어린이 광견병

광견병 또는 광견병은 감염된 동물에게 물려 전파되는 급성 바이러스성 질병으로, 신경계가 손상되고 치명적인 결과를 초래하는 심각한 뇌염이 발생합니다.

역학

고대부터 공중보건의 재앙이었던 광견병 바이러스는 현재 매년 약 59,000명의 사망자를 발생시키고 있으며, 거의 대부분 개에게 물려 전염됩니다. 이는 개발도상국, 특히 아프리카와 아시아와 같이 이러한 손실을 가장 적게 감당할 수 있는 국가에 상당한 경제적 영향을 미칩니다. 그러나 거의 100%에 가까운 치사율에도 불구하고, 개 광견병은 완전히 예방 가능한 질병이며, 선진국에서 개 광견병을 박멸한 역사적 사례들이 이를 증명합니다. [ 1 ]

원인 광견병

원인균은 광견병 바이러스(RV)로, 라브도바이러스 계열의 음성 가닥 RNA 바이러스로 크기가 약 60nm × 180nm입니다.

핵산을 함유하는 내부 단백질 핵, 즉 뉴클레오캡시드와, 막관통 당단백질 스파이크로 덮인 지질 이중층인 외부 막으로 구성됩니다. 비교적 간단한 모듈형 유전체 구조를 가지며, 다섯 가지 구조 단백질을 암호화합니다.

1. RNA 의존성 RNA 중합효소(L),
2. 핵단백질(N),
3. 인산화된 단백질(P),
4. 매트릭스 단백질(M) 및
5. 외부 표면 당단백질(G).

N, P, L 단백질은 게놈 RNA와 함께 리보핵단백질 복합체를 형성합니다. G는 치명적인 RV 감염에 대한 주요 면역 작용자인 RV 중화 항체 생성을 유도할 수 있는 유일한 RV 항원입니다. 반면, 리보핵단백질 복합체는 CD4+ T 세포를 유도할 수 있는 주요 RV 항원으로, 구조 내 항원 인식을 통해 RV 중화 항체 생성을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.[ 2 ] 리보핵단백질 복합체는 면역 기억 및 장기 면역 형성에 중요한 역할을 할 수 있습니다.[ 3 ]

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

분류 및 항원 유형

리사바이러스 속(Lyssavirus)에는 광견병 바이러스와 항원성 및 유전적으로 연관된 광견병 바이러스(라고스, 모콜라, 듀벤하게 박쥐 바이러스) 및 유럽 박쥐 리사바이러스의 두 가지 추정 아형이 포함됩니다. 교차 방어 연구에 따르면 기존 광견병 백신으로 면역된 동물은 다른 리사바이러스로 공격 접종했을 때 완전히 방어되지 않을 수 있습니다.

광견병 바이러스는 고정형(동물 계대 배양 또는 세포 배양을 통해 적응된)과 일반형(야생형)으로 분류할 수 있습니다. 단일클론 항체와 유전자 염기서열 분석을 통해 일반형 광견병 바이러스를 구별하는 것은 전 세계 주요 숙주에서 유래하는 바이러스 변종을 식별하고, 환자의 경우 명확한 동물 교상 이력이 없는 경우, 인간 광견병 노출의 유력한 원인을 제시하는 데 도움이 되었습니다.[ 8 ]

병인

야생 동물의 주요 감염원은 늑대, 여우, 자칼, 박쥐이며, 가축(개와 고양이)과 말, 소, 돼지, 쥐 등도 감염의 주요 원인이 됩니다. 사람 간 감염은 가능하지만 극히 드뭅니다. 이는 전형적인 인수공통감염입니다. 사람들은 주로 개를 통해 광견병에 감염됩니다.

사람이 아픈 동물에게 물린 후, 바이러스는 물린 부위의 근육 조직에서 증식한 다음 감각 말초 신경의 끝에 도달한 후 구심성으로 퍼져 운동 뉴런에 도달합니다. 바이러스가 이동하여 뇌가 영향을 받는 데 걸리는 시간은 물린 부위에 따라 다릅니다. 머리와 얼굴에 심하게 물린 경우 바이러스는 15~20일 안에 중추 신경계에 도달할 수 있으며, 몸통과 사지의 피부에 경미한 손상이 발생하여 병원균이 소량만 유입된 경우 바이러스가 중추 신경계로 이동하는 과정이 몇 개월 또는 최대 1~1.5년까지 지연될 수 있습니다. 중추 신경계에 도달한 바이러스는 뇌와 척수 조직, 주로 연수, 아몬각, 뇌저의 뉴런에 고정됩니다. 척수에서는 후각이 가장 큰 영향을 받습니다. 중추신경계에서 바이러스는 신경줄기를 따라 원심분리되어 타액선에 도달하고, 그곳에서 증식한 후 타액과 함께 배출됩니다.

광견병 발병 기전의 개념

RV는 광범위한 숙주 범위를 가지고 있으며 거의 모든 포유류를 감염시킬 수 있습니다. RV 전파 경로는 여러 가지가 보고되었지만, 자연 감염은 대부분 물림을 통해 발생합니다. 물림 외에도 RV에 감염된 사체를 섭취하면 북극여우의 광견병 바이러스 감염이 촉진될 수 있으며, RV와 점막의 접촉도 또 다른 가능한 전파 경로로 밝혀졌습니다.[ 9 ] 실험실에서 RV가 에어로졸 형태로 우발적으로 방출되거나 박쥐가 많이 서식하는 동굴에서 RV가 에어로졸 형태로 방출되는 등 일부 특이한 상황에서는[ 10 ] 에어로졸 전파가 발생할 수 있습니다.

