2007 급성호흡기감염증 원인 바이러스의 유행양상

Prevalence of respiratory viruses in acute respiratory infections in Korea, 2007

 질병관리본부 감염병센터 인플루엔자바이러스팀   

Ⅰ. 들어가는 말
  급성호흡기감염증(acute respiratory infections; 이하 ARI)이란 일반적으로 감기와 같은 가벼운 증상으로부터 폐렴, 급성호흡곤란 증후군과 같은 중증의 질환까지 넓은 범위의 임상증상을 포함하는 호흡기계 감염병을 일컫는 말로서 전 세계적으로 이환율(morbidity)과 사망률(mortality)이 가장 높게 보고되고 있는 질환이다. 특히 저개발국가에서는 영유아의 주요 사망 원인으로 대두되고 있으며, 선진국에서도 환자가 의료기관을 방문하는 가장 보편적인 질환으로 의료 재정 지출의 상당 부분을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다[1,2,4]. 일반적으로 소아의 경우 일 년에 6-8회, 성인의 경우 2-4회 정도 ARI  증상이 나타나는 것으로 보고되어 있으나[2], 질병부담에 의한 국민 건강의 중요성에도 불구하고 ARI의 원인 병원체에 대한 정확한 원인 규명 단계 없이 임상증상을 완화하고 이차 세균감염을 방지하고자 하는 정도의 목적으로 항생제 투여 또는 대증치료를 행하고 있는 실정이다.
 우리나라의 경우 ARI를 유발하는 원인 병원체들 중 특히 바이러스성 ARI의 발생양상에 대한 자료는 일부 대형의료기관을 중심으로 소수의 연구자에 의하여 보고되었고[5,6], 전국적인 유행양상 파악을 위한 자료 구축은 거의 전무하였다. 이에 질병관리본부에서는 2005년 12월부터 전국의 1·2차 의료기관과 연계한 급성호흡기감염증 감시망을 구축·운영함으로써 국내에서 발생하는 급성호흡기감염증의 주요 원인 병원체 중에서 호흡기 바이러스에 대한 발생 양상을 파악하고자 하였다. 본 사업을 통해서 호흡기 바이러스성 병원체에 대한 실험실 감시사업 뿐 아니라 분리, 확보된 병원체의 생물학적 특성 분석을 통한 데이터베이스 구축으로 진단과 치료 분야에 유용한 정보를 제공하고 질병관리를 위한 정책 수립에 활용될 수 있는 근거자료를 확보하고자 하였다.
 이 글에서는 2007년 급성호흡기감염증 감시사업 수행을 통하여 얻어진 호흡기 바이러스에 대한 분석 결과에 대해 소개하고자 한다.

Ⅱ. 몸 말
  1. 연구방법
 1) 환자 및 호흡기 검체
 2007년 1월부터 12월까지 전국 16개 시·도의 1·2차 의료기관으로 구성되어 있는 급성호흡기감염증 감시 참여 의료기관 57개 기관에 방문한 37.3도 이상의 발열, 기침 혹은 콧물 등의 일반적인 호흡기 증상 중 한 가지 이상의 증상을 나타내는 급성호흡기감염증 환자들을 대상으로 하였다. 매주 화요일 의료기관 당 5명의 호흡기 환자로부터 질병관리본부에서 제공한 분사용 생리식염수와 검체채취기를 이용하여 비강흡입물(nasal aspirate)을 채취하였다. 전국에서 채취된 검체는 수송을 담당한 용역기관에 의해 수거되어 24시간 내에 분주된 후 드라이아이스와 포장하여 냉동상태로 48시간 이내에 호흡기바이러스 진단을 위한 검사실로 운송되었다. 서울, 부산, 광주, 인천, 경기, 강원, 경남, 전남, 전북 9개 시·도 보건환경연구원에서는 해당 지역에서 수집된 검체에 대해 진단검사를 직접 수행하였으며, 나머지 7개 지역의 임상검체는 질병관리본부 인플루엔자바이러스팀으로 이송하여 진단하였다.
 2) 바이러스 진단
 진단 대상 바이러스는 총 8종으로, 아데노바이러스(adenovirus, ADV), 파라인플루엔자바이러스(parainfluenza virus, PIV), RS바이러스(respiratory syncytial virus, RSV), 인플루엔자바이러스(influenzavirus, IFV), 라이노바이러스(rhinovirus, RV), 코로나바이러스(coronavirus, CoV), 사람 보카바이러스(human bocavirus, hBoV), 엔테로바이러스(enterovirus, EV)였다. 이 중 PIV는 1형, 2형, 3형, IFV는 A/H1N1형, A/H3N2형, B형, 그리고 CoV는 229E형, OC43형에 대한 아형을 동시에 분석하였다. 본 사업을 통하여 진단의 대상이 되었던 8종의 바이러스에 의한 일반적 임상증상은 Table 1과 같다.

