PHWR 주간 건강과 질병
PUBLIC HEALTH WEEKLY REPORT
질병관리청 (Korea Disease Control and Prevention Agency)

폐렴구균(Streptococcuspneumonia, Sp)은 그람양성쌍구균으로 피막(capsule)을 구성하는 피막 다당류(capsular polysaccharide)의 혈청학적 반응에 따라 현재까지 100여종의 혈청형이 알려져 있다[1]. 피막 다당류는 폐렴구균의 주요 병원성인자 중 하나로 혈청형에 따라 다양한 병원성을 나타낸다. 폐렴구균은 균혈증(bacteremia), 세균성 뇌수막염(meningitis), 골수염(osteomyelitis) 등의 침습성 감염증과 폐렴(pneumoniae), 중이염(otismedia), 부비강염(sinusitis) 등의 비침습성 감염증을 유발하며, 전 세계 지역사회 폐렴의 1/3을 차지하고 있는 가장 흔한 세균 중 하나로 전 세계 소아 사망의 원인이 되는 중요한 병원체로 알려져 있다[2]. 2019년 세계보건기구(World Health Organization)에서는 전 세계 740,180명의 어린이가 폐렴구균 감염에 의한 폐렴으로 사망했고 이 중 5세 미만 소아가 전체 사망환자의 14%를 차지하는 것으로 보고하였다[3]. 폐렴구균 감염증은 대부분 백신으로 예방이 가능하며 2000년 이후부터 전 세계에서 7가, 10가, 13가 폐렴구균 결합 백신(pneumococcal conjugate vaccine, PCV)으로 소아 예방접종 프로그램을 운영하고 있다[4]. 이 중 13-valent PCV (PCV13) 백신은 3, 6A, 19A 혈청형에 7-valent PCV (PCV7) (4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F, 23F) 백신을 구성하는 혈청형과 10-valent PCV (PCV10) (PCV7 혈청형 7종, 1, 5, 7F) 백신을 구성하는 혈청형을 모두 포함하고 있다[5]. 미국에서는 폐렴구균 백신 효과를 증대하기 위해 PCV13에 폐렴구균 질환을 유발하는 혈청형을 포함한 15-valent PCV (PCV15) (PCV13 혈청형, 22F, 33F)와 20-valent PCV (PCV15 혈청형, 8, 10A, 11A, 12F, 15B)의 접종을 2022년부터 권장하고 있다[6]. 인구기반 감시체계로 PCV 접종 전후 폐렴구균 감염증의 발생률을 조사하여 백신 효과를 분석한 결과에 따르면, 백신을 접종한 소아가 백신 접종을 하지 않은 소아보다 침습성 및 비침습성 폐렴구균 감염증이 모두 감소하는 경향을 보였다[7,8]. 특히, PCV7이 허가된 이후 전 세계적으로 백신형 폐렴구균에 의한 감염증은 크게 감소하였으나, 동시에 백신에 포함되지 않은 비백신(non-PCV)형 폐렴구균의 감염증은 상대적으로 증가하였다[9,10].

우리나라는 2003년 11월부터 PCV7을 도입하고 이 백신을 선택 접종 및 선별 접종의 형태로 분류하여 5세 미만의 어린이에게 접종이 권장되었다. 이후 2010년 3월부터 PCV10과 PCV13이 국내 도입되어 민간 의료기관을 중심으로 접종이 확대되다가 2014년 3월 PCV를 국가필수예방접종 항목으로 포함시켰다. 국내도 다른 국가와 마찬가지로 PCV가 도입된 후 폐렴구균 감염증의 혈청학적 역학관계에 직접 또는 간접적인 영향을 주었고[11] 국내 임상 검체에서 분리된 폐렴구균 혈청형의 유병률도 PCV에 포함된 혈청형에서 비백신 혈청형으로 변경되는 혈청형 대치현상(serotype replacement phenomenon)이 뚜렷해졌다[12].

PCV 도입 직후 유행하는 폐렴구균 혈청형의 변화에 대한 연구는 많은 국가에서 발표되고 있지만 국내에서 PCV 효과에 대한 정보는 매우 제한적이다. 현재 국내 접종되는 PCV 효과를 예측하기 위해서는 PCV 접종이 시행된 이후부터 임상에서 분리된 폐렴구균 혈청형의 유병률 변화를 지속적으로 분석하는 것이 매우 중요하다.

