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KISEP Rhinology Korean J Otolaryngol 2000;;;;43::::391-5

소아 만성 부비동염의 원인균 분석

가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실

최영철·김태철·전은주·박용수

Microbiologic Study of Chronic Sinusitis in Children

Young-Chul Choi, MD, Tae-Chul Kim, MD, Eun-Ju Jeon, MD and Yong-Soo Park, MD Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea ABSTRACT

Background and Objectives：The microbiology of chronic sinusitis in children can be anticipated according to the patient's age, clinical presentation, and immunologic state. In acute stage, viral upper respiratory infections frequently precede bacterial superinfection by Streptococcus pneumoniae, Hemophilus influenzae, and Moraxella catarrhalis. In contrast to acute sinusitis, α-hemolytic Streptococcus, coagulase negative Staphylococcus and Staphylococcus aureus are common in chronic sinusitis, which may be caused by exacerbations of infection with the bacterial species that cause acute disease. The use of empiric antibiotics directed at the most offending organism is usually appropriate and effective in clinical situation. But the emergency and increasing occurrence of antibiotic resistance has increased the failure rate. Material and Methods：In this prospective study, 50 patients with the diagnosis of chronic sinusitis were evaluated microbiologically by Sinoject® (Atos, Sweden) guided aspiration. Results：We cultured α-hemolytic Streptococcus in 14 patients, coagulase negative Staphylo-coccus in 4 patients, Staphylococcus aureus in three patients, gram-positive bacilli in two patients, Streptococcus pneumoniae in one patient. The results of PCR for Hemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis were 32%, 20%, 10%, respectively, and it showed higher detection rates than conventional culture test. Conclusion：We advise that all bacterial isolates of cultures of chronic sinusitis in children should undergo appropriate typing and antibiotic sensitivity tests so that the appropriate antibiotic treatment may be employed. ((((Korean J Otolaryngol 2000;43:391-5)))) KEY WORDS：Chronic paranasal sinusitis·Microbiology·Polymerase chain reaction.

서 론

소아 부비동염은 이비인후과 영역에서 가장 흔하게 볼

수 있는 질환 중 하나로 부비동 자연개구부의 기능이 감소

되어 환기작용 및 배설작용의 장애가 생김으로써 이차적

세균감염이 초래되고 동점막이 비가역적 염증상태로 변화

되면서 만성화된다. 치료 원칙은 감염을 치료하고 정상적

인 비강의 생리상태를 유지시키는 것으로 약물치료가 우선

적이며 근치수술의 적응이 되는 경우는 드물고 합병증이

병발한 경우 배농을 위한 수술이 적용되며, 합병증의 병발

이 없는 부비동염에서는 충분한 약물치료에도 불구하고 증

상의 호전이 없는 경우에 부비동의 환기와 배설을 목적으

로 하는 외과적 수술이 적용될수 있다.3)8)9)12)17) 급성 부비

동염의 주요 원인균주는 Streptococcus pneumoniae, He-

mophilus influenzae, Moraxella catarrhalis이며 그외의

복합감염이 부비동염을 일으키는 균의 70% 이상을 차지하

는 것으로 보고되었으나 문헌마다 많은 차이를 보이고 있

다.2)5-7)9-11)14-16)18)19) Moraxella catarrhalis와 Hemop-

hilus influenzae의 대부분이 beta-lactamase 생성균으로

알려져 있고 Streptococcus pneumoniae는 90년대 들어

와 매년 50%씩 beta-lactamase 생성균이 증가하는 추세

이므로 beta-lactamase 생성균을 억제하는 항생제가 우

선적으로 선택되어야 한다.4)

본 연구는 소아 만성 부비동염 환아의 상악동에서 검체

를 채취하여 원인균을 분석하고, 고식적인 균 배양검사 결

과와 Polymerase chain reaction증폭 결과를 비교 평가하

여 향후 만성 부비동염의 원인균 동정 및 치료에 도움을

주고자 시도하였다.

