중동호흡기증후군(MERS)과 대두되는 인수공통전염병

최근 중동호흡기 증후군 (MERS) 환자가 급증하면서, 전염병에 대한 국가 방역체계에 대한 큰 불안감이 대두되고 있습니다. 본 글에서는 MERS에 대해서 간단히 알아보고, 최근 대두되고 있는 인수공통전염병에 대한 이야기를 한 번 해보려고 합니다. 사실 저는 이쪽을 전공하지는 않아서 수박 겉핥기식에 지나지 않을 것 같아서 좀 걱정이 됩니다만, 일단 썰을 풀어는 보죠. 

reference는 언제나 유용한 위키피디아와 2013년에 publish된 nature review immunology article입니다.

1. 메르스 코로나 바이러스, MERS-CoV, Middle East Respiratory Syndrome Corona virus¹

MERS-CoV particles as seen by negative stain electron microscopy. Virions contain characteristic club-like projections emanating from the viral membrane. (wikipedia http://goo.gl/B3G9J)

MERS는 corona virus (코로나 바이러스)의 한 종류입니다. 2012년에 처음으로 발견된 이 바이러스는 중동 (사우디 아라비아, 요르단, 이집트, 아랍에미레이트, 쿠웨이트, 카타르), 동남아시아 (말레이시아, 인도네시아, 방글라데시), 미국, 영국, 그리고 최근 우리나라에서 출몰한 것으로 알려져 있습니다. 

뭐, virology는 일반적인 corona virus와 크게 다르지는 않아 보여요. SARS와는 다르기는 하지만, 그래도 결국은 corona virus이기 때문에 초기에는 "사우디 SARS"로 불리기도 했다고 합니다. 

이 놈들은 따른 respiratory virus들과는 다르게 nonciliated bronchial epithelial cell을 좋아하는 것으로 알려져 있으며, SARS-CoV와 비슷하게 exopeptidase, angiotensin converting enzyme 2을 이용을 하는 것으로 알려져 있습니다. 이외에는 dipeptidyl peptidase 4 (DPP4)를 functional receptor로 사용하는 것으로 알려져 있습니다만, 아직까지 정확한 virology에 대해서는 잘 알려지지 않은 것들이 많아요. 그도 그럴께, 바이러스라는 넘들이 워낙 변화무쌍하게 막 evolution하는 놈들인데다 이처럼 치사율이 높은 바이러스인 경우에는 BL3에서 완전 무장하고 찔끔 찔끔 연구할 수 밖에 없어서 열심히 해도 진도를 빼기가 쉽지 않을꺼에요. 그리고 이게 인수공통전염병인지라 숙주에서 숙주로 옮겨가면서 바이러스 입장에서 생존하기 위해 계속 새로운 감염 기전을 개발해왔을지라 연구가 정말 쉽지 않을껍니다. 

요래 요래 완전무장하고 BL3에서 연구할껩니다. 이런 연구 하시는 분들은 정말 대단하다고 생각합니다. 개인적으로 고위험성 병원체 연구를 해보고 싶은데, 저는 쫄보라 못할 것 같아요. (근데 여긴 미군 연구소인건 함정. 사진 EDGEWOOD chemical biological center, US army RDECOM lab) 

이 MERS-CoV는 박쥐 (bat)에서 유래한 것으로 알려져 있습니다. 중간숙주로는 낙타(camel)가 추정되고 있습니다. 중간숙주로 추정되는 낙타에 대한 검사를 실행한 결과 혈중에서 MERS-CoV에 대한 항체가 많이 발견되었다고 하며, nasal swab에 대한 realtime RT-PCR결과 MERS-CoV를 확인할 수 있었다고 하네요. 기본적으로는 박쥐독감-낙타독감-사람에게서 MERS로 이어지는거죠. 여기에서 아직까지 해결되지 않은 궁금점은 어떻게 낙타에서 사람으로 감염이 되었는지인데, 우유, 고기, 타액, 소변, 공기감염 등을 의심하고 있다고 합니다. 낙타의 오줌같은 경우는 특히나 중동에서는 여러가지 질병에 대한 약으로 생각되고 있기 때문이라고 하네요. 이러한 중간숙주를 거쳐 오는 질환에 대해서는 인수공통감염증에 대해서 조금 자세히 알아봅시다. 

