수막염

수막염은 뇌막이나 척수막에 발생하는 염증입니다. 이 질환은 전염성이 강하며 중추신경계에서 가장 흔한 감염성 질환 중 하나입니다.

뇌막과 함께 뇌질도 이 과정에 관여할 수 있습니다(수막뇌염). 수막염의 전체적인 임상 양상은 몇 시간 또는 며칠(급성 수막염) 또는 더 오랜 기간(아급성 또는 만성 수막염)에 걸쳐 빠르게 나타날 수 있습니다.

급성 무균성 뇌수막염 증후군은 중등도에서 중증의 자가 제한적 바이러스 감염으로 뇌막 염증을 유발합니다. 뇌염은 뇌 조직의 염증으로, 일반적으로 의식 장애, 인지 장애 또는 국소 신경학적 증상을 동반합니다.

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수막염의 역학

바이러스는 급성 무균성 뇌수막염의 가장 흔한 병원체입니다. 미국을 비롯한 여러 국가에서는 매년 8천~1만 2천 건의 사례가 보고됩니다. 분자 유형 분석법을 기반으로 한 최신 진단 시스템의 도입으로 50~86%의 사례에서 병원체를 확인할 수 있게 되었습니다.

엔테로바이러스는 바이러스성 뇌수막염의 80~85%를 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 신생아와 어린이는 특정 항체가 부족하여 가장 자주 감염됩니다. 유럽(핀란드)에서는 생후 1년 미만의 어린이 발병률이 연간 10만 명당 219명에 달하는 반면, 1세 이상 어린이의 경우 10만 명당 19명입니다.

아르보바이러스는 곤충을 통해 전파되는 뇌수막염의 원인으로, 전체 뇌수막염 사례의 약 15%를 차지합니다. 진드기 매개 뇌염 사례 발생의 원인도 바로 이 병원균군입니다.

헤르페스 바이러스는 전체 무균성 뇌수막염의 0.5~3.0%를 차지하는 것으로 알려져 있으며, 이는 원발성 생식기 헤르페스(HSV 1 - 단순 헤르페스 바이러스 2형)의 합병증으로 발생하는 경우가 많고, 매우 드물게 재발하기도 합니다. 면역 질환이 있는 환자의 경우, 거대세포바이러스, 엡스타인-바 바이러스, HSV 1형 및 6형에 의해 뇌수막염이 발생할 수 있습니다. 면역 질환이 없는 환자의 경우, 바이러스성 뇌수막염의 가장 심각한 경과는 HSV 2형 감염과 관련이 있습니다. 면역 질환이 있는 환자의 경우, 바이러스성 신경 감염은 생명을 위협할 수 있습니다.

박테리아 감염은 높은 사망률로 인해 심각한 문제로 대두되고 있습니다. 전 세계 발병률은 10만 명당 3명에서 46명으로 매우 다양하며, 사망률은 병원균에 따라 3~6%(헤모필루스 인플루엔자), 19~26%(폐렴구균), 22~29%(리스테리아 모노사이토제네스)로 크게 다릅니다. 호기성 그람 음성균(클렙시엘라균, 대장균, 세라티아 마르세센스, 녹농균)과 포도상구균(황색포도상구균, 표피포도상구균)은 외상성 뇌손상(TBI), 신경외과 수술, 면역억제 환자에서 점점 더 중요한 뇌수막염 병원균으로 떠오르고 있습니다. 포도상구균 감염으로 인한 뇌수막염의 사망률은 14~77%입니다.

진균. 칸디다에 의한 뇌수막염이 가장 흔하게 발생하며, 파종성 칸디다증을 앓고 있는 발열 환자의 약 15%가 중추신경계 손상을 입습니다. 위험 요인으로는 종양 질환, 호중구감소증, 만성 육아종성 질환, 당뇨병, 비만 등이 있습니다. 크립토코쿠스(Cryptococcus neoformans)에 의한 뇌수막염도 면역 질환과 함께 발생합니다. AIDS 환자의 약 6~13%가 이 미생물총에 의한 뇌수막염을 앓습니다.

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수막염의 원인은 무엇인가요?

수막염은 바이러스, 박테리아, 나선균, 진균, 일부 원생동물 및 기생충에 의해 발생할 수 있습니다.