2009년부터 질병관리청은 전국 권역별 2·3차 병원이 참여하는 세균성급성호흡기감염증 병원체감시사업(ARI Net) 운영을 통해 호흡기질환 원인세균을 수집하고 혈청형, 항생제 내성 등 병원체 특성을 분석하여 시기별 유행현황을 확인하는 데 활용하고 있다[13]. 본 연구는 PCV 접종 효과를 확인하기 위해 ARI Net을 통해 확보된 소아폐렴환자 분리 폐렴구균의 혈청형 분포와 역학적 특성을 분석하여 국내 폐렴구균 혈청형 변화 정보를 제공하고자 한다.

폐렴구균 혈청형은 2018년 8월부터 2022년 6월까지 급성호흡기세균 병원체감시에 참여하는 의료기관에 폐렴으로 내원한 18세 미만 소아환자 중 항생제 치료 전 비인두흡인물, 객담 등 호흡기검체에서 분리된 폐렴구균 116주를 대상으로 분석하였다. 소아폐렴환자는 기침, 가래 등 호흡증상이 확인되고 흉부 방사선 검사에서 폐침윤을 보이는 환자로 정의하였고 환자의 검체정보는 환자보호자로부터 받은 활용동의서를 기반으로 충남대학교병원 의학연구윤리심의위원회의 승인을 받아 활용하였다(IRB 승인번호: 2019-07-037-019). 분리된 균은 용혈성과 집락 형태, 그람 염색, 카탈라아제(catalase) 검사, 옵토친(optochin) 디스크 감수성 및 담즙 용해 검사와 라텍스(latex) 응집반응 검사 등 생화학 검사를 통해 폐렴구균으로 최종 확인하였다. 혈청형 결정은 폐렴구균 특이 항혈청을 사용한 협막팽화 시험법(quellung reaction)과 미국 질병통제센터(Centers for Disease Control and Prevention)에서 제공한 폐렴구균 혈청형 분석 polymerase chain reaction (PCR) 시험을 수행하여 혈청형을 분류하였다. 시험 결과는 PCV13에 포함되는 혈청형을 기준으로 포함되지 않은 혈청형을 non-PCV13 혈청형으로 정의한 후 분리된 폐렴구균의 혈청형을 분석하였다.

본 감시에서 폐렴구균이 분리된 검체는 비인두흡입물 102건, 객담 5건, 비인두도말물 3건, 기관지 세척액 1건, 기타(미상) 검체 5건이었고 비인두흡입물이 전체 87.9%를 차지하였다. 환자들의 연령은 0–4세 100명, 5–9세 13명, 10–14세 1명, 연령 미상이 2명이었고 성비는 정보가 확인되지 않은 2명을 제외하고 남아 57명, 여아 57명으로 동일하게 확인되었다. 환자들의 임상증상은 기침이 41명으로 가장 많았고 발열이 33명, 기침·발열이 19명, 기침·가래/기침·비루/기침·발열·가래 각 2명, 기타(무호흡, 천명, 호흡 장애 등)가 17명으로 확인되었다(표 1).

표 1폐렴구균이 분리된 소아폐렴환자의 검체 종류 및 임상 증상 분포

구분	연령				총합
	5세미만	5–9세	10–14세	연령미상
전체	100	13	1	2	116
검체
비인두흡인물	91	10	1		102
객담	4	1			5
비인두도말물	2	1			3
기관지세척액		1			1
기타	3			2	5
임상증상
기침	37	3	1	0	41
발열	28	5	0	0	33
기침, 발열	16	3	0	0	19
기침, 가래	2				2
기침, 비루	2				2
기침, 발열, 가래	1	1			2
기타a)	14	1		2	17

단위: 명. ^a)무호흡, 천명, 호흡 장애 등..

폐렴구균 116주에 대한 혈청형 분석을 실시한 결과, 13, 34, 10A, 11A, 15A, 15B, 15C, 19A, 19F, 22F, 23A, 23B, 35B, 6C, 9N 총 15종의 혈청형이 확인되었고 그 외는 non-typeable 폐렴구균(NTSp)이었다. 우세 혈청형으로는 6C, 23A, 15B, 15C/23B, 10A, 34/35B, 19A/13, 19F순으로 확인되었으며, 이 혈청형들은 전체 분리주의 92.2% (107주)를 차지했다. 특히, 혈청군 15 (15A, 15B, 15C), 23 (23A, 23B)이 전체 43.9% (51주)를 차지하여 우세 혈청군으로 확인되었다. 백신과의 연관성을 기준으로 분류했을 때, PCV13 혈청형 2종(19A, 19F) 9.5% (11주), non-PCV13 혈청형 13종(10A, 13, 11A, 15A, 15B, 15C, 22F, 23A, 23B, 34, 35B, 6C, 9N) 87.9% (102주), NTSp 2.6% (3주)로 확인되었다(표 2).

