일본뇌염 유행예측사업의 현황과 전망

Japanese encephalitis forecast program in South Korea : Past, Present, and Future

국립보건연구원 면역병리센터 신경계바이러스팀   

Ⅰ. 들어가는 말
  일본뇌염은 모기를 매개로 전파되는 인수공통 전염병으로 플라비비리데 과(Flaviviridae family) 플라비바이러스 속(Flavivirus genus)의 일본뇌염 바이러스가 원인 병원체이다. 문헌상으로는 1871년 처음 summer-fall 뇌염으로 기술되었고 1924년 일본에서 6,000 여명의 환자가 발생하여 60% 이상이 사망한 것이 첫 유행으로 보고되었다. 이후 일본뇌염은 일본, 한국, 중국, 대만, 베트남, 태국, 말레이시아, 미얀마, 인도, 네팔, 스리랑카 등 대부분의 아시아 지역에서 유행하거나 풍토병화 되었으며 1990년대 중반 이후에는 오스트레일리아 북부까지 전파되기에 이르렀다. 바이러스 분포지역으로 볼 때 세계 인구의 약 60%에 해당하는 30억 인구가 일본뇌염의 위험에 놓여있는 셈이다[1,2].
 일본뇌염 바이러스는 주로 Culex 종(중국, 일본, 한국에서는 Cx. tritaeniorhynchus 종) 모기를 매개체로 하여 증폭숙주인 돼지나 물새(왜가리, 해오라기 등)에서 증폭된 후, 다시 흡혈을 통해 모기로 전파되거나 우연숙주인 사람에게 감염되는 인수공통 전파 고리(transmission cycle)를 형성하고 있다. 사람이 감염된 경우 대부분은 뚜렷한 증상 없이 지나치지만 약 4%에서 심각한 뇌염 증상을 보이고 이 중 15-40%가 사망한다. 또한 회복이 되더라도 50% 정도의 환자에서 지능발달 장애, 신경마비 등의 후유증이 보고되었다[2].
 일본뇌염은 매년 전 세계적으로 약 20,000 여명의 환자가 발생하여 이 중 6,000명 정도가 사망하는 것으로 보고되고 있다. 2005년에는 인도와 네팔에서 일본뇌염이 유행하였는데 각 4,255명, 1,802명이 발병하여 이 중 914명과 283명이 사망하였다[2,3]. 우리나라에서는 1949년 처음 일본뇌염이 보고된 이래 1980년대 초반까지 크고 작은 유행이 지속되었으나 1982년과 1983년 각각 1,197명과 139명이 보고된 것을 끝으로 더 이상의 유행은 발생하지 않고 있다.
 우리나라에서 일본뇌염 유행이 종식된 것은 사회·경제적인 발전이나 농약사용, 벼 경작지 감소 등의 요인도 있겠으나 무엇보다도 백신접종 정책의 도입과 일본뇌염 유행예측사업을 통한 감시체계의 구축이 가장 큰 역할을 담당했다고 볼 수 있다. 예방백신의 경우 1967년 처음으로 일본에서 불활성화 사백신을 도입하여 임시적으로 예방접종을 시행해 오다가 1983년부터는 이를 유·소아 연령층에 필수적으로 접종토록 하였다[4,5]. 백신 도입에 이어 1975년부터는 일본뇌염 유행예보(예측)사업이 시작되었는데, 이는 일본뇌염의 유행 가능성을 조기에 감지하여 일본뇌염 경보발령을 내림으로써 예방백신접종을 유도하고 방역기관으로 하여금 모기방제에 집중하도록 하여 궁극적으로는 환자발생을 최소화하고자 함이었다. 이를 통해 1984년 이후 우리나라의 일본뇌염 발생률은 인구 100,000명당 0.01명 이하로 유지되어 오고 있다.
 이 글에서는 1980-1989년, 1999년, 2000-2007년까지의 자료를 근거로 지난 30여 년 동안 수행되어온 일본뇌염유행예측사업을 고찰하고 효과적인 일본뇌염 관리를 위해 시급히 검토되어야 할 내용들을 살피고자 한다.