 바이러스 핵산(DNA 또는 RNA)은 QIAamp viral RNA Mini kit(Qiagen) 혹은 자동화 기기인 MagnaPure(Roche)를 이용하여 추출하였다. 추출한 핵산을 질병관리본부 인플루엔자바이러스팀에서 개발한 호흡기바이러스 진단용 multiplex PCR/RT-PCR system(m-PCR)을 이용하여 바이러스 특이 유전자를 증폭하여 검체내의 각 바이러스 유전자 존재 유무를 확인하였으며, 각각의 반응을 수행할 때 distilled water를 음성 대조군으로, 각 바이러스에 대한 표준주로부터 추출한 핵산을 양성 대조군으로 사용하였다(Figure 1).

 3) 임상 정보
 환자 개개인에 대한 임상정보기록지는 환자의 동의를 구한 후 환자로부터 검체를 채취할 때 의료인이 직접 작성할 수 있도록 감시사업 참여 의료기관에 배포하였다. 임상정보기록지에 환자의 성별과 연령, 주요 호흡기 증상과 추정 진단명, 항생제 및 항바이러스제 처방내역 및 백신 접종력 등을 기재하도록 하였다.
 4) 통계분석
 각 바이러스 발생에 대한 연령 및 성별에 따른 유의한 차이를 분석하고, 바이러스가 검출된 환자에서의 임상증상 및 임상적 진단과의 연관성을 분석하기 위하여 chi-square test 혹은 Fisher’s exact test를 수행하였다.

  2. 연구결과
 1) 감시대상군의 임상특성
 연구기간동안 총 3,648명의 환자로부터 비강흡입물을 채취하였다. 환자의 연령은 생후 12개월 미만부터 73세까지 다양하였으나 2,582명(70.8%)이 5세 이하의 소아환자로 평균연령은 10.1세, 연령의 중간값은 3세이었으며, 남녀 성비는 52:48로 나타났다. 계절적으로는 호흡기 질환이 호발하는 계절인 10월부터 호흡기 감염증 환자가 급격히 증가함에 따라 의뢰건수도 증가하였고, 여름철에는 의뢰건수가 감소하는 경향을 보였다.
 환자의 대부분은 감기(29.0%), 인후염(28.5%), 기관지염(20.3%), 급성부비동염(20.3%) 등으로 임상진단을 받았으며, 중이염(8.9%), 폐렴(5.8%), 후두염(3.5%)으로 진단된 경우도 있었다. 환자들의 약 7.1%에서 인플루엔자, 모세기관지염, 천식 등을 포함하는 기타 세부 진단명으로 진단되는 경우도 있었다. 환자들의 주요 증상으로는 콧물(75.3%), 기침(67.1%), 발열(39.3%) 등의 상기도 증상이 대부분이었으며 가래 (24.5%), 천명음(2.6%) 등의 하기도 증상을 나타내는 경우도 있었다(Table 2).

