조류 인플루엔자 - 원인 및 발병 기전

조류 독감의 원인

인간 조류 독감의 원인은 오르토믹소바이러스과(Orthomyxoviridae)의 인플루엔자바이러스(Influenzavirus) 속의 인플루엔자 A 바이러스입니다. 이 바이러스는 외피 바이러스로 분류됩니다. 비리온은 불규칙하거나 타원형이며, 당단백질 돌기(spicules)가 관통하는 지질막으로 덮여 있습니다. 이 돌기들은 바이러스의 적혈구응집(H) 또는 뉴라미니다제(N) 활성을 결정하고 주요 항원으로 작용합니다. 헤마글루티닌 변이는 15개(일부 자료에 따르면 16개)이고 뉴라미니다제 변이는 9개입니다. 이들의 조합은 바이러스 아형의 존재를 결정하며, 이론적으로 256가지 조합이 가능합니다. 현대 "인간" 인플루엔자 바이러스는 H1, H2, H3 및 N1, N2 항원의 조합을 가지고 있습니다. 혈청 고고학 연구에 따르면 1889년에서 1890년 사이에 심각한 대유행이 발생했습니다. 1900년에서 1903년 사이에 유행했던 중간 규모의 전염병인 H2N2 아형, 1918년에서 1919년 사이에 유행했던 "스페인 독감" 아형인 H3N2 아형, 즉 조류 인플루엔자 바이러스에서 유래한 추가 단백질을 함유한 H1N1 아형에 의해 발생했습니다. 최근 몇 년간 조류 인플루엔자 유행은 H5N1, H5N2, H5N8, H5N9, H7N1, H7N3, H7N4, H7N7 아형과 관련이 있습니다. H1, H2, H3, N2, N4 아형은 야생 조류 개체군에서 순환하며, 인간 인플루엔자 A 바이러스와 유사합니다.

지질막 아래에는 기질 단백질인 M-단백질 층이 있습니다. 이중막 아래에 위치한 뉴클레오캡시드는 나선 대칭의 유형에 따라 구성됩니다. 유전체는 8개의 분리된 분절로 구성된 단일 가닥 RNA로 표현됩니다. 분절 중 하나는 비구조 단백질인 NS1과 NS2를 암호화하고, 나머지는 비리온 단백질을 암호화합니다. 주요 비리온 단백질은 조절 기능을 수행하는 NP, 바이러스의 형태 형성에 중요한 역할을 하고 유전체를 보호하는 M-단백질, 그리고 내부 단백질인 P1-전사효소, P2-엔도뉴클레아제, B3-복제효소입니다. "조류" 독감 바이러스와 인간 독감 바이러스의 구조 단백질의 차이는 인체에서 조류 독감 바이러스의 복제를 막는 극복할 수 없는 종간 장벽을 나타냅니다.

이 바이러스의 아형마다 독성이 다릅니다. 가장 독성이 강한 아형은 H5N1 아형으로, 최근 몇 년 동안 여러 가지 특이한 특징을 보였습니다.

• 인간에게 높은 병원성
• 인간을 직접 감염시킬 수 있는 능력
• 급성 호흡곤란증후군의 발병을 동반한 염증성 사이토카인의 과잉생산을 유발하는 능력
• 뇌, 간, 신장 및 기타 장기를 포함한 다중 장기 손상을 일으킬 수 있는 능력
• 항바이러스제 리만타딘에 대한 내성
• 인터페론의 효과에 대한 저항성.

조류 독감 바이러스는 인간 독감 바이러스와 달리 환경에서 더 안정적입니다. 36°C에서는 3시간, 60°C에서는 30분, 그리고 식품을 가열 처리(끓이거나 튀기는 것)하는 동안에는 즉시 사멸합니다. 냉동에도 잘 견딥니다. 새 배설물에서는 최대 3개월, 22°C에서는 4일, 0°C에서는 한 달 이상 생존합니다. 조류 사체에서는 최대 1년까지 활성 상태를 유지합니다. 일반적인 소독제로는 불활성화됩니다.