표 2PCV13과 non-PCV13의 폐렴구균 혈청형 분포

혈청형	건수(%)
PCV13a)	11 (9.5)
19F	5 (4.3)
19A	6 (5.2)
Non-PCV13	102 (87.9)
6C	17 (14.6)
23A	15 (12.9)
15B	13 (11.2)
15C	10 (8.6)
23B	10 (8.6)
10A	9 (7.7)
34	8 (6.9)
35B	8 (6.9)
13	6 (5.2)
15A	3 (2.6)
11A	1 (0.9)
22F	1 (0.9)
9N	1 (0.9)
Non-typeable 폐렴구균	3 (2.6)

PCV13=13-valent pneumococcal conjugate vaccine. ^a)1, 3, 4, 5, 6A, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19A, 19F, 23F..

총 116주의 폐렴구균은 2018년 18주, 2019년 66주, 2020년 10주, 2021년 10주, 2022년 12주로 수집되었으며, 연도별 폐렴구균의 혈청형 분포는 2018년 15B/34-19F-23A/6C-10A/15A, 2019년 23A-6C-23B/35B-10A-15C, 2020년 15B/15C/10A/34-23A/35B, 2021년 15C-23A/6C-13/19A/23B, 2022년 15B/6C-23B-13/19A순으로 분석되었다(그림 1). PCV13 혈청군 19는 2020년도를 제외하고 2018년 16.7% (3주), 2019년 9.1% (6주), 2021년 10.0% (1주), 2022년 8.3% (1주)로 확인되었으며, 지난 4년 동안 감소 추세인 것으로 나타났다. 혈청형 19F는 2018년 16.7% (3주), 2019년 3.0% (2주)로 확인된 것을 제외하고 모두 19A 혈청형으로 확인되었다. Non-PCV13 혈청형의 경우 2019년도에 13종(15A, 15B, 15C, 23A, 23B, 6C, 10A, 34, 35B, 13, 9N, 11A, 22F)의 다양한 혈청형이 분포하였고, 그 중 혈청군 23이 25.8% (17주)로 높은 비율을 차지하였다. 혈청군 15는 2019년을 제외하고 2018년 27.8% (5주), 2020년 40.0% (4주), 2021년 30.0% (3주), 2022년 33.3% (4주)로 다른 혈청군에 비해 우세하였다. 2018–2022년 동안 확인된 폐렴구균의 연도별 혈청형 종류의 분포는 비교적 유사한 수준으로 분석되었으나 3종(11A, 22F, 9N)의 혈청형은 2019년도에만 확인되었다.

Figure 1. 소아폐렴환자의 호흡기 검체에서 분리된 폐렴구균 혈청형의 연도별 분포, 2018–2022년
(A) 2018년, (B) 2019년, (C) 2020년, (D) 2021년, (E) 2022년. NTSp=non-typeable Streptococcus pneumonia.

소아환자의 연령별 혈청형 분포를 보면 전 연령에서 분리된 폐렴구균의 PCV13과 non-PCV13 혈청형의 분포 비율은 각각 약 10.0%와 90.0%였으며 6C와 23A의 non-PCV 혈청형이 가장 많은 분포를 보였다. 0–4세 연령대에서 상위 5종에 대한 혈청형은 6C-15B-23A-15C-23B순이었고 5세 이상의 연령대에서는 6C/23A-13/19F-10A/23B/34순으로 확인되었다. 0–4세 연령대에서 확인된 non-PCV13 혈청형 15B, 19A, 11A, 22F는 이 연령대를 제외한 모든 연령대에서 확인되지 않았다. 한편 PCV13 혈청군 19는 전 연령대에서 확인되었고 0–4세 연령대에서는 19A가 19F에 비해 2배 우세했으나 4세 이상 연령대에서는 모두 19F만 확인되었다(그림 2).

