레지오넬라

3. 역학

레지오넬라균은 호수, 강 등 자연적인 물 환경뿐만 아니라 냉각탑, 수도 시스템, 샤워 시설, 온천 등 인공적인 수계 환경에서도 발견되는 세균이다.^{[65][66][67][68][69][70][71][72]} 이 균은 특히 따뜻한 물에서 잘 증식하며, 배관 내 바이오필름 등에서 서식할 수 있다.

주된 감염 경로는 레지오넬라균에 오염된 물이 아주 작은 물방울(에어로졸) 형태로 공기 중에 퍼져나가, 이를 사람이 흡입하는 것이다.^[23][74] 이렇게 흡입된 균은 폐에 도달하여 레지오넬라증이라는 감염병을 일으킬 수 있다. 레지오넬라증은 전 세계적으로 발생하며, 특히 대형 건물의 냉각탑이나 급수 시스템 관리가 부실할 경우 집단 발병의 원인이 되기도 한다.^[24]

발생률은 국가나 지역, 계절에 따라 다르게 나타난다. 예를 들어, 미국에서는 매년 수천 건의 감염 사례가 보고되며^[76], 이는 실제 발생 건수보다 적게 보고된 수치일 가능성이 높다.^[33] 국내에서도 1984년 첫 인지 사례 이후^[77], 면역력이 약한 환자를 중심으로 산발적인 발생이 보고되고 있다.^[78] 기온 상승이나 강수량 증가와 같은 기후 변화 관련 요인도 레지오넬라균 증식 및 노출 위험에 영향을 미칠 수 있다.^[26][28]

3. 1. 전파 경로

3. 2. 국내외 현황

4. 특징

레지오넬라 속균은 크기가 2μm~5μm 정도인 호기성 그람 음성 간균으로, 한 개 이상의 편모를 가지고 있어 움직일 수 있다.

일반적인 세균 검사용 배지에서는 잘 자라지 않는데, 이는 포도당과 같은 당을 에너지원으로 사용하지 못하기 때문이다. 따라서 레지오넬라를 배양하려면 에너지원과 탄소원으로 사용할 수 있는 특정 아미노산인 시스테인, 세린, 트레오닌 등을 배지에 첨가해야 하며, 특히 시스테인은 필수적이다. 또한, 지방산은 레지오넬라의 성장을 방해하므로 제거해야 하고, 유기철도 필요하다. 배양 조건도 까다로워서 pH가 6.7~7.0 사이여야 잘 증식하며, 최적 생육 온도는 36°C이다. 분열 주기가 수 시간에 달해 증식 속도가 느리므로, 배양 시에는 반코마이신과 같은 항생 물질을 넣어 다른 세균의 성장을 억제한다.

자연 환경에서는 인공 배지에서보다 훨씬 다양한 조건에서 생존할 수 있다. 주로 늪이나 하천 같은 물속 환경이나 토양에 널리 존재하는 상재균의 일종이다. 레지오넬라는 다른 생물의 세포 안에서 살아가는 통성 세포 내 기생 세균으로, 자연에서는 아메바와 같은 원생생물의 세포 안에 기생하거나 조류와 공생하며 살아간다. 이러한 생활 방식 덕분에 다양한 환경에서 생존할 수 있으며^[62], 인공 배양 시 필요한 까다로운 영양소 요구 조건은 다른 생물의 세포 내에서는 쉽게 충족될 수 있다. 물속에서도 수 년 동안 생존이 가능하다.

사람의 생활 환경 중에서는 물을 대량으로 저장하여 사용하는 시설에서 레지오넬라가 번식하는 경우가 많다. 특히 ''Legionella pneumophila'' 종은 공조 설비의 냉각탑수나 목욕탕과 같은 입욕 시설의 물에서 자주 발견된다. 이러한 시설에서 발생하는 미세한 물방울(에어로졸)을 사람이 흡입하면 감염될 수 있다.