거리 RV와 마우스 적응형 또는 조직 배양 적응형 RV 균주가 중추신경계에 들어가기 전에 접종 부위에서 복제되는지는 아직 확실하지 않습니다. 어린 햄스터나 너구리에게 거리 RV를 실험적으로 근육 내 감염시킨 결과 바이러스가 신경근 접합부를 가로지르는 운동 뉴런 축삭을 침범하기 전에 횡문근 세포에서 RV 복제가 확인되었지만[ 11 ][ 12 ], 마우스에 적응형 CVS-24 RV를 근육 내 감염시킨 결과 RV가 접종 부위에서 사전 복제 없이 중추신경계로 직접 이동하는 것으로 나타났습니다.[ 13 ] 일단 무수초 축삭 말단에 도달하면 RV는 역행성으로 세포체로 운반됩니다.

최근 연구 결과에 따르면 축삭 소포 수송이 축삭 내 장거리 바이러스 이동의 핵심 전략일 수 있습니다.[ 14 ] 우심실 바이러스(RV)는 축삭 내에서 3mm/h의 속도로 이동하는 것으로 추정됩니다.[ 15 ] 감염은 시냅스 접합으로 연결된 뉴런 사슬을 통해 확산됩니다. 그러나 시냅스 간 확산을 촉진하는 정확한 메커니즘은 아직 알려지지 않았습니다. 뇌를 감염시킨 후, 바이러스는 원심력을 이용하여 여러 말초 기관의 말초 및 자율신경계로 확산됩니다.[ 16 ] 감염 주기의 마지막 단계에서 우심실 바이러스(RV)는 타액선으로 이동합니다. 점액성 선방세포에서 복제된 후 타액으로 방출되어 다음 숙주에게 전파될 준비가 됩니다.[ 17 ]

광견병 바이러스 유도 병리학과 관련하여, 고정된 RV 균주에 감염된 실험적 광견병 모델에서 세포 사멸이 잠재적인 병원성 메커니즘으로 제안되었습니다.[ 18 ] 광견병의 심각한 중추신경계 기능 장애 특징에 기여할 수 있는 병원성 메커니즘은 손상된 신경 기능일 수 있습니다. RV에 감염된 신경 세포에서 유전자 발현이 현저히 감소하여 단백질 합성이 전반적으로 억제되는 것으로 나타났으며[ 19 ] 여러 연구에서 RV 감염 후 신경 전달이 손상된 것으로 나타났습니다. Jiang은 아세틸콜린 수용체 길항제가 감염된 쥐 뇌 균질물에 결합하는 것이 대조군에 비해 감소했음을 입증했습니다.[ 20 ] 수면 주기, 통증 인지 및 행동을 제어하는 신경 전달 물질인 세로토닌의 방출 및 결합 손상도 RV에 감염된 쥐 뇌에서 관찰되었습니다. [ 21 ], [ 22 ] 신경전달에 영향을 미치는 것 외에도 우심실 감염은 이온 채널에도 영향을 미칠 수 있습니다. 감염된 마우스 신경아세포종 세포는 전압 개폐성 나트륨 채널의 기능적 발현이 감소하여 활동 전위가 방해받고 궁극적으로 기능 장애로 이어질 수 있습니다. [ 23 ]

중추신경계에 심각한 병리학적 병변이 없다는 점 외에도, 대부분의 인간 광견병 사례는 임상 징후가 나타난 후 7~10일이 지나도 면역 반응을 유발하지 않습니다. 광견병의 발병 기전과 대부분의 다른 바이러스 또는 세균성 중추신경계 감염의 발병 기전 사이의 이러한 심오한 차이점은 면역 억제가 광견병의 결과에 효과가 없거나 해롭다는 사실에 의해 더욱 뒷받침됩니다.[ 24 ] 광견병 환자에서 종종 관찰되는 낮은 수준의 면역 반응은 RV 항원의 낮은 면역원성으로 설명할 수 없기 때문에 당혹스럽습니다. 실제로 RV G와 뉴클레오캡시드 단백질은 비경구 투여 시 강력한 B 세포 및 T 세포 항원입니다. [ 25 ] 광견병에 걸린 인간이나 동물에서 RV에 대한 면역 반응의 정도가 낮은 것에 대한 가능한 설명은 중추신경계의 RV 감염으로 인해 면역 억제가 발생한다는 것일 수 있으며 [ 26 ] RV가 세포 사멸을 방지하고 침입하는 T 세포를 파괴하는 것을 포함한 파괴적인 전략을 사용한다는 제안이 있었습니다. [ 27 ]

비신경 세포에 적응된 약독화된 RV 균주는 신경 침습성(말초 부위에서 중추신경계로 침투하는 능력) 측면에서 병원성 거리 RV 균주와 유의미하게 다릅니다. 이와 관련하여, 조직 배양 적응 RV 균주는 말초 부위에서 중추신경계로 침투하는 능력이 없거나 제한적인 반면, 거리 RV 균주 또는 CVS-24와 같은 마우스 적응 RV 균주는 매우 침습적입니다.[ 28 ] RV 신경 침습에 관여하는 주요 요인에는 바이러스 흡수, 축삭 수송, 시냅스 간 확산, 바이러스 복제율 등이 있습니다.

