구제역 상황실

한국 구제역 관련 세계 구제역 표준연구소 보고서

세계구제역 표준 연구소 3/4분기(7월-9월) 보고서가 표준연구소 홈페이지에 발표되었다. 관심을 가지게 된 것은 2014년 7월 경상북도와 경산남도에서 발생된 적이 있었던 바이러스들에 대한 분석 내용이 포함되어 있기 때문이다.

대한민국 당국에 의해 보고된 내용은 이번 발병에서 분리된 바이러스가 O형 구제역 바이러스로 SAE 지역형 Mya-98 계통으로 밝혀졌으며 2014년 5월 러시아 연방 발생으로 분리된 O/Primorskiy/RUS/2014와 가장 가까운 것으로 보고되었다.

2014년 경상북도 의성 비안면에서 7월 23일 채취된 시료에서 분리된 바이러스와 2014년 5월 러시아 연방에서 분리된 바이러스와의 일치율은 96.87%로 바이러스의 VP1 부위 639개 염기 중 619개가 일치한 것으로 보고되었다.(표1)

표1. 2014. 7. 23일 경상북도 의성 비안에서 분리된 구제역 바이러스(O/SKR/06/2014)와 일치율
(http://www.wrlfmd.org/fmd_genotyping/2014/WRLFMD-2014-00027%20O%20South%20Korea%202014.pdf)

이들 바이러스간의 차이는 시간적으로 약 3개월간에 걸쳐 VP1 부위만 3.13%의 차이를 보여 직접적으로 연관될 수 있는지에 의심을 갖게 한다. 3개월간의 짧은 기간 동안 3% 이상의 진화는 직접적인 연관 관계를 추정하기에는 너무 큰 차이로 보인다. 2008년 Cottam등은 구제역 바이러스 총 약 8200개의 염기를 대상으로 2001년 영국 발생시 구제역 바이러스에 대한 뉴크레오티드 변화율은 2.26 X 10^-5 /site/day 이었다. 그럼에도 불구하고 당국은 2010-2011 국내 구제역 발생시 의 바이러스가 재 출현 한 것 보다 새로운 바이러스가 유입된 것으로 보고 있다.

또한 구제역 백신 제조에 사용되는 바이러스와 국내 발생에서 분리된 바이러스와의 매칭(matching) 분석 보고서는 현재 사용 중인 백신에 함유된 O형 Manisa 바이러스와 의성에서 2014년 분리된 바이러스가 매칭되지 않아 방어에 문제가 발생할 수 있음을 시사해 주고 있다. 즉 야외 분리 바이러스가 백신 바이러스간에 차이가 너무 커 백신의 방어 역할이 안될 수 있다는 것이다. 따라서 2014년 의성에서 발생한 구제역은 예방 접종을 하지 않아 증상을 보였다기 보다는 감염되었던 구제역 바이러스와 백신으로 사용되는 바이러스간의 차이가 너무 커 예방 접종을 하였더라도 방어가 되지 않아 발생했을 가능성이 제기되고 있다.(표2)
표2. 백신 제조용 바이러스와 주요 야외 분리 바이러스간의 매챙 분석표(한국 분리바이러스는 SKR/6/2014) 적색은 매칭이 안됨을 의미하며 녹색은 매칭되어 방어될 수 있음을 의미한다.)

http://www.wrlfmd.org/fmd_genotyping/2014/WRLFMD-2014-00027%20O%20South%20Korea%202014.pdf) 내용 중 가장 궁금했던 가장 연관성이 높은 바이러스는 어느 것일까 하는 부분일 텐데요. 바이러스의 지역형(topotype)은 2010-2011 유행하였던 바이러스와 일치합니다.

위 표와 같이 러시아에서 분리된 바이러스와 가장 가까운 것으로 되어 있습니다.

이를 어떻게 해석해야 할까요? 가장 염기 서열 일치율이 높은 러시아 바이러스 계통이 유입되었다고 보아야 하나요 아니면 이전에(2010-2011) 유행했던 바이러스로 추정해야 하나요?

만일 러시아에서 최근 유행하고 있는 바이러스가 유입되었다면 아마 일치율이 더 높아야 하지 않을까 생각됩니다. 3% 이상 차이로 미루어 아마도 이전 바이러스가 아직 국내에 계속 활동 중 인 것으로 추정함이 더 합리적인 판단이 아닐까 생각됩니다.
예방 접종만으로 이 바이러스를 근절시킬 수 있을지 의문입니다. 예방 접종하였어도 구제역 바이러스에 노출되면 감염되어 증식할 수 있으며 때로는 좀 가볍겠지만 증상도 보일 수 있습니다. 문제는 어디에 바이러스가 있는지에 대한 정보가 없다는 것 입니다. 이를 색출하기 위한 노력이 앞서야 할 것입니다. 이를 위하여 보다 체계적인 구제역 혈청 검사 계획이 수립되어 시행되었으면 합니다.

사)한국양돈연구회 FMD(구제역) 상황 게시판 개설!!

안녕하십니까?

FMD(구제역) 확산 방지를 위한 방제에 총력을 기울이는 여러분의 노고에 성원을 보내드립니다.

계속되는 FMD(구제역) 발병으로 인하여 축산업계 전체가 큰 어려움에 처해 있습니다.

어려울 때일 수록 축산업계의 단합된 힘이 필요할 때입니다.

이에 본 연구회는 홈페이지에 현 상황을 바로 알고, FMD(구제역) 확산 방지와 조기종식을 위하여 제대로 된 토론과

의견을 낼 수 있는 게시판을 만들었습니다.

홈페이지 메인 화면에 만들어둔 "구제역 상황 게시판"의 기술 자료실에는 정보 공유의 장으로 회원분들의 좋은 아

이디어나 원고를 게재해주시기 바랍니다.

일반 게시판에는 자유 토론으로 댓글이나 게시글로 여러 의견을 나누시기 바랍니다.

글쓰기는 회원가입 후 작성 가능하고 내용 열람은 누구나 열람 가능합니다.

더불어 게시판 의견들을 잘 취합하여 관련 단체 및 정부에 의견을 제시하고자 합니다.

회원분들은 물론 여러 관계자분들이 참여하시어 활발한 소통의 장이 되시길 바랍니다.

감사합니다.

사)한국양돈연구회 김성훈 회장

[양돈연구11]구제역 대책의 기본 원리와 현행 대책 시행 시 추가적으로 필요한 차잔 방역 대책

양돈 연구회 원고 11

구제역 대책의 기본 원리와 현행 대책 시행 시 추가적으로 필요한 차잔 방역 대책

2014년 12월 초 시작된 임상적 구제역이 3개월이 경과한 현재 일부 지역에 상재된 상태를 확보하고 점진적으로 이전 청정 지역으로 진행되고 있는 것 같다. 2011년부터 시작된 구제역 감수성 동물들에 대한 예방 접종이 대대적으로 이행됨에도 불구하고 예방 접종의 효과가 충분히 발휘되기 시작한 시점 즉 예방 접종 후 4주 가 이미 경과했음에도 불구하고 좀처럼 약해지고 있다는 인상을 받지 못하고 있다.
대대적인 예방 접종을 실시하였고 구제역 대응책(SOP)에 따른 제반 조치들이 취해짐에도 불구하고 기세가 제압되지 않는 상황에서 잠시 모든 것을 벗어 버리고 원점부터 생각 해 보는 것도 나쁘지 않을 것 같다.

2009년 유럽 연합 구제역 훈련 매뉴얼에서 Nick Juleff는 구제역 대책의 기본 원리를 4가지로 구분하여 설명하고 있다.

구제역 발생시 대책 원리
표1. 감염 동물로부터 감수성 동물로 구제역 바이러스의 추가적인 전파 예방

바이러스 생성량을 낮춤	감염 그리고 접촉 동물 살처분, 고위험 지역에서는 위험성 있는 접촉 동물 살처분
동물간 직접 접촉 잠재력 감소	이동 제한
일반 환경 속에서 바이러스 생존 시간 단축	차단 방역, 감염 농장 소독 수세
감수성 동물 수를 감소시킴	긴급 예방 접종 또는 상황에 따라 이웃 농장 살처분

구제역에 대한 예방 접종이 도입되면서 살처분 부분이 “증상을 보이는 개체”로 제한되면서 바이러스 생성을 억제하고자 하는 부분은 부분적인 효과를 발휘하는데 그치고 있다. 예방 접종으로 감염 동물에서 바이러스 배설량은 감소된다 할지라도 현재와 같은 발생 상황이라면 예방 접종으로 구제역에 대처함의 어려움이 사실로 벌어지는 듯 하다.
예방 접종과 함께 대책으로 시행 중인 이동 제한은 구제역 감수성 동물간 직접 접촉 기회를 차단하여 전파를 예방하는 것으로 아마 현재 대책의 가장 적극적으로 이행되는 부분이다. 이외 감수성 동물의 수를 줄이고자 하는 노력으로 구제역 감수성 동물에 대한 예방 접종 캠페인은 현재 가장 중요한 대책 부분이며, 현재 정부 대책을 보면 거의 백신 접종에 의지하고 있다고 보는 것이 타당할 것이다. 감수성 동물의 수를 줄이기 위한 살처분은 현재 적용되고 있지 않다.

구제역과 같은 전염성 질병의 원인체에 감수성 동물이 노출되게 되면 증상을 보이기 이전까지를 잠복기라 한다. 그러나 전염성 상태에서 증상을 보이기 이전 즉 질병에 걸린 것을 알기 이전부터 병의 원인체를 다른 동료들에게 전파시킬 수 있다. 노출부터 전파시킬 수 있게되는 시점까지를 “잠재기(latent period)”라하고 잠재기는 의학적으로 병원체를 확인할 수 있는 시점에 종료되면서 질병을 전파시킬 수 있는 단계인 “전염성(infectious period)기”에 접에 들게 된다.(그림1) 돼지에서 구제역의 경우 증상을 보이기 이전 전염성 기간을 2일로 보고 있다.

그림 1. 한 개체가 전염성 질병에 노출 후 시간에 따른 변화

전염성기는 증상을 보이기 시작하는 시점에 극에 도달하며 이후 면역이 발달하면서 점진적으로 병원체 배설량이 감소되어 회복기에 진입하면서 더 이상 질병의 원인체를 배설하지 않아 전파시키지 않게 된다. 가축으로 사육되는 구제역 감수성 동물들은 집단으로 사육되고 있다. 따라서 한 농장, 집단에 구제역이 유입된다면 전체적으로 구제역에 걸릴 수 있다. 이때 농장 단위로 구제역에 감염된 동물들로부터 배설되어 전파될 수 있는 구제역 바이러스 량은 표2와 같이 시간에 따라 감염 동물 수가 변하면서 그 배설되는 바이러스 량도 변하게 된다.(그림2)

그림 2. 농장에 구제역 유입시 감염 동물들에 의한 바이러스 배설량 변화

구제역을 전파 시킬 수 있는 위험 기간은 구제역 바이러스에 의한 농장 오염수준에 의해 결정되며 일반적으로 축산 환경의 구제역 바이러스 오염 수준은 첫 감염으로부터 증가하기 시작하여 최종 감염 동물이 회복될 때까지 지속된다. 이후 온도와 습도와 관련하여 서서히 바이러스 수준이 저하된다. 이때 매개체 접촉 전파가 지속적으로 일어날 수 있으며 접촉 시기와 위험성 정도 사이에 관련 있다.(1)

예방 접종 대책 시행함에 있어 차단 방역
돼지에서 구제역 예방 접종은 멸균적 면역 효과를 발휘하지 못하고 예방 접종으로 면역된 돼지들이 구제역 바이러스에 노출되면 구제역 증상을 보이기도 하며 증상을 보이지 않더라도 감염되어 바이러스를 다른 돼지들에게 전파 시킬 수도 있다. 따라서 구제역에 대처하기 위해서는 구제역 바이러스의 유입을 막아야만 한다. 이를 위해서는 구제역 바이러스의 전파 경로를 생각해봄이 필요하다.(표2)

표2. 구제역의 전파 경로

감염 경로	대책
감염 동물과 직접 접촉	이동 제한
오염된 축산물	감염 지역으로부터 육류/우유 유입 금지
공기 전염	전파를 추정하기 위해 풍향/풍속 기록 분석
기계적 전파 사람 차량들에 의한	차단 방역

구제역이 증상이 발현되거나 혈청 검사에서 NSP 양성 동물이 검출되면 이동 제한 조치가 취해지게 되고 이는 감염동물과 감수성 동물간의 직접적인 접촉을 차단하는 효과가 기대된다. 또한 이동 제한 조치로 감염농장으로부터 출하가 제한되어 유통되는 축산물이 구제역 바이러스에 의한 오염을 막아주는 역할을 하게 된다. 그러나 살처분 대책을 시행하지 않는 현재 구제역 대책은 공기 전염 등으로 인한 지역적인 확산의 문제점을 안고 있다. 4월 2일 농림축산식품부 보도자료에 의하면 향후

발생농장의 구제역 임상증상이 없는 돼지에 대한 도축 출하 허용
❍ 현행 구제역 sop에 따라 임상 증상 개체만 선별적으로 살처분함에 따라 무증상 잠복 개체가 지속적으로 바이러스를 배출할 가능성이 있어 신속한 오염원 제거가 필요하고,
❍ 장기간 이동제한으로 인한 과밀 사육, 출하지연 등 농가의 피해 방지를 위해 임상증상이 없는 가축에 대한 도축 출하 허용이 필요함
- 출하허용 시점은 마지막 매몰완료 후 3주 경과시점에서 가축방역관 등 수의사가 임상검사 후 이상이 없는 가축에 대하여 도축 출하를 허용키로 함

위와 같은 조치 변경을 도축 후 추가 대책 없이 도입함은 자칫 축산물에 구제역 바이러스가 함유될 위험성을 배제하기 어려울 수 있다. 2004년 영국 defra는 구제역 예방 접종을 실시할 경우 돼지 유래 축산물에 대하여 70℃로 처리하여 축산물에 의한 구제역 전파를 차단하고자 안을 검토하였다. 만일 도축 후 내장, 뼈 및 머리 부위에 대한 판매 제한이 없고 살코기에 대하여 열처리 등 구제역 바이러스에 대한 대책이 추가되지 않을 경우 농장에서는 추가적인 차단 대책이 필요해진다. 즉 농장 주방까지 구제역 바이러스를 함유한 축산물이 올 수 있으며 주방으로부터 가축에 이르는 모든 경로를 차단하여 구제역 바이러스가 사육 중인 가축에 옮겨지지 않도록 주의를 기울여야 한다.

농장 출입 차량의 소독, 출입 인원에 대한 작업복 제공 등은 사람, 차량들에 의한 기계적 전파를 억제하기 위해 현재 이행 중인 구제역 대책의 주요한 부분이다. 차단 방역에서 추가적으로 고려되어야 하는 부분은 식물에 의한 전파이다. 2000년 해방 후 처음 구제역이 발생 했을 때 그 유입 경로로 건초가 거론되었으며 일본의 경우 건초로 추정하고 있다. 2010년 구제역 발생시에도 중국으로부터 대량의 배추를 수입한 시점과 일치하고 있다. 특히 2013년 OIE 극동지역 회의에서 복수의 바이러스 유입 가능성을 언급하였고, 2010년 주 발생 지역이 일반적으로 전파되기 어려울 것으로 추정되는 강원도 산간 지역이 포함된 반면 호남지역과 경산남도, 충남 지역 등 수입 배추들의 수요 지역과 일치 여부를 추정함으로 잠정적인 구제역 바이러스의 유입 경로로 수입 배추를 완전히 배제하기 어렵다. 현재와 같이 구제역이 산발적으로 발생하고 있는 상황하에서 차단 방역의 일환으로 채소와 구제역 감수성 축종들과의 접촉을 차단함이 또한 요구된다.

[양돈연구10]구제역 이행 항체를 가진 자돈들에 대한 예방 접종

구제역 이행 항체를 가진 자돈들에 대한 예방 접종

계획적인 예방 접종에도 불구하고 충청 지역에서 계속 임상 증상을 보이면서 발생하고 있는 구제역에 대한 대책으로 전돈군 예방 접종을 시행할 것을 관련 기관으로부터 문자로 음성으로 연락이 이어지고 있다.

한돈 협회 웹사이트의 “구제역 긴급 예방 접종 지역 확대 조치 안내”(www.koreapork.or.kr/)를 보면 포유 자돈은 접종 대상에서 제외하였고 이유 자돈의 경우 4-8주령까지 1ml를 접종할 것을 권장하고 있다. 과연 이러한 접종 방법의 근거는 무엇이며 어떠한 결과를 예상하는지 의문이 든다.

여기에서는 이행 항체를 가진 신생 자돈들에 대하여 구제역 예방 접종 시험을 실시했던 네델란드에서의 시험 내용을 소개 하기로 한다.