바이러스

엔테로바이러스, 아르보바이러스, 볼거리 바이러스, 림프구성 맥락막염 바이러스, 헤르페스 바이러스.

박테리아

인플루엔자균, 수막염균, 폐렴연쇄상구균, 리스테리아 모노사이토제네스, 아갈락티아연쇄상구균, 호기성 그람 음성 세균 - 클렙시엘라속, 대장균, 세라티아 마르세센스, 녹농균, 살모넬라속, 포도상구균 - 황색포도상구균, 표피포도상구균, 기타 세균 - 노카르디아 수막염균, 엔테로코쿠스속, 혐기성 세균, 디프테로이드, 결핵균.

나선균

트레포네마 팔리듐(Treponema pallidum), 보렐리아 부르그도르페리(Borrelia burgdorferi).

버섯

크립토코쿠스 네오포르만스, 칸디다균, 콕시디오이데스 임미티스.

수막염의 병인

병원균은 다양한 방식으로 지주막하강에 침투할 수 있으며, 각기 고유한 병리학적 특징을 가지고 있습니다. 대부분의 경우, 세균이 중추신경계로 침투하는 정확한 기전을 규명하는 것은 불가능합니다. 세균성 수막염은 일반적으로 원발성(세균이 점막을 통해 지주막하강으로 유입)과 이비인후과 기관과 같은 근처 감염 부위에서 접촉을 통해 전파되거나, 폐나 다른 먼 감염 부위에서 혈행성으로 전파되는 이차성으로 구분됩니다. 병원균은 점막하층을 침투한 후 림프관이나 혈류를 통해 지주막하강으로 유입됩니다. 지주막하강은 안정적인 온도, 습도, 영양소의 존재, 그리고 혈액뇌장벽(BBB)의 존재로 인한 체액성 및 세포성 항감염 방어 체계의 부재로 인해 세균이 증식하기에 이상적인 환경입니다. 지주막하강에서 세균은 미세아교세포에 의해 식세포작용을 받기 전까지는 증식에 제한이 없습니다. 미세아교세포는 중추신경계에서 조직 대식세포 역할을 하며 염증 반응을 유발합니다. 염증의 결과로 중추신경계 모세혈관의 투과성이 급격히 증가하고 단백질과 세포의 분비물이 발생하는데, 이러한 물질이 뇌척수액에 존재하고 임상적 징후가 나타나면 수막염이 있음을 확인하게 됩니다.

병원균이 중추신경계에 침입하는 주요 메커니즘

• 병원성 또는 기회성 세균총에 의한 상기도 점막의 군집화. 침입 시점의 선택은 미생물에게 불리한 조건(저체온증, 과로, 부적응)과 관련이 있으며, 병원균은 알려지지 않은 기전을 통해 점막하층으로 침입합니다. 림프와 혈류를 통해 병원균은 지주막하강으로 유입됩니다.
• 선천성(경막루) 또는 후천성(두개저부 골절) 질환(주로 폐렴연쇄상구균)으로 인한 조직 무결성 결함 및 과다 분비. 일반적으로 이 질환은 코막힘이나 귀막힘이 심해진 후에 발생합니다.
• 혈행성 파종은 일반적으로 다양한 장기와 조직에 주요 감염 병소가 형성된 후에 발생합니다. 수막 구조와 유전적 친화성을 갖는 폐렴구균에 의한 폐렴을 배경으로 가장 흔하게 발생합니다. 또한, 대량 혈행성 파종이 발생하면 색전증으로 인해 허혈 병소가 발생할 수 있으며, 세동맥과 모세혈관 말단에 미세농양이 형성되어 뇌 조직이 염증 과정에 관여하고 뇌염 병소가 형성될 위험이 있습니다.
• 접촉성 전파. 일반적으로 이비인후과 감염 확산, 신경외과 수술 후, 개방성 외상성 뇌손상(TBI)으로 인한 조직 감염으로 인해 발생합니다.
• 신경 세포 전파. 일부 바이러스의 특징: HSV(단순포진 바이러스) 1형과 6형, VZV(대상포진 바이러스).