최근까지 RV 발병 기전에 대한 우리의 지식은 제한적이었으며, 주로 길거리 RV 균주에 대한 서술적 연구나 실험실에서 적응시킨 약독화 균주를 이용한 실험적 감염에 기반했습니다. 역유전학 기술의 등장으로 RV의 병원성 표현형을 결정하는 바이러스 요소를 파악하고 광견병 발병 기전을 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다.

광견병 바이러스 획득, 전파 및 복제를 제어하는 바이러스 요소 식별

• 바이러스 포획에 관여하는 바이러스 요소

RV 감염은 바이러스가 가정된 세포 수용체에 부착되면서 시작됩니다. 니코틴성 아세틸콜린 수용체[ 29 ], 신경 세포 접착 분자[ 30 ], 저친화도 신경영양인자 수용체 p75 NTR[31]을 포함하여 여러 막 표면 분자가 RV 수용체로 제안 되었지만 이러한 분자가 실제로 광견병 바이러스 생명 주기에서 역할을 하는지 여부는 아직 불분명합니다. 이와 관련하여 최근 RV G-p75 NTR 상호 작용이 1차 뉴런의 RV 감염에 필요하지 않다는 것이 밝혀졌습니다.[ 32 ] 수용체 결합 후 RV는 흡착 또는 수용체 매개 내포작용을 통해 내재화됩니다.[ 33 ] 그런 다음 엔도솜 구획 내의 낮은 pH 환경은 RV G의 구조적 변화를 유도하여 바이러스 막과 엔도솜 막의 융합을 촉발하고, 그로 인해 RNP가 세포질로 방출됩니다. [ 34 ] 바이러스의 경우 RV G는 바이러스 흡수에 중요한 역할을 하며, 이는 빠른 흡수를 촉진하는 가정 세포 수용체와의 상호 작용을 통해 이루어질 가능성이 높습니다. 이와 관련하여 조직 배양에 적응된 RV 균주(예: ERA, HEP 및 CVS-11)의 병원성은 G 단백질의 항원 부위 III에 위치한 결정인자의 존재와 상관관계가 있는 것으로 입증되었습니다. [ 35 ] ERA G 단백질의 이 항원 부위에서 위치 333의 Arg → Gln 돌연변이는 야생형 변종과 비교하여 Gln333 RV 변종의 내재화가 7배 지연되는 결과를 초래했습니다. 병원성 표현형의 재등장을 설명하는 RV G의 Asn194→Lys194 돌연변이는 내재화 시간의 상당한 감소와 관련이 있었습니다.[ 36 ] 또한 키메라 RV를 사용한 실험에서는 은 유래 박쥐 관련 균주 RV-18의 cDNA 클론에서 유래한 고병원성 SB RV 균주의 G 유전자를[ 37 ] SAD B19 RV 백신 균주의 cDNA 클론에서 분리한 고약독화 SN 균주의 G 유전자로 대체한 후 RV 비리온의 내재화에 필요한 시간이 상당히 증가하고 병원성이 크게 감소한 것으로 나타났습니다.[ 38 ] 이러한 데이터를 종합해 보면 RV G의 기능인 바이러스 흡수 속도가 RV 병원성의 주요 결정 요인이라는 개념을 뒷받침합니다.

• 바이러스 확산 및 전파에 관여하는 바이러스 요소

광견병 바이러스의 독특한 특성은 세포 간 확산 능력입니다. Gln333 ERA 변이체가 시험관 내에서 pH 의존적 세포-세포 융합 활성을 상실하고[ 39 ] 세포 간 확산 능력이 크게 감소한 것으로 관찰된 바[ 40 ]는 RV G가 세포 간 확산과 바이러스 전파에 핵심적인 역할을 하며, 이는 융합 생성 활성을 통해 이루어질 가능성이 있음을 시사합니다. 이러한 가능성은 병원성 RV 복귀 돌연변이체 SPBNGAK의 확산 속도가 비병원성 SPBNGA 변이체보다 거의 두 배나 높다는 발견에 의해 더욱 뒷받침됩니다. 흥미롭게도, G SPBNGAK의 Asn 194 → Lys 194 돌연변이는 막 융합에 대한 pH 역치를 더 높은 pH로 이동시켜 막 융합에 대한 더 높은 pH 역치가 바이러스 확산 증가와 관련이 있다는 가설을 뒷받침합니다.[ 41 ]

쥐[ 42 ]와 리서스원숭이[ 43 ] 에서 RV 감염의 신경 전달 지표에 대한 연구에서 광견병 바이러스가 축삭에서 역행 방향으로만 이동한다는 것이 밝혀졌습니다. 여러 RV 단백질이 신경 전달 메커니즘에 관여하지만 RV G는 RV 감염의 신경 전달 확산에서 우세한 역할을 하는 것으로 보입니다. 예를 들어, RV G로 유사형화된 말 전염성 빈혈 바이러스(EIAV)로 인한 말초 감염은 척수로의 바이러스 전달을 초래하는 반면, 수포성 구내염 바이러스 G로 유사형화된 동일한 EIAV는 신경계에 들어가지 못했습니다.[ 44 ] 또한, 중추신경계에서 ERA G Arg 333 → Gln 333 돌연변이의 바이러스 확산은 야생형 돌연변이에 비해 크게 감소한 것으로 나타났으며, 이는 시냅스 간 확산에서 손상되지 않은 RV G의 기능을 더욱 시사합니다. 그러나 RV G가 시냅스 간 수송에서 중요한 역할을 한다는 가장 설득력 있는 증거는 재조합 G 결핍 RV 바이러스로 마우스를 두개내 감염시킨 것에서 나왔는데, 이는 감염이 접종 부위의 뉴런에 국한되어 있고 2차 뉴런으로 퍼졌다는 증거가 없음을 보여주었습니다.[ 45 ] 그러나 RV G 외에도 RV M도 바이러스 확산과 시냅스 간 수송에 역할을 할 가능성이 높습니다. 이와 관련하여 고병원성 SB의 M과 G를 모두 포함하는 키메라 SN-BMBG RV 변종의 확산이 각각 SB의 G와 M을 포함하는 키메라 SN-BG 또는 SN-BM 변종의 확산보다 상당히 높은 것으로 나타났으며, 이는 M과 G의 최적 상호작용이 세포 간 바이러스 확산에 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다. [ 46 ] RV M은 바이러스 새싹 생성을 지원하므로 [ 47 ] RV SN-BMBG 키메라 변종이 더 효율적으로 확산되는 것은 시냅스 후 막에서 바이러스 새싹 생성이 최적화되었기 때문일 가능성이 높습니다.