Ⅱ. 몸 말
  1. 사엽수행 체계
 일본뇌염 유행예측사업은 1980년대 초반까지는 6개 보건환경연구원이 참여하였고 1985년경에는 10개, 이어 11-12개 기관으로 유지되다가 2005년에는 3개 검역소 및 보건소가 추가되었고 2006년에는 30개, 2007년에는 36개 기관으로 점차 확대되었다. 질병관리본부 예방접종관리팀에서는 효율적인 사업수행을 위한 제반 행정사항을 지원하며 주의보, 경보 발령을 통한 대국민 홍보를 담당한다. 국립보건연구원 신경계바이러스팀에서는 증폭숙주 돼지 항체가 조사, 매개모기로부터 바이러스 분리, 일본뇌염에 대한 혈청학적 진단을 통한 환자감시 등 실험실 진단업무를 수행한다. 질병매개곤충팀에서는 시·도 및 시·군·구 담당자에 대한 일본뇌염 모기분류 교육을 실시하고 매개모기 밀도조사와 결과분석 등을 담당한다. 시·도 보건환경연구원에서는 매주 일본뇌염 돼지 항체가를 조사하고, 매주 3회에 걸쳐 모기를 채집한다. 월요일과 화요일에 채집한 것은 매개모기 밀도조사용으로 사용하며 나머지 1회 분은 바이러스 분리용으로 활용한다. 보건소에서는 매주 채집한 모기를 보건환경연구원과 질병매개곤충팀으로 송부한다(Figure 1).

  2. 사업 내용
 1) 실험실 진단(환자감시)
 일본뇌염 확인진단은 국가표준실험실인 신경계바이러스팀에서 담당하고 있다. 일본뇌염 실험실 진단에는 혈구응집 시험법(Haemagglutination Test), 혈구응집억제시험법(Haemagglutination Inhibition test, HI)과 역전사중합효소연쇄반응법(Reverse tranase-polymerase chain reaction, RT-PCR), 효소면역측정법(Enzyme-linked Immunosorbent assay, ELISA), 간접면역형광항체법(Indirect Immunofluorescence assay, IFA), 플라크감소중화시험법(Plaque Reduction Neutralization Test, PRNT)을  진단에 활용하고 있다[6].

 2) 매개모기 채집 및 밀도조사
 질병매개곤충팀과 보건환경연구원에서는 매년 봄철 모기채집을 시작하여 일본뇌염 매개모기가 최초로 채집되면, 이를 예방접종관리팀에 통보하여 주의보를 발령한다. 모기 채집은 사업 초기 매년 6월 초부터 수행해 오던 것을 1982년부터는 5월 초순으로 앞당겼으며, 이후 국내 계절적 기후요건 등을 고려하여 2002년에는 4월 중순으로, 2005년부터는 다시 4월 초순으로 변경하였다. 사업수행기간은 1982년까지 9월 말까지였으나 1983년부터는 10월 말까지로 연장되었고, 모기 채집 장소 역시 사업 초기 6곳에서 점차로 확대되어 2007년에는 36곳에 이르렀다. 해당 시·도 보건환경연구원에서는 매주 2회 저녁시간에 지정된 우사에 유문등을 설치하여 다음날 새벽까지 가동한 후, 전체 모기수와 일본뇌염 매개모기수를 계수하여 그 결과를 질병매개곤충팀에 보고하고, 2005년 이후에 본 사업에 참여하게 된 보건소에서는 채집된 모기를 질병매개곤충팀 또는 지정된 보건환경연구원으로 송부하여 조사하고 있다.

 3) 바이러스 분리
 매년 7월부터 9월까지 채집된 매개모기로부터 바이러스를 분리하고, 2000년부터는 9개 보건환경연구원(2005년부터는 3개 검역소 추가)에서 매주 1회 우사(또는 돈사)에서 채집한 모기를 신경계바이러스팀에 송부하는 체제로 전환하여 세포배양과 동물실험을 통해 바이러스를 분리한 후, 혈구 응집실험과 면역형광항체법으로 바이러스 감염을 확인하고 있다[6].

