레지오넬라균은 생태적 서식지에 따라 병원성을 나타내는 전이형과 비병원성 단계인 복제형 사이를 변경하며 살아갈 수 있는 이중 생애주기를 가진 기회성 병원균이다(Ge et al., 2022; Valciņa et al., 2023). 자연환경에서는 하천, 호수, 토양에 서식하며 담수조류나 아메바 등에 기생하기도 한다. 하지만 대부분의 인체감염은 레지오넬라균에 오염된 인공 수계환경에 의해 발생한다(Assaidi et al., 2021; Valciņa et al., 2023). 주거용 건물, 병원, 요양원, 호텔, 공공건물 등 다양한 시설에 설치된 수도꼭지, 샤워헤드, 냉각탑, 스파, 분수, 온수시스템 등에서 고농도로 증식되고, 비말의 형태로 인체에 흡입되어 호흡기질환을 유발한다. 특히 물 공급시스템에서 파이프 안쪽표면에 생물막이 형성되거나 권장 온도로 관리하지 않는다면 레지오넬라의 균수가 증가되며 기회감염을 유발할 수 있다(Assaidi et al., 2021).

레지오넬라균은 그람음성의 호기성 단간균으로 현재까지 약 61여 종의 레지오넬라균이 알려져 있으며(Saini and Gupta, 2021), 그 중 Legionella pneumophila를 비롯하여 L. bozemanii, L. dumoffii, L. feeleil, L. gormanii 등 20여 종이 사람에게 감염을 일으키는 것으로 알려져 있다(Korea Disease Control and Prevention Agency, 2023). 레지오넬라감염증(Legionellosis)의 90%는 L. pneumophila에 의해 발생하며, 16개 이상의 L. pneumophila 혈청군중 약 80%는 serogroup 1에 의해 발병한다(Fields et al., 2002; Niu et al., 2022; Korea Disease Control and Prevention Agency, 2023). 하지만 진단의 제약 때문에 인체 감염의 보고가 드물 뿐 모든 레지오넬라균은 적절한 조건하에서 인간에게 질병을 유발할 수 있다고 제안하고 있다(Fields et al., 2002). 또한 레지오넬라균이 환경수계에 존재한다고 항상 질병을 유발하는 것은 아니기 때문에 기회감염을 가지기 위한 균의 양, 독성인자, 혈청군의 다양성 등 여러 영향요인이 레지오넬라증과 연계되어 있다(Mirkalantari et al., 2020).

레지오넬라균은 단핵구와 폐포 대식세포의 파고솜내에서 증식하는 세포내 병원체로서 면역세포내에서 살아남기 위해서는 면역세포와의 상호작용이 감염에 특히 중요하다(Dowling et al., 1992). 숙주세포에 대한 부착과 소포 이동, 숙주 자가포식, 단백질 번역 및 분해 등 일렬의 발병기전에서 숙주의 면역력을 조절하고 숙주의 환경을 레지오넬라균의 생존에 도움이 되도록 만든다(Yang et al., 2022). 이런 과정에서 레지오넬라균의 표면 단백질과 5가지 분비시스템[Dot/Icm T4SS, Lsp type II (T2SS), Tat, Lss type I (T1SS), Lvh type IVA secretion systems (T4ASS)]은 독성인자로 작용하며 다양한 effector protein을 전이시키기도 한다(Newton et al., 2010). 그 기능들이 DNA library screening, 유전자의 결핍을 이용한 단백질 연구, 돌연변이와 숙주세포 작용연구 등 다양한 연구를 통해 밝혀졌고 관련된 많은 유전자들도 보고되었다(Dowling et al., 1992; Sawczyn-Domańska, 2021; Ge et al., 2022; Yang et al., 2022; Valciņa et al., 2023).

레지오넬라균이 숙주세포의 복잡한 면역반응을 조절할 수 있는 능력은 면역력이 저하된 인구 집단에서는 더 높은 발병율로 나타날 수 있다(Fields et al., 2002). 따라서 본 연구는 감염병을 예방하기 위한 선제조사로서 불특정 다수가 이용할 수 있는 서울시의 다중이용시설에 설치된 인공수계를 대상으로 실시하였으며, 2018년부터 2023년까지 6년간 레지오넬라균이 검출되는 시설들과 검출된 레지오넬라균의 특성을 조사하여 취약시설에 대한 관리를 도모하고자 하였다.