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조류 인플루엔자의 병인학

현재 H5N1 바이러스에 의한 인플루엔자 발병 기전은 충분히 연구되지 않았습니다. H5N1 바이러스의 증식 장소는 호흡기 상피세포뿐만 아니라 장세포에서도 발견됩니다. 일반적인 생물학적 및 면역병리학적 과정을 고려할 때, 인플루엔자 A(H5N1)의 발병 기전 또한 동일한 기전을 통해 진행될 것으로 추정됩니다.

조류 인플루엔자 바이러스의 다양한 헤마글루티닌은 수용체인 시알산을 인식하고 결합하는 능력이 서로 다릅니다. 시알산은 세포막 올리고당과 갈락토스로 연결되어 있습니다. 인간 인플루엔자 바이러스의 헤마글루티닌은 갈락토스와 2,6 결합으로 연결된 이 산의 잔기와 상호작용하며, 조류 인플루엔자 바이러스의 헤마글루티닌은 갈락토스 잔기와 2,3 결합으로 연결된 시알산을 인식합니다. 말단 시알산의 결합 유형과 표면 렉틴 올리고당의 구조적 이동성은 조류 및 인간 인플루엔자 바이러스의 종간 장벽을 형성하는 주요 요소입니다. 인간 기관 상피 세포의 렉틴은 2,6 결합 유형의 렉틴을 포함하며, 조류의 장 및 호흡기 상피 세포의 특징인 2,3 결합 유형의 올리고당을 포함하지 않습니다. 고병원성 A(H5N1) 바이러스의 생물학적 특성 변화, 즉 종간 장벽을 극복하는 능력은 다양한 유형의 인간 세포에 손상을 입히고 더 심각한 형태의 질병으로 이어질 수 있습니다. 이러한 병리의 임상 양상에서는 카타르 증후군과 함께 위장관 손상이 발생합니다.

조류 인플루엔자의 역학

자연에서 이 바이러스의 주요 숙주는 기러기목(Anseriformes, 들오리와 거위)과 도요목(Charadriiformes, 왜가리, 물떼새, 제비갈매기)에 속하는 철새입니다. 들오리가 가장 중요한 숙주입니다. 유라시아와 아메리카의 인플루엔자 바이러스는 독립적으로 진화하기 때문에 대륙 간 이동은 바이러스 확산에 영향을 미치지 않습니다. 경도에 따른 이동이 결정적인 역할을 합니다. 러시아의 경우, 중앙아시아-인도 및 동아시아-호주 이동 경로가 중요합니다. 여기에는 말레이시아, 홍콩, 중국을 거쳐 시베리아로 가는 경로가 포함되는데, 이는 바이러스의 새로운 변종이 집중적으로 형성되고 있는 지역입니다. 동아프리카-유럽 및 서태평양 경로는 중요성이 상대적으로 낮습니다.

야생 물새에서 이 바이러스는 임상적으로 명백한 질병을 유발하지 않지만, 북극제비갈매기에서 대규모의 심각한 인플루엔자 유행병이 보고되었습니다. 조류에서 이 바이러스의 복제는 주로 장에서 이루어지므로, 대변을 통해 환경으로 방출되며, 타액과 호흡기 분비물과 함께 방출되는 경우는 적습니다. 대변 1g에는 가금류 100만 마리를 감염시킬 수 있는 바이러스가 함유되어 있습니다.

조류의 주요 바이러스 전파 기전은 분변-구강입니다. 물새(오리)는 바이러스를 경난소(transovarian)로 전파할 수 있어 자연 숙주 역할을 하며 이동 경로를 따라 바이러스를 전파합니다. 오리는 가금류의 주요 감염원이지만, 가금류는 심각한 독감에 시달리고 대량 폐사(최대 90%)를 초래합니다. 가장 위험한 아형은 H5N1입니다. 감염은 자유 사육 환경과 야생 조류와의 접촉 가능성에서 발생합니다. 이는 특히 동남아시아 국가들(중국, 홍콩, 태국, 베트남 등)에서 두드러집니다. 이 지역에는 대규모 양계장과 함께 소규모 농가도 많이 있습니다.

