Abstract

Results of laboratory-based acute viral gastroenteritis surveillance in Korea, 2016


Cho Seung-Rye, Lee Deok-Young, Kang Chun
Division of Viral Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Diseases, KCDC

Background: Acute gastroenteritis is more prevalent among children younger than 5 years, and general etiological agents in diarrhea include norovirus (NoV), group A rotavirus (RoV), enteric adenovirus (AdV), astrovirus (AsV) and sapovirus (SaV). In this study, we analyzed data from the laboratory surveillance of acute gastroenteritis sporadically induced by viral pathogens in Korea, in 2016.
Methodology: Screening was performed for NoV using real-time reverse tranion polymerase chain reaction (RT-PCR) and samples yielding positive results were confirmed with RT-PCR. The antigens of RoV and AdV were detected by enzyme immune assay methods and the genotypes of AdV antigen-positive samples were confirmed with PCR. Specific genes of AsV and SaV were detected by duplex RT-PCR methods. The genotype was determined by conducting a BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) search and phylogenetic analysis was performed with MegAlign program after nucleotide sequencing.
Results: A total of 9,546 diarrhea samples were investigated and 1,554 samples (16.3%) showed positive results. NoV was the most prevalent pathogen (9.2%), followed by RoV (3.0%), AdV (1.8%), AsV (1.8%), and SaV (0.6%). NoV was predominant in the winter season (Nov-Feb), while the prevalence of RoV peaked during the spring season (Jan-May). GII.4 was the most prevalent genotype for NoV and type 41, type 1a and GI.1 were the most prevalent genotypes for AdV, AsV and SaV, respectively.
Conclusion: Acute viral gastroenteritis was most commonly found in children younger than 5 years in Korea, in 2016. Particularly, the positivity rate of NoV was the highest, at 9.2%. The detection rates of AdV, AsV, and SaV were gradually increasing, compared with those of the preceding year. Recently, their outbreaks have been reported, although their detection rates were low for sporadic case. Therefore, comprehensive and continuous surveillance is recommended to identify the prevalence of acute gastroenteritis caused by different pathogens.

Keywords: Gastroenteritis, Prevalence, Children, Diarrhea, Phylogenetic



들어가는 말


급성 설사질환은 오염된 식수를 섭취하거나 위생 상태가 좋지 않은 개발도상국에서 많이 발생하며, 특히 5세 이하 어린이에서 많이 나타나고 있다[1]. 전 세계적으로 매년 30∼50억 명의 환자가 발생하고, 그 중 약 200만 명의 환자가 사망하는 것으로 알려져 있다[2]. 급성 설사질환을 일으키는 병원체 중 장염바이러스가 원인인 경우가 70%이상을 차지하며[3], 노로바이러스(Norovirus), A형 로타바이러스(Group A rotavirus), 장 아데노바이러스(Enteric adenovirus), 아스트로바이러스(Astrovirus), 그리고 사포바이러스(Sapovirus)가 대표적인 원인 병원체로 알려져 있다[4]. 이 중 노로바이러스는 소아에서 뿐만 아니라 성인에서도 질병을 일으키며, 특히 비세균성 급성위장관염의 원인병원체 중 가장 높은 발병률을 보이고 있다[5]. 최근 들어 단체급식과 외식이 증가하면서 지역사회, 학교시설, 요양원, 음식점 등 다양한 장소에서 노로바이러스에 의한 집단설사환자발생이 빈번하며, 그 시기 또한 다양하게 보고되고 있어 이에 대한 각별한 주의가 필요하다. 노로바이러스의 유전자형 중 사람에게 감염을 일으키는 유전자그룹은 GI, GII, GIV이지만, GII.4가 전 세계적으로 가장 많은 문제를 일으키는 유전형이다. 사포바이러스는 노로바이러스와 같은 과(Caliciviridae)에 속하고 GI, GII, GIV, 그리고 GV 그룹이 사람에게서 검출되지만 노로바이러스에 비해 상대적으로 증상이 미미하고, 양성률도 낮다. A형 로타바이러스는 영유아 설사증의 주요 원인병원체로 후진국뿐만 아니라 선진국에서도 높은 발병률과 사망률이 보고되고 있다. 미국의 경우에는 A형 로타바이러스 감염 환자가 영유아 설사 환자 전체 중 약 5∼10%를 차지하고 증상이 심한 설사 환자에서는 30∼50%의 높은 비율로 보고되고 있는데[6], 우리나라에서도 영유아에서 약 9%내외의 높은 발생률을 보이고 있다. 장 아데노바이러스는 혈청형에 따라 급성 호흡기질환, 위장관염, 유행성결막염, 뇌막염, 출혈성 방광염 등 다양한 질환을 일으키는 것으로 알려져 있고, 이 중 F형 그룹에 속하는 40형과 41형이 위장질환과 관련이 있다[7]. 아스트로바이러스는 8가지의 혈청형으로 나뉘고, 이 중 type 1a가 가장 많이 분리되는데 일부 국가에서는 A형 로타바이러스에 이어 두 번째로 높은 검출률을 나타내는 병원체로 보고된 바 있다[8]. 국내에서는 보통 약 1∼2%정도의 낮은 검출률을 나타내고 있었으나, 2003년도와 2014년도에 아스트로바이러스에 의한 집단 환자 발생이 보고된 바 있어[8, 9] 상시 모니터링을 통한 각별한 주의가 필요하다.
이에 질병관리본부는 급성 설사질환 원인 바이러스 실험실 감시망(엔터넷, EnterNet)을 통한 장염바이러스의 국내 유행에 대해 실시간으로 모니터링을 수행하고 있다. 이 연구에서는 2016년도 엔터넷 감시망을 통하여 확인된 5종의 장염바이러스(노로바이러스, A형 로타바이러스, 장 아데노바이러스, 아스트로바이러스, 사포바이러스)의 국내 검출 현황에 대해 분석하였다.