최근 연구에 따르면 RV P와 다이네인 경쇄 간의 상호작용이 RV RNP를 숙주 세포 수송 시스템에 연결하여 바이러스의 역행성 축삭 수송을 촉진하는 것으로 나타났습니다.[ 48 ],[ 49 ] 그러나 성체 마우스의 말초 감염에서 RV P의 LC8 결합 도메인을 삭제해도 바이러스가 중추신경계로 유입되는 것을 막을 수 없다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 RV 단백질이 RV의 역행성 축삭 확산에 직접적으로 관여하지 않는다는 것을 시사합니다.[ 50 ]

• 바이러스 복제를 제어하는 바이러스 요소

인플루엔자 바이러스와 같은 다른 많은 바이러스와 달리, RV의 병원성은 바이러스 RNA 합성 속도와 감염성 바이러스 입자 생성 속도에 반비례합니다. 다양한 키메라 바이러스에서 생성되는 바이러스 mRNA와 유전체 RNA 수치를 비교한 결과, 바이러스 RNA 전사 및 복제는 초기 mRNA 합성에서 유전체 RNA 합성으로의 전환을 매개하는 트랜스 작용 인자로 확인된 RV M을 포함한 여러 요인에 의해 조절되는 것으로 나타났습니다.[ 51 ] 또한, 모든 랍도바이러스의 M은 RNP에 결합하여 바이러스 유전자 발현을 차단할 수 있으며, 이로 인해 RNA 합성을 지원할 수 없는 고도로 응축된 백본 유사 구조가 형성됩니다.

바이러스 복제를 조절하여 병원성을 제어하는 다른 바이러스 요소를 확인하기 위해, 고병원성 SB 균주의 5' 말단 서열을 고약독화 SN 백신 균주의 서열로 단계적으로 대체하여 재조합 바이러스 SB2(말단 서열 [TS] + L), SB3(TS + L + 유사유전자 [Ψ]), SB4(TS + L + Ψ + G), SB5(TS + L + Ψ + G + M)를 생성했습니다. 부모 SB 및 SN 바이러스와 키메라 RV SB2, SB3, SB4 및 SB5를 근육 내로 감염시킨 결과 SB 감염 마우스에서 가장 높은 사망률이 나타났고 SN 감염 마우스에서는 이환율이나 사망률이 나타나지 않았습니다. TS, L 및 SB를 SN의 해당 요소로 대체한 결과 이환율과 사망률이 약간 감소했고, 추가적인 G 또는 G + M 교환은 바이러스 병원성을 크게 감소시키거나 완전히 없앴습니다.

조직 배양에서 이러한 야생형 및 키메라 RV의 표현형 특성을 분석한 결과, 해당 RV의 병원성은 신경 세포에서의 복제 능력과 반비례하는 것으로 나타났습니다. SB는 SN보다 거의 1000배 낮은 수준으로 복제되었고, SB의 TS, L, M을 SN으로 치환해도 바이러스 증식 속도에는 거의 영향을 미치지 않았지만, SB의 G 또는 G+M을 해당 SN 유전자로 추가 치환하면 바이러스 생성이 1-log 증가했습니다. 이는 바이러스 RNA 복제 속도와 바이러스 입자 생성이 RV G 단백질에 의해 크게 조절됨을 시사합니다. 이러한 결론은 G 단백질의 아미노산 하나가 다른 RV G 변이체를 이용한 데이터에서도 뒷받침됩니다. 병원성 광견병 바이러스 변종 SPBNGAK 194는 비병원성 변종 SPBNGAN 194가 생성한 것보다 1 log 낮은 NA 세포에서 바이러스 역가를 생성했으며 실시간 PCR 분석 결과 SPBNGAK에 감염된 NA 세포에서 바이러스 RNA 전사 및 복제 속도가 SPBNGAK에 감염된 NA 세포보다 5배 및 10배 더 높았습니다.[ 52 ] 약독화된 SN 균주의 G 및 M 유전자를 고병원성 SB 균주의 유전자로 대체한 키메라 재조합 바이러스에 감염된 마우스는 병원성과 바이러스 RNA 합성 및 바이러스 입자 생성 속도 간의 역상관관계에 대한 추가 증거를 제공했습니다. 이 실험은 병원성 SB 균주보다 RV G를 운반하는 부모 SN 균주의 병원성이 상당히 증가함을 보여주었습니다. SB의 G와 M이 모두 SN에 도입되었을 때 병원성은 더욱 증가했습니다.

