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Received: 15 May 2012, Revised: 20 May 2012, Accepted: 23 May 2012Correspondence to: Ellen Ai-Rhan Kim, M.D.Division of Neonatology, Asan Medical Center Children's Hospital, University of Ulsan College of Medicine, 88 Olympic-ro 43-gil, Songpa-gu, Seoul 138-736, KoreaTel: +82-2-3010-3382, Fax: +82-2-3010-6978, E-mail: [email protected]
Antimicrobial Management of Neonatal Sepsis
Ellen Ai-Rhan Kim, M.D. Division of Neonatology, Asan Medical Center Children's Hospital, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea
Neonatal infections are frequent complications of neonates receiving intensive care unit. In particular, large cohort study has suggested that neonatal infections among extremely low birth weight infants are associated with poor neurodevelopmental and growth outcomes in early childhood. This review article will focus on the rational use of empirical antibiotics/antifungal therapy for early and late onset sepsis/fungemia, duration of antibiotic treatment, highlight clinically relevant aspects of the antibiotics com-monly used in the treatment of sepsis, antibiotics requiring therapeutic dose monitoring, and management of antibiotic-resistant infection in the neonate.
Key Words: Neonate, Sepsis, Antibiotics, Therapeutic drug monitoring, Resistance
54 AR Kim • Antimicrobial Management of Neonatal Sepsis
(1) 신생아 패혈증의 원인균
신생아 패혈증을 감염된 시기별로 구분하여 산모로부터 수직 전
파된 균주에 의한 조기 감염(early onset sepsis, EOS)과 출생 후 병
원 혹은 주위로부터 감염되는 후기감염(late onset sepsis, LOS)으로
나누어보면 뇌막염은 주로 LOS 때 나타나며 감염된 시기별 원인균
이 다르다는 것을 알 수 있다. 저자들마다 EOS, LOS를 정의하는 시
기에 차이가 있지만 대부분의 보고는 첫 2-7일을 경계로 나누어 균
주를 분석한다2,3). 신생아 패혈증을 일으키는 원인균은 출생 체중, 그
리고 국가별로 차이가 있을 수 있다(Table 1, 2).
Table 1. Epidemiology of Causative Organisms in EOS in Neonates
EOS Stoll 20024)
(미국, term, preterm) Stoll 20055) (미국, VLBWI)
Zaidi 20096)
(개발도상국)* AMC† 20097)
2009
Staphylocoocus, coagulase negative - 17% - 34%
S. aureus 4% 9% 25% 13%
Enterococcus spp. 4% - - -
Group B Streptococcus 46% 14% 9% 6%
Other streptococci 26% 11% - 11%
E. coli 20% 49% 21 3%
Klebsiella - - 35% 3%
Pseudomonas - - 10% 6%
Enterobacter - - - 15%
*Latin America, Caribbean, Asia, Africa, upto 7 days of life. †Asan Medical Center.
