백일해균

3. 진화

16S rRNA 유전자 염기서열 분석 데이터에 따르면, ''보르데텔라'' 속은 토양에서 생존할 수 있는 조상으로부터 진화했을 수 있다.^[8] 16S rRNA는 샘플 내에서 문(phyla)을 비교할 수 있는 모든 박테리아의 구성 요소이다. 인간의 개발이 농업 분야로 확장되면서 인간과 토양의 접촉이 증가했다. 이러한 증가는 ''보르데텔라''의 조상이 번성할 수 있는 유리한 환경을 조성했을 뿐만 아니라 인간에게 확산될 수 있는 환경도 만들었다. 시간이 지남에 따라 ''Bordetella''는 ''B. pertussis''처럼 인간을 특이적으로 감염시키도록 적응했으며, 여전히 토양 조건에서도 증식하고 번성할 수 있다.^[9]

처음에는 ''B. pertussis''가 대부분의 균주가 ptxA1 또는 ptxA2의 두 가지 유형의 대립 유전자를 갖는 단형(monomorphic) 병원체로 결정되었다.^[10] 게놈 염기서열 분석의 현대적인 발전으로 ''B. pertussis''를 더 많이 연구할 수 있게 되었고 ptxP 영역을 발견할 수 있었다. 유전자 연구를 통해 DNA 가닥에 게놈이 누락된 돌연변이의 증거가 발견되었다. Bart et al.의 연구에 따르면 ''B. pertussis''의 Tohama I 참조 균주의 염기서열에서 25%의 유전자가 조상 균주에 비해 누락되었다고 한다. 이러한 돌연변이는 DNA 손실과 함께 유전자 내 재조합의 증가로 인해 발생한 것으로 여겨졌다. BvgAS 시스템에 의해 제어되는 유전자는 ''B. pertussis''를 훨씬 더 전염성이 강한 병원체로 변화시켰다.^[10] 특히, 최근 몇 년 동안 돌연변이를 통해 발생한 ptxP3 대립 유전자를 가진 균주는 독소 발현이 증가했다. 궁극적으로 이것은 감염 시 질병의 급성도를 높인다.^[10] 이로 인해 대부분의 ''B. pertussis'' 사례가 ptxP3 균주인 추세가 증가했으며, 특히 개발 도상국에서 그러하다. 1990년대 이후 미국과 같은 선진국에서는 ptxA1 대신 ptxP3 분리체가 대부분의 사례를 차지하여 ptxP3이 더 지배적인 균주가 되었다.^[9]

4. 생장 조건

''보르데텔라 백일해균''은 pH 7.0~7.5 범위의 호기성 조건을 선호하며,^[11] 인체 내에서 번식하기에 최적이다. 백일해균의 최대 성장 pH는 8.0이며, 최소 성장을 위한 pH 범위는 6.0~6.5이다. 이 박테리아는 pH가 5.0 미만에서는 번식할 수 없다.

또한 ''보르데텔라 백일해균''은 35~37°C의 온도 범위를 선호하며,^[12] 절대 호기성이며, 니코틴아미드 보충제가 필요할 정도로 영양 요구 사항이 까다롭다. 지방산, 과산화물 배지, 금속 이온 및 황화물의 존재 하에서는 박테리아의 성장이 저해되는 것으로 확인되었다.

절대 호기성 세균으로서, 박테리아는 성장하고 유지하기 위해 산소를 필요로 한다. 이러한 호기성 세균은 산소를 사용하여 물질을 대사하기 위해 세포 호흡을 거친다. 이러한 호흡에서 전자 전달 사슬의 최종 전자 수용체는 산소이다.^[13] 이 유기체는 산화 효소 양성이지만, 요소 분해 효소, 질산염 환원, 시트르산 음성이다.^[14]

5. 대사

B. pertussis^영어(''보르데텔라 백일해균'')은 젖산과 글루탐산이 균형을 이루고 암모늄이 축적되지 않는 배지 내에 있을 때, 부분적으로 결함이 있는 시트르산 회로와 β-하이드록시부티레이트를 합성하고 분해하는 능력이 관찰된다. 이 배지에서 B. pertussis^영어을 배양한 결과, 폴리하이드록시부티레이트가 일부 생성되었지만 β-하이드록시부티레이트는 배출되지 않았으며, 이는 기존 배지 제형에 비해 탄소의 바이오매스 전환이 더 효율적임을 나타낸다.^[16]

바이오필름 환경에서 B. pertussis^영어 세포는 특정 단백질의 발현 감소와 함께 독소 수치가 증가하는 현상을 보였으며, 이는 글리옥실산 션트보다 완전한 트리카복실산 회로(TCA 회로)를 활용하는 쪽으로 대사가 전환되었음을 나타낸다.^[17] 이러한 변화는 폴리하이드록시부티레이트 축적과 초과산화물 불균등화 효소 활성의 증가와 관련이 있으며, 이는 바이오필름에서 생존 기간을 연장하는 데 기여할 수 있다.^[17]

6. 숙주

사람은 백일해균의 유일한 숙주이다.^[19] 동물원 침팬지와 야생 고릴라에게서 백일해 발병이 관찰되었는데, 두 경우 모두 사람과의 밀접한 접촉으로 감염되었을 가능성이 높다고 여겨진다.^[20] 여러 동물원에서는 영장류에게 백일해 예방 접종을 하는 오랜 관습이 있다.^[21]

일부 영장류는 백일해균에 매우 민감하여, 낮은 접종량에 노출되어도 백일해가 높은 빈도로 발병한다는 연구 결과가 있다.^[22][23] 야생 동물 개체군에서 자연적으로 박테리아가 확산되는지 여부는 실험실 진단을 통해 만족스럽게 확인되지 않았다.^[24] 연구 환경에서 개코원숭이가 감염 모델로 사용되었지만, 개코원숭이의 병리가 사람과 동일한지는 알려져 있지 않다.^[25]