SN의 G 또는 M, 또는 둘 다를 SB의 해당 유전자로 치환하면 바이러스 입자 생성 속도와 바이러스 RNA 합성 속도가 유의미하게 감소하는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 G와 M 모두 바이러스 복제를 조절함으로써 RV 발병 기전에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다. SN의 G 또는 G와 M을 SB의 G 또는 G와 M으로 치환하면 바이러스 RNA 전사 및 복제가 각각 중간 정도에서 강하게 감소하는 반면, SN의 M만 SB의 M으로 치환하면 바이러스 RNA 전사 및 복제가 강하게 증가한다는 사실은 RV G가 단독으로 또는 M 단백질과의 상호작용을 통해 바이러스 RNA 전사/복제에 중요한 조절 기능을 수행함을 시사합니다. RV G 유전자가 바이러스 RNA 합성을 조절하는 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다. Arg333 및 Lys 194 코돈을 포함한 RV G 유전자 내의 특정 뉴클레오타이드 서열은 세포 miRNA의 표적으로 확인되었습니다. 세포 miRNA에 의한 표적 인식은 바이러스 복제의 긍정적 또는 부정적 조절을 초래할 수 있음이 밝혀졌습니다.[ 53 ] RV G 유전자 서열 내의 Arg 333 → Glu 333 또는 Lys 194 → Ser 194 치환은 miRNA 표적 서열의 폐지를 초래하고, 이는 다시 바이러스 RNA 합성 속도의 상당한 증가와 관련이 있습니다[Faber M, Thomas Jefferson University, PA, USA, 미공개 데이터]. 이는 숙주 세포 miRNA도 수포성 구내염 바이러스 및 HCV를 포함한 다른 RNA 바이러스에서 밝혀진 바와 같이 RV 복제 조절에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.[ 54 ], [ 55 ]

바이러스 복제 조절은 우심실염(RV) 발병 기전에 관여하는 중요한 기전 중 하나로 여겨집니다. 면역 반응을 피하고 신경망의 온전성을 보존하기 위해, 병원성 우심실염(RV) 균주는 증식 속도를 조절할 수 있지만, 약독화 균주는 그렇지 않습니다. 낮은 증식 속도는 바이러스가 중추신경계에 도달하는 데 사용하는 신경 구조를 보존함으로써 병원성 우심실염(RV) 균주에 유리하게 작용할 가능성이 높습니다. 병원성 우심실염(RV)의 낮은 증식 속도에 대한 또 다른 설명은 숙주 면역 체계의 조기 발견을 피하기 위해 바이러스가 항원 발현 수준을 최소화하기 때문입니다.

RV G 발현, 세포사멸 및 병원성 간의 관계

조직 배양에 적응된 균주보다 병원성이 훨씬 더 강한 길거리 광견병 바이러스 균주는 매우 제한된 수준의 G를 발현하고 감염 주기 후반까지 세포 사멸을 유도하지 않는다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 이는 특정 바이러스 균주의 병원성이 RV G 발현 및 세포 사멸 유도 능력과 반비례한다는 것을 시사합니다.[ 56 ] 두 개의 동일한 G 유전자를 가지고 있고 RV G를 과발현하는 재조합 RV SPBNGA-GA에서 G 발현 수준과 세포 사멸 정도 간의 상관관계에 대한 직접적인 증거를 얻었습니다.[ 57 ] 이 재조합 RV에 감염된 신경 배양의 형태학적 연구는 세포 사멸이 RV G 과발현과 병행하여 상당히 증가했으며 세포 사멸이 RV G 매개 사멸에 관련된 주요 메커니즘임을 보여주었습니다. 특히, SPBNGA-GA 감염 후 F-액틴 염색의 감소는 액틴 필라멘트의 세포 사멸 유도 탈중합과 일치합니다. 또한 SPBNGA-GA에 감염된 신경 세포에서 TUNEL 양성 핵의 수는 감염되지 않은 신경 세포와 SPBNGA에 감염된 신경 세포에 비해 상당히 증가했습니다. 그러나 RV G 유전자가 세포 사멸 신호 전달 과정을 매개하는 메커니즘은 대부분 알려지지 않았습니다. 특정 임계값 이상의 RV G 발현은 세포막을 심하게 파괴한다고 제안되었습니다. 세포 사멸 세포는 중추 신경계에서 신속하게 제거되지 않아 이차 괴사를 겪을 가능성이 높습니다.[ 58 ] 반면 RV 감염, 특히 RV G 단백질 과발현은 세포 사멸과 유사한 세포 사멸 경로인 파이롭토시스를 유발할 수 있으며, 이는 세포 사멸과 달리 카스파제 1의 활성화를 수반하여 괴사를 유발합니다.[ 59 ] RV 감염으로 인해 유발된 괴사 또는 파이롭토시스의 정도는 항바이러스 면역 유도에 중요한 역할을 할 가능성이 높습니다. 세포사멸은 세포막의 무결성을 유지하고 선천 면역 반응을 자극하지 않는 반면, 괴사 세포는 투과성이 높아지고 강력한 선천 면역 반응을 유발할 수 있는 내인성 보조제를 분비합니다. [ 60 ]

세포자멸사/괴사 수준은 우심실 비대(RV) 면역원성과 상관관계가 있으므로, 세포자멸사/괴사 세포의 면역자극 효과가 보호 면역 반응 생성에 기여할 가능성이 높다고 제안되어 왔습니다. 따라서 우심실 비대(RV) G 발현 조절은 광견병 발병 기전에 중요한 요인일 가능성이 매우 높습니다. 왜냐하면 이는 신경계에서 병원성 우심실 비대(RV) 변이체의 생존 및 전파를 가능하게 하면서, 명백한 신경 손상을 유발하지 않고 감염을 예방하는 보호 면역 반응을 유도하기 때문입니다.