 4) 돼지에서의 일본뇌염 항체 양전률(Sero-conversion) 조사
 보건환경연구원에서는 6월 하순부터 9월까지 매주 1회 지역 도축장(2005년부터는 일부 가축위생연구소)에서 확보한 돼지 혈청을 신경계바이러스팀으로 송부하여 혈구응집억제시험법으로 돼지에서의 일본뇌염 항체 양전률을 조사하였다[6]. 매년 사업담당자를 대상으로 시험법 교육을 실시해 온 결과, 1986년부터는 각 보건환경연구원에서 자체 시험을 수행할 수 있게 되었다. 대신 신경계바이러스팀에서는 매년 진단용 항원액 및 관련 시약을 제조하여 각 기관에 일괄 배정하였으며 돼지 항체가가 경보발령 수준에 달한 경우에 한해 확인시험을 하였다. 2006년부터는 9개 보건환경연구원을 대상으로 돼지항체가 조사법에 대한 실험실정도관리를 시작하였다. 2007년에는 시험법을 간소화하고 실험 결과의 신뢰도를 높이고자 혈구응집억제시험법을 간접면역형광항체법으로 대체하였다.

 3. 사업결과
 1) 일본뇌염 환자 발생 현황
 국내 일본뇌염 환자의 발생은 1960년대 후반까지 수천 명 수준에서 1970년대에는 100 여명 이하로 낮아졌고 1983년 마지막 유행 이후 20년 이상 인구 1,000,000명당 0.01명 이하의 발생률로 유지되고 있다(Figure 2)[5]. 최근 2001년부터 2007년까지의 연간 진단 의뢰건수는 151-258건의 범위 내에서 이루어지고 있다.

 Figure 3은 국내 일본뇌염 환자의 월별 발생 현황이다. 1979년과 1980년 자료는 확인 진단을 통해 환자로 판명된 날짜를 기준으로 하였고 2001년 자료부터는 의무기록상 발병일을 기준으로 하였다. 이를 종합해 보면 우리나라의 일본뇌염 환자의 발생 기간은 7월부터 10월까지였으며 특히 8월부터 9월까지 집중적으로 발생하는 것을 알 수 있다. 2007년에는 11월 초에 마지막 환자가 발생했는데, 바이러스 잠복기가 2주 가량 되는 점을 고려하면, 10월 중순까지는 일본뇌염 바이러스가 활동하고 있음을 반증하는 것이다.
 연령별 발생 현황을 보면 1980년까지 대부분 20세 미만의 연령층에서 발생했지만, 2001년부터 2007년까지의 자료를 보면 전체 환자 21명 중 20명(95%)이 20대 이상이었으며 평균 연령은 46세로, 보고되는 환자의 연령이 높아지는 경향을 보였다(Figure 4).

  2) 매개모기로부터의 바이러스 분리 현황
 매년 하절기(7월-9월)에 채집한 생포모기로부터 바이러스 분리실험을 수행해 온 결과, 1982년부터 2007년까지 총 140여 주의 일본뇌염 바이러스를 분리하였다(Table 1). 일본뇌염 바이러스는 단일 혈청형이지만 유전형은 4개 또는 5개로 나뉜다. 지역에 따라 유전형 분포에 차이가 있는데, 말레이시아와 인도네시아에는 5종의 유전형이 모두 분포하며 호주에는 1형과 2형, 타이완과 필리핀에는 2형과 3형, 태국, 캄보디아, 베트남에는 1-3형, 일본, 한국, 중국에는 1형과 3형, 인도, 스리랑카, 네팔에는 3형이 유행하고 있다. 국내에서는 1987년과 1994년에 모기에서 분리한 K87P39주와 K94P05주, 1999년 돼지에서 분리된 KV1899주에 대한 전체 염기서열 분석이 완료되었고 그 외 모기에서 분리한 4주(K82P01, K91P55, K93P05, K05GS)에 대해서는 Envelope gene의 염기서열에 근거한 분자계통 분석이 이루어졌다. 이에 따르면 우리나라에서는 1987년까지 유전형 3형이 분리되었으나 1991년부터 2005년 사이에는 유전형 1형만이 분리되고 있다.