7. 백일해

백일해는 백일해균(''Bordetella pertussis'')에 의해 발생하는 호흡기 감염병이다. 감염된 사람의 기침이나 재채기를 통해 쉽게 퍼지는 공기 매개 질병(비말 감염)이다.^[45][46] 백일해균은 사람에게만 감염을 일으키며, 7~10일의 잠복기를 거친 후 경련성 기침이 반복적으로 나타나고, 숨을 들이쉴 때 "흡"하는 소리가 나는 특징적인 증상을 보인다.^[26] 주로 1세 미만의 영유아나 11세에서 18세 사이 면역력이 약화된 어린이에게서 발생한다.^[30]

7. 1. 감염 기전

7. 2. 임상 증상

7. 3. 질병 경과

8. 전파 및 감염

백일해는 백일해균(Bordetella pertussis)에 의해 발생하는 전염성이 매우 높은 질병이다.^[45][46][32] 주로 감염된 사람의 기침이나 재채기를 통해 공기 중으로 퍼지는 비말을 통해 전파된다.^[45][46] 백일해균은 사람에게만 감염을 일으키며, 신체 밖에서는 생존 시간이 짧아 개인 간의 직접적인 접촉이 필요하다. 백일해균이 인구 집단 내에서 지속되기 위해서는 끊임없는 전파 사슬이 필요한데, 이는 백일해균이 동물 매개체를 갖지 않고 환경에서 생존하지 못하기 때문이다.

1991년과 2008년 사이에 8개월 이하의 영아 258명이 백일해로 사망한 것으로 나타났다.^[33]

9. 진단

비인두 도말이나 흡인물을 이용한 그람 염색(그람 음성, 구균, 쌍구균 배열)을 할 수 있으며, 보르데-장구 한천 배지 또는 완충 활성탄 효모 추출 배지에 세팔로스포린을 첨가하여 수은 방울 모양의 집락을 보이는 균을 선택한다.^[35] 기관 내 튜브 흡인물 또는 기관지 폐포 세척액은 섬모 상피 세포와의 직접적인 접촉과 병원체의 더 높은 분리율로 인해 실험실 진단에 선호된다.

''B. pertussis''를 식별하는 데 사용되는 실험실 진단 방법은 다음과 같다.

여러 진단 검사가 가능하며, 특히 효소 결합 면역 흡착 분석법 ELISA 키트가 있다. 이들은 사상 헤마글루티닌(FHA) 및/또는 IgG, IgA 또는 IgM의 항-백일해 독소 항체를 검출하도록 설계되었다. 일부 키트는 항원의 조합을 사용하는데, 이는 더 높은 민감도를 가져올 수 있지만, 어떤 항체가 감지되었는지 알 수 없기 때문에 결과 해석을 더 어렵게 만들 수도 있다.^[38]

진단 기술, 실험실에서의 종 간의 오인, 임상의의 오류로 인해 오진이 흔하다. ''Bordetella'' 종 간의 오진은 항생제 내성의 가능성을 더욱 증가시킨다. 이러한 요인들은 특정하고 빠른 방법을 통해 모든 종을 표적으로 하는 절차의 필요성을 강조한다.

10. 치료 및 예방

백일해 치료에는 마크로라이드계 항생제(예: 에리스로마이신)가 사용된다. 잠복기나 카타르기에 치료를 시작하는 것이 가장 효과적이며, 증상 발현 후 1~2주 내에 치료하는 것이 이상적이다. 발작성 기침 단계에서 치료하면 회복 기간에는 영향을 주지 않지만, 감염 후 5~10일 동안 전파를 줄일 수 있다.^[39][40]

백일해 백신은 20세기 후반부터 널리 사용되고 있다.^[41][2] 초기 백신은 화학적으로 비활성화된 세균을 근육 주사로 투여하는 전세포 백신(wP)이었다. 그러나 주사 부위 반응이 잦다는 보고로 인해, 면역 지속 시간과 집락 형성에 대한 방어 수준이 감소한 무세포 백신(aP) 백신으로 대체되었다.^[42] aP 백신은 주로 선진국에서 사용된다.

aP 백신은 디프테리아, 파상풍 및 무세포 백일해 (DTaP) 예방 접종의 일부이다.^[2] 백신 접종 후 예방 효과는 약 4~12년 동안 지속되므로 추가 접종이 권장된다. 자연 감염의 경우 7~20년 동안 예방 효과를 제공한다.^[43] 영아는 백일해에 취약하여 심각한 영향을 받을 수 있으므로, 부모는 예방 백신 접종이 권장된다.^[44]

최근 ''백일해'' 사례가 다시 증가하면서 현재 백신의 예방 수준에 대한 우려가 제기되고 있다. 기존 백신은 ''B. holmesii'' 및 ''B. bronchiseptica''와 같은 다른 ''Bordetella'' 종에 대한 방어를 제공하지 않아, 개선된 백신이 필요한 상황이다. 현재 [https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(22)02644-7/fulltext BPZE1]과 같은 새로운 백신이 개발 중인데, 이는 ''B. pertussis''에 대한 생체 약독화 백신이며 '고전적 Bordetellae'의 다른 병원균에도 작용한다. 이 백신은 단일 비강 투여로 3가지 주요 독소를 암호화하는 유전자를 비활성화한다. 현재 면역 저하 환자와 임산부에 대한 안전성 연구가 진행 중이며, 다른 백신들도 정확성, 효능 및 안전성에 대한 연구와 임상 시험 중에 있다.^[43]

10. 1. 치료

10. 2. 예방

참조

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