Table 2. Epidemiology of Causative Organisms in LOS in Neonates
A dash (-) indicates a value not specifically reported in the study. Study population: Stoll8): average age of first LOS infection=22 days of age; LOS defined as infection after 3 days old. Vergagno9): median age at first LOS infection=18 days of age (range 3-386 days); LOS defined as infection after 48 hours old. Makhoul10): no data provided on age at first LOS infection; LOS defined as infection after 72 hours. *Asan Medical Center
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(2) 항생제 감수성에 근거한 경험적 항생제의 선택
상기와 같이 신생아중환자실별로 검출되는 세균의 종류 및 항생
제에 대한 감수성이 파악되었더라도 누구든지 아픈 신생아에게 투
여 될 경험적 항생제는 되도록 더 많은 세균에 대한 효과를 발휘하기
를 원할 것이다. 하지만 광범위 항생제 투여는 일반적으로 가격면에
서 더 비쌀 수 있고 항생제 내성, fungemia와 항생제 부작용의 위험
이 더 커질 수 있음으로 경험적으로 항생제를 쓸 때에 고려되어져야
할 사항은 항생제의 효능, 안정성, 가격, 부작용 그리고 항생제에 대
한 내성이 있겠다. 한 예로 미국의 경우 EOS을 일으키는 가장 가능
성이 높은 세균을 S. agalactiae (GBS)와 E. coli라고 본다면 am-
picillin (혹은 amoxicillin)와 gentamicin 사용이 선호되는데 이는
제시된 경험적 항생제 조건에 부합한다. 영국에서는 신생아에게 쓰
이고 있는 경험적 항생제 지침의 타당성을 조사하기 위하여 2006년
도부터 2008년까지 전국 미생물 검사실에서 모아진 48시간 이내 신
생아에서 패혈증을 일으킨 균주를 분석하여 94% 이상에서
penicillin+gentamicin/amoxicillin 혹은 amoxicillin+cefotaxime
혹은 cefotaxime 단독제재에 감수성을 나타내는 결과를 얻었고, 같
은 시기에 분석된 출생 후 2-28일 사이에 패혈증을 일으킨 균주에서
는 95% 이상에서 flucloxacillin+gentamicin/amoxicillin, amoxi-
cillin+cefotaxime에 감수성으로 나타나 현재 범국가적으로 쓰이고
있는 경험적 항생제의 선택에 문제가 없음을 발표하였다. 이같은 항
생제 조합은 상기 기술된 경험적 항생제 선택조건에도 부합된다. 단,
cefotaxime 단독제재의 사용은 LOS 균주 낮은 감수성 (79%)을 나
타내고 내성문제를 고려하여 볼 때 cefotaxime보다는 gentamicin
사용을 권장하였다11). 좀 더 우월한 그람음성균에 대한 효과를 얻고
자 3세대 cephalosporin을 사용하는 경우가 있는데 이는 부작용 측
면과(IV와 연관된 통증, 혈소판 감소, 경기, 황달 등) cephalo-
sporinases, extended spectrum β-lactamas (ESBL) 발현 및
candidiasis의 위험인자임을 볼 때 신중히 선택되어야겠다. 신생아
중환자실내 methicillin resistant S. aureus (MRSA)가 토착되지 않은
경우 LOS 때 경험적 항생제로 vancomycin의 사용은 LOS의 흔한 원
인균인 그람양성균의 독성이 치명적이지 않고 vancomycin을 써서
fulminant sepsis의 발생율을 줄인다는 보고도 없을 뿐더러 van-
comycin 내성균의 출현 위험을 고려할 때 추천되어지지 않는다.
올바른 경험적 항생제 선택은 성인 임상적 근거에 의하면 특정균
에 대한 항생제 내성이 20% 이상일 경우 경험적 항생제로는 부적합
하다고 한다. 중요한 점은 경험적 항생제를 선택함에 있어서 신생아
담당의, 미생물학자, 감염 전문의가 주기적인 회의를 통하여 항생제
내성균 실태변화와 환아의 임상평가에 근거하여 결정하도록 한다.