5. 병원성

레지오넬라균은 주변 환경, 특히 물이 있는 곳에 흔하게 존재하는 세균이지만, 일반적으로 사람에게 질병을 일으키는 경우는 드물다. 그러나 특정 환경 조건 하에서는 병원성을 나타낼 수 있으며, 특히 면역력이 약한 고령자나 기저 질환자 등에게 감염을 일으킬 위험이 높다. 사람에게 감염증을 일으키는 주요 원인균은 레지오넬라속 세균 중 하나인 ''레지오넬라 뉴모필라''(''L. pneumophila'')이며, 이로 인해 발생하는 대표적인 질병으로는 레지오넬라 폐렴과 폰티악열이 있다.

5. 1. 발병 기전

• 레지오넬라 폐렴: 과거에는 재향군인병으로도 불렸으며, 레지오넬라증 중 더 심각하고 흔한 형태이다. 종종 "비정형 폐렴"으로 분류되기도 한다. 초기 증상은 발열, 오한, 근육통, 두통, 숨가쁨, 마른기침이나 가래 섞인 기침 등 독감과 유사하다. 병이 진행되면 전형적인 폐렴 증상과 함께 소화계통(식욕 부진, 메스꺼움, 구토, 설사)이나 신경계 관련 증상이 나타날 수 있다. 의사가 청진기로 폐 소리를 들었을 때 수포음이나 라음과 같은 비정상적인 소리가 들리거나, 폐 일부가 단단해진 경우 타진 시 둔탁한 소리나 양성 폐음이 확인될 수 있다. 혈액 검사에서는 백혈구 수의 증가 또는 감소, 혈소판 감소증, 간 효소(ALT, AST) 수치 상승, 혈중 나트륨 농도 저하, 신장 기능 이상 등이 나타날 수 있다.^[33]
• 폰티악열: 레지오넬라 폐렴보다 증상이 가벼운 형태로, 독감과 비슷하다. 발열, 두통, 근육통, 오한, 어지럼증, 메스꺼움, 구토, 설사 등의 증상을 보이며, 폐렴으로 발전하지 않고 대부분 자연적으로 회복된다.^[33]

5. 2. 임상 증상

6. 진단

''레지오넬라''균은 일반적으로 숯 효모 추출 배지(Buffered Charcoal Yeast Extract, BCYE)에서 배양하여 검출한다. 이 균은 성장에 시스테인과 철 성분을 필수적으로 요구하기 때문에, 일반적인 세균 검사에 사용되는 보통 한천 배지에서는 잘 자라지 않는다.^[6][79]

물과 같은 환경 검체에서 ''레지오넬라''균을 검출하기 위해서는 검체를 우선 농축하는 과정이 필요하다. 다른 미생물의 성장을 억제하기 위해 글리신, 반코마이신, 폴리믹신, 시클로헥사미드와 같은 항생제가 첨가된 선택 배지(CYE 한천 배지 등)를 사용하며, 0.2 마이크로미터 필터를 이용해 여과하거나 원심분리하여 얻은 균을 배지에 접종한다.^[79] 때로는 다른 미생물의 간섭을 줄이기 위해 검체를 배양 전에 열이나 산으로 처리하기도 한다.^[7][79]

배지는 최대 10일까지 배양하며 관찰한다. 만약 특정 콜로니(세균 집락)가 시스테인이 포함된 BCYE 배지에서는 자라지만, 시스테인이 없는 일반 배지에서는 자라지 않는다면 ''레지오넬라''균으로 추정한다.^[8] 이후 면역학적 기법을 이용하여 검출된 균의 정확한 종(species)이나 혈청군(serogroup)을 최종적으로 동정한다.^[8][79]

7. 치료

지역사회 획득 폐렴의 치료에는 항생제가 첫 번째 선택이며, 이는 ''레지오넬라'' 감염에도 해당된다.^[33] ''레지오넬라''가 원인균일 경우, 1차 선택 약물은 마크로라이드와 플루오로퀴놀론이다.^[33] 마크로라이드 계열 항생제 중에서는 아지트로마이신이 선호된다.^[33]

