올 들어 말라리아 환자 221명, 평년 2배로
김태주 기자 입력 2023.06.25. 21:02 조선일보
올 들어 6월 현재 국내 말라리아 환자가 최근 3년간 같은 기간 평균에 비해 2배 수준으로 급증했다. 사회적 거리 두기가 해제되며 야외 활동이 늘어났기 때문으로 보인다.
25일 질병관리청에 따르면 올해 1월 1일부터 지난 23일까지 국내에서 221명의 말라리아 환자가 발생했다. 2020년 같은 기간에는 115명이었고 2021년 120명, 지난해에는 105명이었다. 올해 말라리아 환자를 지역별로 보면 경기 138명, 서울 15명, 인천 24명 등 수도권이 전체의 81%를 차지했다.
지금 추세대로라면 올해 연간 말라리아 환자는 500명 안팎에 이를 전망이다. 말라리아는 모기에게 물려 걸리는데 , 국내 감염 환자는 2017년 515명, 2018년 576명, 2019년 559명으로 매년 비슷한 수준을 유지했다. 그러다 코로나로 사회적 거리 두기가 시행되고 외출이 감소하며 2020년 385명, 2021년 294명으로 급감했다. 하지만 지난해 사회적 거리 두기가 하나 둘 풀리면서 야외활동이 늘자 420명으로 늘었다.
해외여행이 재개되며 해외 유입 환자도 함께 늘어나는 추세다. 특히 올해는 때 이른 더위로 모기 활동이 빨라진 데다 예년보다 기온이 높을 전망이어서 말라리아 환자가 예상보다 더 큰 폭으로 늘 수도 있다.
김태주 기자
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말라리아[Malaria]
1. 원인 충체
사람의 말라리아(malaria)는 열원충속(genus Plasmodium)에 속하는 다음 4종의 기생원충의 감염에 의해 일어난다.
① 삼일열원충(三日熱原虫, Plasmodium vivax)
② 열대열원충(熱帶熱原虫, P. falciparum)
③ 사일열원충(四日熱原虫, P. malariae)
④ 난형열원충(卵形熱原虫, P. ovale)
말라리아는 학질(瘧疾) 또는 학(瘧)이라 하여 우리나라에서도 오래 전부터 알려진 열병으로서 지금도 우리나라는 물론 세계에서 널리 유행하고 있다. 세계적으로 약 33억 명이 말라리아 위험지역에 살고 있고, 매년 2억 5천만 명의 말라리아 환자가 발생하며, 연간 약 1백만 명 이상이 사망하는 것으로 추정된다. 따라서 세계보건기구(WHO)가 선정한 6대 열대병 중에서도 가장 중요한 질환으로 인정되고 있다. 열원충은 인체의 적혈구내에 기생하며, 적혈구를 파괴함에 따라 주기적인 열발작, 빈혈, 비종대 등의 증상을 나타내는 특성이 있다.
말라리아의 원어인 ‘malaria’는 ‘mal’(=bad) 또는 ‘aria’(=air)의 복합어로서 옛사람은 말라리아가 나쁜 공기에 의해 발병하는 것으로 생각했다. 그러나 지금은 모기가 옮기는 기생충질환으로 밝혀졌다. 말라리아가 기생원충에 의한 질환이라는 사실을 처음 밝힌 샤를르-루이-알퐁스 라베랑과 모기가 열원충을 전파한다는 사실을 처음 밝힌 로널드 로스가 노벨상을 받았음은 특기할 만하다. 또한, 뇌매독균(neurosyphilis)이 고온에 약하다는 점을 이용하여 뇌매독 환자에게 인공적으로 열원충을 감염시켜 고열이 나게 함으로써 매독치료에 이용했던 율리우스 바그너야우레크도 그 업적을 인정 받아 노벨상을 받았다.
그림 39. 말라리아 위험지역의 세계적 분포(WHO 자료, 2009). 남북한의 휴전선 일대도 전파 위험지역에 포함된다.
삼일열원충은 삼일열말라리아(tertian malaria)를 일으키며, 지리적으로 가장 넓게 분포하여 온대, 아열대와 열대의 모든 지역에서 유행한다. 열대열원충은 열대열말라리아(tropical malaria)를 일으킨다. 또한 뇌말라리아(cerebral malaria) 등 치명적인 합병증을 동반하는 중증 말라리아(severe malaria)를 일으키며 주로 아열대와 열대지역에 분포하나 온대지역에서도 간혹 발생한다. 이 두 열원충은 세계에 분포하는 대부분의 말라리아의 원인이 된다. 사일열원충은 사일열말라리아(quartan malaria)를 일으키며 그 분포는 열대열원충과 거의 같으나 발생 빈도가 훨씬 적다. 난형열원충은 난형 열말라리아(oval malaria)를 일으키지만, 그 분포가 매우 국소적이며 아프리카, 중동, 동남아시아 등 일부 지역에서만 볼 수 있다.
