Abstract

Pathogen Surveillance of Acute Viral Gastroenteritis in Korea in 2017

Cho Seung-Rye, Lee Deog-Young, Jung Sunyoung, Chae Su-Jin, Choi Wooyoung, Kang Chun
Division of Viral Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Diseases, KCDC

Background: Diarrhea can be caused by many types of bacteria, parasites, and viruses; viruses such as norovirus (NoV), group A rotavirus (RoV), enteric adenovirus (AdV), astrovirus (AsV), and sapovirus (SaV) are frequently associated with acute diarrhea. Acute viral gastroenteritis is a major cause of diarrhea, especially in children aged less than 5 years.
Methodology: A total of 10,092 diarrheal samples were collected by the pathogen surveillance system of the Korea Centers for Disease Control and Prevention (KCDC) from January to December 2017. The samples were analyzed monthly and yearly according to patient age. Additionally, the prevalence rates of NoV genotypes were evaluated.
Results: Analysis of collected samples revealed that viral infection rate was 18.1% (1,831). Acute viral gastroenteritis was found most commonly in children aged less than 5 years in Korea in 2017. NoV was the most prevalent pathogen (9.9%), followed by group A RoV (5.1%), AsV (1.5%), AdV (1.1%), and SaV (0.5%). NoV infection was predominant in the winter season (October-February), while group A RoV infection rate peaked in the spring season (January-May). NoV GII.4 was the predominant genotype; it accounted for 43.3% of the NoV GII strains.
Conclusion: A continuous surveillance system is required for estimating the prevalence of different acute gastroenteritis-causing pathogens.

Keywords: Viral acute gastroenteritis, Surveillance, Norovirus, Rotavirus, Enteric Adenovirus, Astrovirus, Sapovirus


들어가는 말

급성 설사질환은 전 세계적으로 흔히 볼 수 있는 질병 중 하나로 5세 이하 어린이에서 많이 나타나고 있다[1]. 매년 미국에서는 3억 5천만 건의 급성 설사질환 환자가 발병하고, 약 5천만 건의 사망이 발생한다고 한다[2]. 급성 설사질환을 일으키는 병원체 중 바이러스가 원인인 경우가 70% 이상으로 보고되었으며[3], 대표적으로 노로바이러스(Norovirus), A군 로타바이러스(Group A rotavirus), 장 아데노바이러스(Enteric adenovirus), 아스트로바이러스(Astrovirus), 그리고 사포바이러스(Sapovirus)가 알려져 있다[4]. 이 글을 통하여 국내에서 2017년 1월부터 12월까지 확인된 5종의 장염바이러스(노로바이러스, A군 로타바이러스, 장 아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스)의 분리현황과 국내에서 유행하고 있는 노로바이러스의 유전형의 분포양상 등을 기술하고자 한다.