논문접수일：1999년 12월 4일 / 심사완료일：2000년 1월 28일

교신저자：박용수, 403-016 인천광역시 부평구 부평6동 665

가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실

전화：(032) 510-5526·전송：(032) 510-5821

E-mail：parkent@orgio.net

소아 만성 부비동염의 원인균 분석

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방 법

대 상

가톨릭대학교 의과대학부속 성모자애병원에서 1997년

11월부터 1998년 8월까지 부비동염의 증상(비루, 후비루,

비폐색, 두통, 안면통, 기침)으로 내원한 15세이하의 환아

중 단순 방사선학적 검사상 부비동(상악동)의 혼탁이 보이

고 8주 이상의 경험적 항생제 치료에 반응이 없는 50명의

환아를 대상으로 하였다. 전체 환아의 연령분포는 2세∼15

세(평균：7.1±3세)이었고 남아가 30예, 여아가 20예 였다.

이중 20예에서 편도/아데노이드 적출술, 21예에서 통기

관 삽입술, 6예에서 내시경하 비내술이 시행되었다.

방 법

Sinoject® guided aspiration

국소 또는 전신마취하에서 하비도를 포비돈으로 소독한

후 Sinoject® 를 하비갑개 전방 1 cm 내에서 하비도를 통

해 상악동내로 천자하여 흡인을 시행하고 흡인비루가 없는

경우에는 생리 식염수 5 ml을 주입후 흡인하여 검사물을

채취하였다.

배 지

균 배양 배지로는 sheep's blood agar, MacConkey agar,

chocolate agar를 사용하여 검체를 접종시킨 후 35℃ 배

양기에서 24시간 배양한 후 자란 균주는 Gram stain으로

확인한 후 균종에 따라 동정 및 생화학적 반응 검사를 실

시 하고 항생제 감수성 검사를 실시했다. 균 동정시 Stre-

ptococcus pneumoniae는 sheep’s blood agar와 cho-

colate agar media에서 Hemophilus influenzae는 chocolate

agar media에서 그리고 Moraxella catarrhalis는 blood

agar와 choco-late agar media에서 더 잘 배양되는 특징

이 있다.

DNA 추출

Sinoject® tube로 흡인한 저류액에 500 μl의 protein-

ase K를 Eppendorf tube에 섞어 37℃에서 하루동안 배양

한 후 9분간 100℃로 끓인 후 실온으로 식혔다. 동량의

phenol-chloroform-isoamylalcohol(25：24：1)을 섞

어 10,000 rpm으로 10분간 원심분리를 시행하였다. 원심

분리한 시료에 동량의 chroloform과 isoamylalcohol을 섞

어 10분간 다시 원심분리를 시행하고 시료에 2배의 cold

alcohol과 0.1배의 3 M sodium acetate를 섞어 -60℃ 냉

동고에 2시간 저장 후 Inverter centrifuge with refri-

gerator에서 4℃, 12,000 rpm으로 10분간 원심 분리 후

실온에서 건조시키고 50 μl TEbuffer(pH 7.2)를 더해

DNA를 분리하였다.

중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)

50 μl의 반응 혼합물(template DNA 0.5 μl, 1 μM up-

stream primer, 1 μM down stream primer, TaKaRa

ExTaq Buffer 5 μl, dNTP(dATP, dCTP, dGTP, dTTP)

4 μl 및 증류수)을 만든 후 증발을 방지하기 위하여 1∼2

방울의 미네랄 오일을 얹었다.

primer로는 H. influenzae의 검출을 위하여 P6 단백질

의 염기서열을, S. pneumoniae는 PBP 2B의 염기서열을

사용하였고 M. catarrhalis는 H46 clone을 사용하였다

(Table 1).

