Public Health Weekly Report 2024; 17(42): 1786-1801
Published online October 4, 2024
https://doi.org/10.56786/PHWR.2024.17.42.2
© The Korea Disease Control and Prevention Agency
이민지, 조윤희, 박선환, 한명국*
질병관리청 진단분석국 바이러스분석과
*Corresponding author: 한명국, Tel: +82-43-719-8190, E-mail: mghan@korea.kr
This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
바이러스성 장관감염증은 노로바이러스 등으로 인해 발병하는 감염병으로, 주로 오염된 물과 식품 섭취로 인해 발병하며, 구토, 설사 및 복통 등의 증상을 유발하는 수인성 및 식품매개감염병 중 하나이다. 최근 5년(2019–2023년) 동안 설사 증상으로 내원 또는 입원한 환자의 분변(54,451건)에서 5종의 바이러스(노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스)에 대한 연령별, 시기별 검출률과 유전형을 분석하였다. 수집된 검체 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었으며, 5년 평균 검출률은 11.7%였다. 이 중 연령군에서는 5세 이하(68.1%)에서 바이러스의 검출률이 높았으며, 노로바이러스의 검출률(69.2%)이 가장 높게 나타났다. 시기별 검출률은 겨울철에 높고, 여름철에 낮게 관찰되었다. 검출된 장관 감염바이러스의 주요 유전형은 노로바이러스 GII.4형, 그룹 A 로타바이러스 G8P[8]형, 장내아데노바이러스 F41형, 아스트로바이러스 type 1a형, 그리고 사포바이러스 GI형이었다. 장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없기에 지속적인 병원체 감시가 요구된다.
Keywords 장관감염 바이러스, 감시, 검출률, 유전형
장관감염증은 오염된 물이나 음식의 섭취 등으로 인해 발생한다. 바이러스성 장관감염증의 원인 병원체로는 노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스 등이 있다. 대개 겨울철과 5세 이하에서 병원체의 검출률이 높다.
5년 동안 수집된 검체는 총 54,451건이며, 이 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었다. 5년 평균 검출률은 11.7%(7.7–14.4%)로 확인되었다. 양성 중에서 5세 이하(68.1%)와 노로바이러스(69.2%)에서 높은 검출률을 보였다. 최근 5년 동안 검출된 5종 바이러스의 주요 유전형은 각각 노로바이러스 GII.4형, 그룹 A 로타바이러스 G8P[8]형, 장내아데노바이러스 F41형, 아스트로바이러스 type 1a형, 그리고 사포바이러스 GI형이었다.
장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없다. 또한 병원체별로 유전형이 다양하게 검출되고 있으므로 새로운 오염원에 의한 집단사례 발생을 대비하여 지속적인 감시가 필요하다.
장관감염증은 세균이나 바이러스 등의 병원체에 의한 구토와 설사를 주 증상으로 하는 감염병으로[1], 현재 국내에서 장관감염증은 제4급 법정감염병으로 지정되어 관리되고 있다. 대개 이러한 장관감염증은 잠복기가 24–72시간으로 짧으며, 임상증상은 보통 3–6일 동안, 길게는 14일까지 나타나기도 한다[2]. 장관감염증은 모든 연령에서 발생할 수 있는 매우 흔한 질환이며, 매년 전 세계 인구의 약 10명 중 1명에서 발병을 한다. 대부분 자연적으로 치유되며, 성인에서는 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 5세 이하의 영∙유아에서는 심한 설사와 함께 동반되는 탈수 증상으로 인해 위중한 상태로 진행될 수 있다[2]. 장관감염증은 감염된 사람과의 접촉을 통해서도 병원체가 전파되어 타인에게 전염시킬 수 있으므로 주의가 필요하다.
바이러스성 병원체로는 노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스가 있다. 이 중에 노로바이러스는 검출률이 가장 높은 대표적인 병원체로 영∙유아뿐 아니라 전 연령층에서 집단발생을 일으키며, 전염성이 매우 강하여 병원, 어린이집, 식당 등 사람이 밀집된 환경 내에서 특히 발병률이 높다[3]. 노로바이러스의 유전형군(genogroup)은 10개(GI–GX)로 분류되지만, 인체감염이 확인된 유전형군은 세 종류(GI, GII, GIV)이다. 유전형군은 다시 유전형으로 세분화되며, 총 48개의 유전형(genotype)으로 구분되고 있다. 특히, GII.4형은 지난 20년 동안 인체감염을 유발하는 대표적인 유전형으로 알려져 있다[4].
로타바이러스는 중간 피막(VP6)의 항원성에 의해 A부터 G까지 총 7개의 혈청군(serogroup)으로 분류되며, 인체감염을 일으키는 혈청군은 그룹 A, B, C형이 알려져 있다[1]. 로타바이러스 감염증은 영∙유아 설사의 중요 병원체이며, 미국에서는 영∙유아 설사 환자의 약 5–10%에서 그룹 A 로타바이러스가 검출되기도 하였다. 이 중 30–50%는 심한 설사 증상을 보인 것으로 알려져 있다[5]. 로타바이러스 백신이 도입된 다른 국가에서도 전체 로타바이러스 감염증 환자는 감소하였으나 영∙유아에서는 지속해서 높은 검출률을 보이기도 하였다[5,6].
장내아데노바이러스는 유전형에 따라 급성 호흡기질환, 위장관염, 유행성 결막염, 뇌막염, 출혈성 방광염 등 다양한 질환을 일으키며, 이 중에 F그룹에 속하는 40형과 41형이 위장관 질환을 일으킨다[7]. 아스트로바이러스는 유전형이 1–8형까지 있으며, 전 세계적으로 type 1a형의 검출률이 가장 높다[1]. 일부 국가에서는 그룹 A 로타바이러스에 이어 두 번째로 검출률이 높은 병원체로 보고된 바도 있다[8]. 사포바이러스는 노로바이러스와 같은 칼리시바이러스과(family Caliciviridae)에 속하고, 그룹 GI, GII, GIV 및 GV가 사람에서 검출되며 노로바이러스에 비해 상대적으로 증상이 약하고 검출률도 낮은 편이다[9].
