Abstract

Pathogen surveillance of enterovirus infections in Korea in 2018

Yoon Youngsil, Kang Hae Ji, Lee Deog-Yong, Kang Chun, Choi Wooyoung
Division of Viral Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Disease, KCDC

Enteroviruses are known to cause many clinical manifestations in humans including hand, foot, and mouth disease (HFMD), herpangina, respiratory illness, aseptic meningitis, encephalitis, and myocarditis. Some enterovirus-infected cases related with severe syndromes such as acute flaccid paralysis, acute flaccid myelitis, and sepsis have been reported. We analyzed suspected patients with enterovirus infections in Korea in 2018. A total of 2,485 clinical specimens from the patients was tested, using real-time reverse tranion polymerase chain reaction (Realtime RT-PCR) and conventional RT-PCR targeting the 5’ untranslated region and VP1 gene of enterovirus, respectively. Among them, 743 cases (29.9%) were detected to be positive for enterovirus infections by either real-time RT-PCR or conventional RT-PCR, or both. The most frequent enterovirus type was CV-A10 (18.7%, 139/743), followed by CV-B5 (9.4%, 70/743), E30 (8.1%, 60/743), and E11 (7.1%, 53/743) in laboratory-confirmed cases. Based on the symptoms, the detection rate of enterovirus was 66.8% (278/416) for HFMD and herpangina, 26.9% (237/881) for aseptic meningitis, and 23.3% (27/116) for HFMD with complications. These surveillance data provide information about recent enterovirus infections at a national level and may encourage progress toward prevention of these infections.

Keywords: Enterovirus, Enterovirus Infections, Human, Hand, Foot and Mouth Disease, Aseptic Meningitis, Encephalitis, Myocarditis, Surveillance data


들어가는 말

엔테로바이러스는 피코나바이러스과 엔테로바이러스 속(Family Picornaviridae, Genus Enterovirus)에 속하는 바이러스로써 다양한 유전형과 혈청형을 가진다. 전 세계적으로 수백만 명의 영유아 및 소아가 매년 엔테로바이러스에 감염되며 무균성수막염, 뇌염, 수족구병, 포진성구협염이 주요 증상이다[1]. 최근 엔테로바이러스에 의한 급성 이완성 척수염 등 중증 엔테로바이러스 감염증이 보고되면서 국제적으로 공중보건학적 위해성에 대한 우려가 제기되고 있는 상황이다[2]. 주된 감염 경로는 분변-경구 및 호흡기 경로이지만, 매개물(fomites)을 통한 전파도 가능하며, 최근에는 출생 전후기(perinatal period)에 신생아로 수직 감염된 사례도 보고된 바 있다[3]. 엔테로바이러스 감염이 보고되는 주요 국가는 우리나라를 포함한 중국, 일본, 대만 등 서태평양지역 국가로 알려져 있다[4]. 국내에서는 2009년 5월에 수족구병 및 신경계 합병증으로 인한 첫 사망사례가 보고되어 그 해 6월부터 법정 감염병으로 지정되었으며, 엔테로바이러스(Enterovirus)에 의한 인체감염은 계속적으로 보고되고 있다.
현재 질병관리본부 감염병분석센터 바이러스분석과에서는 국내 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시(Korea Enteroviruses Surveillance System; KESS)사업을 운영 중에 있으며, 이 글은 2018년도 국내 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시를 통해 확보한 검체와 병원체에 대한 분석을 통해 2018년 국내에서 유행한 엔테로바이러스 특징에 대해 소개하고자 한다.