최근에는 해외여행이 증가하면서 여행 도중 감염되어 귀국 후에 발병하는 수입성 말라리아(imported malaria) 환자의 발생이 우리나라는 물론 말라리아의 유행이 전혀 없는 선진국에서도 커다란 문제가 되고 있다.
2. 생활사
열원충은 생물학적으로 모기를 종숙주로 하며, 사람은 중간숙주의 역할을 한다. 즉, 사람에게서는 무성생식인 분열생식(schizogony)과 유성생식인 배우자생식(gametogony)의 일부만을 영위하며, 본격적인 유성생식의 나머지 부분과 포자생식(sporogony)은 모기를 통해 영위하게 된다.
1) 인체내에서의 생활사
모기가 사람을 물 때 사람의 혈관에 주입되는 형태인 인체감염형은 길이 10-15 μm의 길쭉하게 생긴 포자소체(sporozoite)이다. 혈관으로 들어온 포자소체는 대식세포에 의해 많은 수가 파괴되지만 일부는 간세포(hepatocyte)로 들어가 전적혈구 주기(pre-erythrocytic cycle, P-E cycle)를 돌게 된다. 직접 또는 쿠퍼세포를 통해 간세포에 들어온 포자소체는 둥글게 변한 뒤 분열체(pre-erythrocyticschizont)로 발육한다. 분열체가 성숙하면 간세포가 터지면서 분열체에 들어 있던 분열소체(merozoite)가 밖으로 나와 주변 조직과 혈류에 들어간다. 전적혈구 분열생식(pre-erythrocytic schizogony) 기간은 6-16일이며 분열체가 포함하는 분열소체의 수는 1만-3만 개다. 기간과 분열소체의 수는 열원충의 종에 따라 다르다.
삼일열원충의 포자소체는 간세포에 들어가면 형태가 둥글게 변한 뒤 분열증식 없이 장기간 잠복한다. 이때의 충체를 수면소체(hypnozoite)라고 한다. 수면소체는 일정 기간 뒤에 다시 분열증식을 시작하여 재발(relapse)의 원인이 된다. 몸에 들어온 포자소체가 수면소체 또는 분열체로 분화하는 비율은 충주(strain)에 따라 다른 것으로 알려져 있다. 난형열원충은 수면소체를 형성할 가능성이 있다. 그러나 열대열원충과 사일열원충은 수면소체를 형성하지 않고 바로 분열체로 발육한다.
간세포 밖으로 나온 분열소체는 간의 굴 모양 혈관에서 적혈구로 침입하여 적혈구주기(erythrocytic cycle, E cycle)를 돌게 된다. 먼저 반지형(ring form) 또는 초기 영양형(early trophozoite)이 된 후 성숙한 영양형으로 변하고, 곧이어 미성숙 분열체나 성숙 분열체(schizont)로 발육한다. 성숙 분열체에는 6-24개의 분열소체가 들어 있으며 종에 따라 그 수가 다르다. 적혈구를 파괴하고 밖으로 나온 분열소체는 새로운 적혈구에 침입한다. 감염이 지속되는 기간 동안 새로운 적혈구 침입이 반복된다.
그림 40. 열원충(Plasmodium spp.)의 생활사.
적혈구 분열생식(erythrocytic schizogony) 기간의 길이에 따라 환자의 발열주기가 다르게 나타난다. 삼일열원충, 열대열원충, 난형열원충은 약 48시간, 사일열원충은 약 72시간으로서, 삼일열원충과난형열원충은 격일 간격으로, 사일열원충은 3일 간격으로 열 발작이 일어난다. 그러나 감염 초기에는 각기 다른 시기에 침입한 충체들에 의한 고열이 불규칙적으로 날 수 있다.
적혈구주기를 돌던 분열소체 중 일부는 생식세포를 만드는 유성생식주기(gametogony cycle)를 시작한다. 그리고 암수생식모세포(macro- & microgametocyte)로 발육하여 말초혈액에서 순환하다가 모기가 물 때 모기 체내로 옮겨진다.
2) 모기 체내에서의 생활사
모기 체내로 옮겨진 암수생식모세포들은 중장(中腸) 또는 위(胃)에서 수정할 채비를 갖추게 되는데, 먼저 수생식모세포(microgametocyte)의 표면에 여러 개의 긴 모양의 수생식세포(microgamete)가 돌출하게 된다. 이때 모습이 마치 여러 개의 편모를 내는 것처럼 보이므로 이 형상을 exflagellation이라 한다. 암생식모세포는 한 개의 암생식세포(macro-gamete)로 발육한다. 곧 이어 암수생식세포가접합(fertilization)한 후 접합체(zygote)가 된다. 여기까지가 유성생식기(gametogony)의 완료이다.
