마이크로포리디아

미포자충은 자포자충강에 속하는 원생생물 미생물군입니다. 이들은 숙주 생물체 외부에서 생존할 수 없는 세포 내 기생충입니다. 약 200개 속으로 구성된 약 1,300종이 존재합니다. 이는 이미 과학계에 보고된 미포자충의 진정한 다양성의 일부에 불과합니다. 많은 감염 가능 숙주가 체내에 이러한 기생충이 존재하는지 검사되지 않았습니다. 숙주는 원생동물부터 사람까지 거의 모든 동물일 수 있습니다. 미포자충의 수와 다양성이 가장 큰 종은 갑각류와 곤충입니다.

사람은 Encephalitozoon, Pleistophora, Nosema, Vittaforma, Enterocytozoon, 그리고 Microsporidium의 여섯 가지 속(屬)에 속하는 미포자충과(microsporidiaceae)에 감염될 수 있습니다. 이 속의 일부 기생충은 무증상 또는 일시적인 장 감염을 유발할 가능성이 높지만, 미포자충증 감염 기전은 아직 충분히 연구되지 않았습니다.

미포자충은 세포 내 기생에 대한 뛰어난 적응력을 보여주는 몇 가지 독특한 특징을 가지고 있습니다. 이들의 포자에는 고유한 세포소기관인 압출기가 있습니다. 이 압출기의 도움으로 건강한 세포는 포자를 세포막에 뚫고 세포질로 직접 방출하여 감염됩니다. 다른 원생동물 종은 포자를 확산하는 이와 유사한 메커니즘을 가지고 있지 않습니다.

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미포자충의 구조

미포자충의 유전체는 핵을 가진 모든 세포 중 가장 작습니다. 세포에는 인트론이 거의 없으며, 유사 분열은 폐쇄된 핵내 흉막유사분열의 형태로 나타납니다. 미포자충의 리보솜은 무핵 구조를 가진 세포의 리보솜과 구조가 유사합니다. 이 세포에는 운동체, 리소좀, 또는 예비 영양소 입자가 없습니다. 이전에는 미포자충이 미토콘드리아를 가지고 있지 않다고 여겨졌지만, 얼마 전 작은 미토솜이 발견되어 미토콘드리아의 특성을 뒷받침하는 증거가 되었습니다.

포자는 일반적으로 당단백질 외포자, 키틴질 내포자, 그리고 세포질막의 세 겹 막을 가지고 있습니다. 외포 장치는 후부 액포, 앵커 디스크, 극성체, 그리고 극성 관으로 구성됩니다. 후부 액포는 단일 또는 다중 챔버 구조를 가지고 있습니다. 때때로 액포에는 후부소체가 포함되어 있습니다. 배아가 건강한 세포로 방출되는 순간, 후부소체는 즉시 증가하여 포자를 극성 관으로 밀어냅니다.
극성체는 일반적으로 일종의 "패키지" 안에 밀집되어 있는 막들로 구성됩니다.

때때로 극성체는 소포와 관형 구조를 포함합니다. 극성체는 극관을 뒤집는 데 필요한 압력을 발생시키고, 극관에 막을 형성하여 포자소체가 그 안으로 들어갈 수 있도록 합니다. 극성체는 두 개의 막으로 이루어진 길쭉한 구조물로, 나선형으로 배열되어 고정 원반에서 뻗어 나옵니다. 미포자소체의 외형과 발달은 매우 다양합니다.

미포자충의 생활주기

포자질은 리보솜을 포함한 소량의 세포질로 둘러싸인 단일 핵입니다. 핵은 포자 안에 위치합니다. 포자가 숙주 세포의 내부 환경으로 침투하면 포자질은 자체적으로 보호막을 형성하는데, 이에 대해서는 아직 알려진 바가 거의 없습니다.

그 후 포자체가 빠르게 성장합니다. 이 시점에서 세포는 최소한의 소기관, 즉 후소체, 리보솜, 평활소포체와 조면소포체를 갖게 됩니다.

포자낭기(sporogony phase)가 시작되면서 세포는 또 다른 막을 획득합니다. 이 단계에서 핵은 활발하게 분열하여 플라스모디아를 형성합니다.