Gilles Chénard 등은 긴급한 상황에서 신생 자돈들에게 적절한 예방 접종 시점을 알아보기 위하여 어느 정도의 모체 이행 항체가 구제역 예방 접종에 영향을 미치는지를 조사하였다.
O1 Manisa, Asia 1 Shamir 그리고 A Turkey14/98 바이러스로 제조한 적어도 6PD₅₀의 함량을 가진 3가 Cedivac-FMD 백신을 임신 초기에 2배량(double dose), 임신 중기와 말기에 규정량을, 임신 3 기간에 걸쳐 목 부위에 근육 주사한 5두의 모돈으로부터의 자돈을 시험돈으로 이용하였다.
각 구제역 예방 접종 모돈들은 11-13두의 자돈을 생산하였고, 이중 10두씩 시험에 이용하였다. 신생 자돈들이 초유를 섭취시키고 5개 군으로 균등하게 분류하였으며, 각 그룹은 각 모돈 당 2두씩 할당하였다. 각 군의 자돈 10두에 대하여 A Turkey 바이러스의 접종량 당 적어도 6 PD₅₀을 항원을 함유한 단가(monovalent) Cedivac-FMD 백신 2ml 용량을 2, 4, 6, 및 8주령에 목 부위에 주사하였다. 이외 이행항체를 받은 10두 한 그룹에 대하여는 예방 접종을 실시하지 않았고 이행 항체가 없는 또 다른 10두에 대하여 2주령에 예방 주사하였다.
이후 주기적으로 모든 자돈들에 대하여 채혈하여 항체 수준은 바이러스 중화 시험으로 검사하였다.

초유를 섭취함에 따라, 면역 모돈으로 생산된 자돈들은 구제역 바이러스 A Turkey에 대하여 평균 항체 수준이 log₁₀ 1.73 으로, 6 PD₅₀백신의 예상 역가 수준을 상회하였다. 모체 이행 항체 감소율은 모든 그룹에서 유사하였다. 모체 이행항체 역가는 약 7주령에 바이러스 중화 시험으로 조사할 수 있는 수준(log₁₀ 0.30)으로 저하되었다. 항체 반감기는 체중 증가에 대하여 보정하였을 때 약 16일 이었다.

2주령에 이행항체가 없는 예방 접종 자돈들은 정상적인 면역 반응을 보였고 항체 수준은 예방 접종 4주 후 6 PD₅₀수준에 도달하였다. 6-8주령에 예방 접종한 이행 항체를 가진 자돈들에서의 중화 항체 반응은 2주령에 예방 접종한 이행항체가 없는 자돈을의 반응과 유사하였으며 예방 접종 3-4주 후에 6 PD₅₀에 도달하였다.

2주와 4주에 예방 접종한 이행 항체를 가진 자돈들에서 중화 항체 반응은 이행 항체가 없는 자돈들의 반응과 비교하여 억제되었다. 그럼에도 불구하고 부분적인 면역 반응이 기대되었다.(그림1)
결론적으로 모체 이행항체가 신생 자돈에서 부분적인 면역 억제 작용을 하였으나 면역 반응을 할 수 있어, 신생 자돈에서 중화 항체 수준의 저하가 생후 2주령에 예방 접종함으로 멈추게 할 수 있음을 보여 주었다.

(그림 1)

2주령 포유 자돈의 경우 예방 접종 시 1.2의 중화 항체 수준이었으며 예방 접종 지속적으로 중화 항체 역가가 저하되다 예방 접종 2주 시점을 정점으로 더 이상 저하되지 않아 예방 접종의 효과가 있는 것으로 판단하였다. 따라서 긴급한 상황하에서 이행항체를 가진 2주령 이상의 포유 자돈들에게도 예방 접종을 실시할 수 있음을 제시하였다.
다만 어린 자돈들에도 불구하고 이 시험에서 예방 접종 용량은 2ml로 고수하였다.

정서적으로 어린 자돈들에게 성돈의 용량을 주사하는 것이 부담이 될 수 있으나 이러한 조치를 위해서는 과학적 근거를 필요로 한다. 네델란드에서의 시험 결과를 보면 이유 자돈이라도 주사 용량을 줄일 어떠한 이유가 없다.

참고 문헌
Gilles Chénard et al., 2008 piglets with marternally derived antibodies can be vaccinated at 2 weeks of age, animal science group Wageningen UR

[양돈연구9]구제역 바이러스 분비와 배설

양돈연구 원고 9

구제역 바이러스 분비와 배설
구제역 전파 이해를 위한 감염동물에서의 바이러스의 배설과 분비

구제역 바이러스는 여러 경로로 전파될 수 있으며 특히 동물들간의 직접 접촉이 가장 중요한 것으로 판단된다. 바이러스는 여러 간접 경로로 전파 될 수 있다. EU에서는 구제역 발생 시 동물 이동의 의무적 중단이 적용된다. 이와 같은 이동 금지 기간 중, 한 농장의 감염된 개체와 다른 농장의 비감염 개체간의 접촉은 이론적으로 불가능하며, 감염의 가장 가능성 있는 경로로 오염된 물질들과의 간접 접촉이 있다. 이러한 맥락에서 공기 전염도 고려될 수 있다.(1)
구제역 유행 중, 동물 이동의 완전한 정지된 때에서도 농장간 전파가 일어나게 된다. 그러한 전파에서 중요한 역할을 하는 간접 경로는 1982년 덴마크, 1993년 이태리 모두에서 구제역 바이러스 전파에 오염된 외과 기구의 사용 또는 감염 농장 방문 후 농장 방문으로 수의사가 관련되어 있었다고 기록 되어 있다. 유사하게, 2001년 영국에서 발생 중, 양떼간 바이러스 전파에 사양가들이 관련되어 있음이 제기 되었다. 2001년 영국에서 구제역 발생시 감염 재발생 수(R₀)가 1 이상으로 동물 이동이 금지된 상태였음에도 불구하고 전파가 계속 이어졌다. 따라서 구제역 바이러스의 간접 전파는 엄청난 결과를 가져올 수 있다. (1)
구제역 바이러스의 간접 전파 위험성은 구제역 바이러스에 감염된 동물로부터 분비물과 배설물에 의한 오염으로 일반 환경에 많은 량의 구제역 바이러스가 존재함과 관련되어 있다고 추정할 수 있다. 여기에서 분비는 분비선으로부터 방출되는 물질(예, 유즙, 정액, 침)을 포함하며 배설물은 동물로부터 배출되는 기타 모든 물질들을(예, 분변, 호흡기로부터 발출되는 모든 물질, 오줌, 프로방 시료, 비강 분비물, 및 혈액)을 지칭한다.(1)

구제역 바이러스의 간접 전파 위험성이 구제역 바이러스에 감염된 동물로부터 분비 및 배설로 인해 오염된 환경에 존재하는 총 구제역 바이러스 량과 관련될 수 있다는 추정을 바탕으로 한다. 따라서 구제역에 감염된 동물로부터 배설 또는 분비되는 바이러스 추정량을 살펴볼 필요가 있다.

국내에서 구제역이 법정 전염병으로 대부분의 연구가 국가 기관에 의해 시행되고 구제역 관련 정보, 자료 역시 정부 주도로 발표되게 된다. 2010-2011 구제역이 대 유행한 후 발간된 주요 발간물(2,3,4)에 따르면 돼지는 소에 비해 바이러스 배출량이 1000배 이상 많은 것으로 되어 있다.

구제역 바이러스는 병변 물질, 침, 유즙, 분변, 오줌, 콧물 및 내쉬는 숨에 의해 객관적 존재물이 된다. 전염성 시기는 임상 증상이 발현되기 약 24시간 전에 보통 시작된다. 전파 수준은 바이러스 역가가 저하되고 첫 항체 발현과 일치하는, 병변 발현 5-7일 후에 급격하게 떨어진다. 전파 위험성을 추정함에 있어 가장 우선 고려해야 할 사항은 감염 동물에 의해 일반 환경으로 방출되는 바이러스 총 량 이다. 다음 오염 바이러스가 미감염 동물에 도달할 확률을 고려하는 것이다.(5)
흔히 돼지가 분무질 형태의 바이러스를 가장 높은 수준으로 상승시키게 되고, 소와 양이 그 뒤를 잇게 된다. 그러나 구제역에 걸린 소가 모든 축종 중에서 구제역 바이러스의 최대 생산자이다. 낼 숨 이외 한 마리의 감염된 소는 질병 첫 1주간 배설물(분변, 오줌), 분비물(유즙), 침, 물집 상피 탈락물 및 수포액으로 약 100억 IU 이상으로 환경을 오염시키게 된다. 일반적으로 돼지와 양에 의해 배설되는 바이러스 총량은 소에 의한 것보다 훨씬 적은 수준이다.(5)

“분비물과 배설물의 형태”과 “축종”간의 상호 작용은 축종은 구제역 바이러스의 최대 역가와 특정 축종에 연관된 분비물과 배설물의 형태들 즉 “분비물과 배설물의 형태”와의 관계에 영향을 줌을 보여 준다. 이전 연구에서 보여준 것과 같이, 공기 전염 경로에 대하여, 돼지에 의해 더 많은 바이러스들이 배설한다. 이미 언급한 것과 같이 다른 경로에 대하여, 주요 바이러스의 분비 및 배설 축종은 소이다. 이러한 사항은 본 연구에 의해 확인되었다.(fig 1) 데이터 모음은 소의 상부 호흡기도의 분비물과 배설물은 아주 많은 량(바이러스 역가/ml)의 구제역 바이러스를, 경우에 따라 돼지로부터의 공기 전염 배설물(바이러스 역가/일)이 함유한 것보다 더 높은 수준을 보여 주고 있다. 소에서 구제역의 주요 임상 증상 중 하나는 심한 유연증 임을 고려했을 때 구제역 바이러스를 함유한 대량의 침은 감염 농장의 바닥에서 관찰할 수 있고, 여러 가지 농장의 기구(사료, 수의 기구 등)들을 오염시킬 수 있고 따라서 농장간 바이러스 전파의 중요한 전파 매체가 될 수 있다. 이외, 구제역 바이러스 감염 후 우유 생산이 감소한다 할지라도 감염된 소는 1일 12-16 리터의 우유를 생산 할 수 있음은 우유로 분비되는 총 바이러스 량이 돼지로부터 공기 전염원으로 배설되는 총량보다 훨씬 높은 수준으로, 4 ¹⁰log 만큼 높음을 의미한다.(1)

소의 경우 1일 약 98-190리터의 침을 흘리며 구제역에 걸리 소의 침 ml 당 10^6.0– 10^8.8역가의 바이러스를 함유하고 있어 이론적으로 침으로만 분비되는 바이러스 량은 10^11.3– 10^14.1이다.(6)

참고 문헌

Carla Bravo de Rueda, Aldo Dekker, Phaedra L. Elbé, Mart C.M. de Jong, 2014, Identification of factors associated with increased excretion of foot-and-mouth disease virus, pre vet med 113 23-33
2010-2011 구제역 백서 2011 농촌경제연구원 61쪽
2010-2011 구제역 역학조사 보고서 2011 농림수산식품부 농림수산검역본부 역학조사위원회 60쪽
2011 구제역 백서 2011 경기도 66쪽
Paul Sutmoller et. Al., 2003 Control and eradication of foot-and-mouth disease, virus res 91 101-144
S. Alexandersen, et al., 2003 review the pathogenesis and diagnosis of foot-and-mouth disease, J. Comp. Path. Vol 129, 1-36

[양돈연구8]전염병으로서의 구제역의 이해

양돈연구회 원고 8 전염병으로서의 구제역의 이해

임상 증상을 보이기 이전의 전파

2001년 영국 대유행 중과 직후 구제역 청정국에서 감수성 동물군으로구제역 바이러스 유입 결과를 예방하거나 억제하기 위해 가장 비용-효과적인 전략의 확인, 충격의 예견 및 확산을 모의 시험하기 위한 유행 모델들의 주목할 만한 확산이 있었다. 일반적으로 구제역 확산 모델에 이용되었던 방법론적 접근 방법은 감수성-잠재성(latent)-전염성-저항성(또는제거)의 틀을 이용하여 개체들을 구성 요소로 세분하는 것이다.(표1) 감수성 동물(S)은 직접 또는 간접적으로 전염성 있는 동물 또는오염된 사물들과 유효한 접촉 후 감염되게 되고, 잠재기간(latentperiod: L)을 거쳐, 감염 동물이 전염성(I) 있게되고, 결과적으로 죽거나, 면역되거나 또는 긴급 질병 억제전략의 일환으로 도태(R)되게 된다. 과도 단계로서 예방접종 상태를 포함하거나 감염의 임상 단계를 준임상 단계를 구분하기 위해 모델에서 추가적인 구성 요소들을 고려 할 수 있다. (1)
구성 요소들 중의 경과를 만들기 위해 적용되는 변수들의 추정치들은 유행성 또는 역사적 자료를 모델에 넣어, 전문가의 의견을 유도하여 또는 실험에서 나온 정보를 이용하여 구할 수 있다.이러한 방법들이 단 하나 또는 제한된 수의 변수들로 모델에 대한 만족스러운 추정치를 제공할 수 있다 해도, 기존 근거들의 체계적 검토와 이분석이 불확실성의 수치화와 변수들에 대한 가변성의 근원의 확인들 통한 현재 이용할수 있는 것들보다 정확한 추정치를 얻을 수 있게 될 것이다.(1)

표1.

일반적 전염병에 대한 대처
많은 전염성 질병들의 전파를 억제하기 위한 전략들은 부분적 또는 전적으로 임상적 사례를 인지함에 따라 이행되는대응적인 방법에 의존하고 있다. 이러한 예들로 사람의 인푸루엔자, 디프테리아, 백일해, 폐염흑사병, SARS, 및바이러스성 출혈성 고열증 뿐만 아니라 돈열, 구제역, 고병원성조류 독감 및 돼지 수포성 질병과 같은 질병들이 포함된다. 이러한 질병들에 대하여, 일단 임상적 사례가 발견되면, 이환된 개인 또는 개체를 치료하거나격리 또는 (가축인 경우에는) 더 이상 전파될 수 있는 기회를박탈하기 위해 도태시킬 수 있다. 일부 상황에서는, 위험성있는 개체들(보통 추적 접촉이 확인되거나 물리적으로 인접한)의예방, 차단 또는 도태가 이행된다. 그러한 방법들은 종종논란을 일으키기도 하고 전파율을 줄이고 따라서 공중 또는 동물 위생을 보호하는 것으로 알려진 기여를 바탕으로 방어되었다.(2)

대응적 전염병 대책
대응적 질병 억제 전략의 성공은 인지할 수 있는 임상 증상의 개시와 전염 시작 시점 간의 기간에 달려있음을 이미보여 주었다.(3) 주요 변수는 잠복기(원인체 노출 후 임상증상 시작까지의 시간)와 전염성 기간이 겹치는 중에 일어나는 전파 부분, θ, 이다. 만일 증상을보이기 이전 전파 부분이 낮다면 임상적 사례만을 목표로 한 대응적 대책이 효과적일 수 있다. 중간 정도의전파 부분(또는 억제 방침의 이행에 상당한 지연이 있었다면 전파율이 낮은 것에 대해서도), 추가적으로 위험성 있는 개체들의 목표를 보증할 수 있어야 한다. 그러나만일 증상을 보이기 이전, 다시 말해 질병에 걸린 것을 인지하기 이전의 전파 부분이 너무 크다면 즉질병이 분명해지기 이전에 대부분의 전파가 일어난다면(HIV/AIDS의 경우에서와 같이) 증상을 바탕으로 한 대응적인 억제 대책들은 효과가 없을 것이다.(2,3)

2003년 초 SARS의전세계적 확산은 적어도 800명의 사상자와 상당한 이병율의 요인이 되었으며 심하게 영향을 받은 국가들은상당한 경제적 비용을 감당해야 했다. 초기 빠른 확산에도 불구하고, 부분적으로고도로 효과적인 세계적 공중 위생 반응을 반영하면서 궁극적으로 유행병은 억제되었다. 이러한 봉쇄는 SARS 바이러스의 특정 역학적 및 생물학적인 특성이 도움이 되었다. SARS통제에 적용된 방법들이 미래 다른 전염성 질병의 발생에도 동일하게 효과적일 것인지에 대한 평가는 효과적인 백신이나 치료를 이용할 수없을 때 조차 억제 방법을 실행 가능하게 하는 인자들의 보다 더 구체적인 이해를 필요로 한다.
첫번째 예로, 효과적인 백신과 치료 방법이 없는 상태에서 전염성 질병을 억제하기 위해 두 가지 기본 공중위생 정책의 방안들이 있다. 1) 증상을 보이는 개인의 효과적인 격리2) 증상을 보인 사례에 접촉한 것들의 추적과 차단. 두 가지 방법 모두 명백하고 정밀한 사례 정의를 바탕으로 증상들의 정확한진단을 촉진할 수 있는 정보의 빠른 확산에 의존적이다.
SARS에대하여, 전염성 극대치와 관련하여 증상의 시작 시점이 전파 감소를 목표로 하는 단순한 공중 위생 개입의성공에 있어 중요한 인자이다. SARS 환자에 있어, (분변과호흡기 분비물 모두에서 측정되는 바와 같이) 독혈증이 체온 상승 같은 질병 즉 뚜렷한 임상 증상을 보인후 5 – 10일 사이에 극대치를 보였다. 비록 독혈증이 항상 전염성을 예시하는 것은 아닐지라도, 증상이 시작된직후 수일 간 측정되는 매우 낮은 수준은 극대의 전염은 얼마간 후에 일어남을 제시하고 있다. 또한 SARS 사례 집락의 역학적인 세부 분석은 무증상 환자로부터 확인된 전파 사례가 당시까지 없었다.(3)

구제역 감염 후 단계별 분석
구제역 바이러스의 전파율에 영향을 주는, 전염성 지속 기간 또는 잠재기지속 기간과 같은 중요한 변수들의 수치는 숙주와 바이러스의 특성에 따라 영향을 받는 것으로 판단된다. 구제역모의 모델 뿐 아니라 질병 억제 및 감시 전략들은 개선된 변수 추정치들로부터 도움을 받을 수 있을 것이다. 이연구의 목적은 구제역 바이러스 전파의 잠재기, 준임상기, 잠복기및 전염성 기간들과 연관된 변수들의 분포를 수치화하기 위한 것이다. 4개의 표준 연구소에서 295두의 동물을 이용한 실험 결과를 보고한 19개의 발간 보고서들에대한 이중 독립, 체계적인 검토가 구제역 바이러스 전파와 연관 있는 각각의 수치들을 얻기 위해 시행하였다. 확률밀도 함수에 자료를 맞추고 일련의 회귀모델들이 평가된 변수들과 연관된 인자들을 확인하기 위해 적용되었다. 잠재기, 준임상기, 잠복기및 전염성 기간들은 각각 3.1-4.8, 2-2.3, 5.5-6.6, 및 3.3-5.7일 이었다. 지속 기간들은 노출 경로, 수여자의 형태, 축종, 바이러스, 채취 시료의 특성, 및 임상 증상과 독립적으로 상당한 연관이 있었다.(p<0.5) (1)
구제역바이러스에 감수성 있는 동물들에서 감염 후 임상 증상을 보이기 이전 바이러스가 검출되는 기간이 2 – 2.3일로 분석되었다.(그림 1)

구제역에 대한 잠재기(latent period)와 전염성 시기에 대한추정은 다른 개체에게로 직접 접인 전파를

피부를 통한 백신에 의해 유도된 점막 면역 반응
(Mucosal immune responses induced by transcutaneous vaccines)
번역 한병우1 김희석2, 한솔3 감수 권미나4
1. 대녕농장 2.연세대학교 의학전문대학원 3년, 3. 차의과대학교 의학전문대학원 3년,
4.국제백신연구소 점막면역팀장

본 내용은 2010년 발행된 Current topics of microbiology에 게재된 “Mucosal immune responses induced by transcutaneous vaccines”를 번역한 것입니다.