DNA thermal cycler(Perkin-Elmer Cetus Instrum-

ent)를 사용하여 변성(denaturation), 결합(annealing), 중

Table 1. Primer의의의의 염기서열염기서열염기서열염기서열

H. influenzae

HI-IV：5’-ACT TTT GGG GGT TAC TCT GT–3’ HI-V：5’-TGT GCC TAA TTT ACC AGC AT–3’

S. pneumoniae

SP1(＋)：5’-GAT CCT CTA AAT GAT TCT CAG GTG G-3’ SP2(-)：5’-ACT ATA GAA GAA AGG GAA GTT TCC A-3

M. catarrhalis

MCAT1(＋)：5’-TTG GCT TGT GCT AAA ATA TC-3’ MCAT2(-)：5’-GTC ATC GCT ATC ATT CAC CT-3’

Table 2. 중합효소중합효소중합효소중합효소 연쇄연쇄연쇄연쇄 반응의반응의반응의반응의 과정과정과정과정 H. influenzae S. pneumoniae M. catarrhalis

95℃, 5 min.：predenaturation 95℃, 5 min.：predenaturation 95℃, 5 min.：predenaturation 95℃, 1 min.：denaturation 95℃, 1 min.：denaturation 95℃, 45 sec.：denaturation 57℃, 2 min.：annealing X35 55℃, 2 min.：annealing X35 50℃, 30 sec.：annealing X35 70℃, 1 min.：polymerization 70℃, 1 min.：polymerization 72℃, 30 sec.：polymerization 70℃, 5 min.： 70℃, 5 min.： 70℃, 5 min.：

X35 X35 X35

최영철 외

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합(polimerization)의 세 단계를 35주기 시행하였다(Table 2).

정제된 influenzae, pneumococcal 및 catarrhalis DNA

(H. influenzae：ATCC 9327, S. pneumoniae：YHCC

610(유한양행), M. catarrhalis：KCCM40056)를 양성

대조군으로, 살균된 증류수를 음성 대조군으로 각각 사용

하였다.

PCR의 산물을 검출하기 위하여 각각 5 μl의 증폭된 검

체를 전기영동(8% polyacrylamide gel electrophoresis)

을 시행하였으며 이때 marker로는 Molecular marker V

(Boehringer Mannheim, Germany)를 사용하였다.

통계 처리

Chi-square 검증법을 이용하였으며 유의 수준은 95%

로 하였다.

결 과

균 배양 검사와 PCR 검사 소견

균 배양검사 결과

α-hemolytic Streptococcus가 14예로 가장 높은 빈

도를 보였고 coagulase negative Staphylococcus가 4예,

Staphylococcus aureus가 3예, Gram positive bacilli가 2

예, Streptococcus pneumoniae, Gram negative cocci,

Enterococci가 각각 1예 검출되었다(Table 3). 또한, 2개

이상의 복합 감염은 3예로 α-hemolytic Streptococcus

와 Staphylococcus aureus가 2예, α-hemolytic Stre-

ptococcus와 coagulase negative Staphylococcus가 1예

로 23명(46%)에서 균이 검출 되었다.

PCR 검사 결과

중합효소 연쇄반응의 산물을 전기 영동한 결과 Strep-

tococcus pneumoniae, Hemophilus influenzae, Morax-

ella catarrhalis DNA band를 각각 10예, 16예, 5예에서

확인하였으며 세균 배양 검사와 비교하여 모두 통계적으로

유의하게 높은 검출율을 나타내었다(p<0.05, Table 3 and

4, Figs. 1, 2 and 3).

균 감수성 검사 소견

검출된 균주는 Teicoplanin, Ciprofloxacin, Erythro-

mycin, Cefazolin순으로 높은 약제 감수성 소견을 보였다.