몸 말

엔테로바이러스의 구조적 특징은 외피가 없고(non-enveloped) 단일 가닥(single-stranded positive sense) RNA 유전자를 갖고 있으며, 캡시드(capsid)는 VP1, VP2, VP3, VP4 4종의 폴리펩타이드(polypeptide)로 구성되어 있다[1,5]. 엔테로바이러스의 혈청형은 표면단백질 중 VP1의 항원성에 의해 결정되고, VP1 유전자의 증폭 및 염기서열분석을 통해 유전형을 동정한다[6].
엔테로바이러스는 염기서열을 이용한 계통분석을 통하여 엔테로바이러스 A-L과 라이노바이러스 A-C의 15가지 종으로 분류한다. 이중 엔테로바이러스 A∼D가 사람과 영장류에서 감염을 일으킨다고 알려져 있으며, 엔테로바이러스 A에는 25개 type으로 콕사키바이러스(Coxsackievirus; CV)의 CV-A6, CV-A10, CV-A16, 엔테로바이러스(Enterovirus; EV)의 EV71 등을 포함하며, 엔테로바이러스 B는 63개 type으로 콕사키바이러스 B(CVB), 에코바이러스(Echovirus; E) 등이 여기에 속한다. 엔테로바이러스 C는 23개 type으로 3개의 폴리오바이러스(Poliovirus; PV)와 엔테로바이러스 C(EV-C) 등이 속해있다. 엔테로바이러스 D는 5개 type으로 EV-D68, EV-D70, EV-D94, EV-D111, EV-D120이 알려져 있다[2,7].
엔테로바이러스에 감염되면 특유의 발진이 나타나며 열이 없거나 미열이 동반될 수도 있다. 대부분 가벼운 임상증상을 보이며, 발진은 발병 약 1주일 후에 소실된다. 잠복기는 3~6일 정도이며, 감염 후 호흡기에서 1~3주, 분변에서는 7~11주까지도 바이러스가 배출된다고 알려져 있다. 전 세계적으로 엔테로바이러스 중에서 CV-A16과 EV71에 의한 감염이 다수 보고되고 있다[4,8,9]. 특히, EV71 감염에 의한 수족구병은 영유아에서 높은 비율로 신경계 합병증을 일으키는 것으로 알려져 있고, 경우에 따라서 뇌간 뇌염(brain stem encephalitis), 신경인성 폐부종(neurogenic pulmonary edema), 폐출혈, 쇼크(shock) 등의 합병증을 동반하며, 이로 인해 사망에 이를 수 있는 것으로 알려져 있다[8,9]. 국내에서는 2009년 EV71에 의한 수족구병이 유행하였고, EV71의 감염으로 수족구병에 걸린 영아가 사망하는 사례도 있었으며 2012년부터 2017년까지 국내 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시결과에 따르면 수족구병 주요 발병 type은 CV-A6, A10, A16등으로 확인되었다[10].
2018년에 국내 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시사업은 질병관리본부 바이러스분석과에서 운영하고 전국 10개 시·도 보건환경연구원과 53개 의료기관이 참여하는 협력 네트워크를 통해 수행하였다(Figure 1). 엔테로바이러스의 실험실 검사는 다양한 엔테로바이러스를 모두 검출하기 위해 Real-time RT-PCR법과 conventional RT-PCR 방법을 동시에 수행하였으며, 두 가지 검사법 중 한 가지 검사법 이상에서 엔테로바이러스 특이 유전자가 검출되면 양성으로 판정하였다. Real-time RT-PCR 방법은 WHO에서 권장하고 있는 Pan-EV primer 및 probe를 사용하며, conventional RT-PCR 방법보다 민감도가 높고 신속한 진단이 가능한 장점이 있다. Conventional RT-PCR 방법은 유전자 분석 등을 위해서 엔테로바이러스의 구조유전자인 VP1을 검출한 후 염기서열 분석을 통해 바이러스의 유전형을 확인하였다. 유전자 검사를 수행하기 위한 적정 검체는 대변(stool), 인후도찰물(throat swab) 및 비인두도찰물(nasopharyngeal swab), 뇌척수액(CSF) 등으로 대변 검체는 2 g당 10 ㎖의 PBS와 1 g의 유리 비드를 첨가 후 왕복식 진탕기(stool shaker)를 사용하여 진탕하였고 1,500g에서 20분간 원심분리 후 상층액을 취하여 사용하였다. 인후도찰물과 비인두도찰물은 바이러스 수송 배지(virus transport medium, VTM)에 면봉을 담가 놓은 뒤 소용돌이식 진탕기(vortexing mixer)로 진탕하여 사용하였고 뇌척수액은 전처리 없이 바로 사용하였다. 이들 검체로부터 바이러스의 RNA를 추출하여 앞에서 언급한 두 가지 검사법을 수행하였다.