바이러스 감염 시 중추신경 손상 메커니즘

바이러스는 중추신경계(CNS)에 혈행성(바이러스혈증)과 신경을 통해 침투합니다. 바이러스는 혈액으로 들어가기 위해 상피를 극복해야 하며, 흡혈 곤충의 물림을 통해서도 침투합니다. 혈액을 통해 국소 림프절과 중추신경계를 포함한 다른 장기로 침투합니다. 대부분의 경우, 바이러스는 간과 비장에서 활발하게 복제되어 대량의 이차 바이러스혈증을 유발하고, 이는 일반적으로 중추신경계 감염으로 이어집니다. 중추신경계 손상은 바이러스의 직접적인 세포 변성 작용과 신체 면역 반응의 복합적인 결과로 피질과 줄기세포 구조의 기능 장애를 동반합니다. 그러나 바이러스의 침입은 이 질병의 가장 중요한 유발 요인으로 간주됩니다. 뇌 실질에서 신경포식증(neurophagia), 즉 바이러스 항원과 핵산의 존재가 검출될 수 있습니다. 뇌염 후 일부 증상은 바이러스 침입이 없더라도 영구적으로 지속될 수 있습니다. 현미경 검사에서 면역 세포의 탈수초화와 혈관 주위 응집이 관찰되지만, 바이러스와 바이러스 항원은 검출되지 않습니다. 수막염과 뇌염은 서로 다른 감염성 질환이지만, 때로는 이 둘을 구분하기가 매우 어렵습니다. 광견병 바이러스를 제외한 모든 신경영양성 바이러스는 수막염, 뇌염, 그리고 이 두 가지가 합쳐진 수막뇌염을 유발할 수 있습니다. 이 질환의 임상 양상 변화는 감염 과정에 뇌의 여러 부분이 관여함을 나타냅니다. 그렇기 때문에 많은 경우 초기에 중추신경계 손상의 형태, 경과, 정도를 파악하고 질병의 결과를 예측하기가 매우 어렵습니다.

세균 감염 시 중추신경 손상 메커니즘

세균이 지주막하강에 침입하면 빠르게 증식하여 염증을 유발합니다. 림프성 전파는 대개 염증을 유발하며, 주로 지주막하강과 뇌실계에 영향을 미칩니다. 혈행성 전파의 경우, 세균은 뇌강에도 침입하지만 뇌에 작고 분산된 염증 병소를 형성할 수 있으며, 때로는 큰 병소 형태로 나타나며, 이는 곧 뇌염으로 나타납니다. 거의 모든 세균성 뇌막염 사례에서 다양한 정도의 두개내 고혈압이 관찰되며, 이는 뇌척수액 과다 생성 및 유변학적 특성 손상(점성 증가), 뇌실질 간질 부종 및 혈관 과다와 관련이 있습니다. 높은 두개내 고혈압과 뇌실질의 압박은 전후방, 측면 및 나선 변위 형태로 뇌의 탈구 및 탈구를 유발하여 혈액 순환을 심각하게 방해합니다. 따라서 미생물은 염증 발생의 원인이 되며, 이는 두개내 고혈압과 혈관 장애로 인해 더욱 복잡해지고, 이로 인해 질병의 결과가 결정됩니다.

수막염의 증상

대부분의 경우, 감염성 뇌수막염은 바이러스 감염의 모호한 경고 신호로 시작됩니다. 뇌수막염의 전형적인 3대 증상인 발열, 두통, 경부 강직은 수 시간에서 수 일에 걸쳐 나타납니다. 목의 수동적 굴곡은 제한적이고 통증이 있지만, 회전과 신전은 그렇지 않습니다. 심한 경우, 앙와위 환자의 목을 빠르게 굴곡하면 고관절과 무릎이 무의식적으로 굴곡(브루진스키 징후)되고, 고관절을 굴곡한 상태에서 무릎을 펴려고 하면 강한 저항(케르니히 징후)을 경험할 수 있습니다. 목 경직, 브루진스키 징후, 그리고 케르니히 징후를 뇌수막 징후라고 하며, 이는 염증이 있는 뇌수막을 통과하는 운동 신경근이 긴장으로 인해 자극을 받아 발생합니다.

질병의 초기 단계에서는 뇌 조직이 아직 염증 과정에 관여하지 않지만, 환자는 무기력함, 혼란, 발작 및 국소적 신경학적 결손을 겪을 수 있으며, 특히 치료하지 않을 경우 더욱 그렇습니다.

