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2012년 급성 호흡기감염증 환자에서의 호흡기바이러스 발생 동향
  • 작성일2013-07-26
  • 최종수정일2013-07-26
  • 담당부서감염병감시과
  • 연락처043-719-7179
2012년 급성 호흡기감염증 환자에서의 호흡기바이러스 발생 동향
The prevalence of the respiratory viruses in the patients with acute respiratory infections, 2012

질병관리본부 감염병센터 호흡기바이러스과
정향민


Ⅰ. 들어가는 말

  급성 호흡기감염증(acute respiratory infectious disease: ARI)은 전 세계적으로 이환과 사망의 주요 원인이 되고 있으며, 성인과 어린이 모두에서 발생하는 공통적인 질환의 하나로, 확인된 감염의 80%이상은 호흡기바이러스에 의한 것으로 알려져 있다[1].

  급성 호흡기감염증을 유발하는 바이러스들은 호흡기세포융합바이러스(respiratory syncytial virus: RSV), 파라인플루엔자바이러스(parainfluenza virus: PIV), 인플루엔자바이러스(influenza virus: IFV), 아데노바이러스(adenovirus: ADV), 사람 라이노바이러스(human rhinovirus: hRV) 그리고 사람 코로나바이러스(human coronavirus: hCoV)를 포함한다.

  최근 새로이 발견된 호흡기바이러스인 사람 보카바이러스(human bocavirus: hBoV)[2]와 사람 메타뉴모바이러스(human metapneumovirus: hMPV)[3] 또한 주요한 원인으로 보고되고 있다. 세균성 호흡기감염증과는 달리 바이러스에 의한 급성 호흡기감염증은 항생제 치료가 필요하지 않고 대부분은 대증적인 치료만으로도 호전된다.

  그러나 원인을 모른 채 치료하는 중에는 불필요한 항생제가 병의 초기에 처방되는 경우가 많다. 호흡기 감염에 대한 원인을 안다면, 불필요한 치료를 줄일 수 있으며, 필요시 개인적인 검사를 시행할 수 있지만 이는 의료비용의 상승을 초래할 수 있다. 따라서 지역사회에서 유행하는 호흡기바이러스 감시망의 구현은 적절한 진료와 의료서비스에 긍정적인 효과를 줄 수 있다.

  질병관리본부에서는 국내 급성 호흡기감염증의 원인바이러스에 대한 발생양상을 파악하고 관리방안을 모색하여 국민건강증진에 기여하고자 2009년 5월부터 전국 1·2차 의료기관과 17개 시도 보건환경연구원이 참여하고 있는 ‘인플루엔자 및 호흡기바이러스 실험실감시(Korea Influenza and Respiratory Surveillance System: KINRESS)’ 사업을 운영하고 있으며, 국내의 인플루엔자의사질환(influenza like illness: ILI)을 포함한 급성 상기도감염증 환자로부터 채취한 검체에서 원인 바이러스를 규명하여 병원체별 유행양상을 파악할 뿐 아니라 확보된 바이러스의 특성을 분석하고 있다.

  본 원고에서는 KINRESS사업을 통하여 2012년 주요 호흡기바이러스 8종(ADV, PIV, RSV, IFV, hCoV, hRV, hBoV, hMPV)에 대한 국내 발생 동향 및 임상적 특징에 대해서 소개하고자 한다.


Ⅱ. 몸말


  전국 91개 1·2차 의료기관에서는 2012년 1월 1일부터 2012년 12월 29일까지 52주 동안 내원한 ILI 환자를 포함한 급성 상기도 감염증 환자로부터 인후도찰물 혹은 비인후도찰물을 채취하였다.

  검체를 채취한 면봉은 바이러스 수송배지(virus transport media: VTM)에 담아 냉장보관하였으며, 검체 채취 후 60시간 이내에 바이러스 실험실 검사를 수행하는 시도 보건환경연구원으로 냉장상태를 유지하여 수송하였다. 채취된 검체에 대해서는 성별, 연령, 시도, 임상증상, 과거력, 인플루엔자 백신 접종력 등의 임상정보를 동시에 확보하였다.