서울시 다중이용시설에 대한 환경수 채취

대형건물과 인구밀집도가 높은 서울은 매년 레지오넬라감염증 예방을 위하여 레지오넬라균 취약시설을 대상으로 환경검사를 실시해오고 있으며, 본 연구는 2018년부터 2023년까지 레지오넬라감염증 발생가능성이 높은 6~9월에 집중적으로 실시하였다. 검사 대상은 감염병의 예방 및 관리에 관한 법률에서 지정된 의무소독 시설이었으며, 채취지점은 집단발병의 원인이 될 수 있는 대형건물의 냉각탑수, 다중이용시설의 급수시설, 분수대 등이었다. 시설은 이용자의 사용목적과 머무름 시간에 따라 노인복지시설, 의료기관, 숙박시설, 목욕시설과 머무름 시간이 다른 시설에 비해 짧은 쇼핑센터와 지하철 역사, 식품접객업소 및 공연장 등은 기타 다중이용시설로 분류하였다. 검체 종류는 채취지점에 따라 화장실 또는 샤워실의 수도시설은 냉수와 온수로 나누고, 그 외는 저수조물, 여과기물, 냉각탑수, 분수대물로 분류하였다. 검체 채취는 서울시 레지오넬라증 예방관리 추진계획에 따라 서울시 25개 보건소의 환경검사관리담당자가 수행하였다. 수도시설의 냉•온수는 수도꼭지 또는 샤워기 꼭지를 냉수 또는 온수로 최대한 옮긴 후 1~2분간 물을 흘러 보낸 후 무균 채수병에 1 L 이상의 냉•온수를 채수하였고, 냉각탑수는 냉각탑이 가동될 때 냉각탑 안에 있는 물을 무균 채수병에 1 L 이상 채수하였다. 검체는 냉장(4~10℃) 상태로 24시간 이내에 실험실로 수송되고, 수송된 검체는 실험 전까지 4℃에 보관되며 24시간 이내 레지오넬라균 배양검사를 실시하였다.

환경수 중 레지오넬라균 분리 및 동정

균의 분리동정은 국립환경과학원의 환경중 레지오넬라 표준분석법에 따라 실시하였다(Jeong et al., 2013). 채수된 시료 1 L를 0.45 µm 여과지(Nylon membrane filter)에 3 L/min 유속으로 여과 후 여과지를 20 ml 멸균 증류수에 넣고 강하게 회전진탕하여 농축시료를 준비하였다. 농축 시료는 50℃에서 30분간 열처리한 후 원액과 10배 희석액 각 0.1 ml를 GVPC (Glycine Vancomycin Polymyxin Cycloheximide)가 포함된 레지오넬라 배지(Difco^TM Legionella Agar base와 Difco^TM Legionella Agar Enrichment, BD, USA)에 도말 접종하고 37℃ 배양실에서 3~14일간 배양하였다. 집락 형태가 레지오넬라로 의심된 균은 L-시스테인과 파이로인산염 제2철 용액이 포함된 BCYE (BCYE+, Buffered charcoal yeast extract) 배지 (Difco^TM Legionella Agar base와 Difco^TM Legionella Agar Enrichment, BD, USA)와 포함되지 않은 BCYE 배지(BCYE-)에 동일하게 접종하여 37℃에서 3일간 배양하고, BCYE (+)배지에서만 집락이 형성된 경우 Legionella spp.로 간주하였다. Legionella spp.로 선별된 균은 500 µl 멸균 증류수에 풀어 100℃에서 10분 동안 가열 후 13,000 rpm에서 2분간 원심분리하고 상층액을 16S rRNA와 mip 유전자 검출을 위한 PCR에 사용하였다. AccuPower^® PCR preMix (Bioneer, Korea)와 SimpliAmp (Applied Biosystems, USA) 유전자 증폭기를 사용하였으며, 95℃ 5분 과정 후, 95℃ 30초, 60℃ 30초, 72℃ 30초를 30회 반복하고 72℃ 10분간 1회 실시하였다. 16S rRNA 증폭과 염기서열분석으로 Legionella spp.임을 재확인하였고, mip 유전자의 검출에 따라 L. pneumophila로 분류하였다.