질병관리청에서는 장관감염증을 유발하는 원인 병원체의 유행 양상을 파악하기 위해 수인성 및 식품매개감염병 병원체 감시 사업 엔터넷(Enteric Pathogens Active Surveillance Network)을 운영하고 있다. 본 사업은 2003년부터 시작되었으며, 장관감염증을 보이는 환자로부터 채취한 검체에서 원인 병원체(세균 10균속, 바이러스 5종, 원충 4종)를 확인하고, 병원체에 대한 특성을 분석하여 수인성 및 식품매개감염병의 유행 양상 파악 및 관리를 위한 자료로 활용하고 있다. 본 글에서는 5종의 장관감염증 원인 바이러스의 검출률과 유전형을 분석하였다.
엔터넷 감시 사업의 일환으로 전국 76개 의료기관과 18개 보건환경연구원의 협조를 통해 수집된 검체를 분석하였다(2023년 12월 기준). 일부 협력 의료기관의 변동(10개 이내)과 세종시 보건환경연구원이 추가된(2022년 8월) 것 외에는 의료기관과 보건환경연구원의 협력을 통한 수집 체계는 동일하게 유지되었다. 수집되는 검체는 장관감염증 환자의 분변이나 직장 면봉이 대상이며, 장관감염증 환자의 기준은 하루 3회 이상 묽은 배변을 하거나, 구토, 오심, 발열(구강 체온 37.8℃ 이상)과 같은 수인성 및 식품매개감염병의 주요 증상을 보이는 경우를 말한다. 검체는 증상 발생 직후 채취하거나 최소한 48시간 이내(항균제 처치 전)에 채취하며 분변 또는 직장도말 면봉을 이용하여 채취되었다. 보건환경연구원에서는 협력병원에서 제공한 검체를 표준검사법에 따라 검사하여 원인 병원체의 양/음성 여부를 확인하고, 검체 정보 및 검사 결과는 질병보건통합관리시스템(is.kdca.go.kr)을 통해 보고하였다.
본 글에서는 최근 5년(2018년 12월 30일부터 2023년 12월 30일까지) 동안 접수된 검체 정보와 실험실 검사 결과를 이용하였다. 확보한 검체 정보는 연령별, 시기별 분포에 따라 분석하였으며, 통계분석의 정확도를 위해 환자의 연령, 성별, 검체 채취 일자 정보가 누락된 검체는 분석에서 제외하였다. 연령에 따른 분류는 0–12개월 미만은 0세, 12–24개월 미만은 1세로 구분하여 정리하였고, 세부적인 연령군은 0–5세, 6–9세, 10세 이후로는 10살 단위로 나누었다. 시기에 따른 분류는 월별로 구분하여 계절에 따른 경향을 파악할 수 있도록 하였다. 자료 분석을 위한 프로그램은 Microsoft Excel 2021(Microsoft)을 사용하였다.
장관감염증 환자로부터 수집된 분변 검체는 전처리 과정을 거쳤다. 우선 분변 1 g을 멸균된 인산 완충 생리식염수(phosphate-buffered saline) 9 ml에 섞은 후 약 3분간 균질화(vortexing)하였다. 균질화된 시료는 약 10분간 원심분리(12,000 rpm, 4℃)를 거쳐 상층액만 취한 후 추후 분석에 사용하였다.
병원체별 양/음성 판정 시험은 특성에 맞는 표준시험법에 따라 시행하였다. 노로바이러스, 아스트로바이러스 및 사포바이러스는 특이 유전자 검출법을 통해 유전자가 확인되면 양성으로 판정하였다. 로타바이러스와 장내아데노바이러스는 특이 항원 검출법을 통해 바이러스 항원을 검출하였다. 세부 시험법으로는 노로바이러스는 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(real-time reverse transcription polymerase chain reaction, real-time RT-PCR) 검사법을 사용하였고, 아스트로바이러스와 사포바이러스는 일반 역전사 중합효소 연쇄반응(conventional RT-PCR) 검사법을 사용하였다. 그룹 A 로타바이러스와 장내아데노바이러스는 항원 검출 효소 면역법(enzyme-linked immunosorbent assay)을 사용하였다.
양성으로 판정된 검체는 병원체별 유전형 분석용(genotyping) 프라이머를 이용하여 유전자를 증폭하였다. 증폭된 유전자 산물은 전기영동을 통해 증폭 여부를 확인한 후 염기서열을 분석하였다. 유전자 염기서열은 MEGA 11.0 프로그램(Molecular Evolution Genetics Analysis 11.0 software; Pennsylvania State University, www.megasoftware.net)을 이용하여 가공 및 분석을 하였으며, National Center for Biotechnology Information (NCBI)에서 제공하는 BLAST 검색엔진(NCBI, https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)을 보조적으로 사용하였다.
엔터넷 감시 사업을 통해 5년 동안(2019–2023년) 수집된 분변 검체는 56,499건이었고, 통계분석에 사용된 검체는 54,451건이었다. 이 중에서 1종 이상의 병원체가 검출된 양성 검체는 6,415건(11.8%)이었다. 연도별 검출률은 2019년 12.8% (1,294/10,136건), 2020년 7.7% (720/9,377건), 2021년 12.9% (1,232/9,582건), 2022년 14.4% (1,659/11,542건), 2023년 10.9% (1,510/13,813건)로, 5년 평균 검출률은 11.7%였다. 특히, 2020년에 검체 건수 및 검출률이 가장 낮았으며, 2022년 검출률이 가장 높았다.