(3) 시작시기와 치료기간
패혈증에 대한 증상이 있을 때 혈액배양검사에서 균주 및 세균에
대한 감수성 검사가 나와 확정적 치료가 시작되기 전까지는 일단 경
험적 항생제 투여를 시작한다. 허나 갓난 신생아 중 패혈증에 대한
증상은 없으나 EOS을 일으킬 위험이 높은 신생아에게 올바른 항생
제 투여시작을 결정하는 것이 쉽지 않은데 다음과 같은 알고리즘이
도움이 될 수 있다12) (Fig. 1). 일단 경험적 항생제를 시작한 후 균동정
이 되면 균의 항생제 감수성에 맞게 항생제 선택을 하여 치료하는 방
법이 broad spectrum 항생제 사용의 지속 혹은 그람양성균이 동정
되었는데도 기타 원인으로 그람음성균까지 치료하는 치료방법보다
훨씬 나은 치료효과를 가져올 수 있는 “de-escalation” 항생제 치료
를 한다. 경험적 항생제로 carbapenem계의 항생제를 쓸 경우
cephalosporinase 유발인자로 작용하여 ESBL을 선택적으로 자랄
수 있게 하고 정상적 장내 세균 집락화에 영향을 미쳐서 fungemia발
생을 증가시킬 수 있으므로 신중한 사용이 요구되며 EOS 때 경험적
항생제로 ampicillin+ cefotaxime을 사용할 경우 보편적으로 쓰이
는 ampicillin+gen tamicin 조합보다 원인불명의 높은 신생아 사망률
과 진균에 의한 패혈증 빈도가 높게 보고됨으로 cefotaxime 선택에
있어서도 신중함이 요구되어진다.
항생제 투여기간을 살펴보면, BacT/Alert을 이용한 LOS 양성 혈액
배양 분석 결과를 보면 99%에서 48시간 내 균이 자람으로 48시간
이 되면 경험적 항생제 투여중단이 가능하다는 보고가13) 있으나 통
상적으로 혈액배양 검사가 음성일 경우 48-72시간 내 항생제 투여
를 중단한다. 신생아패혈증의 진단에 있어서 혈액배양 결과가 매우
중요하기 때문에 경험적 항생제 사용중단에 있어서 결정적 근거를
제공하지만 이와 더불어 임상적 증세, CRP 음전화 및 각종 scoring
system (예: hematologic sepsis score 2점 미만)을 종합하여 결정하
도록 한다14). 극소저출생체중아를 대상으로 경험적 항생제 투여기
결과를 모른다GBS
열
38-38.2℃
분만 전 시간4≥
항생제투여
혈액배양CBC, ,
항생제 치료
일반적 처치
다음 중 하나라도 해당 :
태아심박수 - >160’s
융모양막염 -
양수파막 시간 - > 24
주 - <37
혈액배양CBC, ,
WBC <5,000
일 경우 IT ratio >0.2
항생제 치료
혈액배양CBC, ,
항생제 치료
예
예
아니오
아니오
아니오
Fig. 1. EOS 위험을 지닌 무증상 신생아의 항생제 치료 지침.
56 AR Kim • Antimicrobial Management of Neonatal Sepsis
간이 예후에 미치는 보고에 의하면 항생제 투여 기간이 길면 길수록
후기 패혈증 발생과 사망률이 높다는 보고가 있음으로 48시간 보고
가 나오면 즉각적인 항생제 투여중단을 권고하고 있다15).
혈액배양이 양성일 경우 검출된 균의 종류에 따라 추천되는 항생
제 투여기간은 중심정맥관이 제거된 상태에서 첫 음성 혈액 배양일
로부터 다음과 같다12) (Table 3). 중심정맥관을 지니고 있는 경우 제
거시 패혈증에 의한 합병증을 감소시킬 수 있기 때문에 그람 음성균,
S. aureus, 진균이 혈액배양에서 검출될 경우 제거함을 원칙으로 한
다. CoNS에 의한 감염일 경우 의료진에 따라 중심정맥관을 그대로
두고 치료하는 경우도 있지만 혈액배양 검사상 반복적으로 양성 배
양이 되면 중심정맥관은 반드시 제거하여야 한다. 합병증이 없는
methicillin-sensitive S. aureus와 MRSA 패혈증에서는 중심정맥관
이 제거된 경우 10일 치료하지만 패혈증이 지속되는 경우는 3-4주,
골수염 혹은 화농성 관절염이 있을 경우 배농 후 6주까지, S. aureus
가 지속적으로 검출되는 경우 감염 전문의와 상의 후 daptomycin+
rifampin 사용을 고려할 수 있겠다.