 2) 호흡기바이러스 검출
 총 3,648건의 비강흡입물을 이용한 유전자 검사결과 1,183건(34.1%)에서 적어도 한 종류 이상의 바이러스 유전자가 검출되었다. 이들 중 68개 검체에서 2개 이상의 바이러스가 검출되어 중복감염률은 5.7%였으며, 바이러스가 검출된 총 1,313건에 대한 발생 빈도와 감염자의 성별 및 연령분포는 Table 3과 같다.

 유전자 검사를 수행하였던 대상 환자 3,648명 중에서 라이노바이러스가 가장 흔하게 나타나 총 857명(65.2%)에서 검출되었고 RS바이러스는 128명(9.7%), 아데노바이러스는 86명(6.5%), 사람 보카바이러스가 45명(3.4%)에서 검출되었다.
 아형별로는 인플루엔자바이러스의 경우 116명(8.8%)에서 검출되었는데, A/H1N1형은 13명(1.0%), A/H3N2형은 88명(6.7%), B형은 15명(1.1%)이었다. 파라인플루엔자바이러스는 34명(2.5%)에서 검출되었으며 대부분이 PIV 3형으로 30명(2.2%)이었으며, PIV 2형은 4명(0.3%)이었고, PIV 1형은 검출되지 않았다. 코로나바이러스는 31명(2.4%)에서 검출되었으며, 229E형이 29명(2.2%), OC43형이 2명(0.2%)이었다.
 각 바이러스가 검출된 환자들에 대한 연령분포를 분석한 결과 아데노바이러스, RS바이러스, 인플루엔자바이러스와 라이노바이러스는 연령에 따른 바이러스 발생에 차이가 있으나, 그 외의 바이러스들은 연령에 따른 바이러스 발생에 차이가 없는 것으로 분석되었다. 그리고 바이러스별로 성별에 따른 검출의 차이는 관찰되지 않았다. 
 3) 호흡기바이러스의 계절적 분포
 환절기인 3월과 10월에 바이러스 검출율이 43.2% 및 43.7%로 비교적 높게 관찰되었으며, 7월에는 의뢰환자 수가 적었으나 라이노바이러스와 파라인플루엔자바이러스의 발생에 의해 전체적인 양성율이 40.1%로 높게 관찰되었다(Figure 2).

 8종의 호흡기바이러스 종류에 따른 주별 발생양상은 Figure 3과 같다.

 아데노바이러스, 파라인플루엔자바이러스, RS바이러스, 인플루엔자바이러스는 본 감시사업이 시작한 2005년 12월부터 검사를 시행하여 2006년 자료와 비교가 가능하지만, 코로나바이러스, 라이노바이러스, 사람 보카바이러스, 그리고 엔테로바이러스는 2006년 11월부터 대상 바이러스에 포함되어 연간 발생양상을 비교하는 데는 한계가 있었다. 2007년 주별 호흡기바이러스의 검출율은 12.0%에서 54.8% 범위였다. 라이노바이러스는 연중 15% 이상의 검출율을 보였으며, 이른 봄과 여름, 가을에 걸쳐 비교적 높게 검출되었다. 겨울철에는 주로 RS바이러스와 인플루엔자바이러스가 주요한 병원체로 RS 바이러스는 1월부터는 감소하였다가 10월부터 12월까지 높은 검출율을 보였다. 인플루엔자바이러스는 1월에 가장 높은 발생을 보인 후 2월초까지 발생하다가, 3월부터 5월 초까지 2번째 정점을 가지며 발생하였다. 2007-2008년 절기가 시작하는 겨울철에는 2006년과 비교할 때 검출시기도 늦고(47주에 첫 검출) 검출빈도도 매우 낮았다(11월부터 12월까지 A/H3N2형 2건 검출). 반면 파라인플루엔자바이러스는 5월부터 7월까지 주로 검출되었다. 아데노바이러스의 경우 3월과 5-6월에 2%-3% 수준으로 검출되다가 10월부터 12월까지 평균 4.7%의 높은 검출율을 보였다. 이는 2006년 같은 시기의 0.4%와 비교하였을 때 유의하게 높은 수준이었다. 2007년 사람 보카바이러스는 연중 산발적으로 검출되는 경향을 보였다.
 4) 연령별 발생 양상
 대상 환자의 연령분포가 주로 5세 이하에 편중되어 있으므로 바이러스가 검출된 환자들의 연령군에 따른 특성은 1세 미만(643명, 17.6%), 1-5세(1,939명, 53.2%), 그리고 6세 이상(1,066명, 29.2%)의 연령군으로 나누어 비교하였다. 각각의 연령군에서의 바이러스 검출율은 각각 47.4%, 40.3%, 21.3%이었다. 모든 연령에서 라이노바이러스가 가장 빈번하게 검출되었으나 그 외 바이러스는 각 연령군별로 차이가 있음을 관찰하였다(Figure 4).