RV G 발현은 RNA 합성 수준, 번역 후 수준 또는 둘 다에서 조절될 수 있습니다. 다양한 RV 키메라 변이체에 의해 발현되는 RV G의 수준은 바이러스 RNA 합성 속도에 의해 반영되는 것으로 나타났으며, 이는 이러한 변이체에 의한 RV G 발현의 차등적 조절이 바이러스 mRNA 전사 속도의 차이에 기인함을 시사합니다. 바이러스 RNA 전사 속도와 마찬가지로, 이러한 변이체에 의해 발현되는 RV G의 양은 바이러스 병원성과 반비례합니다. 한편, 병원성이 낮은 RV 변이체 CVS-B2c로 일차 신경 배양을 감염시킨 경우, 두 감염 모두에서 비슷한 수준의 G mRNA 합성이 있었음에도 불구하고 고병원성 변이체 CVS-N2c로 감염시킨 경우보다 G 단백질 수준이 4배 더 높았습니다. 펄스 추적 실험 결과, CVS-B2c에 감염된 신경 세포에서 높은 G 단백질 수준은 CVS-N2c G 단백질보다 CVS-B2c G 단백질의 분해 속도가 더 낮았기 때문인 것으로 나타났습니다. 그러나 CVS-N2c G 단백질의 더 빠른 단백질 분해로 이어지는 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았습니다.

조짐 광견병

광견병의 잠복기는 평균 30~90일입니다. 머리와 얼굴의 큰 상처를 통해 대량 감염되는 경우, 잠복기는 12일로 단축될 수 있습니다. 드물게는 잠복기가 1년 이상 지속될 수도 있습니다.

이 질병은 전구기, 흥분기, 마비기라는 세 가지 시기로 엄격하게 순차적으로 변화합니다.

전구기(prodromal period)는 물린 부위의 통증이나 당기는 듯한 통증, 그리고 신경을 따라 통증이 나타나는 것으로 시작됩니다. 흉터 부위에는 작열감, 가려움증, 때로는 발적과 부기가 나타날 수 있습니다. 환자는 전반적인 권태감, 두통, 메스꺼움을 경험합니다. 구토, 체온이 37.5~38°C로 상승하고, 진행성 정신 질환 증상이 나타납니다. 반사 신경 흥분 증가, 설명할 수 없는 불안감, 공포, 우울감이 나타납니다. 환자는 종종 우울하고, 무기력하고, 위축되고, 음식을 거부하고, 잠을 잘 자지 못하고, 우울한 생각과 무서운 꿈을 호소합니다. 전구기는 2~3일 지속되며, 때로는 7일까지 지속됩니다. 이 기간이 끝나면 단기 호흡 곤란, 가슴 답답함, 빈맥 및 호흡수 증가를 동반한 불안 발작이 나타날 수 있습니다.

흥분 기간은 수두증의 출현으로 특징지어집니다. 물을 마시려고 할 때, 또는 물을 떠올리게 하는 것이 보이면 환자는 인두와 후두에 경련성 경련을 경험합니다. 이 경련 동안 환자는 비명을 지르며 물컵을 던지고, 떨리는 손을 앞으로 내밀고, 머리와 몸을 뒤로 젖힙니다. 목이 쭉 뻗어 있고, 고통스러운 찡그린 표정으로 얼굴이 일그러지며, 호흡 근육 경련으로 인해 얼굴이 푸르게 변합니다. 눈이 튀어나오고, 두려움을 표현하며, 도움을 요청하고, 동공이 확장되고, 숨을 쉬기가 어렵습니다. 발작이 최고조에 달하면 심장과 호흡이 정지될 수 있습니다. 발작은 몇 초 동안 지속된 후 환자의 상태가 호전되는 것처럼 보입니다. 그 후, 후두와 인두 근육 경련 발작은 공기의 움직임(공기공포증), 밝은 빛(광공포증), 또는 큰 소리(음향공포증)에도 발생할 수 있습니다. 발작은 정신운동성 초조를 동반하며, 환자는 마치 "미친 사람"처럼 행동합니다. 발작 중에는 의식이 흐려지지만 발작 간기에는 의식이 맑아집니다. 초조 기간 동안 교감신경계의 긴장도 증가로 인해 환자는 타액 분비가 급격히 증가(타액 과다)하고 인두 근육 경련으로 인해 타액을 삼키지 못하는 증상을 보입니다. 환자는 타액을 뿜어냅니다. 일부 환자는 수막증 및 후궁 긴장증(opisthotonus) 증상을 보일 수 있으며, 경련이 흔합니다. 이 경우 뇌척수액에는 변화가 없을 수 있지만, 일부 환자에서는 림프구로 인해 단백질 농도가 증가하고 세포 수가 증가할 수 있습니다.