[요약] 피부가 백신의 처치 부위로 연구된 것은 1990년대 후반에 이르러서였다. 그러면서 피부에 존재하는 여러 세포들과 면역 반응에서 그것들의 역할, 피부를 통해 유입된 항원의 운명에 대해서 많은 것들이 발견되었다. 피부를 통한 면역(Transcutaneous immunization, 이하 TCI)은 다양한 병인체에 대해 면역 반응을 유도하는 안전하고 효과적인 방법이다. TCI의 가장 주목할만한 효과 중 하나는 전신 면역과 점막 면역 모두를 유도할 수 있다는 것이다. 이번 장(章)에서는 손상되지 않은 피부 안으로의 항원 이동, TCI에서 중요한 역할을 하는 피부의 파수꾼(면역) 세포들, 발생된 점막 면역의 유형에 초점을 두었다. 쥐를 대상으로 한 실험을 통하여 TCI에 의해 유도되는 다양한 반응에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 세포성 및 체액성 반응들과 시험적 감염에 대한 방어는 위장관, 생식기관 및 호흡기에서 강조되었다. 임상 실험은 인간에서 이러한 백신 투여 방법의 장점을 보여 주었다. 다른 경로를 통한 면역과 함께, 백신 제조와 보조제(adjuvant)의 선택이 적절한 반응을 얻기 위해 중요할 수 있으며 점막의 병원체들에 대한 TCI의 효능을 높이기 위해 피부에서 특정 면역 세포를 활성화시키는 데 초점을 둘 수 있다.

1. 서론(Introduction)
TCI(피부를 통한 면역)는 피부에 백신 항원을 직접 투여하여 항원 특이적인 세포성 및 체액성 면역 반응을 유도하는 새롭고, 안전하며 비침습적(non-invasive)인 방법이다. 무침(needle free) 면역의 장점들은 더 쉽고 빠르게 예방접종 실시, 안전성의 향상, 주사 부위의 통증을 감소, 잘 훈련된 인력의 절감, 그리고 예방 접종 계획의 준수율 향상들을 포함한다. 다른 상피들과 같이, 피부는 체내와 체외 환경 사이의 물질 교환을 조절하는 중요한 기능을 수행한다. 수분 손실, 화학적 또는 물리적 상처, 및 병원균의 침입 등에 대한 장벽(barrier)으로서 피부의 역할은 광범위하게 연구되었다. 그러나 최근의 수 십 년 동안에서야 피부의 면역 반응 세포들의 왕성한 역할에 주목하게 되었다. 보다 최근에는 피부를 백신 접종 부위로 사용하는 개념이 탐구되었다. 피부 예방접종(topical vaccination)에 대한 첫 연구는 1997년으로 기록되었다. 이후 발표된 연구들의 상당한 수는 동물과 사람에서 TCI가 효과적인 백신 전달 방법이 될 수 있는 가능성을 입증하였다. 또한 TCI의 결과는 사용하는 보강제의 선택이 핵심적인 역할을 한다는 것이 분명해졌다. 1998년 최초로 발표되었듯이, 전신성 및 점막성 부분 모두에서 체액성 및 세포성 반응의 유도는 전통적인 비경구적 백신 처치에 대한 TCI백신의 가장 주목할 만한 이점 중 하나이다.

2. 피부를 통한 항원의 전달 (Transport of Antigen Through the Skin)

Fig. 1 돼지 피부 표본의 주요 조직 층, 표피층 (A), 진피층 (B), 두 층 사이에 위치하는 기저막(basement membrane (C))를 보여주는 H&E stain. 표피층의 가장 바깥 쪽 부분인 각질층(D).
피부는 표피층(epidermis), 진피층(dermis), 하피층(hypodermis) 혹은 피하조직(subcutis) 등 세 개의 주요 층으로 구성되어 있다. Figure 1.은 피부의 가장 바깥 층 구조의 현미경 사진이다. 피부를 통한 면역반응과 관련된 세포들은 표피층과 진피층 내에 위치하고 있다. 효과적인 면역 반응을 일으키려면 피부로 적용된 항원들은 면역 반응 세포와 만나기 위해 피부 가장 바깥의 각질층을 통과해야만 한다. 피부의 가장 바깥 부분인 각질층(stratum corneum)은 빽빽하게 가득 찬 지질 분자들로 둘러싸인 핵이 없고 각질화된 세포들로 구성되어 있다. 이 층은 수분 손실과 병원균의 침입을 차단하는 장벽 역할을 하며 또한 큰 분자량의 항원의 투과성을 제한한다. 이러한 TCI의 제한점을 극복하기 위한 다양한 기술들, 즉 보강제(adjuvants)의 사용, 테이프 붙였다 벗겨내기(tape stripping), 알코올 등 다른 용액들을 이용한 문지르기(swabbing), 수화(hydration, 물에 불리기?), 초음파, 현미침(microneedles), 다른 물리화학적 투과 개선제 등을 이용하여 견고한 각질층의 파괴를 포함한 여러가지 방법들이 고려되어 왔다. 테이프를 이용한 피부 벗겨내기(tape stripping)와 용액의 도포는 피부 장벽을 해제할 뿐 아니라 사이토카인과 공동 자극 분자들의 표출(expression)을 증가시키고 항원 제시를 증가시키기 위하여 정주성(resident) 세포들을 활성화 시킨다. 이러한 방법들이 항원들의 투과를 증가시키고, 면역 반응을 향상시키는 반면에, 높은 면역성을 가진 항원과 보강제가 온전한 피부를 통해서 이동하여 방어 면역이 유도되는 것 또한 입증되었다.
TCI에서 또다른 고려 사항은 항원이 처치되는 해부학적 부위이다. 투여된 항원의 투과성에 잠재적 차이가 생길 수 있음을 시사하는, 피부의 구성과 두께는 신체의 부위에 따라 차이가 있는 것으로 알려졌다. 몇몇 연구들은 쥐에서 해부학적 부위의 차이에 따른 TCI의 효과를 비교했다. 비록 귀와 옆구리에서 TCI 이후 피부 상주 수지상 세포(Dendritic cells)들의 역할에는 차이가 있었으나, 유출 림프절(draining lymph node))에서 T cell의 증식에는 차이가 관찰되지 않았다. 또한 귀나 등을 통한 TCI에 따른 혈청 항체 수준에는 의미 있는 차이가 없었다. 그러나 등과 배에 HIV peptide와 콜레라 독소 보강제를 주입했을 때는 귀에 주입했을 때와 비교하여 보다 높은 혈청 항체 반응을 보였다. 장관 점막에서 항원 특이 CD8+ 세포독성 T 림프구(Cytotoxic T lymphocytes, CTLs) 역시 귀에 예방주사를 했을 때 배나 등에 시행했을 때 보다 더 낮았다. 임상실험에서, 피부를 통한 백신은 참가자들의 상박(upper arm)과 팔뚝(forearm)에 시행되었다.

3. 피부의 면역 반응 세포(immune-responsive cells in the skin)

피부는 단지 물리 화학적 손상으로부터 개체를 보호하는 수동적인 방어벽 역할만 하지 않는다. 우리는 이제 비염증성(non-inflamed) 피부가 많은 면역 반응 세포를 가지고 있는 면역학적으로 활동적인 부위임을 알고 있다. 피부에 있는 이러한 많은 면역 반응 세포들의 존재와 기능은 피부의 각질층(stratum corneum)을 투과하는 항원에 대한 반응을 결정한다.

그림 2는 여러 층으로 이루어진 표피(epidermis), 진피(dermis), 그리고 면역적 감시, 항원 흡수, 면역 반응의 시작에 관여하는 주된 세포 종류들을 도식적으로 보여주고 있다. 피부의 면역반응에 관여하는 것에는 각질형성세포(keratinocyte), 표피와 진피의 수지상세포(Dendritic cell), T 림프구, 자연살상세포(natural killer T cell), 비만세포(mast cell), 대식세포(macrophage), 등이 있다. 흥미롭게도 몇몇 점막조직에서 보이는 B 세포와 B 세포 소절(B cell follicle), 배자중심(germinal center)은 피부에서는 아직 발견되지 않았다.

   3.1 각질 형성 세포(keratinocyte)
표피세포의 95%를 구성하는 각질형성세포는 표피의 주 세포로서, 피부 방어벽의 구조적 유지에 기여하는 선형 단백질인 케라틴(keratin)을 생산하는 역할을 한다. 다양한 사이토카인(cytokine)과 케모카인(chemokine)의 생성을 통해 각질형성세포는 선천적, 후천적 국소면역에 기여할 뿐만 아니라, 피부가 물리적인 방어벽을 유지하는 데에도 핵심적인 역할을 한다. 각질형성세포에 의한 사이토카인과 케모카인의 생성은 다양한 자극에 대해 본질적으로 및 다양한 자극에 대한 반응으로 일어난다. 표피 장벽의 파괴는 각질형성세포에 의한 사이토카인 생성을 유도할 수 있다. 다른 세포 들에 의해 생성된 염증전(proinflammatory) 사이토카인에 의해서도 활성화가 촉발된다. 면역반응 초기에 각질형성세포가 생성한 사이토카인은 피부에 있는 항원 제시 세포들(APCs;antigen presenting cells)의 이동을 유도한다. 선천성 면역(innate immunity)의 관점에서 보면, 각질형성세포는 Toll-like receptor(이하 TLR)을 발현하여 바이러스와 세균에 대한 면역반응을 일으키는 데 관여한다. 각질형성세포의 TLR 활성화는 DC의 활성화를 강화한다는 것이 생체 외(in vitro)에서 보여 주었다. 최근 발표자료에 따르면 각질형성세포는 비전문화된 APC의 역할도 할 것으로 생각되는데, 왜냐하면 이 세포는 MCH class Ⅱ를 발현하여 CD4+, CD8+ T 세포에 펩티드(peptide) 항원을 제시할 수 있기 때문이다. 각질형성세포는 피부의 면역 반응을 세포성, 체액성 면역 반응으로 유도하는 역할, 표피의 두께를 조절하는 역할, 혈액으로부터 유입된 백혈구의 성장, 성숙, 그리고 이동을 촉진하는 역할을 수행한다.
   3.2 수지상 세포(Dendritic cells, 이하 DCs)
피부에는 대식세포나 DC와 같은 APC가 다수 존재한다. 이러한 APC는 피부의 순찰중인 초병으로서, 병원체에 대항하는 선천성 면역의 필수 구성요소이다. 대식세포가 주로 병원체 제거 기능을 한다면, DC는 선천면역과 적응면역을 연결시키는 데 특화되어 있으며 주된 역할은 항원 제거보다는 항원 제시이다. DC는 전문화된 APC이며 항원을 포획하고 가공하여 공동자극분자(co-stimulatory molecule) 주위의 MHC 분자 표면에 제시한다. DC는 특히 기폭성 원시적(naïve) T 세포가 항원특이적 면역 반응을 시작할 수 있도록 자극하는 역할을 한다.
두 종류의 DCs-진피 수지상 세포(dermal DC (dDCs))와 랑게르한스 세포(LCs)-는 인간과 동물의 피부에 풍부하다. 자극을 받으면 dDCs와 LCs는 항원을 흡수하며, 분화하여 성숙되고, 수입림프관(afferent lymphatic vessel)을 통해 유출 림프절(draining lymph node)로 이동한다. 이곳에서 미성숙 T 세포, B 세포와 접촉한다. 표피에서 LCs는 항원 제시에 중요한 역할을 한다. LCs는 전체 표피 세포의 대략 2% 정도를 차지한다. 하지만 그림3에 설명된 것처럼, 2%의 LCs가 피부 전체 표면의 25%를 덮고 있다. LCs의 배열방향은 피부와 평행하며, 가지돌기(dendrite)들은 피부를 침입한 외부 항원에 대한 노출을 극대화한다. 일부 LCs는 기저막 쪽의 깊은 층에 존재하는 경우도 있지만, 전형적으로 LCs는 생존성(viable) 표피의 상층부에 위치하고 있다. 대부분의 초기 LC에 대한 연구는 LC세포의 접촉성 과민증(contact hypersensitivity)에서의 역할 연구에 집중 되었었다. 전신 면역 반응에서 LC의 역할은 보다 더 명확히 밝혀지고 있다.
LCs의 독특한 특징은 세포질에 존재하는 Birbeck 과립(Birbeck granule)이다. 이러한 테니스 라켓 모양을 한 세포 기관의 발달은 식균작용(endocytic) 수용체인 langerin/CD207의 발현에 의존적이다. LC의 또다른 특징으로 생각되었던 langerin 발현은 최근에 LC뿐 아니라 진피의 다른 DC에서도 보여 주었다. 골수에서 유래된 순환(circulating) DC 또한 langerin을 발현한다. LC에 의해 발현되는 또다른 특징적인 분자는 CD1a이다. 이 분자는 펩티드 항원뿐만 아니라 특정 세균의 지질과 당지질을 T 세포에 제시하는 LC의 기능과 연관되어 있다. LCs는 피부에서 유출 림프절로 이동하는 동안 공동 자극 분자인 CD40인 MHC Class Ⅱ 분자와 림프절 귀소(homing) 분자인 CCR7의 수용체 수를 증가시킨다.
LCs와 같이, dDCs 또한 능동적인 면역 반응 세포이다. 진피성 수지상 세포(dDCs)는 표피에 존재하는 것들 보다 훨씬 최근에 동정되었으며 LCs 만큼 특징이 명확히 밝혀지지 않았다. dDCs는 LCs보다 수가 많고 면역 반응에서 특징적인 역할을 수행한다. LCs와 dDCs를 구분하는 차이점은 CD11c의 발현이다. CD1c(혈액 DC 항원-1) 분자 역시 dDCs에서 발현되나 LCs에서는 발현되지 않는다. dDCs는 전형적으로 진피의 혈관주위에 분포한다.
생체 외 실험에서, dDC와 LC는 T 세포에 가용성 항원(soluble antigen)을 제시할 수 있는 기량은 비슷하다. 하지만 이 두 세포는 면역 반응에서 이들의 기능이 차이가 있음을 나타내는, 특징적인 TLR 발현 양상을 가지고 있다. dDCs는 TLRs 1 - 8까지 발현하지만 LCs는 TLR2, TLR4, TLR5, TLR8의 발현 기능이 없다. 결과적으로 LCs는 그람 음성균과 그람양성균에 대한 반응성이 떨어지며, 피부에 군집을 형성하는 공생균(commensal bacteria)에 대한 염증반응의 개시를 차단하는 것 같다. LCs와 dDCs는 바이러스 항원에 동등하게 반응한다. LCs와 dDCs의 TLR 발현 양상은 TCI를 위한 백신 제조를 설계함에 있어 중요한 고려 사항이다.
   3.3 T 세포(T cells)
상당한 수의 T 임파구들이 표피에서는 제한적으로 존재하며, 진피에서는 혈관 주위에 더 만연하여 존재한다. 비염증성 피부의 T 세포는 E-selectin에 대한 리간드(ligand)인 피부림프구 관련 항원(cutaneous-lymphocytep-associated antigen, 이하 CLA)을 발현한다. 피부 내피세포의 E-selectin과 CLA 양성 T 세포의 상호작용은 림프구의 피부로 선택적 이동을 촉진한다. 다양한 부착분자(adhesion molecule)와 백혈구 화학 유인 물질(chemoattractants), 세포 표면 표지자(cell surface marker)는 또한 T 세포의 피부로 귀소(homing)와 연관되어 있음이 보여 주었다. 이러한 맥락에서 흥미로운 사실은, 태양 빛에 노출되어 피부에서 생성된 비타민 D3가 DC의 아집단, 대식세포, 각질형성세포에 의해 활성화 형태(1,25,(OH)2D3)로 전환될 수 있다. 이러한 활성화 형태가 T 세포의 CCR10 케모카인 수용체 발현과 각질형성세포에서 만들어진 CCL27로의 이동을 유도하는 것으로 생체 외 실험에서 밝혀졌다. T세포의 피부로의 귀소를 통제하는 메커니즘과는 상관없이, 대규모의 T 세포 집단이 피부에 지속적으로 존재하며 이곳에서 항원을 포획한 DC와 즉시 반응한다는 것은 명확한 사실이다.
피부에 상주하는 T 세포는 표현형적으로 다양하지만, 대부분은 Th1 기억세포(effector memory cell)이며 적은 수의 Th2 세포, 핵심기억세포(central memory cell), 조절 T 세포(regulatory T cell)이다. 표피의 T 세포는 기저 각질층에 있는 LCs 근처에서 발견된다. 표피의 T 림프구 대부분은 CD8+ αβ이다. 반대로 CD4+기억 T 세포는 진피 맥관 주위에 지배적이다. 진피의 T 세포는 외피 -진피 결합 부위내의 모세관후세정맥 (postcapillaryvenule) 주위에 집중되어 있다. CD4+ Th1와 Th2, Th17의 일부 아집단은 진피에서 발견된다. 이것들은 염증성 피부 질환과 연관되어 있지만, 피부에서 APCs에 충돌한 항원에 대한 면역 감시와 면역 반응에도 관여하는 것 같다.
   3.4 다른 면역 반응 세포(other immune-responsive cells)
피부의 다른 세포군들도 TCI의 결과에 기여한다. 「Heib et al. 2007」는 LC이동, 염증, TCI에 따른 CTL 반응의 유도에서 진피의 비만세포가 하는 역할에 대해 보고하였다. 대식세포 집단은 단핵구(monocyte)와 대식세포에 선택적으로 발현되는 청소제 수용체(scavenger receptor)인 CD163을 바탕으로 정상인의 사람 피부의 표피에서 동정되었다. 이러한 세포들은 T cell의 증식을 미약한 자극제인 것으로 보인다. 피부 면역 반응에서 대식세포, 과립구(granulocyte), 자연살상세포(NK cells), 및 γδ T 세포들의 역할은 아직 명료하게 밝혀지지 않았으나, 이러한 지식은 이 세포들이 우리가 의도한 면역 반응을 발생시킬 수 있도록 피부를 통한 백신을 설계하고 제조하는 데 도움이 될 것이다.