 1세 미만의 연령군에서는 RS바이러스와 파라인플루엔자바이러스가, 1-5세 연령군에서는 아데노바이러스가, 그리고 6세 이상의 연령군에서는 인플루엔자바이러스와 코로나바이러스가 다른 연령군에 비하여 높게 검출되는 것이 관찰되었다. 사람 보카바이러스의 경우 5세 이하의 연령군에서 주로 검출되었다.
 연령군에 따른 바이러스 월별 발생양상을 살펴보았을 때 바이러스가 유행하는 시기에는 모든 연령군에서 바이러스의 발생이 증가하지만, 바이러스에 따라 검출률이 높은 연령군이 존재하는 것으로 보이며 그 양상은 앞서 설명한 것과 일치하였다.
 5) 호흡기바이러스의 임상적 특징
 호흡기바이러스가 검출된 환자에서의 임상적 특성을 분석하였다. 앞서 언급한 바와 같이 파라인플루엔자바이러스와 코로나바이러스의 경우 하나의 아형만 우세하게 발생하였으므로 아형별 구분없이 분석을 하였다. 각각의 바이러스가 검출된 환자들에 있어 우세하게 나타나는 증상을 통계적 ���법을 통하여 분석한 결과 바이러스별로 차이를 발견할 수 있었다. 아데노바이러스가 검출된 환자들에서는 다른 증상에 비해 발열과 편도비대의 증상이, 파라인플루엔자바이러스의 경우는 발열, RS바이러스는 기침, 인플루엔자바이러스 A/H3N2형과 B형은 발열, 오한의 증상(A/H3N2형은 동통증상 포함)을 보이는 환자가 보다 빈번하게 나타나는 것으로 분석되었다. 가장 많은 검출을 보였던 라이노바이러스의 경우 발열, 콧물, 코막힘, 오한, 인후통, 인후발적, 편도비대, 동통 등 다양한 증상과 연관을 보였으며, 코로나바이러스는 기침 증상이 최근에 발견된 보카바이러스의 경우 발열을 포함하여 하기도감염 증상인 가래와 천명음을 보이는 환자가 다른 증상에 비해 빈번하게 나타났다.
 임상적 진단별로 분석하였을 때, 인후염 진단을 받은 환자에서는 라이노바이러스가 유의하게 높은 검출율을 보였으며, 기관지염 환자에서는 인플루엔자바이러스 A/H3N2형이, 폐렴 환자에서는 파라인플루엔자바이러스와 사람 보카바이러스가 유의하게 높은 검출율을 보였다. 그리고 인플루엔자 의사환자들에서는 인플루엔자바이러스 A/H3N2형과 라이노바이러스가 높은 검출율을 보였다. 바이러스의 검출율이 낮은 경우 임상적 특성을 분석하기에 제한점이 있으나 각 바이러스의 주요 증상들과 임상적 진단과 바이러스의 연관성은 보다 장기적인 감시를 통하여 축적된 결과의 분석을 통하여 가능할 것으로 사료된다.

