인플루엔자에 대해서 알아보자 1

  (참고 : 이글은 2009 년에 쓰여짐 ) 

 최근 가장 사회적으로 이슈가 되고 있는 전염성 질환은 바로 인플루엔자일 것이다. 특히 신종 인플루엔자로 인해서 정보의 홍수가 쏟아지는 시점에서 인플루엔자에 대한 간략한 리뷰를 올려볼 생각이다.

(인플루엔자 바이러스의 전자 현미경 사진 -  10만배 확대한 사진이다. This negative stained transmission electron micrograph (TEM) shows recreated 1918 influenza virions.   This image is a work of the Centers for Disease Control and Prevention the image is in the public domain. )

1. 인플루엔자란 ?

 인플루엔자 (Influenza) 란 이탈리아어에서 나온 단어이다. 그 뜻은 '영향을 미치다'란 influence 와 동일한 뜻이라고 한다. 줄여서 플루 (flu) 라는 표현도 흔히 쓰이며 우리 나라에서는 독감 (毒感) 이나 유행성 독감이라는 명칭이 쓰이기도 한다. 따라서 흔히 독한 감기로 오해하는 경우들이 많은데 사실 다른 질환이다.

 인플루엔자란 인플루엔자 바이러스가 일으키는 감염성 질환 (infectious disease) 로 정의할 수 있을 것이다. 이 바이러스는 RNA 바이러스 (유전 정보의 기록을 DNA 대신 RNA 로 하는 바이러스) 로Orthomyxoviridae 과에 속하는 바이러스이다.

 orthomyxoviridae 과에 속하는 바이러스에는 5가지 속 (Genus) 가 있는데, Influenza A, Influenza B, Influenza C, Isavirus, Thogovirus 가 그것이다. 이들은 대개 척추 동물에서 감염을 일으키는데, 이 중 인플루엔자로 사람에 영향을 미치는 것은 명칭 그대로 인플루엔자 A,B,C 이다. 이들에 대해서 차례로 알아보겠다.

 2. 분류

인플루엔자 A (Influenzavirus A)

 :  인플루엔자 A 속 에는 인플루엔자 A 바이러스 하나의 종만 있다. 이 바이러스는 조류와 일부 포유류에만 감염을 일이킨다. 일부 인플루엔자 A 바이러스는 조류에 치명적인 감염을 일으키며 불행히 인간을 포함한 일부 포유류에서도 같은 문제를 만들 수 있다. 또 세계적인 범유행 (pandemic)을 일으키는 바이러스이기도 하다. A,B,C 세가지 인플루엔자 중 가장 독성이 강하고 가장 문제를 일으키는 바이러스 이다. 물론 최근 신종 인플루엔자도 여기에 속한다.

(인플루엔자 A 바이러스의 전자 현미경 사진 - 잘보면 viral capsid 와 이를 둘러싼 envelope 의 구조가 보인다. "influenza A virus''', transmission electron micrograph of negatively stained virus particles in late passage. (''Source: Dr. Erskine Palmer, Centers for Disease Control and Prevention Public Healt) the image is in the public domain.)

 이 바이러스는 RNA 에 특징에 따라서 negative sense, single stranded, segmented RNA virus 에 속한다. 그러나 이런 명칭이나 분류 보다 더 흔히 알려진 명칭은 이 바이러스의 subtype 에 의한 분류일 것이다. 아마 뉴스를 통해서 HxNx 라는 명칭이 친숙하신 분들도 계실 것이다. 이를 설명하기 위해서는 이 바이러스의 구조에 대해서 간단한 설명이 필요하다.

(인플루엔자 바이러스의 구조 : National Institutes of Health; This image is a work of the National Institutes of Health, the image is in the public domain.)

 위의 그림처럼 인플루엔자 바이러스들은 껍질에 해당되는 단백질로 된 외피 (Capsid) 주변에 본래 숙주세포에서 유래된 지질 (Lipid)로 된 피막 (Envelope) 을 가지고 있다. 이 envelope 표면에 나있는 가시 같은 물질들은 당단백 (glycoprotein) 들로써 바이러스의 생존에 중요한 역활을 하는데, 이중에 2가지 중요한 물질인 Neuraminidase 와 Hemagglutinin 이 바로 이 바이러스들을 분류하는 역활을 한다.