레지오넬라균 혈청형 동정검사

2023년 배양 검출된 Legionella spp.와 L. pneumophila는 레지오넬라 면역혈청(Denka㈜, Japan)을 이용하여 L. pneumophila 1~6군과 L. bozemanii, L. dumoffii, L. gormanii, L. micdadei에 대한 혈청형 동정검사를 실시하였다. 식염수 3 ml에 균을 부유하여 100℃, 60분간 가열하고, 900 × g에서 20분 동안 원심분리하여 상층액을 버린 후 0.5 ml 멸균 식염수에 재부유시켜 균액을 준비하였다. 슬라이드 위에 항혈청 30 µl와 균액 10 µl를 혼합하고 1분 이내에 응집반응을 관찰하여 혈청형을 결정하였다.

Virulence gene typing

레지오넬라균의 독성인자를 확인하기 위하여 2023년 배양 검출된 레지오넬라균을 대상으로 8개 유전자에 대한 PCR을 실시하였다. 레지오넬라 DNA 추출은 균 동정때와 동일하게 하였고 사용한 primer 서열은 Table 1과 같다. 유전자 증폭크기에 따라 dotA와 hsp60을 첫번째 그룹으로 하고, prpA, lvhB3,4와 rtxA2는 두 번째 그룹, lvhB 8,9와 rtxA1, enhC을 세번째 그룹으로 하여 multiplex PCR을 진행하였다. AccuPower^® PCR preMix (Bioneer, Korea)에 각 20 pmol primer와 추출한 DNA 5 µl를 넣고 총량을 20 µl로 하였다. SimpliAmp (Applied Biosystems, USA) 유전자 증폭기를 사용하여 95℃에서 5분 과정 후, 95℃ 30초, 58℃ 30초, 72℃ 30초를 30회 반복하고 72℃ 10분간 1회 실시하였다.

Table 1

Primers for Legionella species identification and virulence gene typing

Target gene	Primer name	Sequence (5' to 3')	Size (bp)	Reference
16S rRNA	16S-F	AGGGTTGATAGGTTAAGAGC	386	Mirkalantari et al. (2020)
	16S-R	CCAACAGCTAGTTGACATCG
mip	mip1	GGTGACTGCGGCTGTTATGG	632
	mip2	GGCCAATAGGTCCGCCAACG
dotA	dot1	CAAATCCGGCATTCAAAATC	174
	dot2	CTATTGTCGCCTTGGGTGTT
hsp60	hsp1	GCGAATCGTTGTTACCAAAGAAAAC	401
	hsp2	CAATTTGACGCATTGGAGATTCAATAG
prpA	lvh1	GTTTTAATCCCCCAGCAAGC	260	Samrakandi et al. (2002)
	lvh2	AATATCCCTACTCATCCTCG
lvhB3,4	lvh3	GGCTAGGAGGTTCTTGTG	1kb
	lvh4	ATTGGCCGAGATGTCCTT
lvhB8,9	lvh5	CCTCTACGCATTACAACGCC	280
	lvh6	GTGGTGGTAAAGGGAATGCC
rtxA1	rtx1	GATCCGCAAGTAGCGCTCAC	630
	rtx2	TGTAATGCTGGCATTAGGCG
rtxA2	rtx3	CTGATGCTGCTACGGAACAC	540
	rtx4	CCGCAGTCATTACACCTGCG
enhC	enh1	AATGCTTTGTATGCCCTCGG	438
	enh2	CATATCAGCGCTTTGGCCATC