미포자충은 또 다른 껍질인 포자낭을 낳을 수도 있는데, 포자낭의 모양과 크기는 종마다 크게 다릅니다.

포자모세포는 원생포자충에서 포자로 발달하는 중간 단계입니다. 이 기간 동안 모든 세포막이 활발하게 발달하고 세포소기관이 형성됩니다. 감염된 세포는 파괴되고, 생성된 포자는 주변의 건강한 세포를 공격하거나 새로운 숙주를 찾아 체외로 배출됩니다.

미포자충은 다양한 생활사를 특징으로 합니다. 이 생활사는 한 종류의 포자를 형성하는 단 하나의 숙주(단산소)로 구성되며, 알려진 종의 80%에서 일반적으로 나타납니다. 그러나 종마다 포자 형성의 특징, 모든 단계에서 분열의 횟수와 유형이 크게 다를 수 있습니다. 나머지 20%의 경우, 생활사는 두 개 이상의 숙주에서 진행되며, 구조와 기능이 서로 다른 종류의 포자를 형성합니다.

미세포자충증의 임상상 및 증상

미포자충은 매우 흔합니다. 미포자충에 의해 유발되는 질병과 감염 경로는 아직 충분히 연구되지 않았습니다. 사람 세포에 서식할 수 있는 미포자충은 야생 및 가축 동물에도 영향을 미치지만, 사람이 동물을 통해 감염되는지는 아직 확실하지 않습니다. 면역력이 저하된 사람도 보균자가 될 수 있습니다. 미포자충 포자는 수역에 존재하지만, 오염된 물이 원인이라는 것을 증명하는 질병의 급속한 확산 사례는 단 한 건도 없습니다. 미포자충은 숙주의 몸에서 대변, 소변, 가래를 통해 외부 환경으로 배출됩니다. 사람 간에 감염될 수 있다고 추정되지만, 정확한 자료는 없습니다. 장내 미포자충증은 기생충이 구강을 통해 침입할 때 발생할 가능성이 높습니다. 주로 장내세균(Enterocytozoon bieneusi)에 의해 발생하는 감염으로, 위장관에 영향을 미칩니다.

호흡기 미포자충증은 대변에는 거의 존재하지 않는 기생충에 의해 발생하므로, 가장 흔한 감염 경로는 공기 중 먼지입니다. 기생충이 결막에 직접 침투하여 눈에 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 미포자충은 자신의 점막에 있는 대식세포와 섬유아세포를 공격할 수 있습니다.

장내 미크로스포리디아증은 흔하지만 이 질병에는 다양한 변형이 있습니다. 담관, 눈, 부비동, 호흡 기관, 근섬유에 발생하는 미크로스포리디아증, 신장, 간, 심장 및 신경계를 공격하는 확산성 미크로스포리디아증 등이 있습니다.

미포자충은 감염되면 급성 또는 만성 설사를 유발하는 경우가 많습니다. 장기 이식을 받고 그로 인한 면역결핍 환자는 미포자충증에 감염될 가능성이 더 높습니다. 일부 간질 사례는 미포자충의 공격과 관련이 있습니다. 각막염 및 각막궤양 사례는 노제마 오큘라람(Nosema ocularam), 비타포르마 코네애(Vittaforma corneae), 그리고 아직 분류되지 않은 다른 미포자충에 의한 손상으로 인해 발생한 것으로 보고되었습니다. 미포자충은 근섬유 염증에서도 발견되었습니다. 노제마 코노리(Nosema connori)는 파종성 미포자충증의 원인입니다. 면역결핍 환자에서 발생하는 원인 불명의 장기 설사 사례의 4분의 1에서 절반은 미포자충증과 관련이 있습니다.

기생충은 일반적으로 림프구가 100µl 미만인 어린이를 공격하며, 미포자충증은 중증 면역결핍증이 있는 어린이에게서도 발견됩니다. 미포자충증에 의해 장기가 손상된 어린이는 발달이 지연될 수 있으며, 주기적으로 복통과 지속적인 설사를 호소합니다.