지난 5년 동안 수집된 검체 중, 검체 수는 80세 이상 연령군에서 13.8% (7,495건)로 가장 많았으나, 검출률은 5세 이하 연령군에서 68.1% (4,366건)로 가장 높았다. 특히, 2세 연령에서 20.6% (1,320건)로 가장 높게 확인되었다(그림 1). 그 다음 6–9세 연령군에서 8.8% (562건), 10–19세에서 5.7% (365건)로 나타났으며, 20세 이상에서는 5.0% 이하의 검출률을 보였다.
바이러스별 양성 비율에서 단일 병원체가 검출된 경우는 노로바이러스의 검출률이 69.2% (4,437건)로 가장 높았다(표 1). 이어서 아스트로바이러스(9.5%, 608건), 그룹 A 로타바이러스(9.2%, 588건), 장내아데노바이러스(7.8%, 500건), 사포바이러스(4.4%, 282건) 순으로 검출되었다. 동일 검체에서 두 종류 이상의 병원체가 동시에 검출된 중복감염의 경우는 107건으로 확인되었다. 두 종류 병원체가 검출된 경우로는 102건으로, 노로바이러스와 로타바이러스(40건), 노로바이러스와 아스트로바이러스(39건), 로타바이러스와 장내아데노바이러스(23건)가 검출되었다. 세 종류의 병원체가 동시에 검출된 경우는 5건으로, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 아스트로바이러스 검출이 2건 확인되었으며, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 아데노바이러스, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 사포바이러스, 로타바이러스와 장내아데노바이러스 그리고 아스트로바이러스 검출도 각각 1건씩 확인되었다.
바이러스 | 노로바이러스 | 그룹 A 로타바이러스 | 장내아데노바이러스 | 아스트로바이러스 | 사포바이러스 |
---|---|---|---|---|---|
노로바이러스 | 69.2 | 0.6 | 0.4 | 0.6 | 0.1 |
그룹 A 로타바이러스 | - | 9.2 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
장내아데노바이러스 | - | - | 7.8 | 0.1 | 0.1 |
아스트로바이러스 | - | - | - | 9.5 | 0.1 |
사포바이러스 | - | - | - | - | 4.4 |
–=not available.
높은 검출률을 보이는 5세 이하를 대상으로 시기별 및 바이러스별 검출률을 자세히 분석하였다. 5종 장관감염증 바이러스의 시기별 검출률을 살펴보면, 겨울철(12–2월)에 높고, 여름철(7–9월)에 낮은 양상을 보였다(그림 2). 월별 평균 검출률은 1월에 44.2%로 가장 높고, 10월에 9.1%로 가장 낮게 나타났다. 다만, 2022년에는 특이하게도 여름철에 높은 검출률을 보였다. 이후 2023년에는 2019년과 유사하게 다시 겨울철에 높고, 여름철에 낮은 유행 양상을 보였다.
바이러스별 검출률을 살펴보면, 5종 중 가장 높은 검출률을 차지하는 노로바이러스가 전체 검출률의 양상과 비슷하게 나타났다. 로타바이러스는 2019–2020년에는 봄철 유행 양상을 보이다가 2021–2022년 시기에는 검출률이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 이후 2023년에는 2019년도와 유사하게 봄철에 유행하는 양상이 확인되었다. 장내아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스는 매년 10% 내의 낮은 검출률을 보였다. 특히 사포바이러스의 경우 2020–2021년에는 거의 검출되지 않았다. 특이한 점은 2021년 봄부터 2022년 겨울까지 이 세 종류 바이러스의 검출률이 다른 해에 비해 증가하였다는 것을 확인하였다.
최근 5년간(2019–2023년) 국내 유행한 병원체별 주요 유전형은 다음과 같다. 노로바이러스는 GII 유전자군이 주로 검출되었으며(그림 3A), 특히 GII 유전자군 중 GII.4 유전형이 5년 동안 연속하여 우세한 유전형으로 확인되었다(평균 55.2%). 그 다음으로 GII.2형이 2022년을 제외하고 계속해서 검출되었다. 로타바이러스의 경우, 국내에서 5년 동안 5% 이상 검출률을 나타낸 유전형은 7가지로, 이 중 G8P[8]이 5년 동안 지속적으로 가장 우세하였다(그림 3B). 다음으로 G3P[8]이 최근까지 꾸준히 검출되고 있으며, G2P[4] 및 G9P[8]은 2022년 이후 검출률이 감소하였다.
아스트로바이러스는 type 1a형이 평균 71.2%로 높은 검출률을 나타냈으며, 2021–2022년엔 5% 이하의 낮은 검출률을 나타내던 type 4c형이 2023년에 12.0%로 다시 높은 검출률을 나타내었다(그림 3C). 장내아데노바이러스는 주로 위장관염을 일으키는 F41형이 평균 82.8%로 가장 많이 검출되었으며, 호흡기 아데노바이러스의 유전형인 B, C group도 검출되었다(그림 3D). 사포바이러스는 GI, GII, GV group이 주로 검출되었다(그림 3D). 다만, 사포바이러스는 장관감염증의 원인이 되는 비율 자체가 낮아 주요 유전형 분석을 위한 통계분석에 한계가 있었다.
