연쇄상구균 감염의 원인과 발병 기전

연쇄상구균 감염의 원인

연쇄상구균 감염의 원인균은 Streptococaceae 과의 Streptococcus 속의 비운동성 통성 혐기성 그람 양성 구균입니다 . 이 속에는 대사적 특징, 문화적 및 생화학적 특성, 항원 구조가 다른 38종이 있습니다. 세포 분열은 한 평면에서만 일어나므로 쌍으로 위치하거나(쌍구균) 길이가 다른 사슬을 형성합니다. 일부 종은 낭을 가지고 있습니다. 병원균은 25~45°C의 온도에서 자랄 수 있으며 최적 온도는 35~37°C입니다. 농후한 영양 배지에서 직경 1~2mm의 콜로니를 형성합니다. 혈액이 있는 배지에서 일부 종의 콜로니는 용혈 구역으로 둘러싸여 있습니다. 연쇄상구균 속의 모든 대표균을 특징짓는 필수적 특징은 음성 벤지딘 및 카탈라아제 검사입니다. 연쇄상구균은 환경에서 내성을 가지고 있습니다. 이 병원균은 마른 고름이나 가래에서 수개월 동안 생존할 수 있습니다. 이 병원균은 60°C의 가열에 30분 동안 견딜 수 있으며, 소독제에 노출되면 15분 이내에 사멸합니다.

세포벽의 그룹 특이적 다당류 항원(물질 C)의 구조에 따라, 연쇄상구균은 라틴 문자(AO)로 표시되는 17개의 혈청학적 그룹으로 나뉩니다. 각 그룹 내에서 연쇄상구균은 단백질 M, P, T 항원의 특이성에 따라 혈청학적 변이로 나뉩니다. A군 연쇄상구균은 광범위한 초항원을 가지고 있습니다. 초항원은 적혈구 독소 A, B, C, 외독소 F(유사분열 인자), 연쇄상구균 초항원(SSA), 적혈구 독소(SpeX, SpeG, SpeH, SpeJ, SpeZ, SmeZ-2)입니다. 초항원은 항원제시세포 표면에 발현되는 주조직적합성복합체(MHC) 항원 및 T 림프구 베타 사슬의 가변 영역과 상호작용하여 림프구의 증식과 사이토카인, TNF-α, γ-인터페론의 강력한 분비를 유도합니다. 또한, A군 연쇄상구균은 연쇄상구균 용혈소 O와 S, 스트렙토키나아제, 히알루로니다아제, DNA 분해효소 B, 스트렙토도르나아제, 리포단백분해효소, 펩티다아제 등 생물학적으로 활성인 세포외 물질을 생성할 수 있습니다.

연쇄상구균의 세포벽은 피막, 단백질, 다당류(군 특이 항원), 그리고 점액단백질층으로 구성되어 있습니다. A군 연쇄상구균의 중요한 구성 성분은 단백질 M으로, 그람 음성균의 섬모와 구조적으로 유사합니다. 단백질 M(형 특이 항원)은 주요 병독성 인자입니다. 이 단백질에 대한 항체는 반복 감염에 대한 장기 면역을 제공하지만, 단백질 M의 구조에 따라 110가지 이상의 혈청학적 유형이 구분되며, 이는 체액성 방어 반응의 효과를 크게 감소시킵니다. 단백질 M은 식세포 반응을 억제하여 식세포에 직접 작용하고, 보체 성분과 옵소닌 수용체를 가리고, 피브리노겐, 피브린 및 그 분해산물을 표면에 흡착합니다. 또한, 초항원의 특성을 가지고 있어 림프구의 다클론성 활성화와 저친화도 항체 형성을 유발합니다. 이러한 특성은 조직 동종항원에 대한 내성 위반 및 자가면역 질환 발생에 중요한 역할을 합니다.

세포벽의 T-단백질과 지질단백분해효소(포유류 혈액의 지질 함유 성분을 가수분해하는 효소)는 유형 특이적 항원의 특성을 가지고 있습니다. 다양한 M-변이형의 연쇄상구균은 동일한 T-형을 가지거나 여러 T-형을 복합적으로 가질 수 있습니다. 지질단백분해효소 혈청형의 분포는 특정 M-형과 정확히 일치하지만, 이 효소는 연쇄상구균 균주의 약 40%에서 생성됩니다. T-단백질과 지질단백분해효소에 대한 항체는 보호 특성을 가지고 있지 않습니다. 캡슐에는 독성 인자 중 하나인 히알루론산이 함유되어 있습니다. 이는 식세포의 항균 작용으로부터 세균을 보호하고 상피 세포와의 접착을 촉진합니다. 히알루론산은 항원의 특성을 가지고 있습니다. 세균은 조직 침윤 시 히알루로니다제를 합성하여 캡슐을 독립적으로 파괴할 수 있습니다. 세 번째로 중요한 병원성 인자는 식세포의 활동을 억제하는 C5a-펩티다제입니다. 이 효소는 강력한 화학적 유인제 역할을 하는 보체 성분인 C5a를 분해하고 불활성화합니다.