장내세균(Enterocytozoon bieneusi)은 장 세포를 공격하여 염증을 유발하고 융모를 손상시키지만, 자체 점막층을 거의 침투하지 않습니다. 감염은 위장관에만 국한됩니다. 반면 장내세균(Encephalitozoon intestinalis)은 위장관 밖에서 발생하는 경우가 많습니다. 담관으로 침투하여 담관 염증과 담낭의 비결석성 염증을 유발합니다. HIV 감염자의 경우, 기생충이 눈, 부비동, 폐를 공격하고 심지어 파종성으로 발전할 수 있습니다. 각결막염은 결막 발적, 빛 노출로 인한 불편함, 시력 문제, 눈에 이물질이 있는 것 같은 느낌이 특징입니다. 또한, 미포자충은 코에서 점액과 고름을 분비하여 부비동염을 유발할 수 있습니다. 기생충이 하기도로 침투하는 경우도 있습니다. 질병의 징후가 나타나지 않으면 폐렴이나 기관지염이 발생할 수 있습니다. 면역결핍과 함께 파종성 미포자충증이 발생하는 경우도 있습니다. 어떤 내부 장기가 영향을 받는지는 기생충의 종류에 따라 다릅니다. 헬렘뇌충(Encephalitozoon hellem)은 눈, 요로, 부비동, 호흡기를 공격합니다. 장뇌충(Encephalitozoon intestinalis)은 위장관과 담관에서 발생하며, 신장, 눈, 부비동, 폐 또는 기관지를 공격하는 경우도 있습니다. 특히 구니쿨리뇌충(Encephalitozoon cuniculi)은 파종성이 강하고 거의 모든 장기를 공격할 수 있어 매우 위험합니다.

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미포자충에 의한 질병

미세포자충에 의한 다양한 형태의 감염은 특정한 특징을 가지고 있습니다.

1. 장세포인자증(Enterocytozoon bieneusi 종의 미포자충). 이 병원균은 소장 세포에 영향을 미칩니다. 장 점막 변화에 대한 거시적 검사로는 그 변화를 알 수 없습니다. 그러나 현미경으로 관찰하면 장세포 형태 변형, 미세융모 손상, 선와 증식, 그리고 림프구 수 증가를 확인할 수 있습니다.

병든 세포는 점차 융모를 잃고 죽으며, 포자는 새로운 건강한 세포에 자리를 잡기 위해 방출됩니다. 감염은 음식 소화 문제를 일으키고, 탄수화물과 지방 흡수를 악화시킵니다. 설사가 악화되어 몇 주 동안 지속되고 탈수를 유발할 수 있습니다. 식욕 부진은 체중 감소를 유발합니다.

대부분의 경우, 장내인자충증은 AIDS를 배경으로 발생하며, 전파되는 형태로 발생하여 호흡기를 공격하고 발열을 유발합니다.
대변-구강 경로를 통해 감염될 수 있습니다. 이 질병의 예방은 장 감염 예방과 크게 다르지 않습니다.

2. 뇌수막염(Encephalitozoon cuniculi와 Encephalitozoon hellem 종의 미포자충). E. cunculi는 뇌, 간, 신장 및 기타 장기 세포의 대식세포, 혈관 및 림프관을 공격합니다. 감염으로 세포가 죽으면 포자가 혈액과 림프관으로 방출됩니다. 뇌수막염은 급성으로 발생하며, 발열과 감염된 내부 장기의 기능 장애를 동반합니다. 감염이 뇌를 침범한 경우, 환자는 심한 두통, 수막 자극, 심지어 수막 증후군을 경험합니다. 간에 감염되면 간염 증상이, 신장에 감염되면 신염 증상이 나타납니다.

질병에 걸릴 위험이 가장 높은 환자는 AIDS 환자입니다. 뇌수막염의 원인은 동물입니다. 감염을 예방하려면 적절한 시기에 뇌수막염 치료를 시행하고 개인위생 수칙을 준수해야 합니다.

면역결핍증 환자의 뇌척수막염(Encephalitozoon Hellem)은 각결막염, 신장 염증, 신부전 발생의 원인입니다. 이 기생충은 호흡기에서도 발생하며, 발열, 기침, 호흡곤란, 간질성 폐렴 징후를 동반합니다. 종종 여러 장기가 동시에 영향을 받습니다. 감염은 환자의 호흡기, 구강 또는 결막을 통해 유입됩니다.