 즉 Hemagglutinin / Neuraminidase 의 종류에 따라 H5N1 하는 식으로 분류를 하는 것이다. 이중에서 Hemagglutinin 은 바이러스가 숙주 세포로 침투할 수 있게 하는 역활을 하는 물질이다. 반면에 Neuraminidase 는 바이러스가 숙주 세포 밖으로 나올 수 있게 해주는 역활을 한다. 나중에 설명하겠지만 이 Neuraminidase 가 인플루엔자의 주요 약물인 리렌자와 타미플루의 중요 타겟이다.

 현재까지 16 종류의 HA와 9 종류의 NA가 발견되었고, H1, H2, H3, N1, N2 가 인간에서 가장 흔하게 발견된다.

 단 인플루엔자 바이러스를 명명하는 것은 이 두가지 뿐이 아니다. 이것은 subtype 이고, 공식 적인 명칭은 A/Fujian/411/2002/H3N2 하는 식이다.

(인플루엔자 바이러스를 명명하는 방법.  CCL 에 따라 복사 허용, 저자 표시  - 저자  Burschik)

 인플루엔자 B (Influenza virus B)

: 이 속에 속하는 종은 인플루엔자 B 뿐이다. 이 바이러스의 숙주는 특이하게도 사람과 물개 (seal)  뿐이다. 이런 제한된 숙주 때문에 여러 포유류와 조류에 묻지마 (?) 감염을 일으키는 인플루엔자 A 바이러스에 비해 전염력이 약해 상대적으로 큰 문제를 일으키지 않아 뉴스에도 자주 거론되지 않는다.

 이 바이러스의 생김새는 인플루엔자 A 바이러스와 비슷하다. 다행히 변이를 일으키는 정도도 A 형에 비해 2-3배 정도 느리다. A형과 같이 negative sense single stranded RNA virus 이며 14648 개의 뉴클레오타이드 염기 쌍으로 이루어진 RNA 를 가지고 있다. A형과 B형 인플루엔자는 8개의 segment 로 이루어져 있으며 11개의 단백질을 encode한다.

 인플루엔자 C (Influenza virus C)

 : 역시 이 속의 바이러스도 인플루엔자 C 바이러스 하나 뿐이다. 이 바이러스는 비교적 드물어서 그 존재를 잘 모르시는 분들도 있을 것이다. 그러나 병원성이 강하며 epidemic 을 일으킬 수 있다.

 자연계의 숙주는 특이하게도 인간과 돼지이다. 이 바이러스 역시 다행히 여러 동물에 묻지마 감염을 일으키지 않는다. 역시 negative sense single stranded RNA virus 이며 7개의 RNA segment 에서 모두 9개의 단백질을 encode 한다.

 3. 증상과 감염 경로

 인플루엔자는 증상 만 보고는 인플루엔자인지 알아내기가 어렵다. 일단 이 바이러스에 감염되면 하루나 이틀내로 증상을 나타내게 되는데, - 물론 사람에 따라 증상이 다양하며 증상이 거의 없는 경우도 있다 -  대개 첫번째 증상은 오한과 발열이다.

 38 - 39 도 정도의 발열이 동반되고 인후통과 몸살, 관절통 등이 의심된다면 일단 유행시기에는 한번 의심해 볼만 하다. 어린 아이의 경우 설사와 복통등 장염 (Gastroenteritis ) 증상을 일으킬 수도 있는데, 특히 B형 인플루엔자에서 심할 수 있다.

 대개는 심한 몸살과 피로감, 기침, 인후통, 콧물등의 감기 증상이 주된 증상이기 때문에 통상적인 감기 (common cold) 와 감별하기가 매우 애매한 경우가 생길 수 있다. 설사등 장염 증상은 대개 어른에서는 흔하지 않지만 일부 조류 독감을 일으킨 H5N1 에서 보고된 바가 있다. 이 경우에도 역시 급성 위장염 (AGE : Acute Gastroenteritis) 와의 감별이 애매해 질 수 있다. 따라서 진단을 위해 항원 검사 키트가 나와있다.

 인플루엔자의 주된 감염 경로는 기침과 재채기를 할 때 나오는 바이러스이다. 이 바이러스들은 재채기를 통해 다른 사람의 점막과 눈, 입등으로 직접 들어 가거나, 에어로졸 형태로 호흡기를 통해 전파되거나 혹은 손에 묻은 바이러스가 구강으로 들어가는 경로가 있다. 따라서 손을 씻거나 마스크를 하는 행위가 전파를 예방하는데 도움이된다.

