분합니다.

연쇄알균 쪽은 용혈 양상으로 먼저 나눈 다음, β-용혈군은 바시트라신으로 A군(감수성)과 B군(내성)을, α-용혈군은 옵토친과 담즙용해성으로 폐렴사슬알균(감수성·용해)과 녹색연쇄알균(내성·비용해)을 구분합니다. 그 밖에 S. aureus의 만니톨 발효 양성과 DNase 양성도 함께 출제되는 지점입니다.