4. 피부로부터 항원의 이동(Antigen migration from the skin)
피부 표면과 평행하게 달리는 림프관들의 망상 조직들은 표피층 바로 아래에 위치한다. 이 관들은 상호 연결된 그물과 같은 망을 형성하고, 약간 더 큰 관을 통해 진피층 더 깊은 부분의 집합 림프관(collecting vessels)으로 빠져나간다. 집합 림프관은 활발하게 림프액을 조직으로부터 림프절로 나아가게 한다. 이러한 림프관에서의 흐름은 단일방향이므로 림프절에서 세포들과 분자들의 흐름을 되돌리거나 말초에서 세포에 직접적으로 영향을 주지 못한다.
피부를 통해 주입되는 물질들의 이동은 이러한 면역 경로를 통해 유도되는 반응들의 이해를 돕기하기 위해 형광 염료, 형광 표식 단백질, 전자 현미경 등을 이용하여 연구한다. 단백질 면역원과 함께 혹은 단백질 면역원 없이 피부에 가해진 형광 염료는 쥐의 말단 림프절이 아닌 국부의 유출 림프절에서 접종 24시간 이후에 발견되었다. 단백질 면역원이 있을 경우, 피부를 통한 접종된 부위로부터 가장 가까운 림프절에 DC 활성화 표식자의 증가가 인지되었다. 초기 연구에서 이러한 단백질의 피부 처치 후 4시간만큼 빠르게 유출 림프절에서 ferritin을 함유한 LCs가 관찰 되었다.
langerin 유전자의 통제 하에 녹색형광 단백질(GFP)을 발현하는 knock-in 쥐의 이용으로 dDC의 이동경로와 LC를 비롯한 다른 langerin+ 세포들의 이동경로를 구별할 수 있게 되었다. dDC는 처치 24시간후에 림프절에 도달한 반면에 GFP가 표지된 LCs들은 24시간 이후 까지도 검출되지 않았다. 비슷한 기술을 이용하여 LCs와 다른 APCs들의 상대적인 이동은 쥐에서 TCI한 부위(예를 들면, 귀 혹은 옆구리)에 따라서 달라질 수 있음을 보여 주었다. 전체적으로, 이러한 연구들을 통해 LC를 비롯한 다른 세포군 들이 TCI 이후 항원의 유출 림프절까지 이동에서 활발한 역할을 하고 있음이 입증되었다.
형광 표식 대장균 이열성독소(열에 민감한 독소, LT)가 쥐의 피부에 가해졌을 때 형광 표식은 장관 Peyer’s patch의 APCs에서 발견되었으나 24시간과 48시간 후에 비장이나 비유출(non-draining) 림프절에서는 검출되지 않았으며, 이는 APCs가 피부로부터 장 임파구로 항원을 직접 제공하기 위해 이동함을 시사해 준다. 이러한 피부 유래 APCs들이 다른 위치의 점막에 도달하는지는 아직 밝혀지지 않았다.

5. 피부를 통한 백신의 보강제 (Adjuvants for transcutaneous Vaccines)
TCI를 통한 항원 특이 반응을 촉진하는 중요한 요소는 피부의 APCs를 활성화시키는 방법의 선택이다. 다양한 전략들이 면역 반응의 강화에 이용되었다. 각질층의 파괴(tape stripping, microneedles, 전기충격(electrical impulses)), 장기적 수화(prolonged hydration), micro- 또는 nano운반체의 이용, 그리고 imiquimod, CpG, 및 박테리아의 장독소 등과 같은 보강제의 사용 등이 이에 해당한다.
BARE(bacterial ADP-ribosylating enterotoxin) – 다양한 Vibrio cholerae 균주에 의해 생성되는 CT와 이와 밀접한 연관이 있는 장관 독소 생성 Escherichia coli에 의해 생성되는 LT - 는 전신성, 점막성, 그리고 피부를 통한 백신에서 효과적인 보강제이다. CT와 LT는 모두 A와 B 성분을 갖는 multisubunit 독소로 합성된다. A-서브유니트는 효소적 활성 성분이고 이황화물 고리(disulfide loop)를 경계로하는 단백질 가수분해에 민감한 결합(Arg192)으로 합쳐진 2개의 고리 A1과 A2로 구성되어 있다. 다른 A-B 독소들처럼 CT와 LT역시 완전한 생물학적 활성을 갖기 위해서는 nicking(연결에 틈이 생기는 것)과 이황화결합의 환원을 필요로 한다. CT나 LT가 처음 포유류의 세포와 만나게 되면 B-서브유니트 오량체(pentamer)의 상호작용을 통해 세포 표면에 결합한다. CT나 LT의 A2 펩타이드는 A1과 B-pentamer의 연계를 용이하게 하며, Golgi 구조를 통하여 이러한 분자들의 ER로의 직접 역행 운반을 돕는다. ER에 도달하게 되면 A1 사슬은 막을 통해 세포질로 이동하여 NAD+와 결합하여 NAD+의 ADP-ribose 부위를 이형삼합체(heterotrimer) GTP-결합 단백질 계통(family)의 일원인 α 서브유니트로 이동시킨다. 그 결과로 adenylate cyclase가 비가역적으로 활성화되어 세포 내의 cAMP 농도가 증가되는 결과를 초래한다. 상승한 cAMP 수준은 CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator; 낭포성섬유증막전위조절자) 염소 이온 채널(chloride channel)을 인산화 시키고 개방하는 단백질 인산화효소 (protein kinase A)를 활성화 시킨다. 염소 이온의 유출은 부수적인 장관 내로 수분의 삼투적 이동의 결과를 가져와 인간에서 콜레라나 장관독생산성 대장균에 감염의 특징적인 다량의 장액성 설사가 수반되게 되는 결과를 가져오게 된다.
CT는 DC에 공동 촉진(co-stimulatory) 분자들의 발현을 상향 조절하고, DC의 운동성, 성숙과 활성화를 촉진한다고 보고되었다. 그러나 DC에 대한 BARE의 보강제 효과에 대한 정확한 메커니즘은 아직 알려지지 않았다. BARE는 Th1/Th2 혼합 면역 반응이나 Th2 편향 면역반응을 이끌어낼 수 있는데 이는 세포에 유도된 cAMP의 농도에 의존적일 수도 있다. 왜냐하면 cAMP가 인터페론 조절 인자 8(interferon regulatory factor 8)의 전사인자 활성화를 억제시킴으로써 DC의 IL-12 생성을 궁극적으로 억제하기 때문이다. 소수의 연구만이 CT와 LT가 피부유래 APC에 가하는 영향을 다루고 있다. 한 연구는 피부 면역 후 CT 보강제 활성이 활성화된 표피층의 LCs와 각질 형성 세포(keratinocyte)로부터 전염증성 사이토카인의 분비에 기인될 수 있음을 제시하였다. 또한 각질 형성 세포의 세포소멸(apoptosis)은 세포간 공간을 형성하게하고 결과적으로 보강제와 항원 분자의 확산을 더욱 더 원활하게 해준다는 제시되었다.
메틸화되지 않은 CpG ODNs(CpG oligodeoxynucleotides)는 TLR9의 작용물질(agonist)이다. CpG ODN의 보강제 활성은 선천성 면역과 적응 면역의 여러 다른 효과의 결과로 본다. 첫째로, CpG ODN은 B 세포를 통하여 중재되는 항원 특이 영향과 강하게 협력하여 B 세포들이 증식하고 면역 단백질(immunoglobulin)을 분비하게 하는 요인이 된다. 더불어, CpG ODN은 항원 제시를 개선시키는, 공동 촉진(co-stimulatory) 분자와 MHC class 2 분자의 발현을 상향 조절한다. CpG ODN은 또한 단핵 백혈구(monocyte), 대식세포(macrophage), DC를 직접 활성화시켜 IFN-α/β, IL-6, IL-12, GM-CSF, chemokines, TNF-α를 분비하게 하고, 결과적으로 T cell을 자극하여 추가적인 사이토카인(cytokines)를 분비하게 하고 자연 살상 세포(natural killer cell, NK cell)가 IFN-γ를 분비하게 촉진한다. T-helper의 기능은 Th2 사이토카인의 분비가 거의 없고, IL-12와 IFN-γ가 주를 이루는 강력한 Th1 유사 사이토카인 생산으로 제공된다. CpG ODN의 면역 활성 효과를 일으키는 정확한 메커니즘은 현재에 와서야 풀리고 있다. 하나의 가설은 CpG-DNA(유리된 분자 또는 세균에 둘러싸인 상태)가 APC에 포획되는 것이다. 클로르퀸 민감성(Chloroquine-sensitive) 경로를 통해 처리된 후에, TLR9의 연계로 신호전달이 시작된다. 골수성 분화 인자 88(MyD88; protein myeloid differentiation factor 88), 인터루킨-1 수용체-연관 키나제(interleukin-1 receptor associated kinase), 종양 괴사 수용체 연관 인자6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6)와 같은 단백질들이 IkB kinase와 미토겐 활성 단백질 키나제(mitogen-activated protein kinase)같은 세포 인산화 효소들을 활성화시킨다. 이들의 잘 알려진 경로를 통한 신호 전달은 유전자 유도를 초래하고 사이토카인(cytokine) 분비와 같은 작동자 기능을 일으킨다. CpG ODN은 피부를 통해 전달되는 백신의 효과적인 보강제로서의 작용함을 보여 주었다.
이미퀴모드(Imiquimod;1-(2-methylpropyl)-1H-imidazo[4,5-c]quinolin-4-amine)는 TLR7의 리간드인 imidazoquinoline의 합성 유도체이다. 이미퀴모드(상품명은 Aldara™)는 FDA가 승인한 인간 외부 생식기 사마귀, 광선각화증(actinic keratosis), 기저세포암(basal cell carcinoma)의 치료약이다. 이 물질은 면역 조절자 역할을 하며 체외(in vitro)에서 MyD88 의존적 DC 성숙과 염증 시토카인의 분비를 유도함으로써 DCs를 활성화시킨다. 「Rechtsteiner et al. 2005」는 최근 연구를 통해 CTL 항원결정인자(epitope)를 imiquimod와 함께 피부에 적용이 T cell 증식, 세포용해작용, IFN-γ 생성 을 특성으로하는 목표물에 대한 강경한 CTL 반응이 유도 된다고 보고 하였다. 쥐의 피부에 imiquimod의 국소적 도포는 표피에서 국소 림프절로의 LCs의 이동을 유도하였다. 또한 imiquiomod는 인간 표피층에 있는 LCs의 성숙을 유도하고, IL-12의 생성을 촉진하며, CD4+ T 세포에 의한 IFN-α생성을 증가시킨다는 사실을 입증하였다. 표피층의 LC에 대한 이미퀴모드(imiquimod)의 효과는 이미퀴모드가 특정 악성종양 치료 중 그 자리에서 Th1 지배적 세포 반응을 유도함에 의한 중요한 작용 기전에 관여되는 것으로 판단된다. 비록 dDC, LC와 각질형성세포가 세포질 내 TLR7을 발현하는 것은 알려져 있지만, 피부에서 유래한 APC의 활성화에 imiquimod가 정확히 어떤 효과를 나타내는지는 아직 정의되지 못하였다.
다양한 나노운반체와 특별 맞춤 제조법들은 각질층을 통한 투과성을 증가시키거나 또는 APC와 다른 세포들에 의한 항원 흡수를 증가시킴에 의해 TCI에 대한 가능성을 보여 준다. 쥐에서, Helicobacter pylori백신의 피부를 통한 처치를 위하여 지질 기질(lipid matrix)의 사용은 비록 CT와 CpG를 지질 제조에 추가하면 방어력이 향상되었다 할지라도 동시 처치 보강제가 없이도 균으로부터의 위 방어 작용을 유도하였다. 피막화되거나 흡수된 항원을 포함하는 미립자의 마이크로, 나노운반체의 사용은 피부에서 항원 흡수에 영향을 미칠 수 있다. 입자의 구성 성분(지질, 중합체, 바이러스 유사 입자 등), 크기, 전하, 분해가능성 등이 면역 반응에 관여하는 DC와 T 세포, B 세포, 기타 구성요소들과 상호작용을 위한 중요한 요소이다. 「Mishra et al. 2006」은 생체외 대식세포의 흡수와 생체내 림프관 축적, 소포 확장, 피부를 통해 도입된 탄력 지방소체와 혈청 및 타액의 IgA와 반응 등이 증가됨을 기술하였다. 이는 TCI에 대한 면역 반응을 유도하는 데 있어 이러한 운반체들의 역할을 뒷받침 해준다.
정리하면, 보강제가 백신의 피부를 통한 처치에 대해 피부의 DC를 활성화시키는데 근본적인 역할을 함이 명백하다. 서로 다른 보강제들이 피부의 APC가 궁극적으로 T 세포 활성화에 어떻게 영향을 미치는지를 이해하기 위해 연구를 설계하는 것이 중요하다. 피부에 있는 APC의 성숙과 활성화에 대한 보강제의 효과를 판별하는 것은 특정 병원물질과 특정 면역 반응에의 맞춤 백신 개발을 가져오게 될 수 있다.