몸 말


장염바이러스에 의한 급성 설사질환의 국내 발생 경향을 모니터링 하기 위해 전국 17개 시․도 보건환경연구원과 연계하여 검체를 수집하고 검사를 수행하였다. 검체는 설사를 주 증상으로 하는 환자의 분변으로서, 전국 72개 협력병원으로부터 환자 분변 검체를 제공받았다. 협력병원은 질병관리본부 감염병감시과에서 장관감염증 표본감시를 위해 운영하고 있는 36개 병원과 각 지역의 특성을 반영하여 추가로 선정한 36개 병원으로 구성되어있다. 채취한 분변 검체는 멸균 PBS에 1/10 비율로 희석한 후 원심 분리하여 상층액만을 검사에 사용하였으며, A형 로타바이러스와 장 아데노바이러스는 효소면역법(Enzyme immunosorbent assays, EIAs)을 통해 바이러스 항원을 검출하여 양성 유무를 확인하였고, 효소면역법에서 양성으로 확인된 장 아데노바이러스 검체에 한하여 추가로 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction, PCR) 수행 후 염기서열분석을 통하여 유전자형을 확인하였다. 노로바이러스는 real-time RT-PCR로 양성 검체를 확인한 후 nested RT-PCR (nested reverse tranion polymerase chain reaction)을 수행하고 염기서열분석을 통하여 유전자형을 확인하였다. 아스트로바이러스와 사포바이러스는 역전사 중합효소 연쇄반응(Reverse tranion polymerase chain reaction, RT-PCR) 수행 후 염기서열 분석을 통해 유전자형을 결정하였다. 정확한 발생 연령과 계절별 검출 양상에 대한 분석을 위해 연령 및 채취일자가 누락된 검체는 자료 분석에서 제외하였다. 발생 연령은 0∼12개월 미만은 0세, 12∼24개월 미만은 1세로 구분하여 정리하였고, 검사 결과는 통계프로그램(SPSS)과 유전형 분석 프로그램(MegAlign program)을 이용하여 분석하였다.
급성 설사질환 원인바이러스 병원체 모니터링을 위해 2016년도에 수집된 분변 검체는 총 9,546건이었으며, 연령대별로는 0세(13.0%), 70세 이상(19.6%) 환자에서 많은 검체가 수집되었다(Figure 1). 전체 장염바이러스의 양성률은 16.3%(1,554/9,546)로 나타났고, 상대적으로 바이러스에 감수성이 높은 5세 이하의 영유아에서 30.8%(1,036/3,359)로 가장 높은 검출률을 보였다. 특히, 2세 연령에서 높은 38.8%(161/415)의 검출률을 나타냈다. 6세 이상 연령군에서는 8.4%(518/6,187), 70세 이상 연령군에서는 5.1%(95/1,873)의 상대적으로 낮은 검출률을 나타냈다(Figure 1).
5세 이하의 연령군을 대상으로 계절별로 급성설사질환 원인 바이러스 검출 양상을 확인한 결과 10월부터 4월까지 높은 검출률을 나타냈고, 5월부터 서서히 낮아지면서 6월부터 9월까지는 검출률이 감소하는 전형적인 장염바이러스의 유행양상을 보였다(Figure 2). 지난 5년간(2011∼2015년)간의 검출률과 2016년도 검출률을 비교한 결과, 2016년도 겨울 및 초봄에는(1월∼4월) 검출률이 낮은 경향을 보였으나 초가을에는(9∼10월) 빠르게 증가하는 경향을 보였다. 동절기에 접어든 12월부터는 예년과 유사한 수준의 검출률을 보였고, 연도별 계절에 따른 검출률의 차이는 있었으나 전체적인 경향은 크게 다르지 않았다.
2016년도 병원체에 따른 검출률을 확인한 결과, 노로바이러스 검출률(16.5%)은 2015년 대비 5.5%p 증가하였고, A형 로타바이러스 검출률(6.4%)은 2015년 대비 5.7%p 감소하는 결과를 보였다. 지난 9년간(2008∼2016년)의 노로바이러스와 로타바이러스를 분석한 결과, 2년 마다 증가와 감소의 경향성을 갖는 결과를 확인할 수 있었다. 노로바이러스 검출률의 변화는 2년마다 출현하는 변이 주와 연관성이 높은데, 국내 분석 결과, 2012년도에는 GII.4 Sydney variant가 출현하였고, 2014년도에는 GII.17 variant가 출현하였다. 2016년도에는 GII.2와 GII.3이 출현하여 노로바이러스의 검출률이 높게 증가하였다. 반면, 이 시기에 로타바이러스는 상대적으로 감소하는 경향을 보여주었다. 장 아데노바이러스(4.3%), 아스트로바이러스(2.4%) 그리고 사포바이러스(0.6%)는 예년과 평균적으로 비슷한 검출률을 보였다(Figure 3).
바이러스 검출 양상을 월별 및 연령대별로 분석해보면, 노로바이러스는 주로 연초부터 점차적으로 감소하기 시작하는데 2016년도는 2월까지는 급격히 감소하였으나, 그 이후 7월까지 완만하게 감소하는 양상을 보였다. 기온이 서서히 감소하는 초가을(9∼10월)부터 검출률이 증가하기 시작하여, 동절기에 들어가는 11월부터 12월에는 전 연령대에서 가장 높은 검출률을 확인할 수 있었다. A형 로타바이러스는 1∼5월에 높은 검출률을 보였고, 대부분 5세 이하(0세∼5세)의 연령군에서 높은 검출률을 확인할 수 있었다. 장 아데노바이러스는 로타바이러스와 유사하게 5세 이하(0세∼5세)의 연령군에서 높은 검출률을 보였지만, 주로 늦여름부터 초가을 사이에 높은 검출률을 보였다. 아스트로바이러스, 사포바이러스의 경우에는 뚜렷한 검출 양상이 나타나지 않았다(Figure 4).
최근 3년(2014∼2016년) 동안의 병원체별 유전자 그룹과 유전형을 비교하여 분석한 결과, 노로바이러스는 GII.4(52.2%)가 가장 많이 검출되었지만, 2016년에는 2015년도와 비교하여 GII.2와 GII.3의 증가로 인하여 GII group의 증가 폭이 상대적으로 높게 나타났다. 장 아데노바이러스는 F그룹의 41형(94.9%)이 대부분을 차지하였고, 2015년도와 비교하여 호흡기 아데노바이러스는 11.9%로 높게 검출되었다. 아스트로바이러스는 Type 1a(79.9%)의 비율이 가장 높았다. Type 2의 비율은 2015년(1.8%)에 비해 2016년(17.9%)에는 급격히 높아졌지만, Type 5의 비율은 높은 수치를 보였던 2014년(34.6%)과 달리 전년도부터 낮은 수준을 보였다(2015년 1.8%, 2016년 3.0%). 사포바이러스는 GI 그룹이 주로 확인되었고, 2015년에 GII group의 유전형이 20.0% 검출되었던 반면, 2016년에는 거의 검출이 확인되지 않았다(Figure 5).