인공환경수계와 레지오넬라균 배양

2018년부터 2023년까지 6년간 환경수계에서 레지오넬라균 배양검출 결과를 Table 2에 종합하였다. 총 12,168건 중 1,028건에서 레지오넬라균이 배양되어 전체 검출률은 8.4%로 나타났다. 레지오넬라균이 가장 많이 검출된 시설로는 목욕시설이었으며 4,129건 중 640건으로 15.5%의 검출률을 보여주고 있다. 그 다음 시설로는 9.1%의 다중이용시설과 5.3%의 숙박시설 순이었다. 시설은 아니지만 레지오넬라증 관련 역학조사에서도 2,465건 중 123건(5.0%)으로 높은 검출률을 나타냈다. 채취지점별 검출률 결과에서는 여과기가 60건 중 14건이 검출되어 23.3%로 가장 높은 검출률을 보여주고 있다. 그 다음은 15.1%인 온수와 11.4%인 냉각탑수 순이었다. 하지만 각 시설의 검출률을 비교하면 모든 시설에서 냉각탑수가 온수보다 검출률이 높았다. 시설과 채취지점의 세부결과에서 검출률이 가장 높은 곳은 역학조사의 여과기물로 37.5%였으며, 그 다음은 목욕시설로 온수(23.7%), 여과기(21.2%), 냉각탑수(25.0%)가 모두 20%가 넘은 검출률이었다.

Table 2

Legionella testing status in the environmental water systems of public facilities conducted from 2018 to 2023

Sampling site	Facility No. of samples with cultured Legionella / No. of samples tested (detection rate, %)
	Elderly care facilities	Healthcare facilities	Public bathing facilities	Accom-modation facilities	Public facilities	Epidemi-ological investigation	Fountain	Total
Faucet/Shower Cold water	6/640(0.9)	8/1063(0.8)	34/1505 (2.3)	1/122(0.8)	2/177(1.1)	23/1370 (1.7)	-	74/4877(1.5)
Faucet/Shower Hot water	31/578 (5.4)	60/991(6.1)	592/2502 (23.7)	9/116(7.8)	4/99(4.0)	90/904 (10.0)	-	786/5190(15.1)
Reservoir	1/105(1.0)	1/213(0.5)	2/66(3.0)	1/68(1.5)	2/60(3.3)	2/133(1.5)	-	9/645(1.4)
Water filter	-	-	11/52(21.2)	-	-	3/8(37.5)	-	14/60(23.3)
Cooling tower	11/56(19.6)	30/362(8.3)	1/4(25.0)	10/89(11.2)	87/706 (12.3)	5/50(10.0)	-	144/1267(11.4)
Fountain	-	-	-	-	-	-	1/129(0.8)	1/129 (0.8)
Total	49/1379 (3.6)	99/2629 (3.8)	640/4129 (15.5)	21/395(5.3)	95/1042 (9.1)	123/2465 (5.0)	1/129 (0.8)	1028/12168 (8.4)

레지오넬라 발생 예방을 위한 집중 관찰 시설들을 살펴보기 위하여 시설에 따른 6년 동안의 검출률을 Fig. 1에 나타냈다. 검출률 변화의 차이가 큰 시설은 목욕시설과 다중이용시설이었다. SPSS를 이용한 통계분석에서는 목욕시설만 p = 0.05보다 작아 다른 시설의 검출률과 차이가 있음을 확인하였다. 하지만 다중이용시설의 경우 표준편차와 표준오차가 목욕시설과 비슷한 수준으로 다른 시설들과 차이가 있었다(자료 미제시). 목욕시설은 2020년에 28.3%로 가장 높은 검출률을 보였다가 5.6%까지 감소하였으며, 다중이용시설은 2018년에 19.5%로 가장 높은 검출률이었다가 2021년 저점을 찍고 2023년까지 3.9%를 유지하고 있다.

Fig. 1. The detection rates of Legionella cultured from facilities were shown annually. Public bathing facilities and public facilities where significant change in detection rates were observed, the rates were displayed.