2. 중동호흡기질환증후군, MERS, Middle East Respiratory Syndrome²

이러한 MERS-CoV에 감염된 사람의 증상은 SARS (sever acute respiratory syndrome)과 유사합니다. 독감과 유사한 고열 (flu-like fever), 근육통 및 전신피로감 (myalgia), 기면 (lethalgy), 기침 (cough), 목의 통증 (sore throat) 등이죠 뭐. 그럳다가 더 심해지면 숨이 차오르는 증상 (shortness of breath)인데, 이건 굉장히 비특이적인 일반적 바이러스성 폐렴과 비슷한 증상을 보입니다. 아니, 그도 그럴께 MERS도 바이러스성 호흡기 감염이니 말이지요. 이러하니 당연히도 흉부 엑스레이상에서도 바이러스성 폐렴, SARS와 크게 감별할 수 있는 방법이 없습니다.

따라서, 현재 WHO에 따른 진단기준은 다음과 같습니다. 

고열의 호흡기 질환으로 임상적, 방사선검사, 조직학적 검사에서 pulmonary parenchymal disease (폐렴, SARS)가 의심되는 경우,

①  MERS-CoV 검사가 용이하지 않거나 적절하지 못한 검체결과상 negative가 나오더라도 + MERS-CoV가 확진된 케이스와 역학적인 관계가 의심되는 경우 

② MERS-CoV 검사가 아리까리 하더라도 (positive로 나오기는 했지만 confirm은 안 된 경우) + 중동 거주자던지 MERS-CoV virus가 확인된 지역을 발병 14일 이전 여행한 경우

③ MERS-CoV 검사가 아리까리 하더라도 (positive로 나오기는 했지만 confirm은 안 된 경우) + 역학적으로 MERS-CoV 케이스와 연관된 경우

흉부 엑스레이에서는 바이러스성 폐렴, ARDS (acute respiratory distress syndrome)과 유사하고, CT에서는 interstitial infiltrate가 발견된다고 합니다. Lab finding에서는 leukopenia (간혹 lymphopenia)가 나타나지만, 음, 이건 확실한 진단기준이 아직 없다는 것의 반증이겠죠. 그나마 BAL (bronchoalveolar lavage), 객담 (sputum), tracheal aspirate에 대한 PCR (upE; targets elements upstream of E gene, ORF1b; targets open reading frame 1, RdRp; targets RNA-dependent RAS polymerase, N gene; targets nucleocapsid gene) 에서 viral load의 확인데 이 중 MERS에 specific한 건 N gene에 대한건가 보더군요. 

병태생리적으로 MERS-CoV가 endogenous interferon (IFN) 생성을 antagnoize하는 것으로 알려져 있기 때문에, 현재 in vitro 레벨에서는 IFN-α, IFN-𝝀이 바이러스의 번식을 막는다고 합니다. 하지만, 아직까지는 실험실 레벨이기 때문에 증상에 대한 대증치료 말고는 뚜렷한 치료법이 없는 상태인 듯 싶어요. 일단 확진 환자와 의심 환자에 대한 격리와 대증치료 말고는 딱히 치료법이 없는 상태입니다. 이게 SARS하고 비교해보았을 때, 전염성은 약간 낮은 것으로 알려져 있지만, 치사율이 40%에 육박할 정도로 높다고 알려져 있기 때문에, 방역당국의 기민한 대처가 요구됩니다. (40%의 치사율은 중동지역, 특히 사우디 아라비아에서의 치사율로 알려져 있는데, 우리나라의 경우는 의료기술이 더 발달되어 있기 때문에 이보다는 좀 낮을 것으로 예측됩니다만, 그럼에도 불구하고 굉장히 치사율이 높은 무서운 바이러스임에는 틀림 없어요.)