치료 기간은 환자의 상태에 따라 다르다. 경증 환자의 경우 보통 10일에서 14일간 치료를 받지만, 대부분의 증상은 항생제 투여 시작 후 3일에서 5일 이내에 호전되는 경향이 있다.^[33] 그러나 면역이 억제된 환자나 심각한 ''레지오넬라'' 폐렴 환자는 효과적인 회복을 위해 3주간의 더 긴 치료 과정이 권장된다.^[33]

적절한 치료를 받더라도 레지오넬라 폐렴은 심각한 건강 문제로 이어질 수 있으며 생명을 위협할 수 있다. 이 유형의 폐렴으로 인한 사망률은 약 10%이며, 중환자실에 입원하거나 다른 주요 건강 문제가 있는 환자는 사망 가능성이 더 높다.^[33] 특히 ''레지오넬라'' 감염으로 입원한 환자의 경우 사망률은 약 25%에 달하며, 면역 저하 환자의 경우 사망률이 30%에서 50%까지 높아질 수 있다.^[33] 항생제 치료 시작이 지연되면 즉시 치료를 받는 환자에 비해 사망 위험이 약 3배 더 높아질 수 있어 신속한 진단과 치료가 매우 중요하다.^[33]

레지오넬라 폐렴에서 회복한 후에도 많은 환자가 장기적인 합병증을 겪는다. 생존자의 25% 이상이 재발성 입원, 급성 신부전, 폐 문제, 재발성 폐렴과 같은 지속적인 문제를 경험한다.^[33] 반면, 폰티악열은 대개 3일에서 5일 이내에 회복되며, 심각한 합병증이나 사망으로 이어지는 경우는 매우 드물다.^[33]

8. 예방

레지오넬라균의 증식은 화학적 방법이나 열적 방법을 이용하여 조절할 수 있다. 열을 이용한 온도 조절은 효과적인 방법 중 하나이지만, 물을 지속적으로 25°C 이하로 차갑게 유지하거나 51°C 이상으로 뜨겁게 유지해야 하므로 비용이 많이 들 수 있다.^[3] 이는 대형 시설의 기존 냉각 시스템 개조 비용과 에너지 비용 때문에 발생한다. 온도에 따른 레지오넬라균의 구체적인 생존력은 온도 관리 섹션에서 자세히 다룬다.

화학적 처리 방법 중에서는 염소 처리가 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 온수 시스템의 경우, 최소 0.5ppm의 염소 농도를 유지하는 것이 효과적이다. 레지오넬라균 증식이 심각한 시스템에서는 일시적으로 염소 농도를 2ppm 이상으로 높였다가 다시 0.5ppm으로 낮추는 '염소화 충격법'을 사용하거나, 시스템 가동을 멈추고 24시간 동안 염소 농도를 50~100ppm 이상으로 높이는 '과염소화' 방법을 사용할 수 있다. 이 방법은 레지오넬라균뿐만 아니라 숙주 유기체까지 사멸시키는 효과가 있으며, 1년에 한 번 정도 실시하는 것이 예방에 도움이 될 수 있다. 화학적 처리에 대한 더 자세한 내용은 화학적 처리 섹션에서 확인할 수 있다.

습열멸균은 60°C 이상으로 물을 가열한 후 세척하는 비화학적 살균법으로, 일반적으로 3~5주간 반복하여 처리한다.