배양된 레지오넬라균의 종 동정

배양된 레지오넬라균은 L. pneumophila와 다른 Legionella spp.와의 종 분류동정을 위하여 16S rRNA와 mip 유전자에 대한 PCR을 시행하였다(Table 3). L. pneumophila가 88.9%로 가장 많았으며 Legionella spp.는 8.8%, L. pneumophila와 Legionella spp.가 혼합되어 검출된 경우가 2.3%였다. 레지오넬라균이 많이 검출된 채취지점인 온수는 L. pneumophila가 68.3%, Legionella spp.가 6.3%로 10.8배 정도 많이 검출되었고, 냉각탑수는 L. pneumophila가 13.1%, Legionella spp.가 0.7%로 19.3배 많이 검출되었다.

Table 3

Types of Samples cultured for Legionella and Legionella identification diagnosed by 16S rRNA and mip PCR

Cultured Legionella and PCR results	Sample typeNo. of Samples cultured for Legionella (detection rate, %)
	Faucet/ShowerCold water	Faucet/ShowerHot water	Cooling tower	Fountain	Water filter	Reservoir	Total
L. pneumophila	58 (5.6)	702 (68.3)	135 (13.1)	1 (0.1)	12 (1.2)	6 (0.6)	914 (88.9)
Legionella spp.	14 (1.4)	65 (6.3)	7 (0.7)	-	2 (0.2)	2 (0.2)	90 (8.8)
Mixed detection	2 (0.2)	19 (1.8)	2 (0.2)	-	-	1 (0.1)	24 (2.3)
Total	74 (7.2)	786 (76.5)	144 (14.0)	1 (0.1)	14 (1.4)	9 (0.9)	1028 (100)

Serotyping

L. pneumophila의 혈청형과 Legionella spp.의 종 동정을 위하여 면역혈청응집반응을 이용한 혈청진단을 실시하였다(Table 4). 2018년부터 2023년까지 환경수계로부터 배양 되었던 검체 1,028개 중 2023년에 분리되어 -70℃ 냉동 보관 중이던 레지오넬라균 79주에 대하여 조사하였고 2주는 재배양되지 않아 면역혈청 시험을 할 수 없었다. 2023년 L. pneumophila 73주 중 혈청형 1이 32주, 혈청형 3이 5주, 혈청형 5가 17주, 혈청형 6이 6주로 총 60주에 대한 혈청형을 확인하였다. 13주의 L. pneumophila와 4주의 Legionella spp.는 연구에서 사용한 모든 혈청형에서 응집반응이 없어 다양한 혈청형의 레지오넬라균이 존재함을 확인하였다.

Table 4

Serotypes diagnosed by immunoserum agglutination test for Legionella isolated from 2023 samples

Serotypes		Sample type
		Faucet/ShowerCold water	Faucet/ShowerHot water	Cooling tower	Total
L. pneumophila	type 1	3	24	5	32
	type 2	-	-	-	0
	type 3	1	4	-	5
	type 4	-	-	-	0
	type 5	1	16	-	17
	type 6	-	6	-	6
	untypeable	1	9	3	13
L. bozemanii		-	-	-	0
L. dumoffii		-	-	-	0
L. gormanii		-	-	-	0
L. micdadei		-	-	-	0
untypeable		-	3	1	4
Total		6	62	9	77

Virulence genes typing

환경수계에서 분리된 레지오넬라균에 대한 독성인자 유전자들을 확인하고자 2023년 분리된 77주에 대해 dotA, hsp60, lvhB3,4, lvhB8,9, rtxA1, rtxA2, prpA, enhC의 8개 독성 유전자 검출패턴분석을 실시하였다(Table 5). 독성유전자 dotA와 lvhB3,4, lvhB8,9는 T4SS effector, rtxA1과 rtxA2는 T1SS effector, enhC와 hsp60는 Bacterial surface structure, prpA는 phage repressor와 관련되어 면역세포의 침입과 증식에 중요한 독성인자로 작용한다.