Ⅲ. 맺음말

  2007년 급성호흡기감염증 감시사업을 통하여 호흡기검체를 수집한 환자들은 대부분 감기, 인후염, 부비동염과 같은 상기도감염증을 진단받은 환자(90.1%)들이었으며, 5세 이하의 소아환자들이 대부분(70%)을 차지하였다. 임상적으로 치명률이 높지 않은 상기도 감염증의 원인 병원체 연구에 대한 보고는 많지 않지만, 몇몇 해외 발표자료를 보면 대상 연령이나, 계절, 검체의 종류 및 바이러스 검출방법에 따라 다소의 차이는 있지만 대부분이 바이러스가 원인인 것으로 알려져 있으며, 그중 라이노바이러스와 코로나바이러스가 주요 원인 바이러스로 알려져 있다[2,3,7,8]. 그 밖에도 인플루엔자바이러스와 RS바이러스 파라인플루엔자바이러스가 있으며 아데노바이러스와 엔테로바이러스는 매우 적은 비율로 검출되는 것으로 보고되어 있다[2,3,8]. 실제 1989년 핀란드의 젊은 성인(평균연령 24세)을 대상으로 수행한 감기환자에 대한 원인병원체 분석결과를 보면 감기환자의 52.5%에서 라이노바이러스가 검출되었으며, 다음으로 코로나바이러스 229E형(5.0%)과 OC43형(3.5%)의 순서로 검출되었다[3].
 본 감시사업의 결과에서는 라이노바이러스의 검출율은 높게 관찰되었으나 코로나바이러스보다는 RS바이러스, 인플루엔자바이러스, 아데노바이러스가 보다 빈번하게 검출되어 기존의 보고와는 다소 차이가 있었다. 이는 본 감시 사업 대상인구의 대부분이 5세 이하의 소아로 구성되어 소아연령층에서 검출율이 높은 바이러스가 상대적으로 높은 빈도로 나타났기 때문인 것으로 생각된다. 또한 본 감시사업의 결과 우리나라에서도 연령이나 계절에 따라 호흡기바이러스의 발생양상에 특징이 있는 것을 관찰할 수 있었다. 라이노바이러스는 연중 높은 비율로 발생하며, 겨울철에는 RS바이러스와 인플루엔자바이러스가, 봄과 여름에는 아데노바이러스와 파라인플루엔자바이러스가 호흡기감염증의 주요 원인바이러스로 나타났다. 호흡기바이러스가 연중 가장 높게 검출되는 연령군은 5세 이하의 소아들이었으며 6세 이상의 연령군에서는 주로 겨울철에 인플루엔자바이러스와 코로나바이러스가 주요하게 검출되었다.
 본 감시사업이 전국 규모임에도 불구하고 지역별로 인구대비 표본감시로 운영된 것이 아니고, 지역별 검체 채취 건수의 편차를 고려하지 않았으므로, 지역별 발생양상을 대표하는 자료로 사용하기에는 제한점을 갖고 있다. 그럼에도 불구하고 본 결과는 전국 규모의 급성호흡기감염증 원인병원체로서 8종의 호흡기바이러스 유행양상 파악에 매우 유용하게 사용될 수 있으리라고 생각된다. 향후 본 급성호흡기감염증 감시사업을 장기적으로 운영하여 지속적으로 자료를 축적하고 통계적 방법을 이용하여 성별, 연령별, 계절별 호흡기바이러스 감염증의 발생 현황을 분석함으로써 국내 급성호흡기감염증의 원인바이러스 발생에 대한 모니터링 및 바이러스에 의한 급성호흡기감염증의 유행예측이 가능할 것으로 사료된다. 
 현재 본 사업을 통하여 확보된 호흡기바이러스 발생 정보는 급성호흡기감염증의 적절한 치료 및 예방을 위한 가이드라인을 제시하고 질병 관리 정책 수립에 유용한 자료로 활용하고자 2007년 2월부터 질병관리본부 홈페이지(www.kdca.go.kr)를 통하여 일반 국민은 물론 관련 학회 등에 제공되고 있다. 마지막으로 2007년 한 해 동안 본 감시사업에 적극적으로 참여하여 귀중한 자료를 구축할 수 있도록 협조해주신 57개 참여 의료기관 및 보건환경연구원에 심심한 감사를 표하는 바이다.

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