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코로나 19 감염이 심각한 폐 손상을 일으키는 기전


 

(Novel Coronavirus SARS-CoV-2 Transmission electron micrograph of SARS-CoV-2 virus particles, isolated from a patient. Image captured and color-enhanced at the NIAID Integrated Research Facility (IRF) in Fort Detrick, Maryland. Credit: National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIH)



 콜롬비아 대학 어빙 메디컬 센터의 벤자민 이자르 (Benjamin Izar, MD, Ph.D) 교수가 이끄는 콜롬비아 대학 및 미국 내 여러 기관 (코넬 대학, MIT, 하버드 대학)의 합동 연구팀이 중증 코로나 19가 어떻게 심각한 폐손상을 유발해서 영구적인 손상이나 사망에 이르게 하는지를 밝혀냈습니다. 



 중증 코로나 19 폐렴은 SARS-CoV-2 바이러스의 폐손상에서 시작해서 결국 잘못된 면역 반응에 의한 중증 폐손상 및 섬유화를 가져오게 되고 이로 인해 바이러스가 사라진 이후에도 영구적인 폐섬유화와 손상을 가져올 수 있으며 이로 인해 사망에 이를 수 있습니다. 따라서 현재 중증 코로나 19 감염에서 사망률을 효과적으로 낮출 수 있는 유일한 방법은 덱사메타손 같은 면역 억제제 치료 뿐입니다. 



 연구팀은 코로나 19로 사망한 지 몇 시간 이내의 환자들을 부검해 폐 조직 샘플을 확보했습니다. 그리고 다른 이유로 사망한 정상 폐조직 부검 조직과 비교했습니다. 조직 단위는 물론 세포 단위로도 하나 하나씩 비교한 결과 중증 코로나 19 환자의 폐 손상 기전을 좀 더 상세히 분석할 수 있었습니다. 



 중증 코로나 19 감염에서 나타나는 폐 조직의 특징은 비정상적인 대식세포 (macrophage) 증식입니다. 이 과정에 관여하는 사이토카인이 IL-1beta로 연구팀은 중증 코로나 19 환자에서 중요한 치료 목표가 될 가능성이 있다고 보고 있습니다. 대부분이 폐렴에서는 IL-6 분비가 많은 반면 코로나 19에서는 IL-1 베타가 비정상적으로 분비되면서 대식세포가 과다 증식하는 현상이 나타납니다. 



 물론 대식세포를 비롯한 면역 세포는 정상적인 면역 반응을 위해 반드시 필요하지만, 균형이 깨지면 오히려 면역 반응이 더 큰 손상을 불러올 수 있습니다. IL-1 베타 억제를 통해 이 균형을 되찾을 수 있다면 과도한 면역 억제제 사용을 줄이고 필요한 부분만 적절히 조절하는 핀셋 치료가 가능할 수 있습니다. IL-1b는 폐 손상을 복구하는 조직의 정상 반응도 억제하기 때문에 감염 후 폐 회복 및 영구적인 손상 방지를 위해서도 적절히 조절할 필요가 있습니다. 



 코로나 19 폐 조직에서 나타나는 또 다른 특징은 병리학적 섬유아세포 (pathological fibroblasts) 증식입니다. 섬유아세포 증식은 조직의 섬유화를 일으켜 결국 코로나 19에서 치료되더라도 정상적인 폐조직으로 돌아오는 것이 아니라 섬유조직으로 대체되게 됩니다. 폐 손상과 기능 상실이 영구적으로 남게 되는 것입니다. 이미 폐 기능이 많이 떨어진 노인이나 만성 폐질환 환자는 더 기능이 떨어지고 지금은 괜찮은 젊고 건강한 환자라도 나중에 나이가 들면 관련된 문제점이 나타날 수 있습니다. 이 역시 과도한 면역 반응과 연관성이 있을 것입니다. 


 

 과학자들은 2019년 말부터 지금까지 코로나 19에 대한 많은 사실을 발견했습니다. 하지만 이 신종 전염병을 정복하기 위해서는 앞으로도 갈 길이 먼 상태입니다. 이번 연구는 IL-1b라는 새로운 치료 목표를 시사했다는 점에서 큰 의의가 있습니다. 다만 실제로 IL-1b를 타겟으로 한 치료가 효과가 있는지 검증하기 위해서는 좀 더 시간이 걸릴 것으로 생각합니다. 



 참고 



https://medicalxpress.com/news/2021-04-cell-atlas-covid-lungs-reveals.html


ohannes C. Melms et al, A molecular single-cell lung atlas of lethal COVID-19, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03569-1


 
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