2) 경험적 항진균제의 사용
(1) 원인균
미국 National Nosocomial Surveillance System에서 1995년부터
2004년까지 132개의 NICU을 대상으로 칸디다혈증 빈도를 살펴보
았을 때 각 NICU간 차이가 있지만 50%이상에서 적어도 7.5%의 칸
디다혈증을 보고하였다. 신생아에서 특히 미숙아에서 문제가 되는
진균은 C. albicans (EOS, LOS의 주된 원인균) and C. parapsilosis
(LOS의 원인균) 그 외 C. tropicalis, C. lusitaniae, C. glabrata가 있
다. 특히 25주미만의 미숙아에서 침습적인 Candida 감염율(invasive
Candida infection, ICI)은 20% 이상으로 높고 ELBWI에서도 20%정
도의 높은 사망률 및 57%의 신경학적 장애를 일으키고 장기치료에
따른 입원비 증가로 문제가 발생된다.
(2) 경험적 항진균제의 선택
다양한 항생제 종류와는 달리 문헌에 보고된 경험적 항진균제의
종류로는 amphotericin B deoxycholate, lipid complex am-
photericin 과 fluconazole이 있다. C. Lusitaniae를 제외한 대부분의
Candida 균은 amphotericin에 감수성을 보이고 C. Krusei, C
glabrata은 fluconazole에 내성을 보일 수 있음으로 fluconazole을
경험적 항진균제로서 추천하지 않는다(Table 4).
(3) 시작시기와 치료기간
경험적 항진균제 치료는 보통 출생 후 3주가 지난 신생아 특히
VLBWI에서 임상적, 이학적(예: 피부염, 기면, 무호흡, 호흡보조, 저하
된 관류, 장관영양 이상, 고혈당증) 소견 그리고 검사소견(예:혈소판
감소)이 감염을 시사할 때 시작하는 경우가 대부분인데 Benjamin
등16)에 의하면 19개 병원의 ELBWI을 대상으로 경험적 항진균제를
시작했을 때 임상적 판단에 의한 치료 결정보다는 칸디다혈증을 예
측하는 위험요소 즉, Candida 피부염, 중심정맥관, 자연분만, 장관영
양, 낮은 재태주령, 가장 낮았던 혈당치, 혈소판 감소, 항생제 치료일
수에 기준을 둔 예측모형에 근거한 판단이 경험적 항진균제 시작에
있어 더 정확한 근거를 제공할 수 있다고 하였다. 치료시작 전 CSF
검사는 필수이다.
경험적 항진균제 치료기간은 C. albican, C. glabrata, C.
tropicalis의 혈액배양 자동화장비에서 얻는 양성검출시간(time-to-
positivity, TTP)이 각각 37.5±11.8, 50.8±19.6, 35.3±11.3인 점을 감
안하여 볼 때 늦어도 5일이면 중단할 것을 고려할 수 있다17). 혈액배
양이 양성일 경우 항진균제 투여기간은 치료에 대한 반응, 감염부위,
약제에 대한 내성에 따라 개별화 되어야겠지만 첫 진균배양검사가
음성인 날부터 7-14일간 사용한다. Butler 등18)은 정맥도관과 연관된
진균혈증인 경우 amphotericin B 총 용량이 10-15 mg/kg, 파종진
균감염일 때는 25-30 mg/kg이 되도록 투여할 것을 권장한다.
Table 3. Suggested Antibiotic Durations for Sepsis and Meningitis
Organism Bacteremia Meningitis
GBS 10-14 d 21 d
E. coli 14 d 21 d
CoNS 7 d 14 d
Klebsiella, Serratia 14 d 21 d
Enterobacter, Citrobacter 14 d 21 d
Enterococcus 10 d 21 d
Listeria 10-14 d 21 d
Pseudomonas 14 d 21 d
S. aureus 10-14 d 21 d
MRSA 10-14 d 21 d
Abbreviations: d, day.