맺는 말


2016년 국내에서 발생한 급성 설사질환의 원인 바이러스는 5세 이하 연령군에서 가장 많이 확인되었고, 병원체별로는 노로바이러스가 9.2%로 가장 높게 나타났다. A형 로타바이러스는 3.0%의 양성 검출률을 보였고 주로 겨울철에 높은 검출률을 보이는 노로바이러스와는 달리 1∼5월 사이에 높은 유행 양상을 보였다. 장 아데노바이러스와 아스트로바이러스, 사포바이러스의 검출률은 비교적 낮게 나타났지만 전년도 대비 증가함을 보였고, 아스트로바이러스는 2014년 성인에 의한 집단발생이 보고되었을 뿐만 아니라 국외에서 집단발생 보고가 이어지고 있어 특히 주의를 기울일 필요가 있다. 그 동안 질병관리본부에서는 국내 설사질환 원인 병원체의 유행 경향을 조사하는 급성설사질환 실험실 감시사업(엔터넷, EnterNet)을 통해 급성설사질환 원인 바이러스에 대한 감시와 관리가 지속적으로 진행되고 있으며, 실시간으로 해당 병원체의 유전형을 확인하기 위한 시스템 또한 지속적으로 강화하고 있다. 이러한 활동은 장염바이러스 병원체에 의한 설사질환 집단발생시 조기 진단 및 관리를 통한 확산 방지에 기여할 것이다.


참고문헌


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