Table 5

Pattern of virulence genes for Legionella isolated from 2023 samples

	Serotype (no. of samples)			Virulence gene
L. pneumophila	type 1 (32)	1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC	prpA
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	prpA
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	prpA	lvhB 3,4
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC	prpA	rtxA1
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	prpA	lvhB 3,4
		1	dotA	hsp60	enhC
		5	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2
		6	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC	rtxA1
		7	dotA	hsp60	rtxA2	enhC
		8	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC
	type 3 (5)	1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC
		1	dotA	hsp60	rtxA2	enhC
		2	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC
	type 5 (17)	1	dotA	hsp60	lvhB 8,9
		1	dotA	hsp60	rtxA2	enhC	rtxA1
		2	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC
		2	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	prpA	lvhB 3,4
		2	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC
		3	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	prpA
		6	dotA	hsp60	rtxA2	enhC
	type 6 (6)	1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC
		1	dotA	hsp60	enhC
		4	dotA	hsp60	rtxA2	enhC
	Untypeable (13)	1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC	rtxA1
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9	enhC
		1	dotA	hsp60	lvhB 8,9
		2	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC	prpA
		2	dotA	hsp60	rtxA2	enhC
		5	dotA	hsp60	lvhB 8,9	rtxA2	enhC
Legionella spp.	Untypeable (4)	1	lvhB 8,9	enhC
		3

L. pneumophila는 73주 모두에서 dotA와 hsp60이 검출되었고, Legionella spp.에서는 1주에서만 lvhB 8,9와 enhC가 검출되었다. enhC는 57개, rtxA2는 55개, lvhB 8,9는 51개, prpA는 12개, rtxA1은 9개, lvhB 3,4는 4개 순으로 검출되었다. L. pneumophila 분리주들은 3~6개의 독성유전자를 보유하였으며 각 혈청형에 따라 나타난 유전자패턴은 혈청형 1은 10개, 혈청형 3은 4개, 혈청형 5는 7개, 혈청형 6은 3개, 미분류형은 7개로 검체수가 많은 혈청형일수록 다양한 유전자 패턴으로 나타났다. 독성유전자 패턴은 총 13개로 나타났다. 가장 많이 나타난 유전자 패턴은 총 20개의 분리주가 가지고 있었던 dotA-hsp60-rtxA2-enhC였다. 배양검출된 L. pneumophila의 모든 혈청형에 있었으며, 혈청형 1의 7개 분리주, 혈청형 3의 1개 분리주, 혈청형 5의 6개 분리주, 혈청형 6의 4개 분리주, 미분류형의 2개 분리주가 이 독성유전자 패턴을 가지고 있었다. 두 번째로 많은 패턴은 dotA-hsp60-lvhB 8,9-rtxA2-enhC로 첫 번째 패턴에서 lvhB 8,9 유전자 하나가 추가된 형태이다. 총 17개의 레지오넬라 분리주에서 나타났으며 혈청형 1은 8개, 혈청형 3은 2개, 혈청형 5는 2개, 미분류형은 5개의 분리주가 가지고 있었다. 다양한 유전자 패턴과 분리된 검체수는 Table 5에서 보여주고 있다. dotA-hsp60-lvhB 8,9-enhC-rtxA1와 dotA-hsp60-lvhB 8,9-rtxA2 패턴은 각 7개의 분리주에서 나타났고, dotA-hsp60-lvhB 8,9-enhC은 5개의 분리주가 가지고 있었다. dotA-hsp60-lvhB 8,9-rtxA2-prpA는 4개의 분리주에서, dotA-hsp60-lvhB 8,9-rtxA2-enhC-prpA와 dotA-hsp60-lvhB 8,9-rtx A2-prpA-lvhB3,4는 3개의 분리주에서, dotA-hsp60-enhC와 dotA-hsp60-lvhB 8,9는 2개의 분리주에서, dotA-hsp60-rtxA2- enhC-rtxA1와 dotA-hsp60-lvhB 8,9-enhC-prpA-rtxA1와 dotA-hsp60-lvhB 8,9-prpA-lvhB 3,4는 각 1개의 분리주에서 나타난 유전자 패턴이었다.