Table 4. Incidence and Susceptibility of Candida Sp
Species % Fungal Sepsis
AmphotericinB Fluconazole Flucytosine
C. albicans 48.5 S S S
C. parapsilosis 33.8 S S S
C. glabrata <5 to 15 I (S) S-DD to R S
C. krusei <5 I (S) R I (R)
C. lusitaniae <5 S to R S S
C. tropicalis <5 S S S
Abbreviations: S, sensitive; I, intermediate; S-DD, susceptible, but dose-dependent; R, resistant.
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(4) 예방적 항진균제의 사용
한 NICU 내 ELBWI에게 처음으로 예방적 항진균제 사용을 도입
할 때 고려되어야 할 점은 각 신생아의 level of care, 환아의 종류, 침
습적 Candida 감염 발생률, 효율적인 감염관리의 실행여부인데 감
염관리가 잘 되는 신생아중환자실내 ELBWI에서 진균에 의한 감염
률이 5% 이상 발생 할 경우 예방적 항진균제 사용을 고려한다. 이제
까지 보고된 대표적인 무작위대조시험 예방적 항진균제 사용에 대
한 임상적 연구는 Table 5와 같고 이같은 연구들을 근거로 진균 감
염률이 낮은 NICU에서도 작은 미숙아 모두에게 fluconazole 3 mg/
kg을 일주일에 2번씩, 진균에 의한 집락화가 이루어지기 전인 생후 1
일부터 진균감염에 대한 위험인자인 중심정맥관, 총정맥영양과 항생
제의 사용이 줄어드는 생후 3-6주간 투여할 것을 추천하였다. 추후
flu conazole은 C. albicans에, nystatin은 C. parapsilosis에 대한 집
락화 방지효과가 좋은 것을 이용하여 동시에 예방적 치료를 할 경우
NICU에서 발생되는 침습적 Candida 감염을 근절시킬 수 있는가에
대한 연구가 필요하다. 현재 국내에서는 fluconazole 예방적 치료는
장기이식 환아에게 쓰는 예를 제외하고는 보험적용이 되지 않는 실
정이다.
Fluconazole이 예방적 항진균제로 좋은 이유는 긴 반감기, 조직과
신체 액으로의 용이한 침투, 낮은 지방 친화력(lipophilicity) 및 단백
결합력이며 80%이상이 소변으로 배출된다는 점이다. 특히 점막과
피부에서 높은 농도가 3-7일간 지속될 수 있고 기도와 상피세포에
서의 진균흡착과 중심정맥관내 biofilm 형성을 저하시키고 Candida
균을 사멸시킬 수 있는 특성을 지녔다. 알려진 부작용으로는 가역성
간 수치와 황달수치 증가이다.
2. 신생아중환자실에서 분리되는 주요 세균에 대한 항생제
치료와 특성(Fig. 2)
1) GBS - Ampicillin or penicillin
Penicillin계열의 항생제 작용기전은 transpeptidase의 작용을 억
제함으로 세균의 세포벽의 기본 구성물 peptidoglycan 합성을 방해
하고 세포내 penicillin-binding protein (PBP)과 결합하여 자가용
해 효소가 활성화 시켜서 세포벽의 용해를 촉진시킨다. Penicillin계
약물 종류는 Table 6과 같다.
Table 5. Invasive Candida Infection Prophylaxis Studies in Preterm Infants
Study Patients Design N Fluconazole Schedule Candida Infection: FP Group
Candida Infection: Control Group
P Value
Randomized, Controlled Trials
Kicklighter (2001)19) VLBWI <72 hr
Single center, placebo-controlled
103 6 mg/kg intravenous/enteral 1 of 53 (1.9%) 1 Candida-related death
0 of 50 (0%) 0.01
Kaufman (2001)20) ELBWI ≤5 d
Single center, placebo-controlled
100 3 mg/kg intravenous for ≤6 wk while intravenous access required
0 of 50 (0%) 10 of 50 (20%) 4 Candida-related deaths
0.008
Kaufman (2005)21) ELBWI≤5 d
Single centr; compared two dosing schedules
81 3 mg/kg intravenous for ≤6 wk while intravenous access required
2 of 42 (5%) versus 1 of 40 (2.5%) No Candida-related deaths
Comparison of schedules
0.68
Manzoni (2007)22) VLBWI<3 d
Multicenter, placebo-controlled; three-arm study
322 6 mg/kg or 3 mg/kg intravenous/enteral 1,000 to 1,500 g for 30 d <1,000 g for 45 d
7 of 216 (3.2%) No Candida-related death
14 of 106 (13.2%) 2 Candida-related deaths
<0.0001
Fig. 2. 항생제 작용기전.