6. 쥣과 모델에서 피부를 통한 항원에 대한 점막 면역 반응(mucosal immune responses to transcutaneous antigens in murine models)
직접적인 국소 적용에 의해 이루어지는 TCI는 효과가 있을 것으로 생각된다. 그 이유는 백신의 구성성분이 피부를 통과하여 표피와 진피에 있는 APC와 직접적으로 반응하고, 이러한 APC들이 이동하여 적응 면역 반응을 개시할 수 있도록 임프절에서 원시(naïve) T 세포와 상호 작용하기   때문이다. 여러 발표 논문들과 임상 실험 결과들은 TCI는 동물과 인간에서 확고한 전신성과 점막 면역 반응을 유도할 수 있음을 보여주고 있다.
   6.1 생쥐에서 TCI 후에 나타나는 점막 항체 반응(mucosal antibody responses in mice following TCI)
TCI 후 점막 조직에서 항원 특이적 항체 반응의 유도는 여러 동물 모델, 특히 쥐 모델에서 충분히 입증되었다. 특이 면역 항원에 대한 IgG와 IgA 항체들은 위장관, 호흡관, 및 비뇨생식관에서 관찰되었다. 이러한 반응의 조절과 연관된 메커니즘은 아직 확실하지 않지만, 최근의 연구에 따르면 활성화된 DC가 피부로부터 장 점막(mucosa)으로 이동함이 밝혀졌다. 「Chang at el. 2008」은 파상풍 독소(tetanus toxoid, TT)나 CT로 TCI를 한 후에는 소장과 대장에서 항원 특이적인 IgG와 IgA 항체 분비 세포(antibody-secreting cell, 이하 ASC)를 발견하였으나 피하 면역이나 복강 면역 후에는 발견하지 못하였다. 다른 이들도 또한 다양한 항원과 보강제 조합으로 TCI를 한 후 장관에서 특이적 항체가 유도됨을 보고하였다. 이러한 연구들 중에서, 몇몇 중요한 관찰에서는 대변의 항-OVA IgA와 IgG, 항-E. coli CS6 IgA와 IgG, 그리고 항-H. pylori IgA의 생성을 담고 있다.
치주염 관련 병원체들에 대한 방어를 위해 TCI의 적용이 연구되었다. 쥐에서 Porphyromonas gingivalis의 단백질 면역원과 CT 보강제로 TCI를 하였을 때 비장에서 항체 특이적인 IgA와 IgG ASC가 유도되었다. 하지만 침샘에서는 ASC가 훨씬 적은 수로 관찰되었다. 장기 연구에서, 면역 1년후 혈청의 IgG와 IgA, 타액의 IgG수치가 증가된 채로 유지되었으며 P. gingivalis로 인위적 공격은 뼈의 손실이 상당히 줄어드는 결과를 가져왔다.
TCI를 적용한 암컷 쥐들의 생식관에서 항원 특이적 ASC가 유도될 수 있음이 또한 밝혀졌다. 한 연구에서는 TT와 CT를 TCI 한 쥐들의 자궁과 질에서 발견된 ASC의 수가 작은창자와 침샘에 존재하는 ASC의 수보다 많은 것으로 관찰되었다. 이 쥐들의 대변, 질 분비물, 타액, 및 혈청에서도 IgG와 IgA 항체들이 발견되었다. CT 보강제가 없을 시에는 점막 또는 전신성 IgA 반응들이 없었다. Chlamydia muridarum의 주요 외막 단백질(major outer membrane protein(MOMP))로 TCI를 한 쥐의 질조직에서 항원 특이적 ASC의 수가 CT를 사용했을때와 비교하여 CpG ODN을 동시에 처치했을 때 확연히 증가하였다. 또 다른 연구에서는, MOMP와 CpG, CT의 혼합물로 TCI를 하였을때 폐조직에서 항원특이적 ASC가 유도되었으며 C. muridarum에 의한 인위적 공격에 대해 방어가 유도 되었다. 최근 「Hickey et al. 2009a」가 C. muridarum의 MOMP와 Lipid C(a lipid-based adjuvant), 또는 CpG를 추가한 CT로 TCI를 하면 MOMP 특이적 폐 IgG와 질의 IgG, IgA가 유도될 수 있고, 질이나 비강을 통한 C. muridarum의 감염에 대해 부분적으로 방어될 수 있음을 보고하였다.
    6.2 쥐에서 TCI 후 나타나는 세포성 면역 반응(cell-mediated immune responses in mice following TCI)
TCI에 대한 반응으로 점막 항체들의 유도는 광범위하게 연구된 반면, 이러한 면역 전략에 의해유도되는 항원 특이적 세포성 점막 면역 반응(antigen-specific cellular mucosal response)은 아직 깊게 연구되지 못했다. CD8+ T 세포의 증식은 쥐를 사용한 생체 실험에서 관찰된 하나의 세포성 반응이다. 피부에서 유래한 DC는 재조합 바이러스 벡터로 TCI 후 항원 제시와 CD8+ T 세포반응을 유도하는 데 직접 관여 함을 보여 주었다. Imiquimod에 T 세포의 항원결정인자 (epitope)를 포함한 펩티드를 첨가하여 TCI를 하면 비장에서 항원 특이적인 CTL이 생성된다.
쥐 점막의 세포 매개 반응은 HIV 펩티드로 TCI를 한 후에도 인지되었다. 경피를 통해 백신을 처치한 후 항원 특이적 CD8+ CTL들이 소장의 Peyer’s patch와 비장에서 관찰되었다. CT나 LT, 또는 CT와 CpG의 혼합물이 백신의 보강제로 사용되었다. 이러한 면역 전략은 HIV의 gp160을 부호화한(encoding) 재조합 백신 바이러스로 쥐의 직장에 인위적 감염 후 바이러스 수가 감소되는 결과를 보였다.
C. muridarum MOMP와 CT, CpG의 혼합물로 TCI를 한 쥐에서, 균형적인 Th1/Th2 사이토카인 반응이 관찰되었고 C. muridarum의 인위적 감염 후 제거 정도도 질내 접종 이후에 향상되었다.
TCI에 사용되는 대부분의 항원은, 비장이나 피부의 유출림프절에서 일어나는 항원에 대한 림프구 증식이나 사이토카인 반응을 유도하기 위해 보강제의 사용이 필수적이다. 흥미롭게도, TT에 대한 보강제로 CT를 사용하여 TCI를하면 Th1/Th2 반응이 혼합되어 나타났는데, 이는 CT와 TT를 사용한 구강 또는 비강면역이 Th2 반응을 우세하게 일으키는 것과는 대조적이다. LT 보강제와 이 단백질의 변이체 (LT-R192G)를 피부를 통해 적용함은 또한 임프절에서 확고한 항체 생산, 임파구 증식 그리고 사이토카인을 생산하는 균형적인 Th1/Th2 반응이 유도되었다.
피부를 통한 백신의 효력을 증가시키기 위한 흥미로운 접근 방법은 정제된 소단위 항체(purified subunit antigens) 대신 미생물체 전체로 면역시키는 것이다. CT의 사용여부와는 무관하게 포르말린으로 비활성화시킨 인플루엔자 바이러스의 TCI는 사이토카인 뿐 아니라 전신 및 점막 항체 반응이 유도되었다. CT가 백신 제제에 함유된 경우에는 혈구 응집 억제와 중화 항체의 역가가 증가되었다. 이실험은 또한 비활성화된 인플루엔자 바이러스를 통한 TCI가 CD4+와 CD8+ T 세포에 의한 IL-4, IFN-γ의 분비를 유도하며, CT 또는 다른 두 가지의 면역강화제-올레산(oleic acid), 레티노산(retinoic acid)-존재시 이러한 반응이 훨씬 강력해지는 것으로 드러났다.
이러한 연구들을 통해 TCI에 대한 세 가지 중요한 개념을 알 수 있다: (1) 쥐 모델은 피부를 통한 항원/보강제 병용은 면역 발생 정도를 측정하는 데 유용하다. (2) 항원 특이적 항체와 T 세포는 TCI를 사용하여 구강, 소장과 대장, 호흡기, 암컷 생식기의 점막 조직에서 생성될 수 있다. (3) 다른 경로를 통한 면역들과 마찬가지로, TCI에 의해 발생하는 면역 반응의 정도와 질은 보강제에의해 많은 영향을 받는다.

7. 사람에서 TCI후 점막 면역 반응(Mucosal immune responses after TCI in humans)
사람에서 새로운 면역방법 (TCI)을 평가하기 위해 승인을 얻는 것은 어려운 과정이며, 개개인의 연구에서 테스트 할 수 있는 방법의 수를 제한하는 도덕적, 안전적 고려 사항들이 많다. 하지만 동물 연구로부터 예측된 TCI의 놀라운 이점과 안전성 측면은 여러 임상실험을 가능하도록 하였다. 사람에서 TCI의 안전성은 약독화바이러스와 세균독소를 사용한 연구에서 보여 주었다. 어떠한 심각한 부작용도 세개의 독립적인 TCI 연구에서 보고되지 않았다. 또한 백신을 처치 받은 사람들은 피하 경로보다 피부를 통한 경로로 백신을 접종하는 것이 더 적절하다고 평가하였다.
「Etchart et al. 2007」는 약독화 홍역 바이러스를 사용하여 TCI를 수행하였다. 이 실험에서 유아들 처럼 성인들을 약독화 홍역 바이러스로 면역시켰다. TCI가 아닌 피하 경로가 실험전 이미 존재하였던 수준과 비교 했을 때 혈청 IgG 항체들은 증진되는 반면, 타액의 IgA는 피부를 통해 면역후 증가되었으나 피하 면역에서는 그렇지 못하였다. 또한 TCI는 말초 혈액의 단핵구 세포들에 의한 바이러스 특이적 IFN-γ의 생성을 유도하였으며, 이는 홍역 백신으로 TCI로 보강 접종한 후 Th1 반응이 나타났음을 의미한다.
항원인 동시에 보강제로 작용하는 E. coli LT를 사용한 TCI는 LT 특이적인 혈청 항체가 유도되며, 이것은 12주 후의 추가접종으로 증진되고, 35주에 이차 추가접 종으로 더욱 증가되었다. 소변과 대변의 IgG와 IgA 또한 발견되었다. 위약(placebo)과 비교 했을 때, TCI를 통해 적용된 LT 백신은 장독소 생성 대장균에 의한 여행자 설사의 발병과 중증도를 낮추는 데 효과적이었으며, 이는 TCI가 안전하고 장관 질병에 대한 방어력을 제공할 수 있음을 가리킨다.
또 다른 연구에서, 성인지원자에게 LT와 대장균의 집락 형성 인자 항원(colonization factor)인 CS6을 함유물을 피부 패치로 처치하였다. 백신을 받은 대다수의 지원자들은 지연 과민 반응이 나타났을 뿐아니라, 항-CS6 혈청IgG와 IgA 항체가 생성되었다. LT 보강제 없이 CS6만 제공받은 사람들은 가벼운 면역원성이 탐지되었다.
매년 사람들에게 대 규모로 투여될 수 있는 만큼 인플루엔자 바이러스 감염에 대한 피부를 통한 백신은 아주 가치가 높다. 몇몇 연구는 인플루엔자에 대한 TCI의 적용 가능성을 보여주고 있다. 「Frech et al. 2005」는 전통적인 인플루엔자 백신을 주사한 부위 위에 LT를 함유한 패치를 붙인 후 인플루엔자 항원에 대한 혈청전환(seroconversion) 비율이 증가하는 것을 보여 주었다. 특히 이러한 효과는 나이가 많은 지원자들에게서 뚜렷하게 나타났다. 더 최근에 행해진 연구는 상용되어 이용가능한 인플루엔자 백신을 TCI로 접종한 후 인플루엔자 특이적인 IFN-γ를 생성하는 T 세포뿐 아니라 CD4 및 CD8 작동 T 세포 반응이 유도되었다고 보고하였다. 이 연구에서는 보강제가 사용되지 않았지만, superglue(cyanoacrylate glue, 시안화아크릴산 접착제)를 이용하여 피부에 테이프를 붙인 후 스트리핑(stripping, 떼어내기)하였다.
비록 사람에서 피부를 통해 처치되는 백신의 개발이 안전성과 효력이 주요 관심사이지만, 여기 제시된 많은 연구들은 전도 유망한 TCI 백신의 발달을 뒷받침하는 확고한 토대를 제공하고 있다.

8. 결론(conclusion)
피부는 침입한 병원체의 발견과 병원체에 대한 반응에서 핵심적인 방어적 역할을 수행한다. 피부표면을 통한 면역은 피부의 다양한 면역반응세포들을 통해 적응면역반응을 시작할 수 있도록 한다. TCI와 중요한 항체와 세포성 반응에 관련되는 피부 세포들에 대해 세부적인 이해를 위해 우리는 지난 몇 십년의 긴 시간을 보냈다. 사람과 쥐의 모든 연구들은 방어적 전신 및 점막 면역반응을 유도하기 위한 TCI의 적용을 뒷받침 하고 있다. TCI의 사용에는 접종 부위, 필요할 시 해야하는 전처리의 유형, 접종량, 적절한 보강제의 선택등 고려해야 할 사항들이 많다. TCI에 의한 면역반응은 다양한 점막 부위(호흡기, 소화기, 여성의비뇨생식기)에서 발생하였으며, 이러한 비임칩적 면역 경로는 다양한 병원체들에 대한 방어를 위해 전도 유망한 백신 처치 전략을 수립할 수 있게 한다.

참고문헌

[양돈연구6]구제역 바이러스와 사람

양돈연구 원고 6

구제역 바이러스와 사람

구제역이 발생할 때마다 논란이 이는 부분은 사람의 감염 부분이며 또 다른 측면은 사람에 의한 구제역 바이러스의 확산에 관한 부분이다. 구제역 바이러스에 감염된 동물과 접촉했던 사람을 대상으로 한 시료들은 코, 목, 침과 기침, 재채기, 대화 및 호흡 중 내쉬는 공기로부터 바이러스가 검출됨을 보여 주었다.(1)

사람의 구제역 바이러스 감염
구제역 바이러스에 감염 사례들은 1960년대에 주로 보고되었으며 최근 발생이 지속되고 있음에도 보고 사례가 없다.
사람 구제역이 보고된 사례에서(Vetterlein, 1954; Heinig and Neumerkel, 1964; Pilz and Garbe, 1965; Armstrong, Davie and Hedger, 1967; Eissner, Böhm and Jülich, 1967; Suhr Rasmussen, 1968) 사람이 감염될 수 있는 가능성을 찾는다면 감염된 소에서 착유한 생우유를 마심, 사고로 자신에 대한 접종 또는 자상, 손톱 손질 또는 피부염에 의한 피부가 손상되었을 때 감염된 동물을 다룸에 기인한다.(1)
구제역 바이러스에 오염된 공기에 노출 후 코에서 구제역 바이러스가 발견됨은 놀라운 것이 아니다. 장기간에 걸쳐 많은 량의 바이러스 흡입은 구제역에 감염된 동물들을 다루었던 연구소 직원들에서 어떠한 구제역의 임상 증상의 결과를 초래하지 않았다. 이들에 대한 항체 검사 결과 검사한 10개 시료 중 하나가 C 형에 대하여 항체를 보여 주었고 노출 결과로 양성으로 전환은 없었다. 이러한 결과는 구제역이 사람에서 드물기 때문에 놀라운 것이 아니다. (1)
대부분의 경우 구제역 바이러스를 흡입한 경우 3.5시간 당 1.8 log씩 바이러스 역가가 감소하였으나 한 대상자에게서는 28시간 동안 코에서 바이러스가 지속됨을 보였다. 코 분출 또는 비강 구멍 세척이 바이러스를 완전히 제거하지 못하였으며, 의류와 산업용 마스크도 바이러스의 흡입을 완전히 예방하지 못하였다. 사람에서 구제역의 어떠한 임상적 소견도 노출로 인하여 발생하지 않았으며, 항체의 어떠한 상승도 없었다.(1)

전파 매개체로서의 사람의 역할
감염 동물의 살처분과 주위 감수성 동물의 사전 비우기 위한 도태가 구제역 발생을 억제하기 위한 방법들 중 최고로 효과적인 방법으로 판단된다.(Ferguson and others, 2001) 그러나 살처분을 시작할 수 있게 되기 이전에 질병이 진단되어야 하며, 질병을 억제하기 위해 제한된 자격을 갖춘 인력을 최고로 이용함이 필수적이다. 필수 요원의 효율적 이용을 제한하는 문제점은 이들이 감염된 곳으로부터 감수성 농장으로 바이러스를 전파시킬 수 있다는 점이고, 따라서 감염 농장에 방문한 다음, 지정된 기간 동안 감수성 있는 가축을 피해야만 한다. 불행하게도 이 기간도 불확실한 것이다.(2)
사람에 의한 구제역 바이러스의 전파를 예방하는데 있어 차단 방법의 효과를 점검하기 위하여, 임상 점검자는 약 45분 동안 구제역 바이러스를 접종한 돼지들과 접촉하고 시료를 채취하고 어떠한 조치도 취하지 않거나, 손을 씻고 청결한 작업복으로 교체 착용하거나, 또는 샤워 후 청결한 작업복으로 교체하고 감시용 돼지와 양과 접촉하여 시료를 채취하였다. 바이러스는 구제역 바이러스 접종 돼지를 사후 조사한 직후 한 임상 점검자의 코 분비물로부터 탐지되었으나 이후 약 12-84시간 사이에 수집된 시료에서는 탐지되지 않았다. 접촉 오염된 사람이 샤워하고 작업복을 교체한 이후, 이들은 감수성 돼지와 양에게 구제역 바이러스를 전파시키지 않았다.(2)
이러한 결과는 이전의 결과와 상이하였다. 감염된 동물에 노출되면서, 코는 신속하게 구제역 바이러스를 흡입하나, 바이러스 농도는 5분 이후에는 더 이상 상승하지 않았다. 우사에서 돈사로 이동 같이 바이러스 농도가 더 높은 곳으로 이동했을 때 비강 내의 바이러스 량은 평형 상태에 도달할 때까지 비강내 바이러스 량은 증가하였다. 오염된 환경으로부터 벗어났을 때 코에서의 바이러스 량은 시간 당 1.1-1.8log 단위의 비율로 감소하였다. (1)
10번에 걸쳐 코를 풀었음에도 비강을 면봉으로 채취한 시료에서 바이러스가 발견되었기 때문에 구제역 바이러스의 제거가 완벽하지 않을 수 있다. 코를 풀거나 콧김을 불어냄과 같은 행동이 바이러스가 세포에 부착되게 하는 기회 제공을 의미할 수 있다. 코를 풀었을 때 발견되는 구제역 바이러스 량은 면봉으로 시료를 채취한 것과 동일한 반면, Coxsackie 바이러스 A21에 감염된 지원자들은 코 세척에서보다 코를 풀었을 때 더 많은 량의 바이러스를 배설하였다. 이러한 차이들은 A21 바이러스가 능동적으로 증식하는 부위로부터 코를 푸는 것이 분비물을 상부 호흡기도로 이동시킴에 기인할 수 있다. (1) 코를 풀었을 때 그 내용물에서 구제역 바이러스 량이 면봉으로 비강에서 채취한 시료에서 발견되는 바이러스 역가가 동일하였기 때문에 이 것이 아마도 일정 비율의 바이러스가 세포에 부착되어 있고 코를 푸는 것으로 제거되지 않을 수 있음을 제시하였다 침과 목에서 면봉으로 채취한 시료에서 발견되는 바이러스 량은 Buckland and Tyrrell(1964)에 의해 실증된 것과 같이 비강 면봉 시료로부터 발견된 량보다 적었다.(1)
사람에 의한 구제역 바이러스의 전파에 대하여 Seller and others(1970)에 의한 한 연구에서, 감염된 동물에 노출된 후 28시간에 8사람 중 한 사람의 코 구멍에서 구제역 바이러스가 분리되었으나, 노출 48시간 후에는 8사람 모두에서 분리되지 않았다. 이 논문에서 방법이 세부적이지 않았고, 탐지된 바이러스 량이 동물에게 전염성 있거나 동물을 감염시키기에 충분한지에 대하여 밝히지 않았다. 또 다른 연구에서, 감염된 돼지들과 접촉하고 30분 이내에 샤워 후 2.5분 동안 소의 코와 주둥이 부위에 배기하고, 기침, 및 재채기 함으로서 사람에 의해 4마리의 수소를 감염시켰다.(Seller and others, 1971) 비록 바이러스가 전파되었다고 할 지라도, 사람과 가축간의 접촉 성질이 인위적이고 일상적인 동물 관리와 너무 차이가 있었다.(2)