본 글에서는 최근 5년 동안의 장관감염증 원인 바이러스 유행 양상을 살펴보았다. 수집된 검체 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었다. 5년 평균 검출률은 11.7% (7.7–14.4%)로 확인되었다. 바이러스성 장관감염증은 연령에 따라 감수성이 다른데, 5세 이하 연령의 어린 아이들에게 검출률이 높은 양상을 보인다[1,2]. 실제로 양성 검체 중에서 연령군별로는 5세 이하의 어린 아이에게서 68.1%로 높은 검출률을 보였으며, 바이러스별로는 노로바이러스가 69.2%로 가장 높은 검출률을 확인할 수 있었다. 노로바이러스는 이전에 보고된 바와 같이[10,11], 최근 5년 발생 양상에서도 겨울철에 높은 검출률과 여름철과 가을철에 낮은 검출률을 보였지만, 2022년은 겨울철뿐만 아니라 여름철에도 높은 검출률이 나타났다. 로타바이러스는 주로 봄철 유행하는 양상을 보이는데[11], 2021–2022년에는 비교적 낮은 검출률이 확인되었다. 장내아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스는 뚜렷한 계절적 특성이나 주기성 없이 연중 발생하지만[10,11], 특이하게도 2021–2022년에는 비교적 높은 검출률을 보였다. 이러한 특정 시기의 병원체 검출 원인은 정확히 파악할 순 없으나, 코로나바이러스감염증-19의 유행 및 사회적 거리 두기 해제 등의 영향을 받아 장관감염증의 유행 양상이 영향을 받은 것으로 추측한다.
노로바이러스의 유전형은 전 세계적으로 GII.4형이 가장 우세하다고 보고되고 있는데[3,4], 본 글에서 분석한 결과에서도 동일하게 GII.4형이 최근 5년 동안 지속해서 우세한 유전형으로 확인되었다. 그룹 A 로타바이러스는 G1–4와 P[4 또는 8]이 사람에게서 주로 질병을 일으킴으로 그 조합이 되어 나타내는 유전형이 다양하다[6,10]. 본 글에서는 G8P[8]형이 가장 우세한 유전형으로 확인되었으며, 이 외에도 다양한 유전형이 5% 이상 확인되었다. 다양한 유전형이 나타나는 노로바이러스나 로타바이러스와는 다르게, 장내아데노바이러스는 F41형이, 아스트로바이러스는 type 1a형이 70% 이상 검출률을 보여 독보적인 우세 유전형으로 확인되었다. 이러한 type 1a와 F41은 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 널리 검출되는 유전형이다[10]. 사포바이러스의 인체감염 유발 유전자는 GI–GV로 알려져 있으며[9], 국내에서는 GI, GII, GV의 유전형이 확인되었다. 다만, 전체 양성 건수 자체가 적어 특별히 우세한 유전형을 확인하긴 어려웠다.
2019년부터 2023년까지의 병원체 검출률은 실제 바이러스성 장관감염증 환자 발생 수치와 유사한 양상을 보였다[12]. 본 원고에서도 확인된 바와 같이, 2022년도 여름은 검출률뿐만 아니라 실제 환자 발생도 높은 건수를 보였다. 다만, 실제 신고 환자에 대한 정보는 전체 연령의 환자수 외에 다른 정보를 확인할 수 없었기에 추가적인 비교 분석에는 어려움이 있었다. 향후 바이러스성 장관감염증 신고 환자로부터 검출된 병원체의 유전형이나 지역별∙연령별 등의 환자 정보와 병원체 감시 결과의 연계 분석이 수행된다면, 보다 효율적인 장관감염증 감시체계가 운영될 수 있을 것이다.
본 원고에서는 바이러스성 장관감염증 원인 병원체에 대한 개별 발생 건에 한하여 표본 감시를 수행한 결과를 분석하였다. 장관감염증은 보균자와의 직∙간접적 접촉이나 오염된 식품 및 환경 등 다양한 원인과 높은 전염성에 의해 빠르게 감염될 수 있기에 집단발생 사례도 빈번히 일어나고 있다[10]. 하지만, 국내 집단발생에 대한 분석과 관련하여 문헌으로 보고된 것이 없어서 비교가 어려웠다. 추후, 집단발생에서 나타나는 역학적 요인들(발생 장소∙경위 등)과 검출되는 병원체 정보(바이러스 종류∙유전형 등)를 표본 감시와 함께 분석한다면 장관감염증의 대응과 대비를 위한 유용한 과학적 근거가 될 수 있을 것이다.
장관감염증은 오염된 식품 또는 사람 간의 전파로 전염이 가능한 질환이기에 전 세계적으로 흔한 질환 중 하나이다. 기후 변화나 해외여행, 교통수단 발달과 물류의 다양화로 지역 간 격차가 좁아지는 등 장관감염증의 유행 양상에 영향을 줄 수 있는 인자들도 다양해지고 있다. 특히 장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없기에 지속적인 병원체 감시가 요구된다. 엔터넷 감시망은 수인성 및 식품매개감염병 원인 병원체의 유행 양상과 특성을 분석하여 과학적 정보를 바탕으로 국가 감염병 예방 및 관리 강화에 큰 기여를 하고 있다. 이와 더불어 장관감염증 원인 병원체 감시뿐만 아니라, 실제 장관감염증 환자 발생 및 집단발생과의 연계 분석을 수행하여 데이터가 축적된다면 보다 강화된 장관감염증 관리 체계를 구축하는 데에 도움이 될 것이다. 이를 위해 병원체 진단, 분석 및 정보 공유를 위한 질병관리청과 시∙도 보건환경연구원 그리고 민간 의료기관과의 유기적인 감시체계 운영이 필요하다.
Acknowledgments: We thank 18 Public Health and Environment Research Institutes for support.
Ethics Statement: Not applicable.
Funding Source: This study was supported by intramural funds (Grant no. 6332-304) from the Korea Disease Control and Prevention Agency.
Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.
Author Contributions: Data curation: MJL. Formal analysis: MJL, SWP. Methodology: YHJ, SWP. Supervision: MGH. Visualization: MJL. Writing - original draft: MJL. Writing - review & editing: SWP, MGH.
Public Health Weekly Report 2024; 17(42): 1786-1801
Published online October 31, 2024 https://doi.org/10.56786/PHWR.2024.17.42.2
Copyright © The Korea Disease Control and Prevention Agency.