2018년 수행된 엔테로바이러스 병원체 감시에 의뢰된 검체 건수는 총 2,485건이며, 그 중 엔테로바이러스가 검출된 건수는 743건(29.9%)이었다. 연령별 엔테로바이러스 양성률은 1~4세가 41.9%(406건/969건)로 가장 높았으며 5~9세 32.7%(112건/342건), 1세 미만 22.6%(170건/753건), 10∼14세 21.0%(30건/143건), 15세 이상 6.5%(17건/262건) 순이었다. 성별에 따른 엔테로바이러스 양성률은 남성이 31.1%(429건/1,379건)로 여성 28.1%(302건/1,075검체) 보다 높게 분석되었다(Table 1).



엔테로바이러스 검사 의뢰건수와 양성률의 월별 분포를 보면, 5~10월 사이에 높은 검사의뢰와 양성률을 보였으며(37.1%, 696건/1,874건), 특히 7월(49.5%)과 8월(43.4%)에 가장 높은 검출률을 보였다(Figure 2).



2018년에 검출된 엔테로바이러스의 유전형 분석 결과 CV-A10 139건(18.7%), CV-B5 70건(9.4%), E30 60건(8.1%), E11 53건(7.1%), EV71 51건(6.9%), CV-A4 47건(6.3%) 순으로 높았다(Figure 3).



2018년 확인된 엔테로바이러스 중 높은 검출률을 보인 CV-A10과 CV-B5의 계통학적 분석을 실시하였다. 국내에서 발생한 CV-A10은 genotype C 그룹에 속하고 국내 유행주 내에서는 91.9∼96.4%의 상동성을 보이는 것으로 확인되었고, 2010년도 중국의 CV-A10 genotype C 유행주와는 97.9%로 가장 높은 상동성을 보였다. 또한 국내에서 발생한 CV-B5는 genotype C와 E 그룹의 I 계열에 속하고, 유전자 서열 비교에서는 C 그룹에서의 국내 유행주간 상동성은 96.9∼100.0% 그리고 E 그룹에서는 93.9∼100.0%를 나타냈다. CV-B5 genoytype C 그룹에서는 2007년 벨라루스의 유행주와 89.4%로 가장 높은 상동성을 보였고, genotype E 그룹의 I 계열에서는 2012년도 중국의 유행주와 96.0%로 가장 높은 상동성을 보였다. CV-A10과 CV-B5 모두 지역 및 발생 시기별 특이성을 보이지는 않았다(Figure 4).





임상적 증상과 연계하여 살펴보면 2018년 수족구병 및 포진성구협염 증상 환자(278명/416명, 66.8%), 무균성수막염 증상을 보이는 환자(237명/881명, 26.9%), 합병증을 동반한 수족구병 환자(27명/116명, 23.3%) 그리고 발열이나 호흡기질환 증상 등을 포함하는 기타 증상을 나타내는 환자(201명/1,072명, 18.8%)에서 엔테로바이러스가 검출되었다(Figure 5).




맺는 말

엔테로바이러스는 유전형이 다양하고 유전자 변이가 자주 나타나기 때문에 유전형 및 염기서열 변화를 지속적으로 감시할 필요가 있다. 2018년 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시사업은 질병관리본부 바이러스분석과가 운영하고 10개 시·도 보건환경연구원 및 전국 53개 의료기관이 참여하였으며, 향후 전국적인 엔테로바이러스 유행주 분석을 위해 감시 대상지역을 확대 추진하고자 한다. 그리고 엔테로바이러스 감염증 병원체 감시사업을 통해 확보한 유행 주기 및 증상별 유전자 정보 분석 결과를 통해 발생 추이를 예측, 유전자 변이 및 유전자형에 따른 유행 패턴 및 증상 차이를 분석한 정보를 환류함으로써 백신 및 치료제 연구의 기초 자료를 제공하고 감염병 대응 기반을 마련하고자 한다.