3. 침입(트라키플레스토포라 호미니스종의 미포자충). 근섬유를 침범하며, 근력 약화, 발열, 각결막염을 동반합니다. 사람과 원숭이는 접촉을 통해 감염되어 감염될 수 있습니다.
4. 격막증(장격막종(Septata intestinalis)에 속하는 미포자충). 미포자충은 먼저 장 점막 세포와 대식세포를 공격합니다. 감염 부위에 궤양과 괴사가 발생합니다. 이후 병원균은 다른 장기로 전파될 수 있습니다. 감염의 주요 증상은 만성 설사입니다. 담낭과 담관의 염증을 유발할 수 있습니다. 음식이나 물을 통해 감염된 환자로부터 감염될 수 있습니다.
5. 노제마(Nosema connori 종의 미포자충). 이 균은 파종성으로 침입합니다. 주요 증상은 메스꺼움, 구토, 심한 설사, 호흡 부전입니다. 연구 결과 노제마 콘노리는 심장, 횡격막, 위, 소장의 근육 조직뿐만 아니라 신장, 간, 폐 등 여러 장기의 혈관벽에도 존재하는 것으로 나타났습니다. 감염은 음식을 통해 이루어집니다.
6. 노제마(Nosema ocularum 종의 미포자충)는 희귀 질환입니다. 이 기생충은 각막에 서식하며 각막과 안구 혈관막의 복합 염증을 유발하고 심지어 각막궤양까지 일으킵니다.
7. 이 감염(Vittaforma corneum종의 미포자충)은 눈에도 영향을 미칩니다.
8. 침입(Bruchiola vesicularum종의 미포자충)은 근육을 공격하며 면역결핍증이 있는 사람에게서 발생합니다.

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미크로스포리디아증을 어떻게 감지할 수 있나요?

미포자충은 일부 시약으로 염색되어 양성 PAS 반응을 나타내지만, 종종 식별되지 않습니다. 크기가 매우 작고(1~2µm) 인접 조직에 염증 과정의 징후가 없기 때문에 식별이 어렵습니다. 미포자충증은 전자 현미경을 사용하여 진단하는 것이 가장 좋습니다. 변형된 3색 염색과 PCR은 고품질 진단을 제공합니다.

환자가 만성 설사, 결막염, 호흡기, 신장 및 간 문제를 호소하고, 이러한 증상의 원인이 이전에 확인되지 않았으며 검사에서 바이러스, 박테리아 및 기타 원생동물의 존재가 나타나지 않으면 미크로스포리디아증을 의심할 수 있습니다.

진단을 확인하기 위해 대변 도말 검사를 실시합니다. 파종성 미포자충증이 의심되는 경우, 각막 면봉, 소변 침전물, 방광 및 십이지장 점막 생검을 실시하여 분석합니다. 도말 검사를 염색하면 병원균의 포자를 검출할 수 있는데, 포자는 시약의 작용으로 붉은색을 띠는 반면 대부분의 세균은 배경색인 녹색으로 변합니다.

전자 현미경을 사용하면 조직 속에 기생충이 존재하는지 확인할 수 있습니다. 세포 속에는 특징적인 극성 관을 가진 포자가 발견됩니다.

치료

미포자충증에 대한 입증된 치료법은 없습니다. 알벤다졸은 장내세균(E. intestinalis)을 중화합니다. 푸마길린 또한 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 아토바퀴논과 니타족사나이드는 증상의 심각성을 완화하지만, 질병 퇴치 효과는 연구되지 않았습니다. HIV 감염자의 경우, 항레트로바이러스 치료를 통해 미포자충증의 증상이 완화됩니다.

미포자충증은 위험한가요? 미포자충증은 종종 신체 조직에서 발견되지만, 별다른 징후를 보이지 않거나 문제를 일으키지 않습니다. 대부분의 경우, HIV 감염자나 장기 이식 환자의 면역 결핍이 진행되면서 감염이 위험해집니다. 하지만 대부분의 경우 정상적인 면역력을 가진 사람은 걱정할 필요가 없습니다.