몸 말

최근 들어 단체급식과 외식이 증가하면서 지역사회의 학교시설, 요양원, 음식점 등 다양한 장소에서 설사환자가 빈번하게 발생하고 있으며, 그 시기 또한 다양하게 보고되고 있다. 노로바이러스는 소아에서 뿐만 아니라 성인에서도 질병을 일으키며, 특히 비세균성 급성 위장관염의 원인 병원체 중 가장 높은 비율을 보이고 있다[5]. 사람에게 감염을 일으키는 노로바이러스는 GI, GII, GIV이지만, 전 세계적으로 가장 많은 문제를 일으키는 유전형은 GII.4이다. 로타바이러스는 A부터 G까지 7개의 혈청군(serogroup)으로 분류되며 사람에게는 주로 A군이 감염되어 증상을 유발한다. 또한 바이러스의 외피각에 따라 VP4(P 단백)과 VP7(G 단백) 구조단백으로 구성되며, 혈청형(serotypes)은 P단백과 G단백을 반영하여 분류된다. 유전형(genotype)은 P유전형과 G유전형의 조합으로 명명되고 전 세계적으로 분포양상이 다양하게 변화하고 있다. 미국의 경우에는 A군 로타바이러스 감염 환자가 영유아 설사 환자 전체 중 약 5～10%를 차지하고 증상이 심한 설사 환자에서는 30～50%의 높은 비율로 보고되고 있으며[6], 국내의 영유아에서도 약 9% 내외의 높은 발생률을 보이고 있다. 장 아데노바이러스는 혈청형에 따라 급성 호흡기질환, 위장관염, 유행성결막염, 뇌막염, 출혈성 방광염 등 다양한 질환을 일으키는 것으로 알려져 있고, 이 중 F형 그룹에 속하는 40형과 41형이 위장질환과 관련이 있다[7]. 아스트로바이러스는 8가지의 혈청형으로 나뉘고, 이 중 type 1a가 가장 많이 분리되는데 일부 국가에서는 A군 로타바이러스에 이어 두 번째로 높은 검출률을 나타내는 병원체로 보고된 바 있다[8]. 국내에서는 2003년과 2014년에 아스트로바이러스에 의한 집단 환자 발생이 보고된 바 있다[8,9]. 사포바이러스는 노로바이러스와 같은 Family(Caliciviridae)에 속하고 GI, GII, GIV, 그리고 GV 그룹이 사람에게서 검출되지만 노로바이러스에 비해 상대적으로 증상이 미미하고, 양성률도 낮다.
질병관리본부에서는 장염바이러스에 의한 급성 설사질환의 국내 발생 경향을 모니터링하기 위해 급성 설사질환 병원체 감시사업(Enter-Net)을 운영하여 왔다. 17개의 각 시·도 보건환경연구원과 각 지역의 특성을 반영하여 선정한 총 72개의 협력 병원(2017년 12월 기준)과 연계하여 급성 설사질환 환자 분변 검체를 수집하였다. 수집된 검체는 각각 멸균 PBS에 1/10 비율로 희석한 후 원심 분리하여 상층액을 검사에 사용하였다. 1차적으로 양·음성 유무를 확인하기 위하여 노로바이러스는 real-time RT-PCR(real-time reverse tranion polymerase chain reaction, 실시간역전사중합효소연쇄반응) 검사법을 사용하였고, A군 로타바이러스와 장 아데노바이러스는 EIAs(Enzyme Immunosorbent Assays, 효소면역법) 검사법을 사용하여 확인하였다. 아스트로바이러스와 사포바이러스는 RT-PCR(reverse tranion polymerase chain reaction, 역전사중합효소연쇄반응) 검사법으로 양·음성 유무를 확인하였다. 이후 양성으로 확인된 유전자 산물을 이용하여 추가 유전형 분석을 시행하였다. 5종의 바이러스에 대한 양·음성 확인검사는 각 시·도 보건환경연구원에서 수행하였고, 양성 검체에 대한 유전형 분석은 질병관리본부 바이러스분석과에서 수행하였다. 정확한 발생 연령과 계절별 검출 양상에 대한 분석을 위해 연령 및 채취일자가 누락된 검체의 결과는 분석에서 제외하였다. 발생 연령의 구분은 0～12개월 미만은 0세, 12～24개월 미만은 1세로 구분하여 정리하였고, 통계적으로 유의한 자료 분석을 위하여 SPSS 통계프로그램(Ver.20)을 사용하였다. 유전형 분석은 NCBI Blast 검색엔진과 Mega 6.0 프로그램을 이용하여 추가 분석하였다.
2017년도 급성 설사질환 원인 바이러스 감시사업을 통하여 수집된 검체는 총 10,092건이었으며, 연령별로 0세에서 13.5%(1,362건/10,092건), 70세 이상의 연령에서 20.0%(2,019건/10,092건)의 비율로 높게 수집되었다. 전체 양성 건수는 1,831건으로 18.1%의 검출률을 나타냈다. 원인 바이러스는 노로바이러스 9.9%로 가장 높았으며 A군 로타바이러스 5.1%, 아스트로바이러스 1.5%, 장 아데노바이러스 1.1%, 사포바이러스 0.5% 순이었다. 연령별 바이러스 검출률은 전체 연령 중 1세 연령에서 44.2%(434건/983건)로 가장 높은 수준의 검출률을 보였고, 상대적으로 6세 이상에서 70세 미만의 연령에서는 10.7%(461건/4,310건), 70세 이상의 연령에서는 4.5%(90건/2,019건)로 낮은 수준의 검출률을 나타냈다(Figure 1).



급성 설사질환 원인 바이러스에 감수성이 높은 5세 이하의 연령을 대상으로 월별 유행 양상을 분석한 결과, 1～5월까지, 10～12월까지는 높은 검출률을 보였으며, 하절기에 해당하는 6～9월 동안은 낮은 수준의 검출률을 유지하는 전형적인 장염바이러스의 유행 양상을 보였다(Figure 2). 특히, 3월에서 4월로 바뀌는 시기에 해당하는 12주차에 71.3%, 11월 47주차에 60.0%로 1년 중 매우 높은 검출률을 나타냈다.



2017년도 원인 바이러스의 전체 검출률 중 노로바이러스가 54%, A군 로타바이러스가 28%로 높은 비율을 차지하였고, 다음으로 아스트로바이러스가 9%, 장 아데노바이러스가 6%, 사포바이러스가 3% 순으로 나타났다(Figure 3A). 최근 5년간 노로바이러스의 양성률은 지속적으로 높은 수준을 유지하고 있다. 반면, A군 로타바이러스는 2013년부터 2016년까지 점차적으로 감소하는 양상을 나타내고 있으며, 2017년도에는 2016년도 대비 2.1%p 일시적으로 증가한 것으로 나타났다. 미미하지만 아스트로바이러스와 사포바이러스의 검출률 또한 2016년과 비교하여 각각 0.3%p, 0.1%p 감소하였다(Figure 3B).