  3) 주의보 및 경보 발령
  질병관리본부에서는 매년 일본뇌염 주의보와 경보를 발령하여 방역소독과 백신접종이 이루어지도록 유도하고 있다. 일본뇌염 주의보 발령은  매개모기가 최초로 채집된 시점을 기해 발령되며, 일본뇌염 경보의 경우는 다음 네 가지 조건 ①특정지역에서 1일 저녁 채집된 모기 중 일본뇌염 매개 모기가 500마리 이상으로 전체 모기밀도의 50% 이상일 때, ②특정지역에서의 돼지 항체 양성률이 50% 이상인 경우 또는 돼지혈청에서 IgM(초기항체)이 검출되는 경우, ③채집된 매개모기로부터 일본뇌염 바이러스가 분리된 경우, ④일본뇌염 환자가 발생했을 경우, 중 한 가지라도 충족되면 발령하게 된다.
 보건환경연구원에서 매개모기를 채집한 경우에는 질병매개곤충팀에서 이를 재확인하고 모기 종을 동정하는데 있어서 오류가 없도록 조치한다. 사업초기의 모기 채집은 초여름에 실시되었으나 봄철 기후변화 등을 감안하여 점차적으로 앞당겨져 2005년부터는 4월부터 채집을 시작하였다. 1982-1987년의 일본뇌염 경보는 바이러스 분리와 매개모기 밀도를 종합하여 발령되었고 2000년대에는 2002년(환자발생을 기준으로 함)을 제외하고 모두 매개모기 밀도를 근거로 발령되었다(Table 2).

