Abstract

Results of laboratory-based enterovirus sentinel surveillance in Korea, 2016

Yoon Youngsil, Lee Yong-Pyo, Kim Jooae, Choi Wooyoung, Kang Chun
Division of Viral Diseases, Center for Laboratory control of Infectious Diseases, KCDC
Lee June-Woo, Yoo Jung Sik
Division of Vaccine Research, Center for Infectious Diseases Research, KNIH, KCDC

Background: Human enterovirus (HEV) is the main cause of aseptic meningitis, encephalitis, hand, foot and mouth disease (HFMD) and herpangina. In recent years, enterovirus outbreaks have been frequently associated with some serotypes. This study analyzed the genetic characteristics of enterovirus-associated symptomatic cases in Korea in 2016.
Methodology/Results: A total of 2,379 clinical specimens were collected from patients who were suspected of enterovirus infections in 2016. The detection of HEV was performed by real-time reverse tranion polymerase chain reaction (RT-PCR) and nested RT-PCR, while genotype analysis was evaluated based on VP1 gene expression. The overall HEV-positive rate was 37.2% (884/2,379). Of 884 HEV-positive cases, the most frequently presented genotypes were E18 (61.0%), CB5 (7.3%), CA16 (6.2%), and EV71 (5.2%). The detection rate of enterovirus according to symptoms was 42.5% (338/796) for aseptic meningitis, 64.0% (142/222) for HFMD and herpangina, and 42.6% (43/101) for HFMD with complications.
Conclusion: At present, there are no anti-viral treatments specific to HEV infections. This study may encourage studies for the development for HEV vaccines and therapeutics by providing surveillance data of enterovirus infections.

Keywords: Enterovirus, Sentinel surveillance, Aseptic meningitis, Herpangina, Serotypes


들어가는 말

최근 10년간 국내에서 엔테로바이러스(Enterovirus)에 의한 인체감염발생이 지속적으로 보고되고, 2009년 5월에는 수족구병 및 신경계 합병증으로 인한 첫 사망사례가 보고됨에 따라 그 해 6월부터 법정 감염병으로 지정되었다. 엔테로바이러스는 피코나바이러스과(Family Picornaviridae)에 속하며, 혈청형에 따라 약 70여 종으로 분류된다. 구조적 특징은 외피가 없고(non-enveloped) 단일 가닥(single-stranded positive sense) RNA 유전자를 갖고 있으며, 캡시드(capsid)는 VP1, VP2, VP3, VP4의 4종의 폴리펩타이드(polypeptide)로 구성되어 있다[1, 2]. 전 세계적으로는 매년 수백만 명의 영유아 및 소아에서 주로 감염이 발생되며 주요 증상은 무균성수막염, 뇌염, 수족구병, 포진성구협염 등이다[1, 7]. 주된 감염 경로는 분변-경구 및 호흡기 경로이며, 매개물(fomites)을 통한 전파도 가능하다. 최근에는 모계에서 신생아에게로 출생 전후기(perinatal period) 수직감염도 가능한 것으로 보고되었다[3]. 주요 발생 국가는 우리나라를 포함한 중국, 일본, 대만 등 서태평양 지역 국가로 알려져 있다[4].
엔테로바이러스에 감염되면 특유의 발진이 나타나며 열이 없거나 미열이 동반될 수 있다. 대부분 가벼운 임상증상을 보이며, 발진은 발병 약 1주일 후에 소실된다. 잠복기는 3～6일 정도이며, 감염 후 호흡기에서 1～3주, 분변에서는 7～11주까지도 바이러스가 배출된다고 알려져 있다. 엔테로바이러스 중 콕사키바이러스 A16과 엔테로바이러스 71에 의한 감염이 다수 보고되고 있다[4-6]. 특히, 엔테로바이러스 71 감염에 의한 수족구병은 영유아에서 높은 비율로 신경계 합병증을 일으키는 것으로 알려져 있고, 경우에 따라서 뇌간 뇌염(brain stem encephalitis), 신경인성 폐부종(neurogenic pulmonary edema), 폐출혈, 쇼크(shock) 등의 합병증을 동반하며, 이로 인해 사망에 이를 수 있는 것으로 알려져 있다[5, 6]. 현재까지 국내에서 엔테로바이러스에 대한 상용화된 백신이 없기 때문에, 손 씻기 및 소독 등 개인위생 강화에 따른 예방수칙 준수가 필요하다.
질병관리본부 감염병분석센터 바이러스분석과에서는 국내 급성이완성마비환자 및 중증 엔테로바이러스 실험실 표본감시를 수행하고 있다. 이 글은 국내 엔테로바이러스 실험실 표본감시에서 수집한 검체로부터 엔테로바이러스 검출률과 국내 유행주에 대한 특성 분석 결과를 정리하였다.