A군 연쇄상구균은 다양한 독소를 생성합니다. 연쇄상구균 용혈소 O에 대한 항체가는 예후학적 가치가 있습니다. 연쇄상구균 용혈소 S는 혐기성 조건에서 용혈 활성을 나타내며 혈액 배지에서 표재성 용혈을 유발합니다. 두 용혈소 모두 적혈구뿐만 아니라 다른 세포도 파괴합니다. 연쇄상구균 용혈소 O는 심근세포를 손상시키고, 연쇄상구균 용혈소 S는 식세포를 손상시킵니다. A군 연쇄상구균의 일부 균주는 심장간 독소를 생성하며, 이는 심근과 횡격막을 손상시키고 간에 거대세포육아종을 형성합니다.

B군 연쇄상구균 분리주의 대부분은 S. agalactiae입니다. 최근 몇 년 동안 이 균주는 의료 종사자들의 관심을 점점 더 많이 받고 있습니다. B군 연쇄상구균은 일반적으로 비인두, 위장관, 그리고 질에 서식합니다. B군 연쇄상구균의 혈청학적 변이는 Ia, Ib, Ic, II, 그리고 III로 구분됩니다. 혈청형 1a와 III는 중추신경계와 호흡기 조직에 친화성이 있으며, 신생아에게 수막염을 유발하는 경우가 많습니다.

다른 종들 중에서도 인간의 지역사회획득 폐렴의 대부분을 유발하는 폐렴구균(S. pneumoniae)은 진단에 매우 중요합니다. 이들은 특정 집단 항원을 포함하지 않으며 혈청학적으로 이질적입니다. 낭포 항원의 구조에 따라 84가지의 혈청학적 변이가 구별됩니다.

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연쇄상구균 감염의 병인

대부분의 질병은 연쇄상구균이 인두와 비인두 점막에 침입한 후 발생합니다. 세포벽의 일부인 리포테이코산(lipoteichoic acid), M 단백질, F 단백질은 병원균이 편도선이나 다른 림프 세포 표면에 부착되도록 합니다. 단백질 M은 식세포의 항균력에 대한 박테리아의 저항성을 촉진하고, 피브리노겐, 피브린 및 그 분해산물과 결합합니다. 연쇄상구균이 번식하면 독소가 방출되어 편도선 조직의 염증 반응을 일으킵니다. 연쇄상구균이 림프 경로를 통해 림프절로 침입하면 국소(악하선) 림프절염이 발생합니다. 혈액을 통해 침투한 독성 성분은 소혈관의 전신 확장(임상적으로는 충혈 및 점상 발진)을 유발합니다. 혈관 투과성을 저해하는 알레르기 성분은 사구체신염, 관절염, 심내막염 등의 원인으로 여겨집니다. 패혈성 성분은 다양한 장기와 시스템에 병원균이 축적되고 화농성 염증 부위가 발생하게 합니다. A군 연쇄상구균(단백질 M, 비형 특이 단백질, A-다당류 등)에서 공통적인 교차 반응 항원 결정인자와 심장 및 신장 조직의 근원섬유 근초(sarcolemma)의 존재는 류머티즘 및 사구체신염을 유발하는 자가면역 과정의 발생을 결정합니다. 이러한 질환에서 연쇄상구균 감염의 주요 병인 요인은 분자 모방입니다. 연쇄상구균 항원에 대한 항체는 숙주의 자가항원과 반응합니다. 반면, 단백질 M과 적혈구 독소는 초항원의 특성을 나타내며 T 세포의 증식을 유발하여 면역 체계의 효과기 연결 고리의 연쇄 반응을 활성화하고 세포독성 매개체인 IL, TNF-α, 인터페론-감마의 방출을 유도합니다. 림프구 침윤과 사이토카인의 국소 작용은 침습성 연쇄상구균 감염(연조직염, 괴사성 근막염, 피부 병변, 내장 기관)의 발병 기전에 중요한 역할을 합니다. 침습성 연쇄상구균 감염의 발병 기전에 중요한 역할을 하는 것은 TNF-α와 체내 그람 음성 미생물총의 LPS, 그리고 적혈구 독소인 S. pyogenes와의 상승적 상호작용입니다.