근본적인 레지오넬라 감염 예방은 급수 시스템을 개선하고, 이를 관리하기 위한 수질 모니터링 체계를 구축하는 것에서 시작된다.^[23] 특히 미국에서는 병원과 같은 의료 환경에서 수인성 감염으로 인한 위험이 높아 예방 노력이 집중되고 있다. 2017년 6월에는 연방 지침이 도입되어 모든 의료 센터가 수질을 모니터링하고 병원 내 레지오넬라 폐렴을 예방하기 위한 시스템을 갖추도록 요구하고 있다. 치료용 수영장, 제빙기, 장식용 분수 등 물을 사용하는 시설이 있는 곳에서는 정기적인 청소 및 소독 정책을 마련해야 한다.^[33]

수계 시스템에서 레지오넬라균을 제거하기 위해 화학 소독제를 주기적으로 첨가하거나, 배관 또는 특정 지점에서 물 여과 장치를 사용하는 방법도 있다. 소독제를 사용하는 경우, 레지오넬라균의 성장을 효과적으로 억제하기 위해 화학 물질 농도를 정기적으로 관리하고 모니터링하는 것이 중요하다.^[33] 레지오넬라균 관리 및 생물학적 모니터링에 대한 자세한 내용은 레지오넬라균 관리 및 생물학적 모니터링 섹션에서 다룬다.

8. 1. 레지오넬라균 관리 및 생물학적 모니터링

미국 질병통제예방센터(CDC)는 음용수의 경우 온수는 60°C 이상으로 유지하고, 냉수는 20°C 미만으로 보관할 것을 권장한다. (원문: 온수 140°F(60°C), 냉수 68°F(20°C)) 또한 자주 사용하지 않는 수도꼭지는 정기적으로 물을 흘려보내는 것이 좋다. 일부 시스템에서는 전자 장치를 이용해 실시간으로 수온을 모니터링하기도 한다.^[41]

=== 화학적 처리 ===

화학적 처리는 레지오넬라균 제어에 널리 사용되는 방법이다.

• 염소 처리: 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 일반적인 온수 시스템에서는 잔류 염소 농도를 0.5ppm 이상으로 유지하는 것이 효과적이다.^[43] 레지오넬라균 오염이 심각한 경우, 일시적으로 염소 농도를 높이는 충격 염소 처리(24시간 동안 2ppm 이상 유지 후 0.5ppm으로 복귀)를 시행할 수 있다.^[44] 또한, 시스템 가동을 멈추고 염소 농도를 50ppm 이상으로 24시간 동안 유지하는 과염소 처리 방법도 있다. 이 방법은 생물막(biofilm)을 파괴하고 숙주 유기체까지 사멸시켜 레지오넬라균을 효과적으로 제거할 수 있다. 이후 시스템을 세척하고 염소 농도를 0.5ppm으로 낮춘 후 재가동한다. 연 1회 정도 과염소 처리를 하는 것이 예방에 도움이 될 수 있다.^[45]
• 구리-은 이온화: 미국 환경 보호국(EPA)과 WHO에서 인정한 방법으로,^[46][47] 특히 병원, 호텔, 요양원 등 대형 건물의 급수 시스템 관리에 많이 사용된다. 비교적 저렴하고 유지 관리가 용이하다는 장점이 있다. 구리 이온이 세균의 세포벽을 약화시키고, 은 이온이 DNA와 단백질을 파괴하여 증식을 억제한다.^[48] 최적의 효과를 위해서는 물의 흐름과 사용량을 고려하여 이온 농도를 적절히 유지해야 한다. 다만, pH 8.6 이상에서는 구리가 침전될 수 있어 냉각탑에는 부적합하며, 일부 냉각수 처리제(톨릴트리아졸 등)는 구리와 결합하여 효과를 저해할 수 있다. 다른 소독법에 비해 작용 속도가 느리고 물의 화학적 성분에 영향을 받는다.^[48][49]
• 이산화 염소: 1945년부터 EPA에서 식수 소독제로 승인된 물질이다. 다른 염소계 소독제와 달리 특정 유기물과 반응하여 발암성 부산물(예: 트리할로메탄)을 적게 생성한다는 장점이 있다. 기체 상태로 존재하여 미생물 침투가 용이하고, 생물막 제거 효과가 염소보다 우수하며 넓은 pH 범위에서 효과적이다. 낮은 농도로도 레지오넬라균을 효과적으로 제거할 수 있다는 연구 결과가 있으나,^[50] 아메바와 같은 숙주 생물이 존재하면 효과가 감소할 수 있다. 독성, 불쾌한 냄새, 유해 부산물 생성 가능성에 대한 우려로 인해 광범위하게 사용되지는 않는다.
• 모노클로라민: 염소와 암모니아를 혼합하여 생성하며, 안정성이 높고 생물막 침투 능력이 염소보다 우수하다. EPA에서 주요 식수 소독제로 승인되었다. 염소보다 작용 속도가 느리고, 독성 문제로 인해 정확한 농도 관리가 필요하다.^[50]