바이러스성 수막염: 증상

환자의 연령과 면역 상태, 그리고 바이러스의 특성이 감염의 임상 양상을 결정합니다. 엔테로바이러스성 뇌수막염의 경우, 질병은 급성으로 시작되어 3~5일 동안 38~40°C의 발열, 쇠약, 두통이 나타납니다. 환자의 절반은 메스꺼움과 구토를 경험합니다. 이 질환의 주요 징후는 목 근육 경직과 광공포증입니다. 소아는 발작과 전해질 불균형을 경험할 수 있습니다. 2형 단순포진 바이러스(HSV)에 의한 뇌수막염의 경우, 뇌수막염 증상(목 근육 긴장, 두통, 광공포증) 외에도 요폐, 감각 및 운동 장애, 근력 약화, 반복적인 강직성 간대 발작이 관찰됩니다. 또한, 엡스타인-바 바이러스 감염으로 인한 인두염, 림프절 종대, 비장비대가 발생할 수 있습니다.

세균성 수막염: 증상

특징적인 징후는 급성 발병, 발열, 두통, 수막 증후군, 뇌 기능 장애(의식 수준 저하)입니다. 수막 증후군(후두 근육 강직, 케르니히 및 브루진스키 증상 양성)이 모든 수막염 환자에게 나타나는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 뇌신경(III, IV, VI 및 VII) 마비는 환자의 10-20%에서, 경련은 30% 이상에서 관찰됩니다. 질병 발병 시 시신경 유두 부종은 환자의 1%에서만 관찰되며, 이는 만성 두개내 고혈압을 나타내며 수막염 진단에 중요하지 않습니다. 혼수상태, 고혈압, 서맥, 세 번째 뇌신경 쌍 마비는 고도의 두개내 고혈압을 나타냅니다.

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진균성 수막염: 증상

칸디다에 의한 수막염에서 가장 급성적인 임상 증상이 나타나며, 다른 원인(크립토코쿠스, 콕시디아)에 의한 수막염에서는 점진적으로 나타납니다. 일반적으로 환자는 발열, 두통, 수막 증후군을 경험하고, 환자와의 접촉이 어려워지며, 때때로 뇌신경 마비와 국소 신경학적 증상이 나타납니다. 크립토코쿠스 수막염에서는 시신경 침윤이 안저에 특징적인 영상으로 관찰됩니다. 콕시디아에 의한 수막염은 아급성 또는 만성 경과를 보이며, 수막 증후군은 대개 나타나지 않습니다.

수막염의 분류

다음과 같은 유형이 구별됩니다.

• 중추신경계의 바이러스 감염
• 급성 무균성 수막염 증후군
• 뇌염
  • 급성(짧은 기간(며칠) 내에 해결됨),
  • 만성(질병이 몇 주 또는 몇 달 동안 지속됨)
• 수막뇌염
• 중추신경계의 세균 및 진균 감염

가장 흔한 형태의 뇌수막염은 세균성 뇌수막염과 무균성 뇌수막염입니다. 급성 세균성 뇌수막염은 뇌척수액에 고름이 섞여 나오는 심각한 질환 입니다. 세균성 뇌수막염은 매우 빠르게 진행되며, 치료하지 않으면 치명적입니다. 무균성 뇌수막염은 증상이 경미하며 대개 저절로 낫는 것이 특징입니다. 무균성 뇌수막염은 대개 바이러스에 의해 발생하지만, 세균, 진균, 기생충, 그리고 여러 비감염성 요인에 의해 발생할 수도 있습니다.

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수막염 진단

급성 뇌수막염은 긴급한 진단과 치료가 필요한 심각한 질환입니다. 첫 번째 응급 진단 조치는 무균성 확인을 위한 혈액 배양, 요추 천자, 그리고 뇌척수액 세균 검사(그람 염색 및 배양), 단백질 및 포도당 수치 측정을 포함한 생화학적 분석, 그리고 감별 세포 수를 포함한 세포학적 검사입니다. 환자가 두개내 공간 점유 과정(국소성 신경학적 결손, 울혈성 시신경 유두, 의식 장애, 간질성 발작)의 증상을 보이는 경우, 요추 천자 시행 전에 농양이나 기타 공간 점유 구조물이 있는 경우 쐐기(wedging) 가능성을 배제하기 위해 CT 스캔을 시행해야 합니다.