임상 점검원으로부터 감시 돼지와 양에게 구제역 바이러스의 기계적 전파를 예방함에 있어 2가지 차단 방역 방법의 효과를 조사하기 위해 양성 대조구(직접 사람 노출), 음성 대조구, 그리고 2개의 차단 방역 방법(손을 씻고 청결한 겉옷, 샤워와 청결한 겉옷)을 비교 하였다. 각 그룹에서, 임상 점검원들은 각각의 방법을 적용하기 이전 약 45분 동안 구제역 바이러스 접종 돼지들에 노출되었다. 바이러스 접종 돼지들은 사람에 접촉 중 접종 돼지와 동일 돈방에 수용된 동일 돈방 접촉 돼지와 양들에게 바이러스를 전파를 근거로 구제역 바이러스를 능동적으로 배설하고 있었음을 확인하였다.
시험 결과는 감염된 동물로부터 감수성 동물에게로 이동할 때 특히 전염병 조사 시에 일상적으로 적용되는 방법들로 동물을 다루었을 때 사람이 구제역 바이러스의 기계적 매개체(vector)로 작용할 수 있음에 대한 충분한 근거를 제공하고 있다.
시험 결과는 또한 손을 씻고 작업복을 청결한 것으로 갈아 입는 것만으로는 양에게로 구제역 바이러스의 기계적 전파를 예방하는데 충분치 못하였으나, 이러한 방법이 돼지에게로의 전파를 예방 함을 보여 주었다. 이 그룹 돼지가 구제역 바이러스에 대한 혈청학적 전환이 되지 않음은 이들이 감염되지 않았거나 또는 혈청학적 전환 이전에 시험이 종료되었을 가능성이 제시되었다. 이전 시험에서 직접 접종 4일 이내에 또는 4시간의 접촉 전염 기간 5-6일 이내에 돼지들이 동일한 구제역 바이러스의 동일한 분리 물에 대하여 혈청학적 전환이 일어남을 보여 주었다. 따라서 돼지들은 혈청학적 전환을 위한 충분한 시간이 할애되었으며, 손 씻음과 작업복 교체가 돼지를 감염시키기에 부족하고 양을 감염시키기에 충분한 수준으로 임상 점검원들의 구제역 바이러스 량을 감소시키기에 충분함을 보여 주었다. 이러한 결과는 본 실험과 동일한 바이러스와 다른 바이러스를 이용한 최근의 실험에서 돼지가 양보다 감염에 더 저항성 있음(Donaldson and others, 2001)을 보여준 결과와 일치한다.(Donaldson and Alexandersen, 2001)
샤워와 청결한 작업복 착용은 돼지와 양에게 구제역 바이러스의 전파를 예방하기에 충분하였다. 샤워를 함은 아마도 손만 씻는 것 보다 전 신체로부터 유기물을 제거하는데 더 효과적인 해독 방법이다. 샤워 후 동물과의 접촉을 피해야 하는 기간은 바이러스의 전파를 예방하기 위해 필요하지 않다. 즉 임상 점검원들의 구강이나 기도에 전염 시킬 수 있는 용량의 구제역 바이러스를 가지고 있지 않음을 제시한다. 노출 13시간 이내에 4명의 조사자 중 한 명에서만 구제역 바이러스가 탐지되고, 이러한 바이러스도 샤워하고 작업복을 갈아입은 후에는 전파되지 않으며, 동물을 피해야 하는 예방 조치가 필요하지 않다는 사실은, 신체로부터 모든 가시적 유기물을 제거하고 청결한 작업복을 착복한다면, 장기간에 걸친 동물을 피함이 필요하지 않음을 제시한다.
여기에서 시험한 차단 방역의 효과는 실제 상황에서 적용하지 못할 수 있다. 대규모 동물 집단, 감염에 대한 감수성, 사람들의 이행 부족, 대량 병원체 부하 및 적절치 못한 위생 능력들이 차단 방역의 효과를 떨어뜨릴 수 있다.
위와 같은 실험 결과에도 불구하고 실제 동물과의 접촉을 회피해야 하는 기간은 질병 통제를 위하여 필수적인 것으로 적용되고 있다. 영국의 환경 식품 시골부(DEFRA)는 감염 농장 방문 후 7일 동안 감수성 동물을 접촉하지 말아야 한다고 권장한다.(Anon 2001) 유사하게 미국 농림부(USDA)는 구제역이 발생한 국가로부터의 여행객은 미국 내 입국 후 5일 동안 감수성 동물과 접촉을 피해야 한다고 권장하고 있다.(2)

참고 문헌

R.F.Sellers, A.I.Donaldoson and K.A.J.Herniman, Inhalation persistent and dispersal of foot and mouth disease virus by man. J. Hyg., Camb 1970 68 565
S.F.Amass et al., Procedures for preventing the transmission of foot and mouth disease virus to pigs and sheep by personnel in contact with infected pigs Vet rec 2003 Aug

[양돈연구5]구제역 백신의 부작용

양돈 연구 원고 5 수정

구제역 백신의 부작용

1세기 전 Louis Pasteur에 의해 광견병 백신을 사용한 이래, 백신과 기타 생물학적 제제들이 인체와 동물 질병의 근절 또는 억제에 아주 유익하였다. 백신 사용으로 얻은 이익은 위험성의 결점을 메우기에 충분하다. 그러나 예방 접종 동물에서 부작용은 가끔 관찰된다. 보고된 주요 안전성 문제들은 아래와 같이 분류할 수 있다. (S. Martinod,1995)

-         주사 부위 반응
-         전신성 반응
-         알러지 반응
-         면역계에 대한 영향
-         잔류 병원성
-         부적절한 불활성화
-         유전적 재조합
-         오염

여기에서는 구제역 백신 접종 후 관찰되는 주요 증상들을 중심으로 살펴 보기로 한다.

주사 부위 반응
주사 부위의 부종은 불활화 보조제(adjuvant) 제품의 사용 후 일반적으로 관찰된다. 그러나 부종은 알러지 작용에 의해 일어나지만 곧 사라진다. 염증성 반응들은 급성 또는 만성 일 수 있다. 세균성 백신들이 부작용의 상당 부분 원인되며, 파스튜렐라(Pasteurella haemolytica), 흉막 폐염, 크로스트리듐 및 위축성 비염에 대한 백신들이 대표적이다. 오일 보조제(oil adjuvants)들은 반응의 요인으로서 종종 인용된다. 이에 대한 반응은 육아종, 농성 육아종, 농양, 임프형질세포성 염증, 괴사, 광물질화 변성 작용(mineralization), 섬유증, 및 섬유 육종을 포함하는 다양한 증상으로 나타나게 될 수 있다. 오일(oil emulsion) 백신인 구제역 백신도 이와 유사한 현상이 예상된다. 적절한 예방 접종 기술과 장비의 적용과 새로운 기술적 개발(보조제 등)이 부작용을 예방하는데 중요하다.(S. Martinod, 1995)

전신성 반응
단기간 이상 고열증은 예방 접종 후 매우 흔하게 관찰된다. 식욕부진증, 유 생산량 저하, 산란 저하, 구토, 신경성 문제점들, 혈액 수치들의 변화 그리고 유산이 문헌상으로 기술되어 있다. 잔류 내독성, 그리고 항원과 보조제(오일, 사포닌)의 발열물질 반응들이 이러한 반응들과 연관 있다. 개선된 생산 공정(정제와 정화)과 새로운 세대의 보조제들이 이러한 문제점들을 완화시킬 것이라는 희망적 방안을 제공하고 있다. (S. Martinod, 1995)

알레르기 반응들
일부 알레르기 반응들이 생물학적 제제의 사용으로 예상 된다. 예로, 가장 널리 사용되는 백신 중 하나인 구제역 백신의 경우, 보고된 반응율은 비록 일부 지역에서 훨씬 더 높은 비율로 발생하였다고 하지만 러시아에서 0.27%로부터 독일의 0.1%까지 범주였다. .(S. Martinod, 1995)
아래와 같은 인자들이 감작과 연관 있다.
-         세포(예, 구제역 백신의 어린 햄스터 신장 21 세포)
-         백신의 잔류 동물 혈청 내용물
-         난백 알부민
-         항원 그 자체
-         기타 제품 성분(예, 보존제)

아나필락시스(또는 Ⅰ형 과민증)는 백신 처치 수분 또는 수 시간 이내에 일어나며, 우둔, 호흡 곤란, 구토, 전율, 점막 청색증, 유연증, 폐 수종, 유산, 의기 소침, 그리고 가끔 폐사의 결과를 초래한다. 지연 반응(Ⅲ형 과민증)은 주사 8일에서 21일에 후에 일어난다. 이러한 문제들은 피부(구진, 삼출성 습진) 또는 피하(부종, 소양증)에 국한된다. (S. Martinod, 1995)

알레르기 반응의 위험성은 백신의 3번째 또는 4번째 주사 후 즉 반복 주사 후 증진된다.

소에서 구제역 예방 접종 후 알레르기 반응
즉각적인 형과 지연형 알레르기 반응들이 구제역 예방 접종 후 보고 되었다. 비록 총 빈도는 낮았지만, 심상치 않은 증가들이 어떤 경우에는 보고 되었다. 독일에서 사용되는 여러 백신들간의 비교는 상충되는 결과들을 야기 하였다.
구제역 백신으로 낙농 젖소의 연례적인 예방 접종에 대한 지연형 피부 반응(Ⅲ형 과민증)은 이전에도 보고되었다. 피부 병변은 주사 8 - 12일 후에 발생했다. 반응율은 러시아에서 0.27%로부터 독일의 0.1% 이하까지 범주였고 이스라엘에서 낙농 우군에 예방 접종 개체의 0.28%에서 발생하였다. Israel Yeruham 등은 이스라엘의 한 우군에서는, 평균 반응 율이 12.5%에 달하였다고 보고하였다.(Israel Yeruham et al.,2001),

혈청 레아긴(과민증 증상을 유발시키는 알레르기 항원에 대해 반응하는 물질)의 발현과 증가된 피부 과민증은 소에서 구제역 예방 접종에 대한 보편적 반응인 것처럼 보인다. 레아긴은 0, 1, 2, 및 3회 예방 접종 개체들 중 각각 0, 5, 19, 및 75%에서 입증 되었고 증가된 피부 과민증의 비율도 동시에 증가 되었다.( L. Black and T.W.F. Pay)

소의 구제역 백신에 대한 부작용(adverse reactions)에 연관 될 수 있는 여러 가지 인자들이 있다. 뚜렷하게 소를 취약하게 하고 비교적 높은 비율로 심각한 반응의 요인이 되는 가능성 있는 인자들로는 BVD-MD(소바이러스성설사점막병)와 요네병같은 질병의 동시 감염, 그리고, 더 낮은 정도로, 소의 일령과 품종을 포함한다. 모든 반응을 보인 소들은 이러한 소견을 보이기 이전에 적어도 1회 구제역에 대한 예방 접종을 하였다. 알레르기 반응 뿐만 아니라 감작의 원인이 되는 것 처럼 보고되었던 인자들 중 하나는 어린 햄스터 신장 세포(BHK) 유래물질이다. 이 물질은 소에서 반복적인 구제역 예방 접종 후 일어나는 지연형 반응의 요인으로 확인되었다.
Black는 실제 알레르기성 반응은 피하 경로 이외 소량의 백신을 피내로 우연히 처치함으로 시작될 수 있다고 주장하였다. 과거 살아있는 소의 혀에서 배양하여 생산된 백신을 사용시에는 어떠한 부작용도 관찰되지 않았다.
피부 괴사로 진물이 흐르는 피부 병변 부위는 세동맥 내막에 항원-항체 복합물이 축적되어 국소 혈액 공급을 방해하는, 지연형 백신 과민 반응에 의한 것 일수 있다.

돼지에서 구제역 백신 사용 후 알레르기 반응 보고
돼지에서 유유제(oil emulsion:OE) 구제역 백신의 사용 후 보고된 반응들은 드물고 신속하게 자체적으로 해결되었다. 잠정적으로 아나필락시스(과민증)의 결과에 기인한다고 할 지라도, 이러한 반응들은 거의 조명을 받지 못하였고 그 원인 기전은 아직 결정적으로 확립되지 못하였다.(L. Black et al.,1988)

시험돈에 대하여 구제역 백신을 3회(0, 35, 56일) 접종하고, 3차 구제역 백신 접종 10일 후 정맥으로 소 혈청(bovine serum) 1ml를 주입한 다음 증상을 관찰하였다. 주입 수 분 후에 발현되었던 증상들은 시끄럽고 빨라진 호흡, 귀 피부의 암적색 반점, 비틀거림, 의식을 잃고 쓰러짐, 수면무호흡증을 보였다. 수면 무호흡증은 약 1분 가량 지속되었다. 호흡이 다시 시작되고 의식이 되돌아오고, 뒤이어 회복되었다. 구제역 예방 접종을 하지 않고 소 혈청만 정맥에 주입된 개체들은 일시적인 호흡 증가 이외 어떠한 증상도 보이지 않았다.
이러한 실험 결과를 바탕으로 L. Black과 M.J. Francis는 유유제 구제역 백신의 BS 성분이 돼지에 알레르기를 유발할 수 있는 잠재력이 있다고 결론지었다.(L. Black et al.,1988)

동물의 많은 전염성 질병들은 백신을 적용하여 억제 되어 왔다. 비록 예방 접종이 종종 무해한 것으로 판단된다 해도 백신들이 부작용의 요인이 될 수 있다는 것을 인지함이 중요하다. 예방 접종은 중요한 의학적 조치이다.

참고 문헌
S. Martinod. Risk assessment related to veterinary biologicals side effects in target animals, Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 1995, 14(4) 979-989

L. Black and T.W.F. Pay. The evaluation of hypersensitivity tests in cattle after foot and mouth disease vaccination . J. hyg., Camb 1975 74 169

Israel Yeruham, Hagy Yadin, Moshe Haymovich and Shmuel Perl. Adverse reaction to FMD vaccine case report . Vet dermatology 2001 12 197-201

L. Black and M.J. Francis. Potential allergens in oil emulsion foot-and-mouth disease vaccines for pigs. Epidem Inf 1988 101 477-480

[양돈연구4]구제역의 경제적 영향

양돈연구회 원고 4

구제역의 경제적 영향

2010년 일부 구제역 발생 농장들에 대한 살처분 조치가 지연되면서 일부 지역에서는 구제역으로부터 회복된 가축들을 사육하는 경험을 하게 되었다. 그러면서 그 결과에 놀라움을 표출하면서 살처분 정책에 대하여 불만을 토로하기도 하였다. 많은 이들이 구제역을 높은 폐사율을 동반하지 않는 질병으로 경험하면서 그 경제적 영향을 크지 않은 것으로 판단할 수 있었을 것이다. 그러나 현재 지속적으로 예방 접종하면서 입고 있는 경제적 피해는 정확하게 평가되지 않고 있다. 여기에서는 구제역의 경제적 영향에 대한 일반적 사항들을 들어보기로 한다.