몸 말

2016년 국내 엔테로바이러스 실험실 표본감시는 질병관리본부 바이러스분석과, 전국 8개 시·도 보건환경연구원, 그리고 58개 의료기관이 협력 네트워크를 구축하여 진행하였다(Figure 1).
엔테로바이러스의 검출은 real-time RT-PCR법과 바이러스 특이적 nested RT-PCR법을 각각 실시하여 한 가지 검사법 이상에서 엔테로바이러스 특이 유전자가 검출되면, 양성으로 판정하였다. Real-time RT-PCR법은 WHO에서 권장하고 있는 Pan_EV primer 및 probe를 사용하며, nested RT-PCR법 보다 민감도가 높고 신속한 진단이 가능한 장점이 있다. Nested RT-PCR을 수행하여 엔테로바이러스의 구조유전자인 VP1을 검출한 후 염기서열 분석을 통해 바이러스의 유전형을 확인하였다. 유전자 검사를 수행하기 위한 적정 검체는 대변, 인후 도찰물 및 비인후 도찰물, 뇌척수액 등을 전 처리하여 사용하였다. 대변 검체는 2 g당 10 ㎖의 PBS와 1 g의 유리 비드를 첨가 후 왕복식 진탕기(stool shaker)를 사용하여 진탕하였고 1,500 rpm에서 20분간 원심분리 후 상층액을 취하여 사용하였다. 인후 도찰물(throat swab)은 바이러스 수송 배지(virus transport medium, VTM)에 면봉을 담가 놓은 뒤 소용돌이식 진탕기(vortexing mixer)로 진탕하여 사용하였고 뇌척수액(CSF)은 전처리 없이 바로 사용하였다. 전 처리된 검체로부터 바이러스의 RNA를 추출하여 앞에서 언급한 두 가지 검사법을 수행하였다.
2016년 수행된 실험실 표본감시에서 의뢰된 검사 건수는 2,379건이며, 그 중 성별로는 남성이 515건으로 여성(353건) 보다 많았으며 양성 검출률도 남성이 37.8%(515건/1361 검체)로 여성 35.5% 보다 높았다. 연령별로는 1~5세가 1,464건, 6~10세가 441건으로 많은 검체가 의뢰되었다. 의뢰된 검체 중 엔테로바이러스 양성 검출 건수는 884건(37.2%)이며 연령대별 양성 검체수는 1~5세가 568건으로 가장 많았으나 양성 검출률은 6~10세에서 48.5%(214건/441 검체)로 가장 높았다(Table 1).
2016년 검출된 엔테로바이러스의 연중 분포를 보면, 늦은 봄에서 가을인 5～9월 사이에 많이 검출되었으며(93.5%), 6월(23～27주)과 7월(28～31주)에 각각 34.6%, 30.9%로 높은 분포율을 보였다(Figure 2).
2016년에 검출된 유전형은 총 18종(518건)으로 에코바이러스 18(Echovirus 18) 316건(61.0%), 콕사키바이러스 B5(Coxackievirus B5) 38건(7.3%), 콕사키바이러스 A16(Coxackievirus A16) 32건 (6.2%) 순으로 높았다(Figure 3).
엔테로바이러스로 인한 임상적 특징은 주로 무균성수막염(Aseptic meningitis), 수족구병(HFMD) 및 포진성구협염, 합병증을 동반한 수족구병 등인데, 2016년도에는 무균성수막염 증상을 보이는 환자 42.5%(338명)와 수족구병 및 포진성 구협염 증상 환자 64.0%(142명), 합병증을 동반한 수족구병 환자 42.6%(43명)에서 엔테로바이러스가 검출되었다(Figure 4). 이 중 무균성수막염 증상을 보이는 환자에서 에코바이러스 18형이 39.6%(134건), 콕사키바이러스 B5형이 5.6%(19건), 콕사키바이러스 A9형이 2.4%(8건) 검출되었고, 수족구병 및 포진성 구협염 환자에서는 에코바이러스 18형이 18.3%(26건), 콕사키바이러스 16형에서 11.3%(16건), 콕사키바이러스 A6형에서 7.0%(10건) 검출되었다. 그리고 합병증동반 수족구병 환자는 에코바이러스 18형이 44.2%(19명), 에코바이러스 6형이 7.0%(3명) 검출되었다.


맺는 말

엔테로바이러스는 유전형이 다양하고 유전자 변이가 자주 나타나기 때문에 유전형 및 염기서열 변화를 지속적으로 감시할 필요가 있다. 본 엔테로바이러스 실험실 표본감시는 2016년 전국 58개 의료기관 및 8개 시·도 보건환경연구원이 활발히 참여하였으며, 전국에서 유행하는 엔테로바이러스 감시를 보다 적극적으로 수행하기 위해 질병관리본부의 실험실감시망과 참여 의료기관의 임상감시망들의 통합을 통해 감시 및 검출대상지역을 확대하고자 한다. 향후 본 감시 사업을 통해 확보한 유행 주기 및 증상별 유전형 분석 결과를 기반으로 국내 유행 엔테로바이러스의 임상적 특징과 유전형 사이의 상관관계를 분석하여 의료 현장에서 활용 가능한 정보를 제공해 나갈 예정이다.


참고문헌

1. Baek, K. A., et al. Molecular and epidemiological characterization of Enteroviruses isolated in Chungnam, Korea from 2005 to 2006. J Microbiol Biotechnol. 2009;19:1055-64.
2. Hyypiäa, T., et al. Classification of Enteroviruses based on molecular and biological properties. K Gen Virol. 1997;78:1-11.
3. Jung, J. S., et al. Vertically transmitted severe Coxsackievirus B infection in four preterm twins presented. Korean J Perinatol. 2013;24(4):315-21.
4. World Health Organization. A guide to clinical management and public health response for hand, foot and mouth disease (HFMD). WHO. 2011.
5. Liu W., et al. Co-circulation and genomic recombination of Coxsackievirus A16 and enterovirus71 during a large outbreak of hand, foot, and mouth disease in Central China. PLos One. 2014;9:e96051.
6. Ooi, M., et al. Clinical features, diagnosis, and management of enterovirus 71. Lancet Neurol. 2010;9:1097-105.
7. Glen R. Abedi., et al. Enterovirus and Human Parechovirus Surveillance-United States, 2009-2013. MMWR. 2015;64:940-3.