  채취된 검체로부터 바이러스 핵산은 QIAamp viral RNA Mini Kit(Qiagen, hilden, Germany)를 이용하여 추출하였다. 추출된 핵산은 다중 실시간 PCR/RT-PCR 시약(multiplex real-time PCR/RT-PCR kit)으로 구성된 kit를 이용하여 8종 15아형 호흡기바이러스 ADV, hBoV, PIV(type 1, 2, 3), hCoV (229E, OC43, NL63), RSV(type A , B), hMPV, hRV, IFV(A/H1N1pdm09, A/H3N2, A/H5N1, B)를 검사하였다.

  검사 방법을 간단히 설명하면, 추출된 핵산 5 ㎕를 premixture 형태로 제작된 키트에 각각 첨가한 후 ABI7500 Fast System(Applied Biosystem, USA)에 적용하였다. 반응은 ADV와 hBoV를 제외한 모든 바이러스에 대해서는 역전사반응을 위해 50℃에서 30분간 반응한 후 Taq polymerase의 활성화를 위하여 95℃에서 15분 반응하였고 95℃에서 15초, 60℃에서 1분의 반응을 40번 반복하였다.

  ADV와 hBoV는 Taq polymerase의 활성화를 위한 95℃에서 15분 반응 후 95℃에서 15초, 60℃에서 1분의 반응을 40번 반복하였다.

  자료 분석방법으로 바이러스에 따른 성별과 연령군의 주별 검출률 차이는 각각 t-검정과 분산분석(one-way ANOVA)을 사용하였으며, 그에 따른 Tukey 방법을 이용한 다중비교(multiple comparison)도 함께 비교하였다. 또한 호흡기바이러스 발생과 임상증상과의 연관성은 교차비(odds ratio)를 이용하여 분석하였다(SPSS Ver.21.0).

  2012년 1월 1일부터 2012년 12월 29일까지 총 52주 동안 91개 의료기관을 방문한 총 14,169명으로부터 호흡기검체를 채취하였다. 연구 대상자의 인구학적 특징은 남성과 여성은 각각 7,224명(50.1%)과 6,886명(49.9%)으로 성별의 차이는 없었다. 1세미만은 1,633명(11.5%), 1세에서 5세까지는 5,842명(41.2%), 6세에서 19세까지는 3,090명(21.8%), 20세에서 49세까지는 2,265명(16.0%), 50세에서 64세까지는 883명(6.2%) 그리고 65세 이상 노년층은 456명(3.2%)로 5세 이하 소아가 52.7%로 절반 이상을 차지하였다(Table 1).

  ARI 환자들의 주요 증상은 38도 이상의 발열로 79.8%를 차지하였고, 다음으로 기침(60.8%), 콧물(51.1%) 이었다. 인플루엔자가 유행하는 1월과 2월에는 각각 1,298건과 2,535건으로 의뢰 환자수가 가장 많았으며 날씨가 더워짐에 따라 검사 의뢰수가 감소하여 7월에는 697건까지 감소했다가, 9월 이후 다시 검체 의뢰가 증가하는 경향을 보였다.

  총 14,169건의 호흡기검체로부터 9,156건(64.2%)의 호흡기바이러스가 검출되었다. IFV와 hRV가 3,550건(25.1%)과 2,362건(16.7%)으로 가장 많이 검출되었으며, ADV가 989건(7.0%), PIV가 874건(6.2%) 그리고 RSV가 765건(5.4%)로 검출되었다(Table 2).