적절한 치료를 받지 않으면 탈수 증상이 심해지고, 얼굴 생김새가 날카로워지며, 체중이 감소합니다. 체온이 최고치까지 상승합니다. 경련이 발생할 수 있습니다. 흥분기 지속 기간은 약 2~3일이며, 드물게는 4~5일입니다. 대개 발작 중 하나에서 사망에 이르게 됩니다. 드물게 환자가 질병의 3기까지 생존하기도 합니다.

마비 기간 동안 환자는 진정됩니다. 공포증 발작이 멈추고, 환자는 물을 마시고 음식을 삼킬 수 있으며, 의식은 명료합니다. 그러나 겉보기에는 좋아 보이지만, 무기력, 무관심, 우울증이 심해지고, 사지 마비, 골반 장애, 뇌신경 마비가 곧 나타납니다. 체온이 42~43°C로 상승하고 동맥압이 떨어지며, 첫날이 끝날 무렵 심혈관 및 호흡 중추 마비로 사망합니다.

말초혈액에서는 호중구성 백혈구 증가, 헤모글로빈 증가, 적혈구 증가, 헤마토크릿 증가가 관찰됩니다.

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양식

임상적으로 전형적 형태와 비정형적 형태가 구분됩니다. 비정형적 형태에는 각성이나 수포증이 없는 모든 사례가 포함됩니다. 비정형적 형태에는 연수성, 소뇌성, 수막뇌염 등이 포함됩니다.

진단 광견병

광견병 항원, 항체, 바이러스 RNA 또는 바이러스 분리를 통해 광견병을 진단할 수 있습니다. 광견병 환자의 경우 개별 검사 결과가 음성으로 나올 수 있으므로, 특히 광견병이 매우 의심되는 경우, 광견병 항체 검출을 위한 연속 혈청 검체, 바이러스 배양을 위한 타액 검체, 그리고 바이러스 항원 직접 면역 형광 검사를 위한 피부 생검이 필요한 경우가 있습니다.

사람의 생전 광견병을 진단하는 가장 빠른 방법 중 하나는 목덜미 피부 생검에서 직접 면역형광 검사를 시행하여 광견병 항원을 검출하는 것입니다. 직접 면역형광 검사는 피부 및 기타 신선 조직(예: 뇌 생검)에서 광견병 항원을 검출하는 데 가장 민감하고 특이적인 방법이지만, 질병 초기에는 결과가 음성으로 나올 수 있습니다. 신선 조직을 구할 수 없는 경우, 고정 조직의 효소 분해를 통해 면역형광 검사의 반응성을 높일 수 있지만, 민감도가 매우 낮을 수 있습니다.

신경아세포종 세포나 실험실 설치류를 접종한 후 타액에서 바이러스를 분리하면 진단이 가능합니다. 이는 일반적으로 발병 후 처음 2~3주 동안 가장 효과적입니다. 백신을 맞지 않은 개인의 혈청에서 광견병 바이러스 중화 항체를 검출하는 것도 진단에 도움이 됩니다. 뇌척수액에 항체가 존재하면 진단이 확정되지만 혈청 항체보다 2~3일 늦게 나타날 수 있으므로 질병의 초기 단계에서는 유용성이 떨어질 수 있습니다. 백신 접종 후 나타나는 혈청학적 반응은 일반적으로 질병으로 인한 혈청학적 반응과 구별할 수 없지만, 백신 접종은 일반적으로 뇌척수액에 대한 항체를 생성하지 않습니다.

지난 25년 동안 광견병 "회복" 사례는 단 7건만 명확하게 기록되어 있습니다. 환자 중 누구에게서도 광견병 바이러스가 분리되지는 않았지만, 혈청 검체에서 높은 역가의 광견병 중화 항체가 검출되었고 뇌척수액에서도 중화 항체가 검출되어 진단을 강력히 뒷받침했습니다.

감별 진단

인간 광견병 진단은 일반적으로 역학 및 임상 자료를 바탕으로 이루어지며, 실험실에서 확진됩니다. 동물에게 물린 병력이 있고 모든 증상과 징후가 나타나면 진단이 간단합니다. 그렇지 않은 경우, 특정 실험실 검사를 시행하기 전에 덜 일반적인 사례의 역학 및 임상적 특징을 신중하면서도 신속하게 평가해야 합니다. 신경학적 징후나 증상이 있거나 원인을 알 수 없는 뇌염이 있는 환자는 거주 국가 내외의 광견병 유행 지역에서 동물에 노출되었을 가능성에 대해 질문해야 합니다. 최근 미국에서 발생한 몇몇 인간 사망 사례에서 광견병을 의심하지 못한 것은 노출 병력을 면밀히 조사하지 않았기 때문일 수 있습니다.

광견병은 발병 초기에는 여러 감염성 및 비감염성 질환과 유사한 증상을 보입니다. 헤르페스바이러스와 아르보바이러스에 의해 유발되는 뇌염과 같은 다른 많은 뇌염도 광견병과 유사합니다. 파상풍, 뇌말라리아, 리케차증, 장티푸스와 같은 다른 감염성 질환도 광견병과 유사한 증상을 보일 수 있습니다. 광견병과 혼동될 수 있는 마비성 감염성 질환으로는 소아마비, 보툴리누스 중독증, 그리고 B형 유인원 헤르페스 뇌염이 있습니다.