Ⅲ. 맺음말

  일본뇌염은 우리나라에서 1970년대 후반까지 매년 하절기에 발생하여 공중보건학상 큰 문제가 되어 왔으나, 예방접종률의 향상으로 환자발생이 급격히 감소하였다. 1967년 백신도입 초기에는 접종대상군의 접종률이 5% 미만이었으나, 1981년에는 16.8%로 높아졌으며 1982년의 대규모 유행을 계기로 백신접종률이 크게 증가했던 1983년에는 60%로 높아졌다. 당시에는 3세 때 2회의 기초접종을 수행하고 15세까지 매년 추가접종(총 11회)을 하도록 했는데, 1984년부터는 접종률이 거의 90% 대에 근접했고 1990년대 중반에는 97% 이상을 기록하였다[5]. 그러나 2000년대 들어 예방접종률은 2005년 54%, 2006년 51%로 급격히 낮아졌다. 이는 일본뇌염에 대한 사회적 관심이 낮아지고 정책적으로는 단체접종 폐지 등의 백신접종 스케줄 개정과 관련이 있어 보인다[7]. 즉 1995년부터 추가접종 횟수를 기존 11회에서 6회로 축소하였고, 2000년에는 다시 2회(만 6세, 12세)로 줄이면서 접종시기 또한 계절접종(늦봄에서 초여름)이던 것이 연중 상시접종으로 전환되었다. 게다가 학교에서의 단체접종 형태로 실시해오던 추가접종이 2005년부터 개별 접종으로 전환됨에 따라 추가 접종률의 감소가 전체 접종률의 하락으로 이어지게 된 것으로 보인다. 일본뇌염 관리의 핵심이 백신접종을 통한 면역획득이라는 점에서 볼 때, 결국 예방접종률을 적정 수준에서 유지하기 위한 장기적 전략이 수립되어야 할 것으로 생각된다.
 1983년 이후 국내 일본뇌염 발생은 총 43건이 보고되었고 이 중 5명이 사망하였다. 동 기간 중 최대 발생은 2007년에 7명이 보고되어 100,000명 당 0.01명의 발생률을 보였다(Figure 2). 일본뇌염이 풍토병화(endemic)되었던 시기에는 환자의 대부분이 10세 이하 연령군에서 발생하였으나 백신접종이 보편화되어 있는 지역에서는 대부분 50대 이상의 연령층에서 발병하는 경향을 보인다. 이와 같은 경향은 최근의 우리나라를 포함한 일본, 중국, 대만, 말레이시아에서 공통적으로 관찰되고 있다[2].
 매개체 감시는 매개모기 밀도 조사와 바이러스 분리(유전자 검출 포함), 증폭숙주인 돼지의 바이러스 감염률 조사로 이루어지고, 이들 세부사업의 결과를 바탕으로 일본뇌염 주의보와 경보를 발령하게 된다. 주의보 발령은 매개모기가 처음 채집된 시점을 기해 발령되는데 발령일이 해마다 빨라지는 경향을 보이고 있다. 이는 기후 변화뿐만 아니라 사업 시작일, 채집 장비나 장소 선정 등의 여러 가지 복합적인 요인이 적용하였기 때문이다. 특히 봄철 기온상승이 평년에 비해 앞당겨지고 있는 현상이 지속된다면 모기의 월동 기간이 짧아져 결과적으로 매개모기의 첫 채집일이 계속해서 앞당겨질 수 있다. 일반적으로 일본뇌염이 유행하고 있는 상황에서 매개모기의 개체수가 증가하면 환자발생 가능성도 높아진다. 또한 모기 개체수의 증감은 기온과 강수량 등의 기후요소와 밀접한 관계가 있다. 그러나 우리나라에서는 1984년 이후 환자발생이 적고 자연계 바이러스 활동 역시 과거에 비해 현저히 낮은 수준으로 유지되고 있다. 그러나 매개모기 밀도에 근거한 경보발령이 일반대중의 백신접종을 유도하는 순기능 측면이 있고, 방역기관과의 실시간 정보공유를 통해 모기방제의 측면에서도 긴요하게 활용되고 있는 점을 고려할 때, 현재의 경보 체계 유지는 필요할 것으로 생각된다. 그러나 장기적 관점에서 볼 때 실제 바이러스 활동을 대표성 있게 반영하는 돼지 항체가 조사나 모기에서의 바이러스 감염률 조사 결과를 활용하는 것도 바람직한 방안이 될 수 있을 것이다.
 돼지의 일본뇌염 항체 양성률 조사는 도축장 돼지 혈청을 사용하여 매주 1회 수행하여 매년 2,000여건을 검사하고 있다. 실제 일본뇌염 경보발령에 활용된 적은 없지만 돼지혈청에서의 일본뇌염 항체 양전률(sero-conversion rates)은 바이러스의 활동을 가늠해 볼 수 있는 좋은 지표중의 하나이다. 이와 함께 돈사의 소재지를 알 수 있다면 돼지항체가 조사는 실제 경보발령에 활용되지 않더라도 방역 기관과의 실시간 정보공유를 통해 모기방제의 적시성과 효율성을 극대화 하는데 도움이 될 것으로 생각된다. 그러나 이와 같은 것이 가능하기 위해서는 무엇보다도 먼저 도축장 돼지의 원산지 정보의 확보가 요구된다.
 일본뇌염 유행예측사업은 지난 30여 년 동안 전문 인력 양성과 함께 일선 보건기관의 전염병 대응능력을 배양시켜 일본뇌염 환자 발생을 최소화하는데 많은 기여를 해왔다. 또한 국내 모기종의 분포와 서식지 특성, 유행 바이러스주의 변이 양상 등에 대한 연구도 꾸준히 수행해 왔으며, 보다 광범위하고 세밀한 질병예측시스템을 구축하고자 2005년부터 사업 참여기관을 대폭 확대하여 매개모기 밀도조사를 강화해나가고 있다.
 단일화된 사업을 통해 질환별 매개 모기종의 지리적 분포와 밀도, 기후변화에 따른 개별 모기종 서식 한계선 변화 등 감시가 통합적으로 이루어지고 방역 시스템과 같이 실시간으로 연계된다면, 감시의 효율성을 보다 높여나갈 수 있을 것이다. 또한 이렇게 축적된 감시경험과 노하우를 기반으로 하여 국내유입 증가가 우려되는 모기매개성 바이러스 질환인 뎅기열, 웨스트나일열, 황열 등의 감시사업과 연계 운용되는 것이 바람직할 것으로 생각된다.

Ⅳ. 참고문헌
1. Endy TP and Nisalak A. Japanese encephalitis virus: Ecology and Epidemiology. Curr Top Microbiol Immunol 2002;267:11-48.
2. Akira O and Ichiro K. Japanese encephalitis for a reference to international travelers. J Travel Med 2007;14:259-68.
3. Pen B et al, Weather variables and Japanese encephalitis in the metropolitan area of Jinan city, China. J Infect 2007;55:551-6.
4. Monthly Newsletter for Immunization Registry. 2003 1(6). Korea Centers for Disease Control and Prevention.
5. Sohn YM. Japanese encephalitis immunization in South Korea: Past, Present, and Future.  Emerg Infect Dis. 2000;6(1):17-24.
6. Ju YR et al. Manual for Laboratory Diagnosis of Flavivirus Infection. 2008.
7. Monthly Newsletter for Immunization Registry. 2006 4(12). Korea Centers for Disease Control and Prevention.
    http://www.koreapork.or.kr/sub4_3.html