Figure 2. 연령별 소아폐렴환자의 호흡기 검체에서 분리된 폐렴구균의 혈청형 분포
(A) 5세 미만 연령, (B) 5세 이상 연령. NTSp=non-typeable Streptococcus pneumonia; PCV13=13-valent pneumococcal conjugate vaccine.

본 연구결과에서 지난 4년간 국내 발생 소아폐렴환자 분리 폐렴구균에서 PCV13 혈청형이 9.5% (11주), non-PCV13 혈청형이 87.9% (102주)로 PCV13 혈청형보다 non-PCV13 혈청형의 비율이 상대적으로 높게 나타났다. 또한, 전 세계적으로 PCV13이 도입된 이후 침습성 폐렴구균 혈청형 분포는 국가별로 non-PCV13 혈청형을 중심으로 다양한 분포를 보이고 있다. 미국의 경우 PCV 도입 전 대비 PCV13 도입 후 혈청형 15B/C와 33F의 분포율은 0.7%에서 12.6%로 18배 증가하였고, 영국과 일본에서는 혈청형 15A, 23A, 22F의 분포율이 5% 이상 증가한 것으로 보고되었다[14-16]. 그리고 PCV13 혈청형 19A는 미국, 영국, 스웨덴 등 여러 국가에서 지속적으로 확인되는 것으로 보고되었다[17]. 우리나라도 백신 접종 이후인 2014년부터 2019년 동안 침습성 폐렴구균 감염환자에서 분리된 혈청형 역학 분석 보고에 따르면 5세 미만 연령에서 PCV13 혈청형은 2.6%로 가장 흔한 혈청형은 19A였으며, non-PCV13 혈청형은 11.1%로 혈청형 10A, 23A, 15B/C가 대부분 관찰되었다[18]. 본 연구에서도 5세 미만 연령에서 non-PCV13 혈청형 중 혈청군 15 (15A, 15B, 15C)는 26%, 혈청군 23 (23A, 23B)은 20%, 혈청형 6C은 14%, 혈청형 10A는 8% 이었으며, PCV13 혈청형 19A는 5세 미만 연령에서만 확인되었다. 이처럼 우리나라에 PCV 백신이 도입되고 2014년 3월부터 국가필수예방접종 항목으로 포함된 이후 국내에서도 다른 국가에서의 보고와 마찬가지로 백신에 포함된 혈청형의 비율은 감소하고 상대적으로 비 백신 혈청형이 증가하는 혈청형 대치현상이 일어난 것으로 확인되었다[12,18,19]. 현재 국내에서는 2014년부터 소아를 대상으로 PCV10 또는 PCV13 접종을 시행하고 있으며, 미국에서는 PCV13 또는 PCV15 접종을 권장하여 폐렴구균 감염을 예방하고 있다. 많은 국가들에서 폐렴구균 백신을 예방접종프로그램에 포함하면서 소아에서 폐렴구균 감염증 예방에 효과적이고 미접종 사람에게도 군집면역에 의한 간접효과로 폐렴구균 감염증의 감소가 보고되었다[5].

본 연구 결과는 코로나바이러스감염증-19 팬데믹 이후로 소아폐렴환자의 검체 수집 건수가 현저히 감소하여 2020년 이후에는 소수의 혈청형 데이터로 분석되었으며, 폐렴구균 백신 접종 여부 등의 역학 자료가 고려되지 않은 분석으로 제한적이다. 그러나 국내 소아폐렴환자의 폐렴구균 혈청형 분포를 확인한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 향후 폐렴구균 백신의 효과 검증과 폐렴구균 유행 혈청형 및 혈청형 대치현상의 파악 등 폐렴구균 감염증 관리와 폐렴구균 혈청형과 백신과의 연관성 분석을 위한 지속적인 감시가 필요하다.

None.

This study was approved by the Institutional Review Board and Ethics Committee of Chungnam National University Hospital (IRB No. 2019-07-037-019). The parents of all study participants gave written informed consent before study enrollment. All methods were performed in accordance with the relevant guidelines and regulations.

None.

The authors have no conflicts of interest to declare.

Conceptualization: JY, JK, JHJ, JL. Data curation: JL, YBK. Formal analysis: JL, JK. Investigation: JL, YBK. Methodology: JL, YBK. Supervision: JY, JK. Visualization: JL. Writing – original draft: JL. Writing – review & editing: JY, JK, JHJ.