이민지, 조윤희, 박선환, 한명국*
질병관리청 진단분석국 바이러스분석과
This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
바이러스성 장관감염증은 노로바이러스 등으로 인해 발병하는 감염병으로, 주로 오염된 물과 식품 섭취로 인해 발병하며, 구토, 설사 및 복통 등의 증상을 유발하는 수인성 및 식품매개감염병 중 하나이다. 최근 5년(2019–2023년) 동안 설사 증상으로 내원 또는 입원한 환자의 분변(54,451건)에서 5종의 바이러스(노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스)에 대한 연령별, 시기별 검출률과 유전형을 분석하였다. 수집된 검체 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었으며, 5년 평균 검출률은 11.7%였다. 이 중 연령군에서는 5세 이하(68.1%)에서 바이러스의 검출률이 높았으며, 노로바이러스의 검출률(69.2%)이 가장 높게 나타났다. 시기별 검출률은 겨울철에 높고, 여름철에 낮게 관찰되었다. 검출된 장관 감염바이러스의 주요 유전형은 노로바이러스 GII.4형, 그룹 A 로타바이러스 G8P[8]형, 장내아데노바이러스 F41형, 아스트로바이러스 type 1a형, 그리고 사포바이러스 GI형이었다. 장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없기에 지속적인 병원체 감시가 요구된다.
Keywords: 장관감염 바이러스, 감시, 검출률, 유전형
장관감염증은 오염된 물이나 음식의 섭취 등으로 인해 발생한다. 바이러스성 장관감염증의 원인 병원체로는 노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스 등이 있다. 대개 겨울철과 5세 이하에서 병원체의 검출률이 높다.
5년 동안 수집된 검체는 총 54,451건이며, 이 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었다. 5년 평균 검출률은 11.7%(7.7–14.4%)로 확인되었다. 양성 중에서 5세 이하(68.1%)와 노로바이러스(69.2%)에서 높은 검출률을 보였다. 최근 5년 동안 검출된 5종 바이러스의 주요 유전형은 각각 노로바이러스 GII.4형, 그룹 A 로타바이러스 G8P[8]형, 장내아데노바이러스 F41형, 아스트로바이러스 type 1a형, 그리고 사포바이러스 GI형이었다.
장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없다. 또한 병원체별로 유전형이 다양하게 검출되고 있으므로 새로운 오염원에 의한 집단사례 발생을 대비하여 지속적인 감시가 필요하다.
장관감염증은 세균이나 바이러스 등의 병원체에 의한 구토와 설사를 주 증상으로 하는 감염병으로[1], 현재 국내에서 장관감염증은 제4급 법정감염병으로 지정되어 관리되고 있다. 대개 이러한 장관감염증은 잠복기가 24–72시간으로 짧으며, 임상증상은 보통 3–6일 동안, 길게는 14일까지 나타나기도 한다[2]. 장관감염증은 모든 연령에서 발생할 수 있는 매우 흔한 질환이며, 매년 전 세계 인구의 약 10명 중 1명에서 발병을 한다. 대부분 자연적으로 치유되며, 성인에서는 큰 문제가 되지 않는다. 그러나 5세 이하의 영∙유아에서는 심한 설사와 함께 동반되는 탈수 증상으로 인해 위중한 상태로 진행될 수 있다[2]. 장관감염증은 감염된 사람과의 접촉을 통해서도 병원체가 전파되어 타인에게 전염시킬 수 있으므로 주의가 필요하다.
바이러스성 병원체로는 노로바이러스, 그룹 A 로타바이러스, 장내아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스가 있다. 이 중에 노로바이러스는 검출률이 가장 높은 대표적인 병원체로 영∙유아뿐 아니라 전 연령층에서 집단발생을 일으키며, 전염성이 매우 강하여 병원, 어린이집, 식당 등 사람이 밀집된 환경 내에서 특히 발병률이 높다[3]. 노로바이러스의 유전형군(genogroup)은 10개(GI–GX)로 분류되지만, 인체감염이 확인된 유전형군은 세 종류(GI, GII, GIV)이다. 유전형군은 다시 유전형으로 세분화되며, 총 48개의 유전형(genotype)으로 구분되고 있다. 특히, GII.4형은 지난 20년 동안 인체감염을 유발하는 대표적인 유전형으로 알려져 있다[4].
로타바이러스는 중간 피막(VP6)의 항원성에 의해 A부터 G까지 총 7개의 혈청군(serogroup)으로 분류되며, 인체감염을 일으키는 혈청군은 그룹 A, B, C형이 알려져 있다[1]. 로타바이러스 감염증은 영∙유아 설사의 중요 병원체이며, 미국에서는 영∙유아 설사 환자의 약 5–10%에서 그룹 A 로타바이러스가 검출되기도 하였다. 이 중 30–50%는 심한 설사 증상을 보인 것으로 알려져 있다[5]. 로타바이러스 백신이 도입된 다른 국가에서도 전체 로타바이러스 감염증 환자는 감소하였으나 영∙유아에서는 지속해서 높은 검출률을 보이기도 하였다[5,6].
장내아데노바이러스는 유전형에 따라 급성 호흡기질환, 위장관염, 유행성 결막염, 뇌막염, 출혈성 방광염 등 다양한 질환을 일으키며, 이 중에 F그룹에 속하는 40형과 41형이 위장관 질환을 일으킨다[7]. 아스트로바이러스는 유전형이 1–8형까지 있으며, 전 세계적으로 type 1a형의 검출률이 가장 높다[1]. 일부 국가에서는 그룹 A 로타바이러스에 이어 두 번째로 검출률이 높은 병원체로 보고된 바도 있다[8]. 사포바이러스는 노로바이러스와 같은 칼리시바이러스과(family Caliciviridae)에 속하고, 그룹 GI, GII, GIV 및 GV가 사람에서 검출되며 노로바이러스에 비해 상대적으로 증상이 약하고 검출률도 낮은 편이다[9].