  대상 환자 14,169명 중 8,146명(57.5%)의 검체에서 적어도 1가지 이상의 호흡기바이러스가 검출되었으며 948명 (11.6%)의 검체에서는 2개 이상의 호흡기바이러스가 동시에 검출되었다. 이 중에서 2가지 바이러스가 검출된 것은 894건(9.8%), 3가지 바이러스가 검출된 것은 54건(0.6%)이었다. 가장 공통검출의 빈도가 높은 바이러스는 hRV로 660건(공통 검출 전체 중 69.6%)이었으며, hBoV가 검출된 환자 중 55.3%가 다른 바이러스와 동시에 검출되어 가장 공통검출의 비율이 높은 바이러스였다.

  바이러스가 검출된 환자의 성별 차이를 분석한 결과 대부분의 바이러스들은 성별에 따른 유의한 차이를 보이지 않았으나, ADV와 IFV의 경우 남성이 여성보다 유의하게 높은 검출률을 보였다(p<0.05) (Table 3). hMPV의 경우도 유의한 차이를 보였으나 검출된 환자수가 31명으로 비교할 수 있는 수준은 아니었다.

  호흡기바이러스의 연령별 분포는 바이러스 간에 연령군에 따른 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.05). 대부분의 바이러스에 대해 1-5세 연령군에서 높은 검출률(36.0-71.6%)을 보였고, IFV의 경우 6세-19세 군과 20-49세 군에서 각각 35.3%와 17.4%로 높은 검출률을 보였으나, RSV의 경우 특히 1세 미만의 발생이 44.6%로 다른 바이러스에 비해 높은 검출률을 관찰할 수 있었다(Figure 1).

  2012년 호흡기바이러스 발생의 계절적 특징을 살펴본 결과 각각의 바이러스가 특징적인 계절성을 가지고 있는 것을 발견하였다. Figure 2는 각 호흡기바이러스의 계절적 발생 동향을 검출 건수와 검출률을 함께 비교하였다. 각 바이러스의 발생규모가 다르기 때문에 y축의 범위가 IFV의 경우 0-400건인 반면, hMPV는 0-10까지 각기 다르다.

  PIV, hBoV를 제외하고는 대부분의 바이러스가 36-40주차(9월)부터 발생이 증가하는 경향을 보였다. 연초에는 IFV가 4월까지 지속적으로 높은 발생을 보였으나, 4월초부터 PIV와 hBoV의 발생이 증가하기 시작하였으며 9월경에 감소하였다. 특히 PIV의 경우 M자 모양의 발생 패턴을 보이는 것이 특징적이었다.

  RSV는 9월부터 발생이 증가하기 시작하여 10-11월에 정점을 찍고 12월부터 감소하는 추세를 보였다. ADV와 hRV의 경우 연중 꾸준한 발생을 보였으며 9월부터 검출률이 증가한 경향을 보였다(Figure 2).

  전체 환자들에서 가장 빈번하게 나타나는 임상증상(Table 4)은 발열이었으나, ADV, PIV, IFV, hBoV만이 발열과 연관이 있는 것으로 분석되었다(p<0.001).
1-3세 유아에게 흔히 발생하는 호흡기질환인 급성 폐쇄성 후두염 (Acute laryngotracheobronchitis: croup)의 주요 원인으로 알려진 PIV의 경우 발열과 기침, 가래와 연관이 있는 것으로 나타났으며, 영유아의 대표적 하기도 감염증 원인인 RSV는 기침, 콧물, 가래와 연관이 있는 것으로 나타났다. 가장 많은 검출률을 보인 IFV의 경우는 발열, 기침, 인후통을 비롯하여 두통과 근육통, 콧물, 코막힘의 발생이 많았다(p<0.001).