월별, 원인 바이러스별 검출 양상을 분석한 결과, 노로바이러스는 1월에 20.3%로 높은 수준의 검출률을 보이다 점차적으로 감소하여 9월에는 2.7%의 최저치를 나타냈다. 그러나 10월부터 급격한 증가 양상을 보이면서 12월에는 20.8%로 1년 중 가장 높은 검출률을 나타냈다. A군 로타바이러스는 1월부터 높아지기 시작해 3월에 16.9%로 최고치를 보였으며, 4월부터 감소하다가 11월부터 다시 증가하는 양상을 나타냈다. 장 아데노바이러스는 4월부터 1%대로 꾸준히 비슷한 검출률로 유지되다가 10월에 2.9%로 일시적으로 높은 수치를 나타냈다. 아스트로바이러스는 4월부터 7월까지 평균 2.4%의 검출률을 보였으며 이후 감소양상을 나타냈다. 사포바이러스의 경우 매우 낮은 검출건수로 인하여 평균 1% 미만의 검출률로 뚜렷한 경향을 파악하기는 어려웠다(Figure 4).



바이러스별로 연령에 따른 월별 경향을 분석한 결과, 노로바이러스의 경우 5세 이하의 연령에서는 12월에, 6세부터 15세 이하의 연령에서는 1월에 최고치를 나타냈다. 또한, 5세 이하의 연령에서는 감소의 시기에 해당하는 5월에 21.2%로 일시 증가함을 나타냈다. A군 로타바이러스의 경우 특히, 5세 이하의 연령에서는 3월에 29.1%, 6세부터 15세 이하의 연령에서는 4월에 23.9%로 높게 나타났다. 장 아데노바이러스의 경우 월별 특징이 없었으나 5세 이하의 연령에서 다른 연령대와 대비하여 큰 폭으로 높은 수준을 보였으며, 특히 10월에 5.7%의 높은 검출률을 보였다. 아스트로바이러스는 주로 4월부터 8월 사이에 5세 이하 연령에서 높은 수준의 검출률을 나타냈다. 사포바이러스의 경우 낮은 검출건수지만 연령별로 분석한 결과 5세 이하에서 8월부터 12월까지 높은 수준을 나타냈다(Figure 5).



국내의 노로바이러스 유전형 분포양상을 파악하기 위하여 현재 감시사업과 연계하여 유전형을 분석하였다. 노로바이러스 전체 996건의 양성건수 중 951건의 유전형이 분석되었으며(분석률, 95.5%), GI group 49건(4.9%), GII group 902건(90.6%)으로 분석되었다. GI 및 GII 동시 검출된 유전형은 9건이 확인되었다. GI group의 유전형 중 GI.1이 14건, GI.3이 16건으로 가장 많이 검출되었고, GII group의 유전형은 GII.4 441건(44.3%), GII.2 131건(13.2%), GII.3 109건(10.9%) 순으로 많이 검출되었다. 최근 3년간 GII.4와 GII.2, GII.3의 유전형은 높은 수준으로 검출되었고, 지속적으로 검출률이 증가하는 경향을 보였다. 대조적으로 GI Group의 유전형은 낮은 수준으로 검출되었다. 2017년 감수성이 높은 5세 이하의 연령에서 11월부터 12월 사이에 GII.4의 유전형이 가장 높은 수준으로 검출되었으며, 1월부터 2월 사이 GII.2와 GII.3의 유전형이 주로 검출되었다(Figure 6).



전반적으로 2017년 국내에서 발생한 급성 설사질환의 원인 바이러스는 70세 이상의 연령에서 가장 많이 수집되었지만 5세 이하 연령에서 가장 많은 양성 병원체가 확인되었다. 원인 바이러스별로는 노로바이러스 9.9%, A군 로타바이러스가 5.1% 순으로 높은 검출률을 보였다. 주로 10～2월 사이 높은 검출률을 보이는 노로바이러스는 예년과 다르게 2017년에는 3월부터 6월까지 지속적으로 높은 수준을 유지하는 양상을 나타냈다. 로타바이러스는 1～5월 사이에 유행하는 양상을 보였다. 장 아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스의 검출률은 상대적으로 매우 낮은 2% 이하의 검출률을 보였으며, 월별로 뚜렷한 양상이 나타나지는 않았으나, 5세 이하의 연령 중심으로 높은 검출률을 나타냈다. 아스트로바이러스와 사포바이러스의 경우 낮은 검출률을 보이고 있으나, 국내외 집단 발생이 보고되고 있어 주의를 기울일 필요가 있다.


맺는 말

최근 들어 기후변화와 외식의 증가 등 생활양식의 변화로 인하여 감염병 발생 양상이 다양해지고 있고, 특히 바이러스에 의한 감염병 발생이 증가되어 국민 건강에 미치는 영향이 증대되고 있다. 질병관리본부에서는 국내 급성 설사질환 병원체 감시사업(Enter-Net)을 통해 감시와 관리를 지속적으로 수행하고 있으며, 노로바이러스 외에도 실시간으로 해당 병원체의 유전형을 확인하기 위한 시스템 또한 강화하고 있다. 지속적이고 체계적인 감시체계의 운영과 심층적인 분석 자료는 원인 바이러스에 의한 설사질환 집단발생 시 조기 진단과 병원체 확산 방지에 활용됨으로써 국민의 삶의 질 향상에 기여할 것으로 사료된다.


참고문헌

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