뇌척수액(CSF) 분석 결과는 뇌수막염 진단에 도움이 될 수 있습니다. 염색된 도말표본에서 세균의 존재 또는 배양액에서 세균의 증식은 "세균성 뇌수막염" 진단의 근거가 됩니다. 약 80%의 경우, 그람 염색 뇌척수액 도말표본에서 세균이 발견되며, 이는 종종 이 검사 단계에서 이미 확인됩니다. 림프구 증가증과 뇌척수액 내 병원균의 부재는 무균성 뇌수막염을 시사하지만, 치료된 세균성 뇌수막염에서도 발생할 수 있습니다.

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뇌막염에서의 뇌척수액 분석

어떠한 원인으로든 뇌막염을 진단하려면 뇌척수액 도말 검사를 통한 요추 천자, 단백질과 당 농도 검사, 배양 및 기타 진단 방법이 필수적입니다.

바이러스성 수막염

뇌척수액 압력은 일반적으로 400mmH2O를 넘지 않습니다. 바이러스성 뇌막염은 10~500개 세포 내 림프구 다형성 증식을 특징으로 하며, 경우에 따라 세포 수가 수천 개에 달할 수 있습니다. 발병 시점(6~48시간)에는 호중구가 세포의 50% 이상을 차지할 수 있으며, 이 경우 일부 전문가들은 세포 증식 양상의 변화를 확인하기 위해 5~8시간 후 요추 천자를 반복할 것을 권장합니다. 단백질 농도는 중등도로 상승합니다(100mmol/L 미만). 혈당 수치는 일반적으로 혈중 농도의 약 40%입니다.

세균성 수막염

뇌척수액 압력은 보통 400-600 mmH2O를 초과합니다. 호중구 우세와 1 μl당 1000-5000개, 때로는 10,000개 이상의 세포증식이 전형적입니다. 약 10%의 환자에서 질병 발병 시 세포증식이 주로 림프구에서 나타날 수 있으며, 이는 대부분 L. monocytogenes(최대 30%)에 의한 수막염을 앓은 신생아에서 발생하며, 세포증식률은 낮고 뇌척수액에 세균이 많이 존재합니다. 세균성 수막염 환자의 약 4%에서는 뇌척수액 세포증식이 나타나지 않을 수 있으며, 이는 대개 신생아(최대 15%) 또는 생후 4주 미만의 영아(17%)입니다. 따라서 세포증식이 없더라도 모든 뇌척수액 검체는 그람 염색을 시행해야 합니다. 약 60%의 환자에서 뇌척수액 포도당 농도가 감소(<2.2mmol/l)하고, 혈액 대 뇌척수액 포도당 비율이 31 미만(환자의 70%)으로 나타났습니다. 거의 모든 환자에서 뇌척수액 내 단백질 농도가 증가(>0.33mmol/l)하는데, 이는 이전에 항생제를 투여받지 않은 환자에서 비세균성 뇌수막염과의 감별 진단적 징후로 간주됩니다.

뇌척수액 도말의 그람 염색은 세균성 수막염의 60-90%에서 병원균을 검출하는 빠르고 정확한 방법으로 여겨지며, 이 방법의 특이도는 100%에 달하고 특정 세균 항원 및 세균 농도와 상관관계가 있습니다. 세균 농도가 103 CFU/ml일 때 그람 염색을 이용한 세균 검출 확률은 25%이고, 105 이상일 때는 97%입니다. 이미 항생제를 투여받은 환자의 경우 세균 농도가 감소할 수 있습니다(염색을 이용한 검출 시 최대 40-60%, 배양을 이용한 검출 시 50% 미만). 세균성 수막염이 있는 신생아와 소아에서 진단적 요추 천자 중 얻은 뇌척수액 검체에서 세균을 분리한 결과, 적절한 항균 요법 시작 후 24-36시간 이내에 뇌척수액 무균 상태가 90-100% 회복되는 것으로 나타났습니다.