구제역은 아마도 경제적 영향의 견지에 있어서 세계에서 가장 중요한 가축의 질병이다. 이러한 요인들로는 생산 감소의 요인이 되는 질병의 가능성에 기인할 뿐만 아니라 또한 질병 존재에 대한 수의학적 조치들과 함께 지역적 그리고 국제적인 동물 교역에 관한 제한도 연관되어 있다.

구제역은 소, 양, 염소 및 돼지를 감염 시킬 수 있다. 이 병은 이병율은 높으나 폐사율은 낮고 고도로 전염성이 있다.

생산의 견지에서 구제역의 주 영향은 아래와 같다.

-         우유 생산량 저하와 착유 동물에서 유두 손상으로 인한 유방염의 발생 가능성 상승
-         번식 축군에서 유산과 수태 지연
-         어린 동물들에서 질병의 직접적인 결과와 어미 동물에서 유즙 생산 감소와 포유행위를 허락하지 않음으로 분만 직후 사고율
-         견인 동물에서의 파행, 경작과 물건 운반의 견지에서 동물의 일 수행 능력의 감소
-         발과 입의 병변의 결과 사료 섭취량 감소에 기인된 육성 동물의 체중 손실
-         집약적 생산 시스템에서 구제역에 걸려 회복한 개체들이 다리, 유두 또는 갑상선의 영구적인 손상으로 성숙되기 이전에 빈번하게 도태시켜야 한다.

감염 바이러스와 이환 동물의 형태에 따라 구제역의 심각성은 상당한 차이가 있다. 생산에 대한 즉각적인 영향과 성숙이전 도태를 초래하는 장기적 손상의 견지에서 높은 생산성의 동물에서 보통 더 심각한 영향을 받는다. 일반적으로 질병의 영향은 소와 돼지에서 더 뚜렷하다. 양과 염소 생산 시스템에 대한 충격은 낮은 경향이 있다. 그러나 어떤 구제역은 양과 염소에서 심각한 질병의 요인이 되기도 한다. 전반적인 육우 산업에 대하여 직접적인 생산 부분의 영향은 보통 작으나 동물 이동과 국제 교역 제한이 휠씬 더 심각한 손실 요인이 될 수 있다.

Oleksiewicz 등은 돼지들은 구제역에 대하여 면역 시키기 어렵고 질병에 대한 돼지들의 반응이 다양할 수 있다고 보고하였으나 그들은 아주 돼지가 밀집된 지역에서 구제역에 대한 신속하고 효과적인 대책의 필요성을 강조하였다. 돼지와 돼지 고기 제품과 연관된 가장 중요한 문제점 중 하나는 이러한 동물들이 바이러스의 빠른 증식자이고 돼지 고기 제품들은 청정 상태의 국가에서 질병의 잠재적인 위험 요소라는 점이다. 방목 돼지들과 잔반 급여 돼지들은 육류로부터 구제역에 걸릴 위험성이 높다.

집약적인 낙농과 양돈 생산 체계는 상재성 구제역에 직면하여 운영하는 것이 일반적으로 불가능한 것으로 판단된다. 그와 같은 생산 체계를 지속적으로 유지하기 위해서는 근절 또는 예방 접종으로 질병을 예방하여야 한다. 집약적인 낙농업을 구제역 위험성 있는 지역에서 종사한다면 동물들은 적절한 방어 수준을 유지하기 위해 매년 4회 이상 예방 접종 해야 한다. 그때에도 백신으로 사용된 바이러스와 다른 바이러스들에 의한 발병의 위험성은 남아 있다. 예방 접종으로 돼지의 효과적인 방어는 돈군의 빠른 회전 때문에 불확실하다. 처음에는 모체 이행항체를 가지고 단지 6개월 동안만 살면서 전 돈군의 대부분을 차지하는 비육돈에서 높은 면역 수준을 달성하기 어렵다.

유럽, 미국 및 기타 선진국들은 집약적 동물 생산이 집중되어 있기 때문에 구제역으로부터 이러한 지역들을 보호할 필요성이 크다. 아래의 사항들을 고려했을 때 구제역의 충격은 훨씬 더 중요하다. :

-         구제역 청정국가와 구제역 감염 국가 사이에는 살아있는 동물의 거래를 할 수 없다.
-         구제역 감염 국가로부터 구제역 청정 국가로 축산물의 거래에 심한 제약이 따른다. 최악의 시나리오는, 열처리한 육류만 수출할 수 있고, 이 경우에도 정기적으로 질병 발생 상황을 보고하는 처지에 처할 수 있다. 최상의 상황은, 어느 국가가 질병은 없으나 계속 예방 접종을 실시하는 경우 육류를 뼈를 바르고 수출할 수 있으나, 그와 같은 육류를 처리하고 감시하는 조건과 관련하여 엄격한 요구 사항들이 있다.
-         구제역의 존재는 구제역 청정국가로 신선한 과일과 채소 같은 다른 제품의 수출에 영향을 줄 수 있다.
-         활발한 수의서비스를 가진 국가들에서 국소 무역이 발생하였을 때 발생하게 된다. 동물의 구입과 판매를 어렵게 하는 동물 이동 제한 조치가 이행되게 된다. 이러한 조치들은 판매할 수 없는 성축들에 대한 가치 저하 또는 비용 상승 결과를 초래한다. 일부 국가들에서는, 사람의 이동 또한 제한한다. 이러한 조치는 시골 경제가 동물 생산이 아닌 여행을 바탕으로한 국가들에서 특히 중요하다.

참고 문헌
A.D. James and J. Rushton, The economics of foot and mouth disease, Rev. sci. tech. Off. int. Epiz. 2002 21(3) 637

[양돈연구3]예방 접종 동물에서 비구조 단백질(NSPs) 검사

양돈연구 원고 3 수정

예방 접종 동물에서 비특이 구조 단백질(NSPs) 검사

1^st edition

급속한 전파가 통제하에 들어온 이후 감염되었으나 인지하지 못한 개체들이 집단에 아직 존재할 수 있다. 이러한 개체들이 위험 요소가 될 수 있는 것으로 판단된다. 이들은 소량의 바이러스를 계속 배설(보독 개체)하고 속발성 유행의 요인이 될 수 있고 식품 체인에서 색출되어 수출 시장을 위태롭게 할 수 있다. 이러한 요인 때문에, 감염이 없음을 입증하기 위하여, 감염 지역에서 임상적 및 혈청학적으로 구성된 최종 검사를 실시하게 된다.(J.A. Backer et al., 2012)

예방 접종-사육(vaccination-to-live) 전략을 적용할 때, 구제역 청정 상태를 다시 회복함을 방해하는 두 가지 염려 사항들이 있다. 첫째 예방 접종은 감염 동물에서 임상 증상을 감추게 할 수 있고 바이러스 순환을 탐지할 수 없는 수준으로 억제할 수 있기 때문에 예방 접종은 유행 중 가벼운(인지하지 못한) 집단 내 발생 수를 증가 시킬 수 있다. 둘째 표준 혈청학적 ELISA는 감염되었거나 예방 접종한 동물 모두에 존재하는 바이러스의 특이구조 단백질에 대한 항체를 탐지한다. 이러한 것이 이전에 감염된 개체를 확인함을 불가능하게 한다. 백신은 비특이구조 단백질(NSP)에 대한 항체를 유도하지 않기 때문에, 이러한 항체들에 대한 검사가 감염 동물과 예방 접종 개체를 구분할 수 있으나, 이러한 NSP ELISA의 센서티버티(sensitivity: 민감성 혹은 정확성)는 예방 접종을 실시하지 않은 동물에 비해 예방 접종 동물들에 대해 더 낮다.( J.A. Backer et al., 2012)

예방 접종의 위험성을 평가하기 위해, 2가지 질문에 답할 필요가 있다. 얼마나 많은 인지하지 못한 감염 동물 또는 집단이 예방 접종 후 예상되는가 그리고 이를 색출하기 위해 얼마나 잘 최종 검사를 시행할 수 있는가?(J.A. Backer et al., 2012)

비특이구조 단백질(NON-SPECIFIC STRUCTURAL PROTEINS: NSPs)

구제역 바이러스는 12개의 단백질을 부호(암호)화한 8400개 뉴크레오티드로 구성된 양성 단일 가닥 RNA 유전자로, 이 중 4개는 특이구조 단백질로 바이러스의 캡시드를 구성하고 8개는 비특이구조 단백질로 함께 감염 세포에서 바이러스가 복제할 수 있도록 작용 한다. 특이구조 유전자는 1A, 1B, 1C 및 1D로 밝혀졌고, 비특이구조 유전자는 L, 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 3C 및 3D 로 구성된다.(R.P. Kitching, 2002)

NSP 양성의 의미

예방 접종 또는 예방 접종하지 않은 개체들은 구제역 바이러스에 감염된 다음 여러 가지 상태 즉, 급성 감염, 회복 또는 지속형 감염(보독 개체) 중 하나에 해당될 수 있다. 발생 후 감시의 주요 목적은 특히 다른 형태 감염을 감시하여 빠뜨리기 쉬운 준임상형 감염, 급성 또는 지속형 감염을 색출하는 것이다. 보독 개체가 아닌 회복된 동물들은 다른 개체에게로 전파 위험성이 제기되지 않으나, 이러한 존재들은 동일 또는 역학적으로 관련 있는 동물군에서 감염 동물의 존재에 대한 지시 인자일 수 있다.( David J Paton et. al., 2006) 즉 NSP에 대한 항체 검출은 기존 혈청형들의 구제역 바이러스에 과거 또는 진행중인 감염을 확인하기 위해 적용되고 있다. 현재의 구제역 백신은 항원 정제 단계를 거치게 되고, NSPs가 없는 상태가 되도록 제조하여 불활화 구제역 백신에 NSPs가 존재하지 않도록 하여 탐지되는 거의 모든 NSP 에 대한 면역 반응은 실제 감염에 기인하도록 하였다.(H. Yadin et al., 2007)

감염되어 최근 회복된 동물들은 바이러스들이 동물의 조직에서 복제하였기 때문에 이러한 단백질들이 노출되게 되고 숙주에 의해 특이 항체 생산을 촉진하게 될 것이기 때문에 NSPs에 대한 항체를 갖게 될 것이다. 따라서 이러한 항체들의 검출은 이미 구제역에 걸렸거나 아직도 바이러스를 가지고 있을 개체들을 확인하는데 이용될 수 있다.(R.P. Kitching, 2002)

예방 접종 후 구제역 감시 전략

백신들이 감염, 임상적 질병 그리고 이들 바이러스의 전파를 예방하는 정도는 백신의 효능, 감염 바이러스에 대한 항원성 관계, 예방 접종과 감염 사이의 시간, 적절하게 예방 접종된 개체들의 비율, 및 감염 강도 등을 포함한 다양한 변수들에 달려있다. 따라서, 특정 상황하에서 예방 접종된 개체들이 증상을 보이거나 또는 보이지 않으면서 바이러스에 감염되고, 전파시키고 보독 개체가 될 수 있다.(Barnett P.V. et al.,2002) 감염된 동물들은 색출하고 제거해야 하고 임상적 및 혈청학적 감시가 급성 또는 지속형 구제역 감염을 숨기고 있는 감수성 가축을 확인하는데 도움이 될 수 있다.( David J Paton et. al., 2006)

많은 인자들이 질병 부재를 혈청학적으로 입증할 수 있는 신뢰성에 영향을 미치는데 상호 작용한다. 한 집단에 대한 혈청학적 조사 시 모든 개체를 검사하지 않고 이용할 수 있는 검사 방법이 완전하지 않기 때문에 혈청학적 감시가 질병의 부재를 절대적으로 보장할 수 없고 이동 제한, 역학적 추적 그리고 임상적 감시를 포함할 종합적인 위험성 완화 방법들의 일환으로 보아야 한다. 결점을 가진 검사 방법의 센서티버티(sensitivity; 양성(질병에 걸린, 감염된, 혈청 양성의, 노촐된 또는 면역된) 집단이 양성의 집단-시험 결과를 초래할 확률)는 동물 개체 별로가 아닌 군 또는 전체 집단의 상태를 보여주는 것으로 이해함이 이러한 결점을 어느 정도 극복할 수 있다. 이는 적어도 하나의 감염 동물이 인지되는 경우 해당 그룹 전체를 감염된 것으로 분류함이 적절하고 따라서 적용 검사 방법으로 모든 감염된 동물을 확인하지 못할 지라도 적절한 분류는 가능할 수 있다. 이러한 이면에는 단지 한 감염 동물이 발견되었다 해도, 이러한 개체가 추가적으로 색출하지 못한 동물들에 대한 지시인자 일 수 있기 때문에 해당 전체 무리 또는 집단을 감염된 것으로 판단해야 한다는 것이다.( David J Paton et. al., 2006)

우리는 대유행 종료 시 모든 인지 못한 감염 동물들이 임상적으로 회복되고 이들이 NSP에 대해 혈청 전환이 일어났을 것이라고 가정한다. 따라서 최종 검진 모델은 혈청학적인 집단 검진에만 초점을 두게 될 것이다. 검사 지침은 지역(보호 구역, 감시 구역, 그리고 적용될 수 있다면 예방 접종 구역)과 축종에 따라 결정된다. 적용 집단 검진 전략에 따라, 야외 바이러스에 대한 항체 검사를 위하여 상당 수의 개체들로부터 혈액 시료를 채취한다. 최종 집단 검진을 받은 각각의 무리에 대하여 양성일 확률을 계산한다.(J.A. Backer et al., 2012)

감염 부재를 입증하기 위한 혈청 검사 설계 시에는, 혈청 시료 채취 시 존재할 것 같은 감염 수준에 대한 정보를 가지고 있거나 또는 추정을 내려야만 한다. 예로 전염성 질병을 다룰 때 한 집단이 감염되었다면, 그때 적어도 2%의 군들이 감염 되어 있을 것이고 감염 농장에서 5%의 동물들이 감염 되어 있을 것이라고 추정한다. 이때 확정된 신뢰 수준, 보통 95%로 이러한 빈도의 감염(설계 빈도)을 색출하기 위한 개체와 집단의 시료와 검사 비율을 설계 될 수 있다.( David J Paton et. al., 2006)

불행하게도, 여러 구제역 감염 무리에서 가장 가능성 높은 감염 빈도는 특히 긴급 예방 접종 무리에서 준임상 감염에 대하여 수치화 되어 있지 않다.

결론

NSPs에 대한 항체들의 검사 방법은 보독 개체를 탐지하는데 상당히 진전되었다. 그러나 검사 방법은 제약 사항들이 있고 어떠한 개체가 생존 바이러스 보독 개체일 수 있을 가능성을 배제하기 위해 개체 단위로는 신뢰할 수 있게 적용할 수 없다.

참고문헌

Barnett P.V., Carabin H. A review of emergency foot-and-mouth disease(FMD) vaccines. Vaccine 2002 20 1505-63

David J Paton et. al., Application of non-structural protein antibody tests in substantiating freedom from FMD virus infection after emergency vaccination of cattle. Vaccine 2006 24

H. Yadin et al., The NSP immune response of vaccinated animals after in field exposure to FMDV Vaccine 2007 25

J.A. Backer et al., Vaccination against foot and mouth disease Ⅱ regaining fmd free status Pre vet med 2012 107 41-50

R.P. Kitching, Identification of foot and mouth disease virus carrier and subclinically infected animals and differentiation from vaccinated animals. Rev. sci. tech. Off. int. Epiz. 2002 21(3) 531-538

[양돈연구2]준임상형과 지속형 감염(subclinical and persistent infections)(1)

양돈연구 원고 2

준임상형과 지속형 감염(subclinical and persistent infections)(1)
1^st edition

일반적으로 구제역 바이러스에 감염 된 동물들은 보통 바이러스에 노출된 다음 1-4일 후에 임상 증상을 보인다. 그러나 일부 동물들은 고열이나 뚜렷한 병변이 발현되지 않을 수 있다. 따라서 일부 동물들은 구제역의 임상 증상이 발현되지 않았음에도 불구하고 바이러스에 감염되어 바이러스를 배설할 수 있다.

구제역 바이러스에 의한 불현성(inapparent) 감염은 2가지 형태로 분류할 수 있다. 첫째 감염되어 임상 증상을 보이지 않으면서 바이러스를 전파시키는 동물과 둘째 임상 증상 형 구제역으로부터 회복된 후 바이러스가 지속으로 확인 되는 동물(Sutmoller and casas, 2002)이 그것이다.

구제역 바이러스에 지속형으로 감염된 동물들은 최소 28일 동안 바이러스 양성인 개체들로 정의(Sutmoller et al., 1968)되고 보통은 보독 개체(carrier)로 지칭한다. 지속형으로 감염된 동물들은 연관 바이러스 계통과 축종에 따라 일정 기간 동안 반추류의 인두(pharynx)로부터 단지 낮은 수준으로 바이러스를 배설함을 보여준다.(Salt, 1993) 지속형 감염의 최대 지속 기간은 양에서 4개월부터 아프리카 물소(Syncerus caffer)에서의 5년까지의 범주이다.(Alexandersen et al., 2002b) 돼지에서 구제역 바이러스 지속형은 실증되지 않았으며 아시아 물소(Bubalus bubalis)에서 지속형에 대한 정보는 없다.(Alexandersen et al., 2002b)

보독 개체로부터 감수성 숙주로의 구제역 바이러스 전파는 야외 상황하에서 아프리카 물소에서 소와 아프리카산 영양(임팔라; Aepyceros melampus)에게로 보여준 것 뿐 이다.(Bastos et al., 2000; Dawe et al., 1994) 그러나 실험실 조건하에서, 비록 실제 상황에서 이러한 일이 일어날 수 있는지에 대한 정보가 없다고 할 지라도(Alexandersen et al., 2002b), 보독 동물로부터 채취한 침을 소와 돼지에게 주사함은 감염의 요인이 되었다.

