소아마비 바이러스

폴리오바이러스 유전체는 7.5~8천 개의 뉴클레오타이드로 구성된 단일 가닥 비분절 RNA로 구성되며, 분자량은 2.5 MD입니다. 비리온 RNA의 구성은 세포 내에서의 행동 특성을 결정하는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 코딩 시퀀스는 전체 길이의 약 90%를 차지합니다.
• 5' 말단과 판독 프레임의 시작 사이에는 5' 비번역 영역이라고 불리는 부분이 있는데, 이는 RNA 길이의 약 10%를 차지합니다. 이 영역에는 6~12개의 AUG 개시 코돈이 포함되어 있습니다.
• 폴리오바이러스 게놈 RNA에는 5' 말단에 캡이 없습니다. 대신 작은 바이러스 특이적 당단백질이 RNA의 5' 말단에 공유 결합되어 있으며, 번역 전에 세포 효소에 의해 절단됩니다.
• 바이러스 RNA의 영향으로, 캡 의존적 번역 개시에 필요한 단백질 요소의 합성이 세포 내에서 억제되어, 바이러스 단백질의 캡 독립 번역이 매우 활발하게 일어납니다.
• 폴리오바이러스 RNA의 5-비번역 영역은 캡에 의존하지 않는 번역을 보장하는 특수 조절 요소를 포함하고 있습니다. 바이러스의 신경독성과 이 조절 요소의 활성도 사이에는 연관성이 밝혀졌으며, 이는 특히 신경 세포에서 바이러스 단백질 합성 강도를 결정합니다.

바이러스 입자의 질량은 8~9 MD입니다. 바이러스는 구형이며, 대칭형은 정육면체입니다. 바이러스 입자 캡시드는 각각 60개의 사본을 가진 네 개의 단백질로 구성됩니다. 이 중 세 가지(VP1, VP2, VP3)는 캡시드의 바깥쪽 표면을 형성하고 VP4는 안쪽 표면을 형성하여 외부에서 보이지 않습니다.

비리온 외피는 각 단백질 분자를 5개씩 포함하는 5량체(pentamer)라고 불리는 12개의 조밀한 구조로 이루어져 있습니다. 5량체는 산처럼 배열되어 있으며, 꼭대기는 VP1, 바닥은 VP4로 이루어져 있습니다. VP2와 VP3 단백질은 발바닥을 번갈아 가며 둘러싸고 있습니다. 비리온 유전체는 중앙 공동에 매우 단단하게 둘러싸여 있습니다. 외피 단백질은 숙주 세포 수용체를 인식하고, 비리온을 수용체에 부착하고, 세포 내로 비리온 RNA를 방출하는 역할을 합니다. 비리온은 적혈구 응집 특성을 가지고 있지 않습니다. 소아마비 바이러스가 마비를 유발하는 능력 또한 외피 단백질 중 하나와 관련이 있는 것으로 보입니다. 이 단백질들은 바이러스의 면역원성도 결정합니다. 소아마비 바이러스는 항원 특성에 따라 I형, II형, III형의 세 가지 유형으로 나뉩니다.

I형 폴리오바이러스는 인간에게 가장 큰 병원성을 가지고 있습니다. 모든 주요 소아마비 유행은 이 바이러스에 의해 발생했습니다. III형 폴리오바이러스는 유행을 일으키는 빈도가 낮습니다. II형 폴리오바이러스는 잠복 감염을 일으키는 빈도가 더 높습니다.

바이러스의 세포 내 증식. 바이러스와 세포의 상호작용은 다음 단계로 구성됩니다.

• 바이러스 흡착;
• 세포 내부로 침투하면서 캡시드가 파괴되고 게놈 RNA가 방출됩니다.

양성일 경우, vRNA는 바이러스 특이적 단백질로 직접 번역됩니다. 이러한 비구조적 단백질 중 하나는 RNA 복제효소이며, 이 단백질의 작용으로 vRNA의 복제는 다음 구조에 따라 진행됩니다.

VRA -> cRNA -> vRNA.

네 가지 구조 단백질은 모두 처음에는 단일 폴리펩타이드 사슬로 합성된 후, 일련의 단백질 분해 과정을 거쳐 최종적으로 네 가지 단백질인 VP1-VP4로 분열됩니다. 이러한 분열은 바이러스 단백질 자체에 의해 촉진되는 것으로 보이며, 새로 형성된 비리온 형성에 필수적입니다. 새로 합성된 vRNA는 캡시드에 결합되어 비리온 형성이 완료됩니다. 새로 합성된 비리온은 세포 밖으로 배출됩니다. 세포 내에서 하나의 비리온에서 최대 15만 개의 비리온이 합성됩니다.

러시아어로 번역된 '폴리오'라는 단어는 뇌 회백질의 염증을 의미합니다(그리스어 '폴리오'는 회색, '척수염'은 척수의 염증을 의미). 사실, 폴리오바이러스의 가장 중요한 생물학적 특성은 신경 조직에 대한 친화성이며, 척수 회백질의 운동 세포에 영향을 미칩니다.