고 찰

소아 만성부비동염은 이비인후과 영역에서 흔한 질환중

하나로 그 치료원칙에 대해서는 많은 논란이 계속 되고 있

으나 그 중에서도 세균학적 의의가 중요시 되는 이유는 여

러 질환으로 인한 이차적 부비동 점막과 개구부의 변화로

부비동의 배농과 기능이 저하되고 세균의 감염으로 진행되

어 다시 부비동 점막이 변화를 일으키기 때문이다.1) 또한,

급성이나 아급성에 비해 만성의 원인균은 보고자에 따라

다양하다. 이러한 양상은 검출물 채취과정에서의 문제점,

배양기법 등에서도 원인을 찾을 수 있겠지만 질환의 원인

균주가 다양하고 항생제를 부적절하게 사용하였기 때문일

수도 있다. 소아 만성 부비동염에서의 가장 중요한 소견은

부비동 점막의 비후로서 점막비후의 주 원인으로는 반복적

인 상기도염과 비 알러지등이 있으며 그외에도 담배, 약 등

의 환경적 요인, 아데노이드 비후, 비중격만곡, 비 이물질

등의 해부학적 문제점, 면역이상이 원인이 될 수 있다.12)

이러한 여러 원인에 대한 평가와 함께 주요 원인균주에 대

한 광범위 항생제의 적절한 사용이 치료원칙으로 사료된다.

Table 3. 균균균균 배양검사배양검사배양검사배양검사 및및및및 PCR검사검사검사검사 결과결과결과결과 Bacterial species Culture (＋) PCR (＋)

S. pneumoniae 1 10 H.infleunzae 0 16 M.catarrhalis 0 5 α-hemolytic str. 14 NT S.aureus 3 NT CNS 4 NT G (＋) Bacilli 2 NT G (-) cocci 1 NT Enterococci 1 NT

CNS：coagulase (-) Staphylococcus

Table 4. 균균균균 배양검사와배양검사와배양검사와배양검사와 PCR 결과결과결과결과 비교비교비교비교

Bacterial species

No. (%) of PCR (＋),

Culture (＋) specimens

No. (%) of PCR (＋),

Culture (-) specimens

No. (%) of PCR (-),

Culture (-) specimens

No. (%) of PCR (-),

Culture (＋) specimens

Total Culture (＋)

specimens

Total PCR (＋) specimens χ2

S.pneumoniae 1 (2) 9 (18) 0 (0) 0 (0) 1 (2) 10 (20) < 0.01 H.influenzaes 0 (0) 16 (32) 0 (0) 0 (0) 0 (0) 16 (32) < 0.01 M.catarrhalis 0 (0) 5 (10) 0 (0) 0 (0) 0 (0) 5 (10) < 0.01

소아 만성 부비동염의 원인균 분석

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소아 만성부비동염 에서의 원인균에 대한 연구는 질환의

유병율과 환아에게 미치는 영향등에 비해서 많이 진행되지

못한 상태이고 발표된 논문에서도 결과에 있어서 많은 차

이점을 보이고 있다. Brook2)은 6세에서 16세까지의 만성

부비동염 환아 40명의 균 배양 결과에서 97예의 혐기성균

(Bacteroids, Gram-positive cocci, Fusobacterium)과

24예의 호기성균(α-hemolytic Streptococci, Staphyl-

ococcus aureus, Hemophilus influenzae)이 검출 되었다

고 보고했었고 혐기성균이 소아 만성부비동염에서 중요한

역할을 한다고 결론 내린 적이 있으나 다른 연구결과에서는

혐기성균의 중요성이 입증되지 못한 상태이다. Wald 등19)

은 2세에서 12세까지의 만성 부비동염 환아 40명에서 원

인균은 Streptococcus pneumoniae, Hemophilus influ-

enzae, Moraxella catarrhalis이었고 혐기성균은 거의 발

견되지 않았다고 보고했다. Otten과 Grote11)는 3세에서

10세까지의 만성 부비동염 환아 54예에서 Hemophilus in-

fluenzae, Streptococcus pneumoniae가 가장 높은 빈도

로 검출되었다고 보고했다. Dunnette 등5)은 20명의 만성

부비동염 환아에서 1예에서만 혐기성 균이 검출되었으며

나머지에서는 호기성균이 검출되었고 가장 많은 빈도를 차

지하는 것은 Staphylococcus epidermidis라고 보고했다.