  본 연구에서 사용된 검사체계를 통해 PIV, RSV 그리고 hCoV의 아형별 발생에 대하여 분석할 수 있었다. PIV는 M자형 유행분포를 나타냈는데, 4월과 5월에는 PIV 3형이 유행하다가 6월부터 PIV 1형의 발생이 증가하기 시작하면서 7월부터 9월까지 PIV 1형이 주로 발생하였다. RSV는 검출된 756건 중 684건(89.4%)이 RSV A형이었으며 B형은 81건(10.6%)만이 발생하였다. hCoV는 아형별로 hCoV OC43형이 249건(79.7%), hCoV 229E형이 12건(3.8%), hCoV NL63형은 52건(16.6%)이 검출되었다. hCoV OC43형은 일 년 내내 검출되었으며 hCoV NL63형은 겨울철에 주로 검출되었다(Figure 3).


Ⅲ. 맺음말


  본 연구는 2012년 한 해 동안 국내 ILI을 포함한 급성 상기도감염증 환자들에서 검출된 호흡기바이러스 발생의 역학적 특징을 분석하였다. 분자생물학적 방법을 통한 실험실 검사결과 급성 상기도감염증으로 1·2차 의료기관을 방문한 환자들의 약 64%는 원인 병원체가 호흡기바이러스인 것을 알 수 있었으며 이러한 검출률은 다른 연구에서 나타난 것과 유사하였다[4, 5].

  급성 상기도 감염증 환자에서 검출된 원인 바이러스 중 IFV는 바이러스 총 검출 건수의 38.8%에 해당하는 높은 비율로 가장 주요한 원인 병원체였으며, 두 번째로는 hRV로 25.8%의 검출률을 보였다. 이러한 결과는 인플루엔자 의사환자를 대상으로 수행되었던 병원기반의 감시사업들과 유사한 결과였다[4, 5]. 이는 검체가 대상자들로부터 주로 동절기에 채취되었으며, 80% 가까이 되는 환자들이 인플루엔자 의사질환의 전형적인 특징인 38℃이상의 고열을 보인 것과도 연관이 있는 것으로 생각된다.

  성별에 따른 바이러스 감염의 차이는 ADV와 IFV에서 남성이 더 많은 감염이 있는 것으로 조사되었고, 이는 통계적으로 유의한 차이를 보였다. RSV와 hBoV의 감염은 1세 미만의 환자에서 높게 나타나 이들은 바이러스 감염에 취약한 연령군임을 파악할 수 있었다. 대부분의 바이러스가 5세 이하의 영유아에서 높은 검출률을 보인데 반해 IFV의 경우 6세 이상의 어린이나 청년층에서 높은 검출률을 보이는 것을 알 수 있었다.

  이러한 현상이 5세 이하 어린이들에서 높은 IFV예방접종률과 연관이 있는 지, 6세 이상이나 청소년층의 학동기 연령에서 전파가 용이한 환경에 노출되어서 인지 등에 대한 원인 분석이 추가적으로 필요할 것으로 생각된다.

  또한 각각의 바이러스 발생에는 특징적인 계절성이 존재하는 것으로 관찰되었다. 2007년 Weigl 등과 2009년 Bharah 등의 연구에서처럼 RSV의 유행이 IFV의 유행보다 1개월 이상 앞서 발생하는 것으로 관찰되었다[6, 7].

  ADV와 hRV의 경우 연중 산발적으로 꾸준히 발생하는 양상을 보였고, 가을철에 다소 검출률이 증가하는 것으로 관찰되었다. 이러한 바이러스의 계절적 특성에 대한 정보는 호흡기바이러스의 유행을 예측하고 계절에 따른 호흡기감염증 환자들의 치료법을 결정하는데 중요한 정보가 될 수 있다고 생각된다.

  바이러스에 따른 임상 특징을 분석한 결과 대부분 발열을 비롯한 기침, 콧물을 보이고 있었다. 그러나 IFV의 경우 다른 바이러스감염에서보다 인후통, 근육통, 두통 증상이 더 두드러졌다. 영유아의 하기도 감염증의 대표적인 원인 바이러스로 알려진 RSV와 PIV의 경우는 가래 증상이 다른 바이러스 감염보다 조금 더 많은 것으로 관찰되었는데, 영유아 환자들이 기침을 통한 가래배출의 어려움을 가지고 있기 때문에 더 이러한 증상을 호소하는 경우가 많을 것으로 생각되고, 이런 점이 이들 바이러스에 의한 상기도 감염증 환아가 하기도 감염으로 진행하는데 역할을 할 수 있을 것으로도 생각된다.

