폐렴균

폐렴균; 폐렴구균; 폐렴연쇄상구균; 스트렙토코커스 뉴모니에 (국문) Streptococcus pneumoniae; pneumococcus (영문)

목차

세균 도메인(Bacteria Domain) > 피르미쿠티스 문(Firmicutes Phylum) > 코싸이 강(Cocci Class) > 락토바씰레일스 목(Lactobacillales Order) > 스트렙토코케이씨 과(Streptococcaceae Family) > 스트렙토코커스 속(Streptococcus Genus) > 폐렴균 종(S. pneumoniae Species)

폐렴균은 그람 양성 통성혐기성균으로 협막을 형성하며 편모와 아포를 형성하지 않는다.

1881년 미국의 생리학자 조지 스턴버그(George Sternberg)와 프랑스의 화학자 루이스 파스퇴르(Louis Pasteur)가 처음으로 폐렴일으키는 균을 분리했고 1886년에 이르러서 폐렴균으로 알려지게 되었다. 폐렴균은 유전물질이 DNA로 이루어져 있다는 것을 밝히는데 중요한 역할을 했다. 1928년 프레더릭 그리피스(Frederick Griffith)는 무해한 폐렴균을 독성을 가진 폐렴균으로 바꾸어 형질변화(transformation)를 설명했고 후에 에이버리(Avery)가 형질변화를 일으키는 물질이 단백질이 아닌 DNA임이 밝혔다.

폐렴균은 상기도에 존재하는 정상미생물상(normal flora)이지만 다른 정상미생물상과 같이 적절한 환경에 놓이면 병원성을 띈다. 숙주의 면역 능력이 감소하면 허파꽈리에 군체를 형성하고 면역반응에의해 혈장, 혈액, 백혈구가 허파꽈리에 가득차게된다. 이런 상태를 폐렴이라 부르고 클린다마이신(clindamycin) 항생제로 치료한다.

사람의 구강 내와 상기도와 같은 호흡기계의 정상균 무리로 건강한 성인의 30~70%가 이 균을 보유하고 있으며 지역사회 감염 폐렴의 주요 원인균으로 중요하다. 폐렴(pneumonia), 부비동염(sinusitis), 중이염(otitis media), 균혈증(bacteremia)과 수막염(meningitis) 등을 일으킨다. 정통적으로 penicillin에 감수성을 보이지만 최근 많은 균들이 penicillin에 대한 감수성이 감소되고 있는 것으로 보고되고 있다. 협막을 형성하는 균주는 항식균 작용을 나타내어 강한 병원성을 보인다. 특히 3세 이하의 어린이에서 중이염의 원인균으로 가장 흔히 분리되며 노인과 만성질환자에게 세균성 페렴을 자주 일으킨다. 폐렴균의 세포벽에 존재하는 C-물질(C-substance)은 여러 랜스필드그룹의 C 탄수화물(C carbohydrate)과 유사하지만 랜스필드 그룹을 나타내는 특이 항원은 존재하지 않는다. 사람 혈청에 존재하는 특이적 단백질이 S. pneumoniae의 C 물질과 침강반응을 나타내어 이 단백질을 C-반응성 단백질(C-reactive protein: CRP)이라 부른다. 이 반응은 일종의 화학적 반응이며 항원과 항체의 결합은 아니다. 폐렴균의 또 다른 항원은 협막에 존재하는 다당체 성분으로 항원성이 있다. 특이 협막 항체의 존재하에서 협막이 부풀어 오르는 이 시험법을 협막팽화반응(quellung reaction)이라 하는데, 균 동정은 물론 혈청형까지 알 수 있다. 현재까지 폐렴균의 혈청형은 약 80개가 알려져 있다. 독력인자로는 협막성 다당체가 있다. 옵소닌의 부착으로 비병독성 균주로 된다. 실험실에서 계대배양된 균은 협막 생성 능력이 없어지며 병원성도 없어진다. 그 외의 인자로는 용혈소, 단백분해효소, 그리고 히알루론산분해효소 등을 생산하나 병독성 인자의 역할은 확실하지 않다.

항생제가 발견되기 이전에는 폐렴균 감염을 특이적으로 치료하기 위해서 형특이 협막항체를 수동적으로 주입하였다. 이러한 옵소닌화 항체는 다형핵백혈구가 매개하는 포식작 용 및 살균을 증강시켰다. 하지만 이 면역 요법은 일단 항균제 요법이 유효하게 되자 중단되었다. penicillin은 곧바로 폐렴에 대한 일차선택치료약으로 선정되었다. Penicillin 과민 환자에게 효과적인 대체약으로서 cephalosporin계, erythromycin과 chloramphenicol(수막염 치료) 등이 있지만, tetracycline은 내성이 잘 보고되어 있다. 1977년에 남아프리카 공화국의 연구자들이 폐렴균 분리주들에게 penicillin을 포함한 다제 내성이 보임을 보고했다. Penicillin에 대한 고농도 내성(MIC: 적어도 2 μm/ml)은 1990년까지 비교적 드물었고, 미국에서 분리되는 폐렴균의 모든 균주의 5%만이 중등도의 내성(MIC: 0.1~1.0 μm/ml)으로 간주되었다. 그러나 이 상황이 급격히 변하여 penicillin 내성은 현재 미국에서 분리되는 균주의 경우 많게는 1/3에서 관찰되며, 다른 나라에서 분리되는 균주들에서는 더 높다. 특히 한국에서의 페렴균의 내성균주 비율(약 75~85%)은 전 세계적으로 가장 높은 편에 속한다. penicillin 내성의 증가는 세포벽에 존재하는 penicillin 결합단백질이 항생제에 대해서 친화력이 감소하는 것과 관련이 있다. 내성균주에 감염되는 환자는 결과가 불리해질 위험이 높아진다. 병을 예방하고 관리하려는 노력으로 효과적인 항협막백신의 개발에 초점이 맞춰지고 있다. 현재의 백신은 협막다당체 23가지로 이루어져 있는 다가백신이다. 감염 환자로부터 분리되는 모든 균주의 약 94%가 이 백신에 포함되거나, 백신 혈청형에 혈청학적으로 연관되어 있다. 하지만 병과 연관이 있는 폐렴균 혈청형이 백신 사용에 의해서 그리 영향을 받지 않았다는 것이 장기적인 연구에서 밝혀졌다. 이 백신은 정상 어른 에게는 면역원성이며 면역이 오래 지속된다. 그러나 폐렴의 위험군에 속하는 ① 비장적출, 낫적혈구병, 혈액암, 사람 면역결핍바이러스 감염 환자, ② 신장이식 환자, ③ 어린이, ④ 노인에게 백신이 그리 효과적이지 못하다. 항협막 백신의 유효성이 이렇게 부족하자 백신의 사용 금지를 주장하는 사람도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 서, 최근에 허가된 접합백신의 접종이 미국에서 어린이에게 권고되고 있다. 이 접합백신은 어린이에게 흔히 감염을 일으키는 7가지 혈청형의 합막다당체에 디프테리아 독소의 변형체 단백질(CRM197)을 접합시켜 만든 것으로서 어린이의 T 세포–의존적 면역반응을 크게 증강시킬 수 있으며, 백신에 포함된 7가지 혈청형에 의해 일어나는 폐렴의 빈도와 침습적 경향을 급격히 낮추는 것이 임상시험에서 증명되고 있다.

그림1. 폐렴균의 광학현미경 사진, 출처: gettyimages 

그림2. 폐렴균에 감염된 폐의 모습,

이은진/고려대학교

최경희/원광대학교