레지오넬라균은 환경에서 기회감염으로 인간에게 질병을 일으킬 수 있으며, 레지오넬라증을 예방하기 위한 가장 좋은 방법은 레지오넬라균이 증식할 수 있는 환경을 관리하는 것이다. 서울시에서는 많은 사람들이 모이는 곳의 인공수계 시설들과 면역취약층들이 사용하는 시설들에서 레지오넬라균의 발생을 환경관리 기준에 적합하게 유지되도록 매년 조사하고 있다. 레지오넬라 환경관리 대상 시설들과 이를 관리하는 법령은 시설에 따라 다양하다(Korea Disease Control and Prevention Agency, 2023). 하지만 공중위생관리법 시행규칙의 목욕장 욕조수와 온천법 시행규칙의 온천목욕장 욕조수만 순환하여 여과시키는 경우 레지오넬라균이 1,000 CFU/L를 초과해서는 안 된다는 규정이 있을 뿐 대부분의 시설들은 레지오넬라균의 관리기준이 권고사항으로 되어 있어 더욱더 적극적인 감시와 관리가 필요한 실정이다.

2018년부터 2023년까지 서울시에서 레지오넬라균의 환경관리를 조사하기 위하여 채취된 환경수들에서 레지오넬라균을 배양하여 향후 지속관리해야 하는 시설들과 감염취약부분을 파악하고자 하였다. 본 연구 결과에서는 레지오넬라균이 가장 많이 검출된 시설은 15.5%의 검출률을 나타낸 목욕시설로 총 검출률 8.4%보다 1.8배 정도 높았다. 이외에도 다중이용시설이 9.1%로 역시 총 검출률 8.4%보다 높은 수준이었다. 하지만 Fig. 1에서 보여주듯이 목욕시설은 2020년 이후로 검출률이 하향곡선을 나타내고 있으며, 다중이용시설도 2018년에 정점이었다가 2023년 3.9%로 총 검출률의 0.4배로 유지되는 양상을 보이고 있어 두 시설들에 대해서는 향후에도 지속적인 모니터링이 필요할 것이다.

채취지점의 검출률에서는 여과기가 23.3%로 주요 감염요인으로 파악되었으며, 목욕시설과 역학조사에서는 여과기 외에 주목해야 하는 부분이 수도꼭지/샤워기 온수였다. 목욕시설의 경우 23.7%로 여과기의 검출률 21.2%보다 높았고, 역학조사에서도 10.0%로 높은 검출률을 나타냈다. 온수의 경우도 균이 다량 증식할 수 있는 환경조건을 가질 수 있으므로 급수시설관리지침에 따라 수도꼭지 온수의 온도는 50℃ 이상을 유지하고 저수조와 온수탱크도 함께 관리해야 할 것이다.

20여 종의 레지오넬라균이 병원성을 일으킬 수 있지만 90%는 L. pneumophila에 의한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서도 88.9%는 L. pneumophila였으며 8.8%가 Legionella spp., 나머지 2.3%는 L. pneumophila와 Legionella spp.가 혼합된 상태로 검출되어 이전에 보고들과 일치하였다(Korea Disease Control and Prevention Agency, 2023).

환경수계에서 분리된 레지오넬라균의 특성을 파악하고자 2023년 분리주들에 대해서는 혈청형과 독성유전자 보유 패턴을 분석하였다. 슬라이드 혈청응집반응시험으로 L. pneumophila는 혈청형 1과 혈청형 5가 우점종이었고, 13개 분리주는 본 연구에서 사용한 L. pneumophila 혈청형 1~6과 L. bozemanii, L. dumoffii, L. gormanii, L. micdadei 혈청형에서는 응집반응이 나타나지 않아 환경수에 다양한 레지오넬라 종이 있었음을 알 수 있었다. 일본의 레지오넬라증 환자도 L. pneumophila SG1이 87.1%를 차지하고 있지만 SG9, SG10, SG12, SG13 등 다양한 혈청형이 0.5~1.6%로 보고되었다(Amemura-Maekawa et al., 2018). 또한, Chambers 등(2021)의 보고에 따르면 유럽과 일본은 레지오넬라증 원인균이 L. pneumophila가 97% 이상을 차지하고 있지만, 뉴질랜드는 19%, 호주는 46% 수준이었다. 대신 L. longbeachae가 뉴질랜드에서는 54%와 호주에서는 39%가 레지오넬라증의 원인이었다. L. pneumophila를 제외한 다른 종의 경우 많은 나라에서 보고 되고 있지만 증상이 경미하거나 감염 역학적인 관계나 낮은 레지오넬라균의 경우 원인균으로 진단이 원활하지 않은 경우가 있다. 국내에서도 다양한 레지오넬라균에 대한 종과 혈청형에 대한 분석이 필요한 이유이다.