질병관리청에서는 장관감염증을 유발하는 원인 병원체의 유행 양상을 파악하기 위해 수인성 및 식품매개감염병 병원체 감시 사업 엔터넷(Enteric Pathogens Active Surveillance Network)을 운영하고 있다. 본 사업은 2003년부터 시작되었으며, 장관감염증을 보이는 환자로부터 채취한 검체에서 원인 병원체(세균 10균속, 바이러스 5종, 원충 4종)를 확인하고, 병원체에 대한 특성을 분석하여 수인성 및 식품매개감염병의 유행 양상 파악 및 관리를 위한 자료로 활용하고 있다. 본 글에서는 5종의 장관감염증 원인 바이러스의 검출률과 유전형을 분석하였다.
엔터넷 감시 사업의 일환으로 전국 76개 의료기관과 18개 보건환경연구원의 협조를 통해 수집된 검체를 분석하였다(2023년 12월 기준). 일부 협력 의료기관의 변동(10개 이내)과 세종시 보건환경연구원이 추가된(2022년 8월) 것 외에는 의료기관과 보건환경연구원의 협력을 통한 수집 체계는 동일하게 유지되었다. 수집되는 검체는 장관감염증 환자의 분변이나 직장 면봉이 대상이며, 장관감염증 환자의 기준은 하루 3회 이상 묽은 배변을 하거나, 구토, 오심, 발열(구강 체온 37.8℃ 이상)과 같은 수인성 및 식품매개감염병의 주요 증상을 보이는 경우를 말한다. 검체는 증상 발생 직후 채취하거나 최소한 48시간 이내(항균제 처치 전)에 채취하며 분변 또는 직장도말 면봉을 이용하여 채취되었다. 보건환경연구원에서는 협력병원에서 제공한 검체를 표준검사법에 따라 검사하여 원인 병원체의 양/음성 여부를 확인하고, 검체 정보 및 검사 결과는 질병보건통합관리시스템(is.kdca.go.kr)을 통해 보고하였다.
본 글에서는 최근 5년(2018년 12월 30일부터 2023년 12월 30일까지) 동안 접수된 검체 정보와 실험실 검사 결과를 이용하였다. 확보한 검체 정보는 연령별, 시기별 분포에 따라 분석하였으며, 통계분석의 정확도를 위해 환자의 연령, 성별, 검체 채취 일자 정보가 누락된 검체는 분석에서 제외하였다. 연령에 따른 분류는 0–12개월 미만은 0세, 12–24개월 미만은 1세로 구분하여 정리하였고, 세부적인 연령군은 0–5세, 6–9세, 10세 이후로는 10살 단위로 나누었다. 시기에 따른 분류는 월별로 구분하여 계절에 따른 경향을 파악할 수 있도록 하였다. 자료 분석을 위한 프로그램은 Microsoft Excel 2021(Microsoft)을 사용하였다.
장관감염증 환자로부터 수집된 분변 검체는 전처리 과정을 거쳤다. 우선 분변 1 g을 멸균된 인산 완충 생리식염수(phosphate-buffered saline) 9 ml에 섞은 후 약 3분간 균질화(vortexing)하였다. 균질화된 시료는 약 10분간 원심분리(12,000 rpm, 4℃)를 거쳐 상층액만 취한 후 추후 분석에 사용하였다.
병원체별 양/음성 판정 시험은 특성에 맞는 표준시험법에 따라 시행하였다. 노로바이러스, 아스트로바이러스 및 사포바이러스는 특이 유전자 검출법을 통해 유전자가 확인되면 양성으로 판정하였다. 로타바이러스와 장내아데노바이러스는 특이 항원 검출법을 통해 바이러스 항원을 검출하였다. 세부 시험법으로는 노로바이러스는 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(real-time reverse transcription polymerase chain reaction, real-time RT-PCR) 검사법을 사용하였고, 아스트로바이러스와 사포바이러스는 일반 역전사 중합효소 연쇄반응(conventional RT-PCR) 검사법을 사용하였다. 그룹 A 로타바이러스와 장내아데노바이러스는 항원 검출 효소 면역법(enzyme-linked immunosorbent assay)을 사용하였다.
양성으로 판정된 검체는 병원체별 유전형 분석용(genotyping) 프라이머를 이용하여 유전자를 증폭하였다. 증폭된 유전자 산물은 전기영동을 통해 증폭 여부를 확인한 후 염기서열을 분석하였다. 유전자 염기서열은 MEGA 11.0 프로그램(Molecular Evolution Genetics Analysis 11.0 software; Pennsylvania State University, www.megasoftware.net)을 이용하여 가공 및 분석을 하였으며, National Center for Biotechnology Information (NCBI)에서 제공하는 BLAST 검색엔진(NCBI, https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)을 보조적으로 사용하였다.
엔터넷 감시 사업을 통해 5년 동안(2019–2023년) 수집된 분변 검체는 56,499건이었고, 통계분석에 사용된 검체는 54,451건이었다. 이 중에서 1종 이상의 병원체가 검출된 양성 검체는 6,415건(11.8%)이었다. 연도별 검출률은 2019년 12.8% (1,294/10,136건), 2020년 7.7% (720/9,377건), 2021년 12.9% (1,232/9,582건), 2022년 14.4% (1,659/11,542건), 2023년 10.9% (1,510/13,813건)로, 5년 평균 검출률은 11.7%였다. 특히, 2020년에 검체 건수 및 검출률이 가장 낮았으며, 2022년 검출률이 가장 높았다.
지난 5년 동안 수집된 검체 중, 검체 수는 80세 이상 연령군에서 13.8% (7,495건)로 가장 많았으나, 검출률은 5세 이하 연령군에서 68.1% (4,366건)로 가장 높았다. 특히, 2세 연령에서 20.6% (1,320건)로 가장 높게 확인되었다(그림 1). 그 다음 6–9세 연령군에서 8.8% (562건), 10–19세에서 5.7% (365건)로 나타났으며, 20세 이상에서는 5.0% 이하의 검출률을 보였다.