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진균성 수막염

칸디다에 의한 수막염에서, 다세포증은 1 μl당 평균 600개의 세포로 나타나며, 다세포증의 양상은 림프구와 호중구 모두일 수 있습니다. 현미경 검사에서 약 50%의 사례에서 진균 세포가 관찰됩니다. 대부분의 경우, 뇌척수액에서 진균 증식을 얻을 수 있습니다. 크립토코쿠스에 의한 수막염에서, 뇌척수액은 일반적으로 낮은 다세포증(20-500개 세포)을 보이며, 50%에서 호중구 다세포증이 관찰되고, 단백질 농도는 1000 mg% 이상으로 증가하는데, 이는 거미막하강의 막힘을 나타낼 수 있습니다. 진균을 확인하기 위해 특수 염색을 사용하며, 50-75%에서 양성 결과를 얻을 수 있습니다. 코시디아에 의한 수막염에서, 호산구 다세포증이 관찰되며, 25-50%의 사례에서 병원균이 분리됩니다.

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수막염의 병인학적 진단

바이러스성 수막염

분자 진단법(PCR)의 발전으로 중추신경계 바이러스 감염 진단 효율이 크게 향상되었습니다. 이 방법은 특정 바이러스의 특성을 나타내는 DNA 또는 RNA의 보존적 부분을 식별하며, 정상 무균 환경에서도 높은 민감도와 특이도를 보입니다. 높은 효율과 빠른 검사 속도(24시간 이내) 덕분에 바이러스 및 혈청학적 진단법을 사실상 대체했습니다.

세균성 수막염

수막염의 원인을 확인하는 방법은 여러 가지가 있습니다.

• 반대면역영동법(연구 기간은 약 24시간)을 사용하면 수막염균(N. meningitidis), 인플루엔자균(H. influenzae), 폐렴구균(S. pneumoniae), B군 연쇄상구균(Group B streptococci), 대장균(E. coli) 항원을 검출할 수 있습니다. 이 방법의 민감도는 50~95%, 특이도는 75% 이상으로, 수막염균(N. meningitidis), 인플루엔자균(H. influenzae), 폐렴구균(S. pneumoniae), B군 연쇄상구균(Group B streptococci), 대장균(E. coli) 항원을 검출할 수 있습니다.
• 라텍스 응집(시험 시간 15분 미만)을 통해 N. meningitidis, H. influenzae, S. pneumoniae, B군 연쇄상구균, E coli의 항원을 검출할 수 있습니다.
• PCR 진단(검사 기간이 24시간 미만)을 통해 N. meningitidis와 L. monocytogenes의 DNA를 검출할 수 있으며, 이 방법의 민감도는 97%, 특이도는 약 100%입니다.

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수막염의 방사선 진단

두개골 CT 및 MRI 검사는 뇌수막염 진단에 사용되지 않습니다. 그러나 이러한 방법들은 이 질환의 합병증 진단에 널리 사용됩니다. 사용 적응증으로는 비정상적으로 긴 발열, 높은 뇌압(ICP)의 임상적 징후, 지속적인 국소 신경학적 증상 또는 발작의 발생, 머리 크기 증가(신생아), 신경학적 질환의 존재, 그리고 비정상적으로 지속되는 뇌척수액 정화 과정 등이 있습니다. 이러한 검사들은 기저 두개골 골절로 인한 뇌수막염 환자의 과다출혈(liquorrhea)을 진단하고 두개골과 부비동에 체액이 축적된 것을 확인하는 데 가장 효과적입니다.

수막염 치료

뇌수막염 증상이 있는 경우, 혈액 배양 검사 직후 뇌수막염에 대한 항균 치료를 시작합니다. 진단이 의심스럽고 질병 경과가 심각하지 않은 경우, 뇌척수액 배양 검사 결과가 나올 때까지 항생제 처방을 연기할 수 있습니다.

첫 번째 요추 천자 시 뇌척수액 단백질 수치가 100 mg/dL 미만인 경우는 환자의 약 14%에서 발견됩니다.

참고: 혈압, 세포증가증, 단백질 수치는 대략적인 수치이며, 예외가 흔합니다. PML은 림프구증가증을 특징으로 하는 질환, 특히 바이러스 감염이나 결핵성 수막염 초기 단계에서 우세할 수 있습니다. 혈당 변화는 변동성이 적습니다.