자, 그럼 MERS에 대한 이야기는 이 정도로 하고 (사실 저도 아는게 이것밖에는 읎음), 최근 대두되고 있는 다른 인수공통감염병에 대해 역시 수박 겉핥기로 알아보십시다.

3. 인수공통감염병, Zoonosis³

에이즈 (HIV), 에볼라, SARS, 조류독감, 그리고 지금 이야기한 MERS. 이 놈들의 공통점은 바로 인수공통감염병입니다. 아 물론 시대를 더 거슬러 올라가보면, 인프루엔자 (스페인독감, 아시안독감, 홍콩독감), 웨스트나일바이러스 등등 전세계적을 공포로 몰아넣은 질환의 대부분은 인수공통감염병입니다. 바이러스 이외에도 박테리아 (탄저, 렙토스피라), 삐꾸단백질 (Prison disease, 광우병), 기생충 (Echinococcosis) 등등 굉장히 다양한 놈들이 다 인수공통감염병으로 분류됩니다. 근데 이 놈들은 바이러스에 비해서 전염력이 상대적으로 약한지라 풍토병처럼 생각되고 있지요 (Prison disease와 탄저는 예외). 따라서, 본 글에서는 바이러스에 의한 인수공통감염병에 대해서 살짝 알아보겠습니다. 

이 인수공통감염병은 동물에서 생겨난 감염성질환이 인간에게 전염된 경우를 가르킵니다. 자, 다음의 그림을 한 번 보시죠. 

Bean AGD, Baker ML, Stewart CR, Cowled C, Deffrasnes C, Wang LF, Lowenthal JW. Studying immunity to zoonotic diseases in the natural host - keeping it real. Nat Rev Immunol 2013; 13:851–61. 

처음 자연숙주인 경우에 바이러스는 큰 증상을 보이지 않습니다. 마치 감기 정도의 약한 증상이지요. 그런데, 이게 엉뚱하게도 다른 동물로 전염되게 되면서 증상이 조금 심각해집니다. 위에서 중간숙주인 닭, 말, 돼지, 낙타 등으로 전염되게 되면서 중등도~심각한 증상을 일으키는 질환이 됩니다. 그리고 마지막으로 spillover host인 인간에게 감염이 되면서 치사율 높은 심각한 질환이 되는거지요. 조류독감, SARS, MERS 등이 다 이런 인수공통감염병에 속하는 질환들입니다. 얘네들이 종이 다른 숙주간을 왔다 갔다 하는데에 크게 작용하는 놈들이 바로 벌레입니다. 모기, 벼룩 등등을 통해 자연숙주에서 spillover host인 인간까지 전달하는데 큰 역할을 합니다. 물론 호흡기 질환등의 경우에는 기침, 체액, 혈액 등이나 식수 등을 통해 전달되기도 합니다. 

그렇다면, 자연숙주에서는 가벼운 감기같던 놈들이 왜 인간에게 와서는 이렇게 무서운 질환이 되는가? 

결론은 잘 모릅니다. 다만, 현재 연구들을 통해서 알려진 바는 다음과 같습니다. 