• 습열멸균: 60°C 이상의 고온으로 처리한 후 세척하는 비화학적 살균법이다. 일반적으로 3~5주간 반복해서 처리한다.
• 자외선(UV) 처리: 200~300nm 파장의 자외선은 레지오넬라균을 비활성화시킬 수 있다. EPA 검토에 따르면, 7 mJ/cm² 미만의 조사량으로도 99.9% (3-log) 불활성화가 가능하다.^[51]

• 배양법: 전통적인 방법으로, 물 샘플을 농축하여 완충된 숯 효모 추출 배지(BCYE)에서 배양한다. 레지오넬라균은 성장에 시스테인과 철을 필요로 하므로, 이 성분이 없는 배지에서는 자라지 않는다.^[6] 다른 미생물의 성장을 억제하기 위해 선택 배지를 사용하거나 열 또는 산 처리를 하기도 한다.^[7] 최대 10일간 배양 후, 시스테인이 포함된 배지에서만 콜로니가 성장하면 레지오넬라균 존재를 의심할 수 있다. 이후 면역학적 기법으로 균의 종과 혈청형을 확인한다.^[8]
• 소변 항원 검사: 병원에서 레지오넬라 폐렴이 의심될 때 신속하게 진단하기 위해 사용된다. 객담 대신 소변을 사용하며 몇 시간 내에 결과를 얻을 수 있다. 그러나 이 검사는 가장 흔한 유형인 ''Legionella pneumophila'' 혈청형 1 (LP1)만 검출할 수 있다는 한계가 있다.^[9] 다른 혈청형이나 종은 배양을 통해서만 확인할 수 있다.

• 신속 검출법: 중합 효소 연쇄 반응(PCR)이나 신속 면역 검사 등은 물 속의 레지오넬라균을 더 빠르게 검출할 수 있는 새로운 기술이다.^[10] 최근에는 레지오넬라 특이 앱타머를 이용한 분석법도 개발되어, 별도 처리 없이도 낮은 농도의 균(10^4.3 cells/mL)을 검출할 수 있게 되었다.^[52][53]
• 유전체 분석: 레지오넬라균의 유전체 분석을 통해 다른 세균과 구별되는 고유한 유전적 표지(보존된 특징적 삽입-결실, CSI) 24개가 확인되었다.^[12] 이는 진단 정확성을 높이는 데 기여할 수 있다.^[12]

영국에서는 '승인된 실무 규약 L8'(Approved Code of Practice L8)에 모니터링 지침이 명시되어 있다. 법적 의무는 아니지만 사실상 표준으로 받아들여진다. 고용주나 건물 소유주는 이 규약을 따르거나 동등한 수준의 안전 관리 결과를 달성해야 한다. 이 기준을 충족하는 관리 기록을 제시하지 못할 경우 법적 처벌을 받을 수 있으며, 실제로 Nalco와 Bulmers 같은 회사가 레지오넬라 발생 조사 과정에서 관리 계획 미흡으로 인해 상당한 벌금을 부과받은 사례가 있다.^[55] 영국 내 사업장 책임자는 유해물질 관리 규정(COSHH)에 따라 레지오넬라 위험 평가를 수행해야 한다.^[56] 위험 평가는 최소 2년마다, 또는 급수 시스템 변경, 사용 방식 변경, 관리 조치 효과 의심 시 재검토해야 한다.^[57]