연쇄상구균 감염의 역학

감염의 저장고이자 원천은 다양한 임상 형태의 급성 연쇄상구균 질환 환자와 병원성 연쇄상구균 보균자입니다. 역학적 관점에서 가장 큰 위험은 다음과 같습니다! 병소가 상기도에 국한된 환자(성홍열, 편도염)입니다. 이러한 환자는 전염성이 매우 강하며, 이들이 배출하는 세균에는 주요 병독성 인자인 피막과 M 단백질이 포함되어 있습니다. 이러한 환자로부터 감염되면 감염되기 쉬운 사람에게는 대부분 현성 감염이 발생합니다. 연쇄상구균 감염 병소가 호흡기 이외의 부위에 국한된 환자(연쇄상구균 농피증, 중이염, 유양돌기염, 골수염 등)는 전염성이 낮으며, 이는 체내 병원균 배출이 활발하지 않음과 관련이 있습니다.

급성 연쇄상구균 감염 환자의 감염 기간은 치료 방법에 따라 달라집니다. 성홍열과 편도염 환자에게 합리적인 항생제 치료를 하면 1.5~2일 이내에 병원균으로부터 신체를 보호할 수 있습니다. A군 연쇄상구균이 완전히 또는 부분적으로 감수성을 상실한 약물(설폰아미드, 테트라사이클린)은 회복 환자의 40~60%에서 회복기 보균자(convalence carrier)를 형성합니다.

장기 보균자의 15-20%가 존재하는 그룹에서는 연쇄상구균이 일반적으로 끊임없이 순환합니다. 탐폰당 미생물 초점의 크기가 103 CFU(집락 형성 단위)를 초과할 때 보균은 다른 사람에게 위험하다고 믿어집니다 ^. 이러한 보균 수준은 중요합니다. 건강한 A군 연쇄상구균 보균자의 약 50%입니다. 보균자에서 분리된 병원균의 배양 중 독성 균주는 환자에게서 분리된 균주의 환경보다 몇 배나 덜 자주 발견됩니다. 인후에서 B, C 및 G군 연쇄상구균의 보균은 A군 연쇄상구균의 보균보다 훨씬 덜 자주 관찰됩니다. 다양한 데이터에 따르면 여성의 4.5-30%에서 질과 직장에서 B군 연쇄상구균의 보균이 일반적입니다. 신체 내 병원균의 국소화는 제거 방법을 크게 결정합니다.

감염 전파 기전은 에어로졸(공기 중)이며, 드물게는 접촉(음식물 및 오염된 손과 생활용품을 통한 전파)을 통해 전파됩니다. 감염은 일반적으로 환자나 보균자와의 밀접하고 장시간 접촉을 통해 발생합니다. 병원균은 호기(기침, 재채기, 활발한 대화)를 통해 환경으로 방출되는 경우가 가장 흔합니다. 감염은 생성된 공기 중 에어로졸을 흡입할 때 발생합니다. 방에 많은 사람이 모이거나 장시간 밀접 접촉하면 감염 가능성이 높아집니다. 3m 이상 거리에서는 이러한 전파 경로가 사실상 불가능하다는 점을 고려해야 합니다.

병원균 전파에 기여하는 요인으로는 더러운 손, 가정용품, 오염된 음식 등이 있습니다. 또한, 실내 온도가 낮고 습도가 높은 것도 병원균 전파에 기여하는 요인입니다. A군 연쇄상구균은 특정 식품에 침입하면 증식하여 오랫동안 병원성을 유지할 수 있습니다. 따라서 우유, 콩포트, 버터, 삶은 계란 샐러드, 바닷가재, 조개류, 계란 샌드위치, 햄 등을 섭취할 때 편도선염이나 인두염이 발생하는 것으로 알려져 있습니다.

연쇄상구균 감염으로 인한 화농성 합병증 발생 위험은 수술 후 상처, 화상, 분만 중인 여성, 신생아에게 노출됩니다. 자가감염이 가능하며, 비뇨생식기 감염을 유발하는 B군 연쇄상구균은 성교를 통해 전파될 수 있습니다. 신생아 병리학에서 전파 요인은 양수 감염입니다. 50%의 경우, 태아가 산도를 통과하는 동안 감염될 수 있습니다.