① 인간의 면역체계가 진화하게 되면서 동물과 유사하게 남아있는 부분 (highly conserved molecules and pathways)이 문제 (예를 들어 TLR 같은 놈들)

② 바이러스와 숙주가 같이 진화하면서 티격태격 살아온게 문제 (예를 들어 박쥐와 코로나바이러스)

①에 대해서는 바이러스의 특징때문인 듯 싶습니다. 바이러스가 동물숙주에서 살아남기 위해서 여러가지 수용체들을 이용하고 사용하는데, 이게 사람에게서도 동물과 비슷한 수용체가 남아있어서 이를 이용해서 감염이 되는 문제들인 듯 싶고, ②에 대해서는 박쥐의 경우 "일부바이러스감염에서 살아남기 위해 방어기전 진화 → 바이러스가 이를 극복하기 위해 또 진화 → 박쥐는 새로운 바이러스의 진화에 대한 새로운 방어기전 진화" 요런 메카니즘으로 바이러스와 같이 알콩달콩 살아왔다고 하네요. 그러니 spillover host인 인간이 이러한 지옥에서 살아남은 바이러스들에 대한 대처가 상대적으로 미흡하기 때문에 이렇게 심각한 질환이 되는 것이 아닌가 하고들 생각을 하는 모양입니다. 사실 바이러스의 이런 면들은 인간과 인플루엔자와의 관계와 비슷한 듯 싶어요. 수십년에 한 번씩 antigenic drift와 antigenic shift를 통해 인플루엔자가 페이스오프 하면, 치사율과 유병율이 심각해졌다가 인간들의 면역체계가 이에 대한 방어기작을 개발해서 효율적으로 새로운 인플루엔자에 대해서 대처하고, 그러다가 또 수십년 지나면 또 인플루엔자가 변이를 일으키고. 

뭐, 이에 대해서는 많은 과학자들이 동물들과 인간간의 면역체계 비교를 통해 새로운 사실들을 밝혀내고 있나 봅니다. 사실 인간이랑 초파리, C.elegans도 선천성 면역체계는 많이 비슷하다고들 해요. 

4. 우째 대처할 것인가? 

뭐, 현재까지는 대증치료 말고는 방법이 없으니 정부기관이 대처를 잘 하는 수 밖에는 없겠죠. 일단, 확산을 막기 위해 감염의심 환자에 대해서 격리를 통해 다른 환자/보호자와의 접촉을 막아야 할테고, 일반 대중들은 개인위생에 각별히 신경쓰는 수 밖에는 없어 보입니다. 이게 호흡기를 통해 감염이 되는지의 여부가 아직 확인되지는 않은 듯 싶지만, 최초 확진 환자의 가족들 역시 MERS 환자로 확진된 걸 보면, 호흡기를 통해 감염될 가능성이 높아 보입니다. 마스크를 쓰는 것도 하나의 방법이 될 수 있을 듯 싶네요. 너무 지레 겁 먹을 필요도 없지만, 너무 안일하게 대처해서도 안 되겠죠 뭐. (근데 XXXX본부의 계속된 닭짓을 보고 있노라면 개인적으로 좀 걱정이 되기는 합니다. 그래도 어제 오늘 갑자기 떠도는 괴담같은 거 믿지는 마세요. 얘네들도 본질적으로는 걍 꽤 쎈 코로나바이러스에 불과합니다. 침착하게 대응하면 충분히 확산을 막을 수 있어요.)

저도 사실은 MERS 등 바이러스에 대해서는 지식이 일천한지라 제 습자지같은 지식은 요 정도이네요. 더 심오한 정보는 아마 저보다 유능하신 다른 분들이 어딘가에서 글을 쓰고 계실 듯 싶어요. 

다들 개인위생 철저히 하시고 건강하세요. 

References

1. 위키피디아, Middle Easty Respiratory syndome, 

http://en.wikipedia.org/wiki/Middle_East_respiratory_syndrome

2. 위키피디아, Middle Easty Respiratory syndome corona virus

http://en.wikipedia.org/wiki/Middle_East_respiratory_syndrome_coronavirus

3. Bean AGD, Baker ML, Stewart CR, Cowled C, Deffrasnes C, Wang LF, Lowenthal JW. Studying immunity to zoonotic diseases in the natural host - keeping it real. Nat Rev Immunol 2013; 13:851–61.