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[BRIC View 동향리포트]

사람이나 동물에 감염되는 병원체들 간의 상호 협력

이영애(서울대학교)

요약문

최근 코로나바이러스-19(SARS-CoV-2)에 의해 유발되어지는 감염 질환 COVID-19의 증상을 보면 가벼운 증상에서부터 열, 기침, 근육통이 나타나거나, 호흡 곤란 증상을 동반하는 호흡기 질환 및 사망에까지 이르게 하는 다양한 증상을 보이는 것으로 나타난다. 특히, 고연령군이나 기저 질환을 앓고 있는 환자들에게서 코로나바이러스-19(SARS-CoV-2) 감염 후에 중증 질환으로 진행될 위험성이 증가하고 사망률 또한 높은 것으로 보여지고 있다. 이렇게 다양한 증상을 보이는 이유는 코로나바이러스-19(SARS-CoV-2)에 감염된 환자들의 면역 반응 감수성에 따른 차이로 보여진다. 현재까지의 임상 연구들을 기반으로 메타 분석(meta-analysis)을 실시한 최근 연구 결과는 세균성 동시 감염(co-infection)을 앓는 COVID-19 환자의 전체 비율이 유행성 인플루엔자(influenza)의 세균성 동시감염(Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus 및 Neisseria meningitidis) 보다 빈도가 낮다는 것을 보여주고 있다. 이러한 임상 결과는 이차세균 감염 또는 진균 감염이 COVID-19 환자들에서 주요한 역할을 한다는 가능성이 낮다는 것을 보여주고 있다. 하지만, COVID-19 유행병이 시작되었을 때 환자를 관찰한 중국의 초기 연구들이 대부분 포함되었으며 2차 감염에 대한 미생물학적 조사를 철저히 하지 않았을 가능성이 있기 때문에 더 많은 임상 및 기초 연구들을 기반으로 COVID-19의 세균성 동시 감염과 관련된 위험 요소, 유병률, 특성, 결과 및 원인 인자를 명확히 파악할 필요가 있다.

이 외의 호흡기 질환을 유발하는 병원성 미생물 및 소장이나 대장의 염증 질환을 유발하는 병원성 미생물들 간의 상호 작용이 중증 환자의 사례를 유발하는데 주요한 역할을 할 수 있다는 사실은 많은 임상 연구 및 기초 연구들에 의해 보고되어지고 있다. 이중 감염(dual infections), 예를 들면 바이러스와 박테리아의 동시 감염(co-infection) 등이 어떻게 서로 협력하여 병원체 단독으로 인한 것보다 더 심각한 질환을 일으킬 수 있는지에 관하여 고찰한 임상학적 연구, 병리학적 연구, 역학적 연구, 그리고 기초 연구들을 토대로 본 보고서에서는 병원체들 간의 상호 협력에 대해 기술하고자 한다.

Key Words : COVID-19, 호흡기 감염 질환, 미생물간의 상호 작용, 장내 미생물, 병원성 미생물

1. 서론

1.1. 미생물과 미생물 간 상호 작용의 의미

박테리아(bacteria), 바이러스(viruses), 박테리오파지(bacteriophages) 및 곰팡이(fungi) 등으로구성된 광범위한 미생물 집단은 우리 환경에 어디에나 존재하고 있으며 우리 삶의 다양한 측면에서큰 영향을 미치고 있다. 보편적인 풍요로 인해 미생물은 불가피하게 상호 작용(interaction)하며, 복잡한 네트워크를 가진 공동체를 형성하여 평형 상태에서 생존할 수 있다. 한 서식지에서 서로다른 미생물 종의 공존은 생태계 과정의 전제적 조건이 되는데, 생태계의 공동 거주를 촉진하기위해 미생물 서로 간의 성장과 행동을 조절하는 메커니즘이 진화되어져 오고 있다. 서로 다른미생물 간 각 개체군의 확립과 유지를 위해 중요한 것은 종 간의 의사소통이다.

미생물 상호 작용에는 같은 종 간의 상호 작용(interspecific interaction)과 다른 종 간의 상호작용(intraspecific interaction)이 있다. 같은 종 간의 상호 작용(interspecific interaction)에는세균(bacteria)과 세균 간의 의사소통, 바이러스(viruses)와 바이러스 간의 의사소통 등이 있고, 다른종 간의 상호 작용(intraspecific interaction)의 경우에는 세균과 바이러스, 세균과 기생충(parasites), 바이러스와 기생충 간의 의사소통 등을 예로 들 수 있다. 미생물 종 내의 상호 작용(interspecific interaction)은 광범위 하게 연구 되어져 오고 있지만, 다른 미생물 종 간의 상호 작용(intraspecific interaction)의 기본이 되는 분자 메커니즘(mechanisms)에 대해서는 아직까지 자세하게 알려져 있지않다. 하지만, 최근에 시퀀싱(sequencing), 질량 분석, 이미징(imaging)과 같은 다양한 분자 생물학적분석 기법들의 발달로 미생물 군집을 식별 및 특성화 할 수 있고, 미생물 상호 작용의 복잡한메커니즘을 이해하고 더 깊은 통찰력을 얻기 시작했다.

1.2. 서로 다른 미생물 간의 상호 작용의 유형

다양한 미생물들 사이의 상호 작용(interspecific interaction과 intraspecific interaction)에는긍정적인 영향(symbiosis)과 부정적인 영향(antibiosis)이 모두 포함되어 진다. 긍정적 상호 작용은상호 작용하는 미생물의 두 집단 모두 또는 둘 중 하나가 연관성 혜택을 받는 것이지만, 부정적상호 작용은 하나 또는 두 집단 모두 해를 입는 것을 의미한다 [1, 2].

1.2.1. 긍정적인 상호 작용(Positive interactions)

한 서식지에서 존재하는 다른 미생물들 간의 상호 작용은 미생물 집단의 성공적인확립(establishment)과 유지(maintenance)에 있어서 필수적인 것으로 보여진다. 상호 이익을 위해긍정적인 관계를 구축하고 협력하는 유형을 의미하는데 상호주의(mutualism), 프로토 협력(proto-cooperation), 공생주의(commensalism) 등이 포함되어 진다.

이를 자세히 설명하자면, 상호주의(mutualism)는 공생하는 관계를 의미하는데, 미생물 두 집단이상호 이익을 위해 밀접하게 의지하며 함께 하는 유형이다.  

프로토 협력(proto-cooperation)은 상호주의와 매우 유사하지만, 상호 작용 즉 두 종은 서로의존하지 않으면서 얻을 수 있는 이익을 위해 협력하는 경우이다.  

공생주의(commensalism)는 미생물 두 집단 간의 상호 작용으로 인해 하나의 유기체에만 일방적방향으로 혜택을 받는 경우를 의미한다 [1] (그림 1).

...................(계속)

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