(이것은 특수 효과가 아니다. 우리가 기침을 할 때는 우리가 생각하는 것 보다 많은 체액이 에어로졸 상태로 퍼진다. 출처 : CDC  This work is in the public domain )

 바이러스의 입장에서 본다면 기침과 재채기를 유발하고 콧물이 나게 하는 행위는 모두 바이러스를 다른 숙주로 전파시키는데 도움이 된다. 이는 인플루엔자 뿐 아니라 다른 호흡기 감염을 일으키는 바이러스에 대해서도 마찬가지 이다.

 4. 인플루엔자의 구조와 병리

 인플루엔자 바이러스는 종류에 관계 없이 A,B,C 형 모두 지름이 약 80 - 120 나노미터 (nm) 정도 되는 공모양 처럼 생긴 바이러스이다. (그러나 가끔씩 필라멘트 처럼 생긴게 나오기도 한다. 사실 C형은 필라민트 형도 흔하다) 

(인플루엔자 바이러스의 구조 : NA 는 Neuraminidase 이고 HA 는 Hemagglutinin 이다.  이 파일은 저자에 의해 public domain 으로 공개됨.  )

 일단 코어 (Viral Core)라고 부르는 바이러스 내부에는 가장 중요한 유전 정보인 RNA 가 존재한다. 이는 7 - 8 개의 나누어진 조각으로 되어 있다. (A/B는 8개, C는 7개) 또 내부에는 다른 바이러스 단백질도 존재한다. 이 RNA 에는 9 - 11개 의 단백질을 만드는 정보가 들어있다.(A/B는 11개, C는 9개) 인플루엔자 A 의 경우 HA, NA, NP, M1, M2, NS1, NS2(NEP), PA, PB1, PB1-F2, PB2 의 11개의 단백질을 만든다.

 이를 둘러싸는 단백질 막인 viral capsid 의 외부에는 lipid envelope 가 있고, 여기에는 M2 같은 이온 채널 단백질과 HA/NA 같은 커다란 당단백 (glycoprotein)이 붙어 있다.

 앞서 이야기 했듯이 HA (Hemagglutinin) 은 일종의 끈끈이 같은 역활을 해서 표적이 되는 숙주 세포에 들러 붙는다. 이 숙주 세포에 붙은 다음에는 세포막과 바이러스를 싸는 막을 융합시켜 바이러스 안에 있는 물질 - RNA 와 이의 복제에 필요한 단백질 효소 - 를 숙주 세포에 밀어넣는다.

(세포막과 바이러스 막을 융합시키는 Hemagglutinin - 일단 가운데 있는 알록달록한 막대가 HA 이다. 타겟이 되는 숙주 세포는 상피 세포 (epithelial cell) 이고 주 타켓은 이 세포의 표면에 있는 sialic sugar (초록색 부분) 이다. 일단 HA는 세포막에 붙은후 빨간색 부분이 숙주 세포에 고정되면서 변형이 일어나 노란 부분이 두 막을 융합시켜 바이러스 내부 물질을 안으로 들여 보낸다. This work is in the public domain  )

이 HA가 목표로 삼는 숙주 세포는 폐와 후두, 코의 점막, 그리고 조류의 장점막에 존재하는 상피세포이다. 바이러스는 HA 의 도움과 M2 이온 채널의 도움으로 숙주 세포 안으로 침투한다. (아래 그림에서 1 단계)

(From Scheme of Influenza A virus replication (NCBI))

 2 단계에서 바이러스의 RNA 와 RNA dependant RNA polymerase 같은 효소들이 숙주 세포 내부로 들어온다. 3단계에서는 바이러스가 숙주의 핵으로 이동해서 여기서 RNA dependant RNA polymerase 를 이용해서 positive sense 로 변해서 전사 (Transcription) 되고 복제된다. 4단계에서는바이러스가 숙주세포의 자원을 이용해서 증식에 필요한 단백질들을 번역 (Translation) 한다.

 5단계와 6단계를 거치면 이제 바이러스 증식에 필요한 바이러스 단백질과 RNA 가 숙주세포에 의해 만들어지고 바이러스는 숙주 세포 표면에서 새로운 바이러스가 되어 나온다. 이 과정이 되풀이 되면 물론 숙주 세포는 파괴된다. 그리고 이렇게 나오는 과정에서 NA (Neuraminidase) 가 활약한다.

 (다음에 계속됩니다)

 출처 : Wiki