바이러스별 양성 비율에서 단일 병원체가 검출된 경우는 노로바이러스의 검출률이 69.2% (4,437건)로 가장 높았다(표 1). 이어서 아스트로바이러스(9.5%, 608건), 그룹 A 로타바이러스(9.2%, 588건), 장내아데노바이러스(7.8%, 500건), 사포바이러스(4.4%, 282건) 순으로 검출되었다. 동일 검체에서 두 종류 이상의 병원체가 동시에 검출된 중복감염의 경우는 107건으로 확인되었다. 두 종류 병원체가 검출된 경우로는 102건으로, 노로바이러스와 로타바이러스(40건), 노로바이러스와 아스트로바이러스(39건), 로타바이러스와 장내아데노바이러스(23건)가 검출되었다. 세 종류의 병원체가 동시에 검출된 경우는 5건으로, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 아스트로바이러스 검출이 2건 확인되었으며, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 아데노바이러스, 노로바이러스와 로타바이러스 그리고 사포바이러스, 로타바이러스와 장내아데노바이러스 그리고 아스트로바이러스 검출도 각각 1건씩 확인되었다.
바이러스 | 노로바이러스 | 그룹 A 로타바이러스 | 장내아데노바이러스 | 아스트로바이러스 | 사포바이러스 |
---|---|---|---|---|---|
노로바이러스 | 69.2 | 0.6 | 0.4 | 0.6 | 0.1 |
그룹 A 로타바이러스 | - | 9.2 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
장내아데노바이러스 | - | - | 7.8 | 0.1 | 0.1 |
아스트로바이러스 | - | - | - | 9.5 | 0.1 |
사포바이러스 | - | - | - | - | 4.4 |
–=not available..
높은 검출률을 보이는 5세 이하를 대상으로 시기별 및 바이러스별 검출률을 자세히 분석하였다. 5종 장관감염증 바이러스의 시기별 검출률을 살펴보면, 겨울철(12–2월)에 높고, 여름철(7–9월)에 낮은 양상을 보였다(그림 2). 월별 평균 검출률은 1월에 44.2%로 가장 높고, 10월에 9.1%로 가장 낮게 나타났다. 다만, 2022년에는 특이하게도 여름철에 높은 검출률을 보였다. 이후 2023년에는 2019년과 유사하게 다시 겨울철에 높고, 여름철에 낮은 유행 양상을 보였다.
바이러스별 검출률을 살펴보면, 5종 중 가장 높은 검출률을 차지하는 노로바이러스가 전체 검출률의 양상과 비슷하게 나타났다. 로타바이러스는 2019–2020년에는 봄철 유행 양상을 보이다가 2021–2022년 시기에는 검출률이 낮은 것을 확인할 수 있었다. 이후 2023년에는 2019년도와 유사하게 봄철에 유행하는 양상이 확인되었다. 장내아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스는 매년 10% 내의 낮은 검출률을 보였다. 특히 사포바이러스의 경우 2020–2021년에는 거의 검출되지 않았다. 특이한 점은 2021년 봄부터 2022년 겨울까지 이 세 종류 바이러스의 검출률이 다른 해에 비해 증가하였다는 것을 확인하였다.
최근 5년간(2019–2023년) 국내 유행한 병원체별 주요 유전형은 다음과 같다. 노로바이러스는 GII 유전자군이 주로 검출되었으며(그림 3A), 특히 GII 유전자군 중 GII.4 유전형이 5년 동안 연속하여 우세한 유전형으로 확인되었다(평균 55.2%). 그 다음으로 GII.2형이 2022년을 제외하고 계속해서 검출되었다. 로타바이러스의 경우, 국내에서 5년 동안 5% 이상 검출률을 나타낸 유전형은 7가지로, 이 중 G8P[8]이 5년 동안 지속적으로 가장 우세하였다(그림 3B). 다음으로 G3P[8]이 최근까지 꾸준히 검출되고 있으며, G2P[4] 및 G9P[8]은 2022년 이후 검출률이 감소하였다.
아스트로바이러스는 type 1a형이 평균 71.2%로 높은 검출률을 나타냈으며, 2021–2022년엔 5% 이하의 낮은 검출률을 나타내던 type 4c형이 2023년에 12.0%로 다시 높은 검출률을 나타내었다(그림 3C). 장내아데노바이러스는 주로 위장관염을 일으키는 F41형이 평균 82.8%로 가장 많이 검출되었으며, 호흡기 아데노바이러스의 유전형인 B, C group도 검출되었다(그림 3D). 사포바이러스는 GI, GII, GV group이 주로 검출되었다(그림 3D). 다만, 사포바이러스는 장관감염증의 원인이 되는 비율 자체가 낮아 주요 유전형 분석을 위한 통계분석에 한계가 있었다.
본 글에서는 최근 5년 동안의 장관감염증 원인 바이러스 유행 양상을 살펴보았다. 수집된 검체 중 6,415건(11.8%)에서 1종 이상의 병원체가 검출되었다. 5년 평균 검출률은 11.7% (7.7–14.4%)로 확인되었다. 바이러스성 장관감염증은 연령에 따라 감수성이 다른데, 5세 이하 연령의 어린 아이들에게 검출률이 높은 양상을 보인다[1,2]. 실제로 양성 검체 중에서 연령군별로는 5세 이하의 어린 아이에게서 68.1%로 높은 검출률을 보였으며, 바이러스별로는 노로바이러스가 69.2%로 가장 높은 검출률을 확인할 수 있었다. 노로바이러스는 이전에 보고된 바와 같이[10,11], 최근 5년 발생 양상에서도 겨울철에 높은 검출률과 여름철과 가을철에 낮은 검출률을 보였지만, 2022년은 겨울철뿐만 아니라 여름철에도 높은 검출률이 나타났다. 로타바이러스는 주로 봄철 유행하는 양상을 보이는데[11], 2021–2022년에는 비교적 낮은 검출률이 확인되었다. 장내아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스는 뚜렷한 계절적 특성이나 주기성 없이 연중 발생하지만[10,11], 특이하게도 2021–2022년에는 비교적 높은 검출률을 보였다. 이러한 특정 시기의 병원체 검출 원인은 정확히 파악할 순 없으나, 코로나바이러스감염증-19의 유행 및 사회적 거리 두기 해제 등의 영향을 받아 장관감염증의 유행 양상이 영향을 받은 것으로 추측한다.