조류 독감 바이러스는 물개, 고래, 밍크, 말, 그리고 가장 중요하게는 돼지 등 포유류에 영향을 미칠 수 있습니다. 돼지 개체군에 바이러스가 침투한 사례는 1970년, 1976년, 1996년, 그리고 2004년에 보고되었습니다. 이 동물들은 인간 독감 바이러스에도 감염될 수 있습니다. 현재 이러한 조류 독감 바이러스에 대한 인간의 감수성은 낮습니다. 모든 감염 사례는 병든 새와 장기간 밀접하게 접촉한 사람들에게서 기록되었습니다. 영국에서 실시된 한 실험에서는 다양한 아형의 바이러스를 자원자들의 체내에 주입하는 실험에서 음성 결과가 나왔습니다.

인구 6천만 명인 태국에서는 조류독감 유행 당시 200만 마리의 조류가 감염되었을 때, 사람에게서 12건의 조류독감 감염 사례가 확실하게 확인되었습니다. 2007년까지 총 약 300건의 조류독감 감염 사례가 기록되었으며, 환자 1명으로부터 감염된 사례는 공식적으로 2건으로 기록되었습니다.

이러한 데이터는 조류 인플루엔자 바이러스의 순환 균주가 인간에게 심각한 위협을 가하지 않음을 시사합니다. 따라서 종간 장벽이 상당히 강력하다는 결론을 내릴 수 있습니다.

하지만 조류 독감이 전 세계적인 위협이라는 점을 고려할 수 있게 하는 사실들이 있습니다. 첫째, 위의 정보는 다른 관점에서도 해석될 수 있습니다.

• 새나 병든 사람으로부터 사람이 감염된 사례가 단발적으로 나타나더라도 종간 장벽이 절대적인 것은 아니라는 사실을 알 수 있습니다.
• 유행성 독감이 맹위를 떨치는 지역의 실제 상황을 고려할 때, 가금류 감염 사례, 그리고 환자 감염 사례는 실제보다 훨씬 더 많을 수 있습니다. 네덜란드에서 H7N7 독감 유행 기간 동안 77명이 감염되었고 1명이 사망했습니다. 환자와 접촉한 사람들에게서 높은 항체가가 발견되었는데, 이는 사람 간 바이러스 전파 가능성을 시사하지만, 병독성은 감소합니다.

둘째, 조류 인플루엔자 바이러스, 특히 H5N1 아형의 돌연변이 유발 가능성은 매우 높습니다.

셋째, 돼지는 조류 인플루엔자 바이러스와 사람 인플루엔자 바이러스에 감염되기 쉽기 때문에, 이론적으로는 두 병원체가 동물의 체내에서 만날 가능성이 있습니다. 이러한 조건에서 돼지는 교잡하여 조류 인플루엔자 바이러스와 유사한 고병원성 바이러스를 생성할 수 있으며, 동시에 사람 간에 전파될 수 있습니다. 조류 인플루엔자의 광범위한 확산으로 인해 이러한 가능성은 급격히 증가했습니다. 돼지 인플루엔자에 감염된 사례도 보고되었지만, 두 바이러스가 동시에 인체에 침투할 가능성은 여전히 낮습니다.

넷째, 유전학적 방법을 통해 1918~1919년 스페인 독감 팬데믹이 '조류'에서 유래했다는 것이 입증되었습니다.

다섯째, 현대 사회에서 세계화 과정과 빠른 교통수단의 보급으로 인해 변종 바이러스의 확산 가능성이 급격히 증가하고 있습니다. 따라서 새로운 변종 A형 인플루엔자 바이러스가 출현하고 심각한 팬데믹이 발생할 가능성이 매우 높다고 결론 내리는 것이 타당합니다.

수학적 모델링 기법에 따르면, 인구 700만 명인 도시(홍콩)에서 전염병이 최고조에 달했을 때 감염자 수가 하루 36만 5천 명에 달할 수 있었습니다(비교를 위해 1957년 독감 대유행 당시 모스크바에서는 하루 11만 명을 넘지 않았습니다). WHO 전문가들은 1997년 홍콩에서 유행병 기간 동안 조류를 신속하게 살처분한 것이 독감 대유행을 막았을 가능성이 있다고 주장합니다. 미국 전문가들은 미국에서 유행병이 발생할 경우 31만 4천 명에서 73만 4천 명이 입원해야 하고, 8만 9천 명에서 20만 7천 명이 사망할 것으로 예측합니다.

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