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2) E. coli - Cofotaxime or ampicillin+gentamicin
Cephalosporine계열의 항생제 작용기전은 세균 세포벽 구조에
필요한 peptidoglycan의 교차결합을 저해한다. Cephalosporin계
약물종류는 다음과 같다(Table 7). Cefepime은 Enterobacter sp.
E. coli, K. pneumoniae, Proteus mirabilis, Pseudomonas
Table 10. Common Associations of Resistance Mechanism
Antibiotic class Resistance type Resistance mechanism Common example
Aminoglycosides Decreased uptake Changes in outer membrane permeability P. aeruginosa
Enzymatic modification(AMEs)
Phophotransferase wide range of enteric gram-negative bacteria
Adenyltransferase wide range of enteric gram-negative bacteria
Acetyltransferase wide range of enteric gram-negative bacteria
β-Lactam Altered PBP PBP 2a mecA in S. aureus and coagulase-negative staphylococci
PBP 2x, PBP 2b, PBP1a
S. pneumoniae
PBP 5 (point mutation) E. faecium
Enzymatic degradation(β-Lactamases)
Amber class A TEM-1 in E.coli , H. influenzae and N.gonorrhoeae, SHV-1 in K. pneumoniae, ESBLs (TEM-3+. SHV-2+, and CTX-M type in K.pneumoniae and E.coli
Amber class B L-1 in S. maltophilia
Amber class C AmpC in E. cloacae
Amber class D OXA-a in E. coli
Glycopeptides Altered target Altered peptidoglycan cross-link target(D-Ala-D-Ala to D-Ala-D-Lac or D-Ala-D-Ser)
VanA gene cluster in E. faecium, E. faecalis, S. aureus, VanB gene cluster in E. faecium and E. faecalis
Target overproduction Excess peptidoglycan Glycopeptide intermediate strains of S. aureus and S. haemolyticus
Macrolides Efflux Mef efflux pump mef-encoded efflux in S. pneumoniae and S. pyogenes
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을 보이고 beta-lactamase inhibitor인 clavulanic acid, sulbactam,
tazobactam은 ESBL 증식을 억제한다. ESBL의 확정적 치료는
carbapenem 계열의 항생제이다.
(3) VRE
감수성 결과 및 MIC 결과에 따른다. Vancomycin에만 내성을 보
이고 teicoplanin (VanB phenotype)에 감수성을 보이는 entero-
cocci 감염에는 teicoplanin+aminoglycoside로 치료하고 van-
comycin, teicoplanin 모두에서 내성을 보이지만 β-Lactam 계열에
감수성을 보이는 enterococci 감염일 경우 ampicillin+gentamicin/
streptomycin을 사용한다. 다제내성 entercocci 감염일 경우
chloramphenicol, tetracycline, 혹은 ciprofloxacin, quinupristin-
dalfopristin 치료를 고려한다.
항생제 내성으로 새로운 항생제의 개발이 이루어지고 있지만 신
생아를 다루는 의료진의 우선 임무는 내성균 출현을 방지하기 위한
예방에 충실히 하는 것이다. 다음은 CDC에서 발간한 성인중심의
“12 Step Campaign to Prevent Antimicrobial Resistance"이지만 신