노로바이러스의 유전형은 전 세계적으로 GII.4형이 가장 우세하다고 보고되고 있는데[3,4], 본 글에서 분석한 결과에서도 동일하게 GII.4형이 최근 5년 동안 지속해서 우세한 유전형으로 확인되었다. 그룹 A 로타바이러스는 G1–4와 P[4 또는 8]이 사람에게서 주로 질병을 일으킴으로 그 조합이 되어 나타내는 유전형이 다양하다[6,10]. 본 글에서는 G8P[8]형이 가장 우세한 유전형으로 확인되었으며, 이 외에도 다양한 유전형이 5% 이상 확인되었다. 다양한 유전형이 나타나는 노로바이러스나 로타바이러스와는 다르게, 장내아데노바이러스는 F41형이, 아스트로바이러스는 type 1a형이 70% 이상 검출률을 보여 독보적인 우세 유전형으로 확인되었다. 이러한 type 1a와 F41은 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 널리 검출되는 유전형이다[10]. 사포바이러스의 인체감염 유발 유전자는 GI–GV로 알려져 있으며[9], 국내에서는 GI, GII, GV의 유전형이 확인되었다. 다만, 전체 양성 건수 자체가 적어 특별히 우세한 유전형을 확인하긴 어려웠다.
2019년부터 2023년까지의 병원체 검출률은 실제 바이러스성 장관감염증 환자 발생 수치와 유사한 양상을 보였다[12]. 본 원고에서도 확인된 바와 같이, 2022년도 여름은 검출률뿐만 아니라 실제 환자 발생도 높은 건수를 보였다. 다만, 실제 신고 환자에 대한 정보는 전체 연령의 환자수 외에 다른 정보를 확인할 수 없었기에 추가적인 비교 분석에는 어려움이 있었다. 향후 바이러스성 장관감염증 신고 환자로부터 검출된 병원체의 유전형이나 지역별∙연령별 등의 환자 정보와 병원체 감시 결과의 연계 분석이 수행된다면, 보다 효율적인 장관감염증 감시체계가 운영될 수 있을 것이다.
본 원고에서는 바이러스성 장관감염증 원인 병원체에 대한 개별 발생 건에 한하여 표본 감시를 수행한 결과를 분석하였다. 장관감염증은 보균자와의 직∙간접적 접촉이나 오염된 식품 및 환경 등 다양한 원인과 높은 전염성에 의해 빠르게 감염될 수 있기에 집단발생 사례도 빈번히 일어나고 있다[10]. 하지만, 국내 집단발생에 대한 분석과 관련하여 문헌으로 보고된 것이 없어서 비교가 어려웠다. 추후, 집단발생에서 나타나는 역학적 요인들(발생 장소∙경위 등)과 검출되는 병원체 정보(바이러스 종류∙유전형 등)를 표본 감시와 함께 분석한다면 장관감염증의 대응과 대비를 위한 유용한 과학적 근거가 될 수 있을 것이다.
장관감염증은 오염된 식품 또는 사람 간의 전파로 전염이 가능한 질환이기에 전 세계적으로 흔한 질환 중 하나이다. 기후 변화나 해외여행, 교통수단 발달과 물류의 다양화로 지역 간 격차가 좁아지는 등 장관감염증의 유행 양상에 영향을 줄 수 있는 인자들도 다양해지고 있다. 특히 장관감염증은 매년 꾸준히 발생하고 있으며, 치료제나 백신이 없기에 지속적인 병원체 감시가 요구된다. 엔터넷 감시망은 수인성 및 식품매개감염병 원인 병원체의 유행 양상과 특성을 분석하여 과학적 정보를 바탕으로 국가 감염병 예방 및 관리 강화에 큰 기여를 하고 있다. 이와 더불어 장관감염증 원인 병원체 감시뿐만 아니라, 실제 장관감염증 환자 발생 및 집단발생과의 연계 분석을 수행하여 데이터가 축적된다면 보다 강화된 장관감염증 관리 체계를 구축하는 데에 도움이 될 것이다. 이를 위해 병원체 진단, 분석 및 정보 공유를 위한 질병관리청과 시∙도 보건환경연구원 그리고 민간 의료기관과의 유기적인 감시체계 운영이 필요하다.
Acknowledgments: We thank 18 Public Health and Environment Research Institutes for support.
Ethics Statement: Not applicable.
Funding Source: This study was supported by intramural funds (Grant no. 6332-304) from the Korea Disease Control and Prevention Agency.
Conflict of Interest: The authors have no conflicts of interest to declare.
Author Contributions: Data curation: MJL. Formal analysis: MJL, SWP. Methodology: YHJ, SWP. Supervision: MGH. Visualization: MJL. Writing - original draft: MJL. Writing - review & editing: SWP, MGH.
바이러스 | 노로바이러스 | 그룹 A 로타바이러스 | 장내아데노바이러스 | 아스트로바이러스 | 사포바이러스 |
---|---|---|---|---|---|
노로바이러스 | 69.2 | 0.6 | 0.4 | 0.6 | 0.1 |
그룹 A 로타바이러스 | - | 9.2 | 0.4 | 0.1 | 0.1 |
장내아데노바이러스 | - | - | 7.8 | 0.1 | 0.1 |
아스트로바이러스 | - | - | - | 9.5 | 0.1 |
사포바이러스 | - | - | - | - | 4.4 |
–=not available..