소아마비의 병인과 증상

소아마비의 발병 지점은 인두, 위, 그리고 장의 점막입니다. 1차 바이러스 증식은 이러한 부위에서 이루어지므로 감염 후 며칠이 지나면 인두 점액과 대변에서 바이러스가 검출될 수 있습니다. 상피세포에서 증식한 후, 바이러스는 림프절을 통과하여 혈액으로 이동합니다. 즉, 질병의 소화기 단계를 거쳐 병원균의 혈행성 전파를 동반한 바이러스혈증이 발생합니다. 이 두 단계의 소아마비 증상은 대개 나타나지 않습니다. 바이러스혈증과 함께 단기간의 발열과 가벼운 권태감이 동반되는 경우가 드물지 않습니다. 이는 소위 "경증" 질환의 특징이며, 회복 과 감염 후 면역 형성으로 끝납니다. 그러나 소아마비 바이러스는 혈액-뇌 장벽을 극복하고 중추신경계를 침투하여 "중증" 질환으로 발전할 수 있습니다. 척수 전각의 운동 뉴런이 바이러스에 의해 죽으면 골격근 마비가 발생하고, 그 결과 환자는 사망하거나 평생 장애를 겪게 됩니다.

소아마비에는 네 가지 주요 임상 형태가 있습니다.

• 유산(사소한 질병);
• 비마비성(수막염)으로 漿液性 수막염으로 나타남
• 중풍 환자;
• 눈에 띄지 않는(숨겨진).

병변의 위치에 따라 마비 형태는 척수성, 연수성, 다리성(pons) 및 기타 드문 형태로 나뉩니다.

소아마비의 경과는 감염량, 바이러스의 신경독성 정도, 그리고 감염체의 면역 상태에 따라 결정됩니다. 병변은 척수 전각, 특히 요추 확장 부위, 연수와 뇌교(pons)의 망상체 운동 세포, 소뇌, 그리고 대뇌 피질의 운동 영역과 전운동 영역에서 발견됩니다.

소아마비에 대한 면역

질병이 발병 한 후에도 (잠복성 질병 포함) 바이러스를 중화하는 항체와 면역 기억 세포 덕분에 평생 강력한 면역이 유지됩니다.

소아마비의 역학

감염원은 사람뿐입니다. 이 바이러스는 상기도의 상피 및 림프 조직에서 증식하지만, 카타르 증상이 나타나지 않아 공기 중 감염 경로는 큰 영향을 미치지 않습니다. 주요 감염 경로는 분변-구강입니다. 바이러스는 잠복기 말기(최종 3~7일)부터 질병 발생 후 40일까지, 경우에 따라 수개월 동안 분변을 통해 대량 배출됩니다.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

소아마비 치료

급성 소아마비 치료는 질병의 단계와 형태를 고려하여 포괄적으로 시행되어야 합니다. 마비성 소아마비의 경우, 조기에 정형외과적 치료를 시행하는 것이 특히 중요합니다. 소아마비 치료의 가장 중요한 점은 정확하고 장기적인 재활입니다. 호흡기 질환 환자는 특별히 훈련된 의료진의 특별한 감독을 받아야 합니다. 소아마비에 대한 특별한 치료법은 없습니다.

소아마비의 특정 예방

20세기 중반, 소아마비는 강력한 전염병으로 자리 잡았고, 주기적으로 수천 명에서 수만 명의 사람들에게 영향을 미쳐 그중 약 10%가 사망하고 40%는 평생 마비 증세를 보였습니다. 이 질병에 대한 유일하게 신뢰할 수 있는 무기는 소아마비 백신 과 이를 통한 집단 면역 구축뿐이었습니다. 이를 위해서는 바이러스가 필요한 양만큼 축적될 수 있는 방법을 개발해야 했습니다. 그리고 과학자들의 끊임없는 노력이 마침내 결실을 맺었습니다. 1940년대 후반에서 1950년대 초반, 바이러스 배양에 널리 사용되는 단층 세포 배양법(먼저 트립신 처리 후 이식)이 개발되었고, 이로써 소아마비 백신 개발의 실질적인 조건이 마련되었습니다. 세포 배양법 개발은 바이러스학 발전에 매우 중요했습니다. 20세기 50년대에는 두 가지 소아마비 백신이 개발되었습니다.

• J. Salk의 포름알데히드 불활성화 백신.
• A. 세빈의 생백신은 폴리오바이러스 I, II, III형의 약독화된 균주에서 추출한 것입니다.

생백신의 대량 생산은 1950년대에 우리나라에서 처음 이루어졌습니다. 1959년부터 이 백신을 이용한 소아마비 예방 접종이 즉시 시작되었습니다. 사백신과 생백신 모두 효과적이지만, 우리나라에서는 생백신을 선호합니다. 생백신은 장관 상피세포에서 증식하여 외부 환경으로 방출되고, 집단으로 순환하면서 야생형 소아마비 바이러스를 대체하기 때문입니다. WHO 권고에 따라 소아마비 예방 접종은 의무적이며, 생후 3개월부터 16세까지 접종합니다. 생백신은 매우 드물지만 합병증을 유발할 수 있으므로, 현재는 불활성화 솔크 백신을 이용한 예방 접종이 권장됩니다. 기존 백신의 도움으로 전 세계 모든 국가에서 소아마비 발생률은 고립된 사례로 감소될 수 있으며, 감소되어야만 합니다. 즉, 소아마비 발생률을 급격히 감소시키는 것이 가능해졌습니다.