Orobello 등10)에 의하면 74명의 만성 부비동염 환아에서

66예(89%)에서 균이 배양되었고 복합감염의 빈도는

62%이었으며 Coagulasenegative Staphylococcus가 18

예, Streptococcus viridans가 14예, 정상 호흡기 세균 총

이 10예, Staphylococcus aureus가 9예, Corynebacte-

rium이 5예 검출되었고, 3예의 혐기성균 배양검출 외에는

모두 호기성 균이 배양검출 되었다고 보고하였다. Gordts

등7)에 의하면 아데노이드-편도절제술을 시행한 120명의

환아 에서 중비도 세균배양 결과 67%에서 복합감염을 보

였으며 Hemophilus influenzae가 62%로 가장 높은 검출

율을 보였고 Moraxella catarrhalis가 53%, Streptoco-

ccus pneumoniae가 48%의 검출율을 보였다. 이들 세 균

주의 복합감염도 22%에 달했으며 Moraxella catarrhalis

와 Streptococcus pneumoniae의 검출빈도는 나이에 따

라서 반비례하는 상관관계를 보였다. 소아 만성 부비동염

환아에서의 원인 균에 대한 연구는 현재 계속 진행중이며

다양한 연구 논문이 발표되고 있지만, 일정기간 경험적 항

생제 치료후의 균 배양연구는 거의 없는 상태며 항생제에

반응하지 않는 균에 대한 연구는 항생제 선택에 많은 도움

이 될 것으로 사료된다. 또한, Rayner 등20)에 의하면 고식

적 배양검사에 나오지 않더라도 RT-PCR과 PCR에서는

Fig. 1. The result of PCR in Streptococcus pneumoniae. 1：negative control (distilled water), 2：positive control (YHCC 610), 3：molecular weight marker V 4, 5, 6, 9, 10：(＋) ca-ses 7, 8：(-) cases

Fig. 2. The result of PCR in Hemophilus influenzae 1：nega-tive control (distilled water) 2：positive control (ATCC9327)3：molecular weight marker V 4, 6, 7：(＋) cases 5,8：(-)cases

Fig. 3. The result of PCR in Moraxella Catarrhalis 1：nega-tive control (distilled water) 2： positive control (KCCM40056) 3：molecular weight marker V 4,5,6： (＋) cases7,8：(-) cases

최영철 외

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균 배출율이 높았으며 RT-PCR과 PCR의 결과가 동일한

것으로 보아 항생제에 잘 반응하지 않는 만성 부비동염 환

아에서 이러한 균이 일정 부분 중요한 역할을 하는 것으로

생각된다.

저자들은 polymerase chain reaction(PCR)과 고식적인

균배양 검사결과를 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1) 소아 만성 부비동염의 원인균은 배양결과상 α-he-

molytic Streptococcus, coagulase negative Staphylo-

coccus, Staphylococcus aureus 순이었다.

2) 급성 부비동염의 주요 원인균인 Streptococcus pn-

eumoniae, Hemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis

검출을 위해 시행한 PCR 결과 Hemophilus influenzae,

Streptococcus pneumoniae, Moraxella catarrhalis 순으

로 검출되었다.

3) 배양결과 음성인 검체에서도 PCR 증폭결과 세균이

검출되었다.

4) 약제에 대한 감수성은 Teicoplanin, Ciprofloxacin,

Erythromycin, Cefazolin 순이었다.

결 론

저자들은 소아 만성 부비동염 환아 50명의 상악동의 검

체를 채취하여 고식적인 균 배양검사와 중합효소연쇄반응

의 결과를 비교 평가하였으며 이상의 결과로 미루어 소아

부비동염은 가급적 빨리 DNA 수준에서 균 동정을 시도하

는 것이 적절한 항생제의 선택과 더불어 치료에 많은 도움

이 될 것으로 사료된다.

중심 단어：소아 만성부비동염·원인균 분석·중합효소연

쇄반응.

본 논문은 가톨릭 대학교 의과대학 이비인후과학 교실의 연구비 보조로 이루어졌음.

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