광견병과 혼동될 수 있는 비감염성 질환으로는 여러 신경계 증후군, 특히 급성 염증성 다발신경병증(길랭-바레 증후군)과 광견병 백신 접종 후 신경 조직에 발생한 알레르기성 뇌척수염, 중독 또는 약물 중독, 알코올 금단 증상, 급성 포르피린증, 광견병 히스테리 등이 있습니다. 길랭-바레 증후군은 마비성 광견병으로 오인될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

치료 광견병

광견병 치료법은 아직 개발되지 않았습니다. 특정 항광견병 면역글로불린과 백혈구 인터페론을 대량 투여하는 것은 효과가 없습니다. 환자의 고통을 완화하기 위해 대증적 치료를 시행합니다. 이를 위해 환자를 별도의 병동이나 격리실에 배치하고, 외부 환경의 영향을 제한하는 보호 체계(소음 감소, 밝은 조명, 공기 흐름)를 구축합니다. 중추신경계의 흥분을 줄이기 위해 수면제, 항경련제, 진통제가 처방됩니다. 수분 균형은 정상화됩니다.

마비 단계에서는 심혈관계와 호흡기계의 활동을 자극하는 약물이 처방됩니다. 고압 산소 공급, 뇌 저체온증, 환자의 완전한 회복을 위한 인공호흡 조절이 권장됩니다. 그러나 모든 치료법은 사실상 효과가 없습니다. 최선의 경우 환자의 수명을 몇 달 연장할 수 있습니다. 뇌간 손상의 심각성과 중요 중추의 파괴 정도에 따라 불리한 결과가 예측됩니다.

예방

1885년 파스퇴르가 최초의 광견병 백신을 개발하면서 훨씬 더 효과적인 광견병 방제 시대가 열렸습니다. 오늘날 광견병으로 인한 인간의 사망률이 거의 100%에 달하지만, 이 질병은 노출 전 및/또는 노출 후 예방 접종을 통해 완전히 예방할 수 있습니다. 파스퇴르와 그의 동료들이 파리에서 개에 대한 예방 접종을 시작한 반면, 개에 대한 최초의 대량 예방 접종은 1920년대 초 일본에서 시행되었으며, 이는 최초의 주요 국가 광견병 방제 프로그램으로 기록되었습니다. 1970년대에 처음 개발된 야생 동물에 대한 경구 예방 접종은 여우, 너구리, 스컹크와 같은 주요 육상 숙주에서 광견병을 효과적으로 방제하는 것으로 반복적으로 입증되었습니다.[ 68 ] 70% 이상의 접종률로 보균 동물 개체군에 대한 지속적인 광견병 예방 접종은 결국 보균 종에서 RABV를 제거하고 바이러스가 우연 숙주로 확산되는 것을 방지할 것입니다.[ 69 ]

계통발생학적 자료에 따르면 리사바이러스는 육상 포유류를 감염시키기 훨씬 전에 박쥐를 감염시켰으며, RABV를 포함한 대부분의 리사바이러스는 여전히 전 세계 다양한 박쥐 종에서 순환하고 있습니다.[ 70 ] 그러나 박쥐 간 RABV 전파를 예방하는 효과적인 방법은 아직 개발되지 않아 현재로서는 광견병을 완전히 근절할 가능성이 없습니다. 그러나 광견병에 감염된 포유류의 물림을 통해 RABV에 노출된 후에도 안전하고 효과적인 노출 후 예방(PEP, 상처 소독, 광견병 면역글로불린, 광견병 백신 접종 포함)을 통해 세계보건기구(WHO) 권고에 따라 신속하게 치료를 시행한다면 인간을 광견병 감염으로부터 보호할 수 있습니다.

인간 사망을 예방하는 이 두 가지 방법, 즉 노출된 사람에게 백신을 접종하는 것과 감염원에서 전파의 악순환을 끊을 만큼 충분한 수의 개에게 백신을 접종하는 것, 이 두 가지 방법은 개 광견병 예방 및 관리에 대한 "원헬스(one health)" 접근법의 기본 요소입니다. 인간 사망을 예방하는 이 두 가지 방법은 별개의 대안으로 고려되었습니다. 즉, 사람에게 PEP(건강 증진 프로그램)를 제공하는 전략 A와 개에게 백신을 접종하는 전략 B였습니다. 또는 대안 전략의 예상 비용 분석에서 전략 A와 B를 결합한 구성 요소로 고려되었습니다.[ 71 ]

태국과 같은 국가는 PEP를 사용하여 인명 피해를 예방하는 데 엄청난 성공을 거두었지만 PEP만을 사용하는 데 따른 수요와 관련 비용도 증가하고 있음을 알게 되었습니다.[ 72 ] 예를 들어 1991년 상황과 비교했을 때 2003년에는 4배나 많은 사람(40만 명 이상)이 PEP를 필요로 했습니다. 최근 데이터에 따르면 매년 광견병에 노출된 1,500만 명에게 예방 접종을 실시하는 중화인민공화국은 PEP에만 연간 약 6억 5,000만 달러를 지출합니다.[ 73 ]

훨씬 더 지속 가능한 접근 방식은 필요할 때 노출된 인간 환자에게 PEP에 대한 접근성을 높이는 동시에 동물 개체군에서 감염의 근원적인 확산을 방지하는 것입니다. 정치적 의지와 개 광견병을 통제할 충분한 자금이 있는 경우 사망 사고를 없앨 수 있으며 실제로 없어졌습니다. 개 백신 접종의 광범위한 사용으로 1954년 말레이시아, [ 74 ] 1956년 일본, 1961년 대만, 싱가포르, 특히 서유럽 전역을 포함하여 여러 국가에서 개 광견병이 근절되었습니다(Rupprecht et al., King et al., Gongal and Wright에서 검토). [ 75 ]