  호흡기바이러스들은 여러 가지 혈청형 및 유전자형으로 이루어져있는데, PIV, RSV, hCoV에 대해 검사와 동시에 아형분석이 가능하도록 검사체계를 설계하여 적용하였다. PIV의 경우 1형부터 4형까지의 아형이 존재하는데, 각각의 아형은 임상 및 역학적 특성에서 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 1형부터 3형까지를 감별하였으며 2012년 여름의 경우 PIV 3형과 PIV 1형이 순차적으로 유행하는 양상을 보였다. 

  RSV는 크게 A형과 B형의 유전형이 존재하며, 일반적으로 2가지 형이 같이 공존하며 감염을 일으키는 것으로 알려져 있으나, 본 연구결과에 따르면 2012년에는 RSV A형이 89.4%로 높게 검출되고, RSV B형이 경우 동절기에만 낮은 비율로 검출되었다. 이러한 아형별 발생 동향이 2012년에 특이적인 사항인지는 지속적인 모니터링과 분석을 통하여 파악할 수 있을 것으로 생각된다.

  본 원고에서는 2012년 한 해 동안 인플루엔자의사환자를 포함한 급성 상기도감염증 환자의 호흡기검체로부터 유전자검사방법을 이용하여 주요 호흡기바이러스 발생의 특성을 분석하였다. 각각의 호흡기바이러스에 감염되는 환자들의 연령별 분포에도 특이성이 존재했으며, 발생에서도 계절적 특징을 발견할 수 있었다. 각각의 바이러스에 감염된 환자들의 임상증상 및 아형별 분포의 특징들은 지속적인 모니터링과 분석을 통한 추가적인 분석이 필요할 것으로 생각된다.

  KINRESS 사업을 통하여 분석된 결과는 호흡기바이러스들의 유행을 조기에 감지하고, 각 바이러스로 인한 질병에 대한 대책을 마련하는 데 중요한 자료로 사용될 것으로 생각되며, 수집된 검체에서 분리된 바이러스를 이용하여 추가적인 분석 및 연구가 이뤄질 것으로 기대한다.


Ⅳ. 참고문헌


1. Erdman DD, Weinberg GA, Edwards KM, Walker FJ, Anderson BC, Winter J. J Clin Microbiol 2003;41:4298-303.
2. Allaner T, Tammi MT, Eriksson M, Bjerkner A, Tiveljung-Lindell A, Andersson B. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 2005:102(38):12891-96.
3. van den Hoogen BG, de Jong JC, Groen J, Kuiken T, de Groot R, Fouchier R, Ostehaus A. Nat Med. 2001;7:719-24.
4. Pogka V, Kossivakis A, Kalliaropoulos A, Moutousi A, Sgouras D, Panagiotopoulos T, Chrousos GP, Theodoridou M, Syriopoilou VP, Mentis AF. J Med Virol. 2011;83:1841-48.
5. Miller EK, Lu X, Erdman DD, Poehling KA, Zhu Y, Griffin MR, Hartert TV, Anderson LJ, Weinberg GA, Hall CB, Iwane MK, Dewards KM. J Infect Dis. 2007;195:773-81
6. Weigl JA, Puppe W, Meyer CU, Berner R, Forster J, Schmitt HJ, Zepp F. Eur J Pediatr. 2007:166(9):957-66.
7. Bharaj P, Sullender WM, Kabra SK, Mani K, Cherian J, Tyagi V, Chahar HS, Kaushik S, Dar L, Broor S. Virol J. 2009;26;6:89.doi:10.1186/1743-422X-6-89.
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