바이러스·세균 감염 원리

바이러스·세균 감염 원리

바이러스와 숙주의 상호작용

‘감염성 질환’은 기본적으로 병인, 숙주, 환경적 요인의 평형이 깨지면서 발생한다. 병원체는 수많은 경로를 통해 몸에 침입하고 인체 내에서 확산, 파종된다. 이때 숙주는 병원체에 의한 여러 가지 반응을 겪고, 결과적으로 숙주 손상 등 다양한 증상, 질환이 생기게 된다. ‘COVID-19’를 포함한 감염성 질환의 일반원리를 이해하고, 우리가 어떻게 행동하는 것이 좋은지 고민해보자.

1. 감염성 질환의 기본 인자

질병 발생과 유행에 영향을 주는 역학의 기본 요인으로 ‘병인’ ‘숙주’ ‘환경’ 세 가지가 있다. 이들은 항상성을 유지하며 인체 내 균형을 이루면서 건강한 상태를 유지한다. 하지만 어느 한 가지 요인이라도 변화가 생기면 그 균형이 깨지면서 질병 발생, 유행이 나타나는 것이다.

병인은 생물학적(세균, 바이러스, 진균, 기생충), 물리-화학적(대기, 수질, 계절, 기상 그리고 유독성 물질), 사회적(스트레스와 긴장 그리고 습관) 요인 등으로 세분할 수 있고, 이들은 질병 발생의 변수로 작용한다.

숙주는 숙주의 생물학적(성별, 나이), 사회적(직업, 계급, 결혼 및 가족 상태), 체질적(면역, 영양 상태, 선천적) 요인 등으로 세분할 수 있고, 인간이 가지고 있는 면역력과 감수성 등이 질병 발생의 변수로 작용한다.

환경은 생물학적(매개 곤충, 기생충의 중간숙주), 물리-화학적(실내외 환경, 계절), 사회적(사회풍습, 직업, 인구밀도) 요인 등으로 세분할 수 있고, 환경적 요인들은 질병 발생, 특히 유행에 큰 변수로 작용한다. (레버 이론; Gordon’s Lever theory)

2. 병원체의 침입 경로

병원체가 질병을 일으키기 위해서는 ‘미생물에 대한 노출’이 필요하다. 일반적인 침입 경로는 ‘호흡기, 위장관, 피부, 비뇨생식기’이다. 각각의 경로에는 국소방어 체계가 있지만, 방어가 실패하면 감염된다.

수많은 미생물이 호흡기로 흡입된다. 큰 입자들은 상부 호흡기의 점액에 의해 목 위와 뒤로 이동되고 삼켜서 제거된다. 작은 입자들은 폐포 내부로 운반되고 상주하고 있던 대식세포와 호중구에 의해 잡아 먹힌다.

위장관을 통해 들어온 병원체는 분변에 오염된 음식과 물에 의한 경우가 많다. 산성 위액, 위장관 점막, 이자액과 담즙 등 다양한 소화액, 연동운동 등이 위장관 방어 체계로 작동한다.

피부는 강력한 기계적 방어막 역할을 하고 항-미생물 물질도 생성한다. 무좀균 같은 곰팡이(dermatophyte)는 피부 방어막을 뚫고 감염을 일으킬 수 있지만, 대부분 표피의 기계적인 손상으로 시작된다.

요로(urinary tract)는 주기적인 소변 배출로 보호받는다. 여성의 경우 요도의 길이가 짧아서(약 5㎝) 병원체(E. coli)들이 잘 유입되고, 방광염 같은 질환이 많이 발생한다.

3. 숙주와의 상호작용  

병원체의 ‘감염 능력’과 숙주의 ‘방어기전 능력’에 따라 감염의 결과는 달라진다. 숙주는 이미 신체적 장벽과 면역체계 같은 방어기전을 가지고 있지만, 병원체는 숙주의 방어 작용을 회피하고 질병을 일으키는 다양한 방법을 가지고 있다.

‘항원 변이(antigen variation)’는 숙주의 항체(무기)를 회피하는 방법이다. 돌연변이를 통해 숙주의 항체가 병원체의 항원을 인식하지 못하게 한다.

‘탄수화물 피막’을 형성하거나 ‘단백질 C’를 생산하여 호중구와 대식세포의 포식작용을 회피하고, 숙주 면역세포의 활성을 줄이고 이동을 방해하기도 한다.

‘잠복감염(latent infection)’을 유지해 소량의 바이러스로 생존하는 경우도 있다.


‘COVID-19’를 예로 들어, 감염성 질환의 일반원리를 살펴보자!

* 병인 : 중국 우한지역에서 처음 발생한 ‘SARS-CoV-2’ (바이러스 이름)
* 숙주 : 면역과 감수성이 떨어지는 ‘기저질환 환자와 노인’에서 사망률이 높다.
         만성질환이 있는 노인들은 더욱 조심하자.
* 환경 : 밀폐된 공간, 요양병원 등의 ‘한정된 공간’에서 유행되고 있다.
         사람이 많이 모이는 밀폐된 공간은 피하는 것이 좋다.
* 침입 : 주로 ‘호흡기와 위장관’을 통해서 침입.
        감기 증상이 있는 사람은 꼭 마스크를 착용하고, 바깥 활동은 피하는 것이 좋다.
        외출 후에는 충분한 시간 동안(40초 이상) 손을 씻는다.
        침을 통해 침입할 수 있으므로 증상이 있는 사람과는 따로 식사하는 것이 좋다.
* 상호작용 : 항원 변이, 면역억제.
        잘 먹고, 잘 자고, 적절한 운동을 하고 스트레스가 없으면 면역(방어)이 좋아진다.
        또한, 종합비타민 등의 영양제도 도움이 된다.
* 숙주손상 – ‘폐렴, 폐 섬유화’ 등의 손상이 발생한다.

‘감염성 질환의 유행’에서 가장 중요한 덕목은 기침 예절을 포함한 ‘다른 사람에 대한 배려’이다. 위의 기본원리를 조금만 생각해 보면, 이 시기에 우리가 어떻게 생활해야 하는지 쉽게 이해할 수 있다.