사람의 자연적 감수성은 높습니다. 항연쇄상구균 면역은 항독성 및 항균성을 지닙니다. 또한, DTH 유형에 의한 신체의 감작이 발생하며, 이는 많은 연쇄상구균 감염 후 합병증의 발병 기전과 관련이 있습니다. 연쇄상구균 감염 환자의 면역은 유형 특이적입니다. 다른 병원균 혈청형에 감염될 경우 재발이 가능합니다. 단백질 M에 대한 항체는 거의 모든 환자에서 발병 2주차부터 5주차까지, 그리고 발병 후 10년에서 30년까지 검출됩니다. 이러한 항체는 신생아의 혈액에서 종종 검출되지만, 생후 5개월이 되면 사라집니다.

연쇄상구균 감염은 널리 퍼져 있습니다. 온대 및 한랭 기후 지역에서는 인두 및 호흡기 감염 발생률이 100명당 5~15건입니다. 아열대 및 열대 기후의 남부 지역에서는 피부 병변(연쇄상구균 피부병, 농가진)이 가장 중요하며, 특정 계절에는 소아에서 발생률이 20% 이상에 달합니다. 경미한 부상, 벌레 물림, 그리고 피부 위생 불량이 연쇄상구균 감염 발생의 주요 원인입니다.

병원 내 연쇄상구균 감염은 산부인과, 소아과, 외과, 이비인후과, 안과 등에서 발생할 수 있습니다. 감염은 침습적 의료 및 진단 시술 중 내인성 감염과 외인성 감염(직원과 환자 간의 연쇄상구균 보균자)으로 모두 발생합니다.

주기성은 연쇄상구균 감염의 유행 과정의 특징적인 특징 중 하나입니다. 2~4년 간격의 잘 알려진 주기성 외에도 40~50년 이상의 주기성이 있습니다. 이러한 파동적 특성의 특이성은 특히 심각한 임상 형태의 발생과 소멸입니다. 성홍열과 편도인두염의 상당수는 화농성 패혈증(중이염, 수막염, 패혈증) 및 면역병리학적(류머티즘, 사구체신염) 과정으로 인해 악화됩니다. 연조직의 심부 병변을 동반하는 중증 전신 감염 형태는 이전에 "연쇄상구균 괴저"라는 용어로 불렸습니다. 1980년대 중반 이후 많은 국가에서 연쇄상구균 감염 발생률이 증가했는데, 이는 S. pyogenes로 인한 질병의 병리학적 구조 변화와 일치합니다. 중증 전신성 감염(종종 치명적인)의 집단 사례가 다시 보고되기 시작했습니다(독성 쇼크 증후군(TSS), 패혈증, 괴사성 근염, 근막염 등). 미국에서는 매년 1만~1만 5천 건의 침습성 연쇄상구균 감염 사례가 보고되며, 그중 5~19%(500~1,500건)가 괴사성 근막염입니다.

실험실 연구 방법의 광범위한 활용을 통해 침습성 연쇄상구균 질환의 재발이 인구 내 병원균 혈청형의 변화와 관련이 있음을 확인할 수 있었습니다. 즉, 류마티스성 및 독소성 혈청형이 M형 혈청형을 대체했습니다. 또한, 류마티스열과 독성 감염(독성 편도인두염, 성홍열, TSS)의 발생률도 증가했습니다.

연쇄상구균 감염과 그 결과로 인한 경제적 피해는 바이러스성 간염보다 약 10배 높습니다. 연구된 연쇄상구균 감염 중 경제적으로 가장 중요한 것은 편도선염(57.6%), 연쇄상구균 원인에 의한 급성 호흡기 감염(30.3%), 단독(9.1%), 성홍열 및 활동성 류머티즘(1.2%), 그리고 마지막으로 급성 신염(0.7%)입니다.

원발성 연쇄상구균 감염은 계절성 이환율의 50~80%를 차지합니다. 호흡기 연쇄상구균 감염은 가을-겨울-봄에 뚜렷한 계절성을 보입니다. 계절성 이환율은 주로 유치원에 다니는 아동에 의해 결정됩니다.

질병률이 계절적으로 증가하는 시점은 조직된 집단의 형성이나 갱신, 그리고 그 수에 따라 결정적으로 영향을 받습니다.

1년에 한 번씩 갱신되는 조직 집단에서는 감염률이 계절적으로 한 번 증가하는 것으로 관찰됩니다. 2회 갱신되는 경우, 특히 군인 집단에서 나타나는 이환율의 계절적 증가가 두 배로 나타납니다. 봄철 징집과 관련된 첫 번째 이환율 최고치는 6월에서 7월에, 가을철 징집과 관련된 두 번째 이환율 최고치는 12월에서 1월에 나타납니다.

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