지속형으로 감염된 동물들과 달리, 준임상형 감염 즉 뚜렷한 임상 증상이 발현되지 않은 상태로 감염 된 동물은 고도로 전염성이 있을 수 있다.(Gibbens et al., 2001; Holzhauer et al., 2001) 숙주의 면역 상태 이외, 또한 관련된 구제역 바이러스 계통이 질병의 준임상형 경과에 한 몫을 한다.(Bouma and Dekker, 2002) 저하된 독성을 보여주는(Sa-Carvalho et al., 1997) 백신 바이러스에 의해 발생된다면, 준임상형 감염이 또한 나타날 수 있다. 예로, 백신 바이러스가 요인이 되었던(Enserink, 2007) 영국에서 2007년 구제역 발생 기간 중, 단지 소수의 감염 개체들만 증상을 보여 주었다.

준임상형 감염은 또한 고도 면역된 개체에 고도의 구제역 바이러스 감염 또는 예방 접종 역가가 낮은 개체에 가벼운 감염으로 예방 접종 반추 동물 군에서 발생할 수 있다.(Hutber et al., 1999; Yadin et al., 2007) 그와 같은 개체들이 보독 개체가 될 가능성은 조사되지 않았다. 그럼에도 불구하고, 이러한 개체들이 구제역 상재국에서 구제역이 유지되는데 중요한 역할을 하는 것 같다.(Kitching, 2005)

준임상형 감염 전파의 실례 : 2001년 네델란드 구제역 유입 과정에서의 송아지 감염(2)

2001년 3월 15일, 네델란드에서 한 임상 수의사가 Gelderland 지역 Oene의 착유 염소와 송아지 복합 농장에서 구제역 의심 증상을 신고하였다. RVV 전문가팀이 이 농장에 파견되어 일부 염소들이 고열, 급성 파행증, 입 내부와 유두 및 발 관상대의 수포가 있는 것으로 확인하였다. 그러나, 이 가검물로 실험실 진단은 ELISA 항원 검사에서 음성이었다. 2001년 3월 16일 추가적으로 일부 염소에서 수포 증상을 보였다. Institute of animal science and health ID-Lelystad에서 시행된 병리학적 검사는 비록 ELISA 항원 검사가 결정적이지 않았지만 구제역으로 진단했다. 이 농장의 모든 동물을 살처분 결정이 내려졌고 3월 17일 이행되었다.

2001년 3월 20일, Olst의 한 착유 농장이 구제역 임상 증상을 신고하였다. RVV 전문가 팀은 이 농장의 성우들에서 특징적인 구제역 병변을 발견하였고 다음날 ID-Lelystad 실험실은 ELISA 항원 조사로 구제역을 확인하였다.(case 2001/1)

3월 21일, 두번째 농장이 구제역을 신고하였다. 이 농장은 Welsum에 위치하였으며 Oene에 위치한 염소 농장의 소유자의 형제 소유였다. 두번째 발생은 당일 확인되었다.(case 2001/2) Oene에 위치한 염소 농장에서의 발생이 3월 22일 확인되었고 2001/3으로 등록되었다.

염소와 고기 송아지 농장에서, 송아지를 2001년 2월 23일 아일랜드로부터 수입하였다. 2001년 2월 21일, 이 송아지들은 아일랜드로부터 수출 선적되어 2001년 2월 22일 프랑스령 Mayenne에 있는 기항지에서 쉬었던 것으로 드러났다. 이와 일치하여, 영국 Llangarron에 위치한 감염 농장(영국 발생번호 2001/11)으로부터 수입한 양들이 이 기항지에 머물렀었다. 후에 이 양들 중 상당수가 혈청학적으로 양성인 것으로 밝혀 졌다. 아일랜드로부터 배송된 송아지들은 Noord Brabant Province의 Sprang-Capelle에 있는 농장을 목적지로 하는 송아지 250두로 구성되었다. 이 곳으로부터 75두의 송아지들이 Oene에 위치한 농장으로 이송되었고 85두는 Province of Gelderland의 Beesd에 위치한 농장으로 이송되었다. Sprang-Capelle과 Beesd에 위치한 농장들의 동물들을 사전에 예방적으로 살처분 하였다. 이 송아지들은 구제역에 감염되지 않은 것으로 나타났다. Oene에 위치한 농장의 75두의 송아지로부터 채취한 5시료들이 혈청학적으로 양성이었다. 이러한 동물로부터 임상증상의 기록이 전혀 없었다. 2001/3 사례로부터 분리된 바이러스로 시행된 염기 서열 분석은 영국 사례 2001/6의 바이러스와 동일한 것으로 입증되었다.

이러한 준임상 감염이 의심되고 전파가 안된 형태의 감염에 대한 의문을 해결하고자 네델란드에서 송아지를 이용한 감염 및 전파 시험을 실시하였다.(4) 결과 바이러스가 감염 송아지와 접촉한 송아지에게로 전파되지 않음을 보여 주었으며, 대부분의 송아지들이 접종 감염에 대해 육안적 검사 없이 사양가와 수의사에 의해 쉽게 인지될 구제역의 뚜렷한 육안적 임상 증상의 결과를 초래하지 않았다. 이러한 결과는 일반적으로 사양가가 매일 정상적으로 송아지를 세밀히 검사하지 않기 때문에 구제역 바이러스에 감염을 쉽게 놓칠 수 있음을 의미한다.

참고 문헌

P. Sutmoller and R. Casas. Olascoaga. 2002. Unapparent foot and mouth disease infection(sub-clinical infections and carriers): implications for control. Rev. sci. tech. Off. Int. Epiz., 21(3) 519-529
Joern Klein 2009 review understanding the molecular epidemiology of foot-and-mouth disease virus. Infection, genetics and evolution 9:153-161
F.H Pluimers et al., 2002 Lessons from the foot and mouth disease outbreak in the Netherlands in 2001. Rev sci tech off int epiz 21(3) 711-721
Annemarie Bouma et al., 2004 no fmd virus transmission between individually housed calves Vet Mic 98 29-36

[양돈연구1]구제역 유행 시 예방 접종 방법의 효과와 돼지에서의 결과

양돈연구 원고 1

구제역 유행 시 예방 접종 방법의 효과와 돼지에서의 결과

1^st edition

급속한 전파가 통제하에 들어온 이후 감염되었으나 인지하지 못한 개체들이 집단에 아직 존재할 수 있다. 이러한 개체들이 위험 요소가 되는 것으로 여겨진다. 이들은 소량의 바이러스를 계속 배설(보독 개체)하고 속발성 유행의 요인이 될 수 있고 식품 체인에서 색출되어 수출 시장을 위태롭게 할 수 있다. 이러한 요인 때문에, 감염이 없음을 입증하기 위하여, 감염 지역에서 임상적 및 혈청학적으로 구성된 최종 검사를 실시하게 된다. 예방 접종-사육(vaccination-to-live) 전략을 적용할 때, 구제역 청정 상태를 다시 회복함을 방해하는 두 가지 염려 사항들이 있다. (1)

첫째 예방 접종은 감염 동물에서 임상 증상을 감추게 할 수 있고 바이러스 순환을 탐지할 수 없는 수준으로 억제할 수 있기 때문에 예방 접종은 유행 중 가벼운(인지하지 못한) 집단 내 발생 수를 증가 시킬 수 있다. (1)

둘째 표준 혈청학적 ELISA는 감염되었거나 예방 접종한 동물 모두에 존재하는 바이러스의 구조 단백질에 대한 항체를 탐지한다. 이러한 것이 이전에 감염된 개체를 확인함을 불가능하게 한다. 백신은 비구조 단백질(NSP)에 대한 항체를 유도하지 않기 때문에, 이러한 항체들에 대한 검사가 감염 동물과 예방 접종 개체를 구분할 수 있으나, 이러한 NSP ELISA의 센서티비티(sensitivity)는 예방 접종을 실시하지 않은 동물에 비해 예방 접종 동물들에서 휠씬 더 낮다. (표1)(2)

표1. 실험적 감염으로 노출된 예방 접종 실시 및 미실시 소에서 비교 진단적 센서티버티(sensivity)

노출 후 기간(일)	두수	NCPanaftosa Screening(%)	IZS-Brescia(%)	Ceditest (%)	Svanovir (%)	Chekit (%)	UBI (%)
감염에 노출된 예방 접종 미실시 소
28-100 > 100	26 2	100.0 100.0	100.0 100.0	100.0 50.0	96.2 50.0	92.3 50.0	100.0 50.0
감염 근거가 있는 소만 포함한 감염에 노출된 예방 접종 소
28-100 >100	91-92 47	75.0 72.3	67.4 63.8	68.1 74.5	57.6 57.4	53.3 38.3	61.5 46.8
감염 28일 이후에 지속형으로 감염된것으로 밝혀진 예방 접종 소
28-100 >100	66 37	93.9 89.2	86.4 78.4	86.4 89.2	71.2 70.3	68.2 48.6	77.3 59.5

(source : David J. Paton et al., 2006)(2)

센서티버티(sensitivity): 양성(병에 걸림, 감염됨, 혈청 양성, 노출 또는 면역)인 시료가 양성결과를 보일 확률

예방 접종의 위험성을 평가하기 위해, 2가지 질문에 답할 필요가 있다. 얼마나 많은 인지하지 못한 감염 동물 또는 집단이 예방 접종 후 예상되는가 그리고 이를 색출하기 위해 얼마나 잘 최종 검사를 시행할 수 있는가?(1)

돼지에서의 예방 접종의 효과(3)

자돈에서 인위적 공격 감염은 보통 고도의 공격 용량을 피내 접종으로 하고, 결과적으로 접종 돼지에 의해 다량의 바이러스 배설과 심한 증상의 초래로 입증한다. 이러한 방법을 이용하여, Elbe 등은 유사한 실험에서 인위적 감염 14일전에 예방 접종한 돼지에서 감염됨을 입증하지 못함으로 예방 접종이 고도로 효능 있음을 보여 주었다.(4) 그러나 인위적 공격 감염 7일전에 예방 접종한 돼지들에서는 증상을 보였으며 접촉 감염된 돼지 2두에서 임상 증상은 보이지 않았으나 바이러스는 배설함을 보여 주었다.(4)

따라서 Orsel 등이 서술한 전파 실험에서는 감염 고리를 다르게 설정하였다. 피내 접종에 의해 예방 접종 자돈들에 접종하는 대신, 예방 접종하지 않은 자돈을 동일한 방법을 이용하여 접종하고, 이러한 개체들을 “바이러스 종자(seeders)”로 사용하였다. 공격 바이러스 량을 통제할 수 없었으나, 종자 돼지들을 감염 방법으로 사용하였다.
예방 접종한 자돈들을 접촉 감염으로 전염성 예방 접종 자돈을 만들기 위해 종자 돼지들과 접촉하게 수용하였다. 이러한 자돈들이 감염되었는지를 확정한 다음 이 자돈들을 새로운 예방 접종 돼지들과 함께 다른 돈실로 옮겨, 고도의 바이러스량에 노출됨을 방지하였다. 감염된 예방 접종 자돈들로부터 2번째 그룹의 예방 접종 자돈들에게로 전파를 연구하였다.
이러한 방법을 적용하여 자돈들이 구제역 바이러스에 감염은 예방 접종 자돈들과 예방 접종하지 않은자돈군 모두에서 심한 임상 증상과 고도의 바이러스 배설이 초래되었다. 바이러스 배설은 예방 접종을 하지 않은 자돈들에 비교하여 예방 접종 자돈들에서 약간 낮았다. 두 그룹 모두에서 감염 재발생 계수(R₀) R_nv와 R_v가 1보다 커 따라서 대규모 확산이 예방 접종 자돈군에서 조차 예상 되었다. 이러한 결과에 따라서 자돈들이 동일 군에 바이러스 배설 자돈들에 노출되었을 때 예방 접종이 대규모 발생을 예방하는데 효과적이지 않은 것으로 판단할 수 있다. 그러나 1일간의 새로운 감염 수(전파율)는 예방 접종을 실시하지 자돈군에서보다 예방 접종 자돈군에서 훨씬 낮았다. 이는 비록 전파가 예방 접종으로 예방되지는 않지만, 발생의 급증은 예방 접종으로 늦출 수 있음을 의미한다.(3)

참고 문헌

J.A. Backer et al., 2012 Vaccination against foot and mouth disease Ⅱ regaining fmd free status, Pre vet med 107
David J. Paton et al., 2006 Application of non-structural protein antibody tests in substantiating freedom from foot-and-mouth disease virus infection after emergency vaccination of cattle, vaccine 24 6503-6512
Karin Orsel, Annemarie Bouma 2009 The effect of foot and mouth disease vaccination on virus transmission and the significance for the field, CVJ vol 50:1059–1063
Eblé PL, Bouma A, de Bruin MG, van Hemert-Kluitenberg F,van Oirschot JT, Dekker A. Vaccination of pigs two weeks before infection significantly reduces transmission of foot-and-mouth disease virus. Vaccine 2004;22:1372–1378.

FMD(구제역) 상황실 사이트 개설에 즈음하여

FMD(구제역) 상황실 사이트 개설에 즈음하여

                                                             예 재 길
                                             한국양돈연구회 명예회원
                                          올텍 바이오 코리아(주) 대표이사

안녕하세요?
최근 우리나라 양돈산업을 위기상황으로 초래할 수 있는 FMD가 다시 발생하였습니다.
즉 2014년 7월 24일 경북 의성지역, 7월 28일 경북 고령지역 그리고 8월 6일 경남 합천지역에서 FMD serotype O의 야외 감염이 확인되었습니다.
그간 우리나라에서는 2010년 말부터 경북, 경기, 충청, 강원 등지에서 발생하여 감염돈군에서 살처분 및 예방적 살처분을 실시하였으나 전국적 발생 위험으로 인하여 부득이 FMD 예방접종을 실시하였습니다. 그러나 불행히도 3년 뒤 다시 FMD가 발생 하였습니다.

FMD 예방과 청정화의 어려운 현실
이제 우리나라에서 FMD는 그 질병의 발생 상황, 우리나라에서 상존하고 있는 FMD virus의 유전적 변이, 백신접종 시 나타날 수 있는 항체의 형성 정도 그리고 백신에 의한 NSP sensitivity 감소(백신접종 야외 감염 후 혈청검사 시 NSP 항체 검출율의 저하), 또한 지속접종돈에서 NSP 출현가능성 증가, 백신접종돈군에서 준임상형감염 및 불현성 감염 가능성 증가 등 여러 가지 어려운 현상들이 나타날 수 있는 상황이 되었습니다.
또한 FMD 백신 접종으로 인한 도축 후 도체에서의 abscess(화농소) 형성의 문제점, 이로 인한 백신접종 기피현상, FMD 백신 접종 후 충분한 항체형성 여부 등 여러 가지 문제점을 나타내고 있습니다.

FMD 상황실 사이트 개설의 필요성
이에 우리 한국양돈연구회에서도 FMD 백신접종, 바이러스 근절활동 및 원활한 방역대책을 내부적으로 정립하여 방역당국에 강력하게 건의하여 우리나라에서 FMD 청정화를 이룰 수 있는 기반을 만들고자
우선 우리 한국양돈연구회 홈페이지에 단독 사이트를 개설하여 많은 회원 여러분들의 의견을 보아 합리적 방역정책을 수립하여 우리의 목적을 달성하고자 합니다.
우선 한병우 회원께서 그 동안 우리나라 FMD 방역활동과 질병발생 추이 등을 감안하여 최근 FMD 연구결과를 요약하여 게재하였습니다.
일반 회원들이 쉽게 이해할 수 있는 내용이 아닙니다만 2014년 10월 16일 전국양돈세미나에서 추가 발표 및 설명이 있을 예정입니다.

앞으로의 방향 제시
우리회원 중에는 농림축산검역본부 FMD 역학조사위원(강화순 전회장), 여러분의 양돈분야 협의체 위원, 그리고 대한한돈협회 질병방역대책위원 및 여러 분야에 많은 회원분들이 계십니다.
이런 많은 분들의 적극적인 참여로 본 FMD 상황실 사이트가 활성화 되어 우리 한돈산업의 발전에 기여할 수 있기를 기대합니다.
또한 우리나라에서 FMD의 청정화를 위하여 우리 연구회내에 가칭"구제역 특별위원회"를 구성하여 지속적으로 관심을 가지고 효과적인 백신접종방안 및 방역정책개발을 할 수 있기를 기대합니다.
또한 매일 매일 FMD 백신접종을 실시하고 차단방역을 열심히 하고 있는 우리 양돈농가 여러분의 노고에 감사드립니다.
그리고 우리 한국양돈연구회 홈페이지에 FMD 상황실 사이트를 개설해 주신 현 김성훈회장님께 감사드립니다.
감사합니다.