8. 2. 백신 연구

9. 분자생물학

`레지오넬라`는 유전적으로 매우 다양한 종으로 밝혀졌으며, 전체 유전자의 7~11%가 균주 특이적인 것으로 나타났다.^[85][32] 또한, 확인된 레지오넬라의 병원성 인자 중 일부의 분자적 기능이 밝혀졌다.^[85][32]

10. 무기화 가능성

레지오넬라균을 생물 무기로 사용할 수 있다는 우려는 꾸준히 제기되어 왔다. 특히 레지오넬라 뉴모필라(L. pneumophila) 균을 유전자 변형하여 동물에게 감염시켰을 때, 그 치사율을 거의 100%까지 높일 수 있다는 연구 결과가 있다.^{[90][91][92][58][59][60]}

실제로 구 소련의 생물 무기 개발 프로그램에 참여했던 과학자 세르게이 포포프는 2000년에 자신의 연구팀이 레지오넬라균을 포함한 유전자 변형 생물 무기를 실험했다고 증언했다.^[60] 포포프는 1976년부터 1986년까지 벡터 연구소에서 수석 연구원으로 일했으며, 이후 오볼렌스크에서 근무하다가 1992년 서방으로 망명했다. 그는 망명 후 소련 생물 무기 프로그램의 실상을 폭로하고 미국에 정착했다.^[61] 이러한 사례는 레지오넬라균이 실제로 생물 무기로 개발될 수 있는 위험성을 보여준다.

11. 하위 종

레지오넬라속은 다음의 종을 포함한다 (2024년 9월 현재).

• ''Legionella adelaidensis''
• ''Legionella anisa''
• ''Legionella beliardensis''
• ''Legionella birminghamensis''
• ''Legionella bozemanae''
• ''Legionella brunensis''
• ''Legionella busanensis''
• ''Legionella cardiaca''
• ''Legionella cherrii''
• ''Legionella cincinnatiensis''
• ''Legionella donaldsonii''
• ''Legionella drancourtii''
• ''Legionella dresdenensis''
• ''Legionella drozanskii''
• ''Legionella dumoffii''
• ''Legionella erythra''
• ''Legionella fairfieldensis''
• ''Legionella fallonii''
• ''Legionella feeleii''
• ''Legionella geestiana''
• ''Legionella'' genomospecies''
• ''Legionella gormanii''
• ''Legionella gratiana''
• ''Legionella gresilensis''
• ''Legionella hackeliae''
• ''Legionella impletisoli''
• ''Legionella israelensis''
• ''Legionella jamestowniensis''
• ''Legionella jeonii''
• ''Legionella jordanis''
• ''Legionella lansingensis''
• ''Legionella londiniensis''
• ''Legionella longbeachae''
• ''Legionella lytica''
• ''Legionella maceachernii''
• ''Legionella massiliensis''
• ''Legionella micdadei''
• ''Legionella monrovica''
• ''Legionella moravica''
• ''Legionella nagasakiensis''
• ''Legionella nautarum''
• ''Legionella oakridgensis''
• ''Legionella parisiensis''
• ''Legionella pittsburghensis''
• ''Legionella pneumophila''
• ''Legionella quateirensis''
• ''Legionella quinlivanii''
• ''Legionella rowbothamii''
• ''Legionella rubrilucens''
• ''Legionella sainthelensi''
• ''Legionella santicrucis''
• ''Legionella shakespearei''
• ''Legionella spiritensis''
• ''Legionella steelei''
• ''Legionella steigerwaltii''
• ''Legionella taurinensis''
• ''Legionella tucsonensis''
• ''Legionella tunisiensis''
• ''Legionella wadsworthii''
• ''Legionella waltersii''
• ''Legionella worsleiensis''
• ''Legionella yabuuchiae''

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