독성유전자 검출 시험은 분리주의 감염 가능성을 결정하는 마커로서 사용될 수 있어 환경 모니터링과 임상감시에 많이 사용되고 있다(Sreenath et al., 2020). 분리된 모든 L. pneumophila는 dotA와 hsp60을 가지고 있었는데, dot A는 T4BSS effector들을 코딩하는 유전자로서 균이 세포 내로 진입후 모든 과정에 관여하는 약 300개의 인자들을 전이한다(Newton et al., 2010). hsp60은 T림프구에 항원성을 가지며 세포부착과 침입과정에 필요한 구조물을 만드는데 관여하는 인자로서 dotA와 hsp60은 환경에 있었던 레지오넬라균이 인체로 진입할 때 필수 요소이며 환경수에서 분리검출된 레지오넬라균이지만 감염병을 유발할 수 있음을 보여주고 있다. 이외에도 lvhB3,4, lvhB8,9, rtxA1, rtxA2, prpA, enhC를 다양한 조합으로 보유하고 있었다. 가장 많이 검출된 독성유전자 패턴은 dotA-hsp60-rtxA2-enhC이다. enhC는 레지오넬라균 구조 단백질유전자이고, rtxA는 T1SS에서 분비되는 반복 구조 독소 단백질 유전자로서 숙주세포의 진입과 복제에 관련되어 있다(Cirillo et al., 2002). 이외에도 lvh 유전자는 T4ASS effetor와 관련 있으며 조건에 따라 세포 진입과 포식체 산성화를 지연지켜 세포내 증식에 작용하며(Bandyopadhyay et al., 2007; Ge et al., 2022), prpA는 면역글로불린의 생성을 증가시켜 대식세포 감염을 증가시킨다(Qin et al., 2022).

본 연구의 독성 유전자패턴 분석은 환경수에서 분리한 레지오넬라균이 13개나 되는 다양한 패턴으로 유전자들을 보유하면서 감염의 가능성이 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 레지오넬라균의 환경 모니터링이 환자발생을 감시하기 위한 첫 관문이면서 중요하다는 것을 시사하고 있다.

본 연구는 다양한 사람들이 사용하는 다중이용시설들에서 분리한 레지오넬라균을 대상으로 한 특성분석으로 균 발생이 취약한 시설과 지점을 점검하고 독성유전자를 확인하였다. 레지오넬라증의 집단적 발병이 일어나지 않도록 하기 위한 행정관리의 기초자료로 사용될 수 있으며, 환자발생시에는 역학조사를 위한 자료로도 활용할 수 있을 것이다.

레지오넬라균은 환경에 따라 병원성을 나타낼 수 있는 기회 감염균으로 레지오넬라감염증을 예방하기 위해서는 환경 관리가 중요하다. 본 연구는 2018년부터 2023년까지 서울시 다중이용시설의 인공수계 환경조사를 실시하여 레지오넬라균이 빈번히 검출되는 취약시설 파악과 분리주의 특성을 분석하고자 하였다. 총 검출률은 8.4%로 시설분석에서는 목욕시설(15.5%), 다중이용시설(9.1%), 숙박시설(5.3%)이 높게 나타났으며, 채취지점 분석에서는 여과기(23.3%), 온수(15.1%), 냉각탑수(11.4%) 순이었다. 가장 많이 배양 분리된 레지오넬라균은 88.9%의 L. pneumophila였으며 혈청형 1과 혈청형 5가 우점종이었다. Legionella spp.는 8.8%였으며, 2.3%는 L. pneumophila와 Legionella spp.가 혼합되어 있었다. 독성 유전자 분석에서 L. pneumophila의 모든 분리주는 dotA와 hsp60를 보유하고 있었으며 3~6개의 독성유전자를 가지고 있었다. 총 13개의 유전자 패턴 중 dotA-hsp60-rtxA2-enhC가 가장 많이 나타났다.