접합자는 운동성이 있는 운동접합체(ookinete)가 되어 위 상피세포 사이를 관통한 후 위 바깥 표면에 정착하여 구형의 난포낭(oocyst)이 된다. 그리고 포자모세포(sporoblast)가 형성되고, 핵분열을 한 후 포자소체가 형성된다. 열대열원충의 난포낭 한 개에는 약 1,000개의 포자소체가 들어 있다. 여기까지가 포자생식기(sporogony)에 해당된다. 포자소체가 성숙하여 운동성이 생기면 난포낭을 터뜨리고 나와 모기의 침샘에 모인다. 포자소체는 모기가 다음 사람을 물 때 혈관으로 주입된다.
3. 적혈구내 충체의 형태학적 특성
1) 삼일열원충(P. vivax)
감염된 적혈구는 정상적혈구보다 크며 종종 변형되어 있다. 염색성이 변화하여 정상적혈구에 비해 밝게 보인다. 반지형(ring form)은 다른 종의 열원충보다 다소 큰 편이고, 영양형(trophozoite)과 미성숙 분열체(immature schizont)는 아메바 모양이며 불규칙한 경우가 많다. 성숙한 분열체(mature schizont)에는 12-24개(평균 12-18개)의 분열소체(merozoite)가 들어 있다. 감염된 적혈구내에 붉은 반점(Schüffner’s dot)들이 보인다. 암수생식모세포(macro- & microgametocytes)는 구형 또는 난형이다. 한 적혈구에 여러 개의 충체가 들어 있는 경우는 비교적 드물다.
그림 41. 삼일열원충의 적혈구내 발육단계.
1-2. 반지형(ring form), 3-5. 영양형(trophozoite), 6-7. 미성숙 분열체(immature schizont), 8. 성숙 분열체(mature schizont), 9. 암생식모세포(macrogametocyte), 10. 수생식모세포(microgametocyte).
2) 열대열원충(P. falciparum)
감염된 적혈구의 크기는 정상적혈구와 비슷하거나 약간 작다. 염색성도 정상적혈구와 비슷하다. 반지형은 삼일열원충에 비해 상당히 작은 편이다. 성숙한 영양형과 분열체는 구형이지만 말초혈액에는 거의 나타나지 않는다. 이는 감염된 적혈구들의 표면에 접착성 단백질로 된 미세 돌기가 생겨 끈적끈적해져서 조직내의 미세혈관 벽에 붙어 있기 때문이라고 한다. 만일 말초혈액에 영양형이나 분열체가 나타난 환자가 있다면 이는 사망 직전 등과 같이 매우 심각한 상황에 있음을 의미한다. 감염된 적혈구내에 붉은 반점(Maurer’s dot)들이 나타날 수 있다. 암수생식모세포는 초승달형(crescenticform) 또는 바나나형(banana form)이다. 흔히 관찰되는 것은 한 적혈구에 여러 충체가 들어 있는 경우와 적혈구의 막 근처에 있는 반지형(marginal ring form)이다.
그림 42. 열대열원충의 적혈구내 발육단계.
1-3. 반지형, 4. 영양형, 5-6. 분열체, 7. 성숙 분열체, 8. 암생식모세포, 9. 수생식모세포.
3) 사일열원충(P. malariae)
감염된 적혈구가 정상적혈구 크기이며, 염색성도 정상적혈구와 거의 같다. 반지형은 삼일열원충보다는 다소 작고, 열대열원충보다는 다소 크며 세포질이 풍부한 편이다. 영양형과 미성숙 분열체는 둥글거나 적혈구 적도선에 걸쳐 있는 이른바 대상체(band form)인 경우가 많다. 성숙한 분열체는 6-12개(평균 8-10개)의 분열소체를 가지고 있으며 국화꽃 모양으로 배열되어 있다. 감염된 적혈구내에 반점들은 거의 없다. 암수생식모세포는 구형(round)이다. 한 적혈구에 여러 마리의 충체가 들어 있는 경우가 가끔 있다.
그림 43. 사일열원충의 적혈구내 발육단계.
1. 반지형, 2-4. 대상체(band form), 5-7. 분열체, 8. 성숙 분열체, 9. 암생식모세포, 10. 수생식모세포.
표 6. 말라리아의 임상적 특성과 열원충의 말초혈액도말 소견.
구분 | 삼일열원충 | 난형열원충 | 열대열원충 | 사일열원충 |
임상적 특성 | 잠복기 | 15(12-17)일 또는 6-12개월 | 17(16-18)일 또는 그 이상 | 12(9-14)일 | 28(18-40)일 또는 그 이상 |
초기 발열 양상 | 불규칙하거나 매일 | 불규칙하거나 매일 | 지속적 또는 매일 | 규칙적, 72시간 |
발열주기 | 44-48시간 | 48-50시간 | 36-48시간 | 72시간 |
빈혈 | ++ | + | ++++ | ++ |
중추신경계 침범 | + | ± | ++++ | + |
콩팥증후군 | ± | - | + | +++ |
말초혈액도말 소견 | 감염 RBC |
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크기 | 정상적혈구보다 큼 | 난형, 정상적혈구보다 큼 | 정상적혈구와 같거나 약간 작음 | 정상적혈구와 같거나 약간 작음 |
염색성 | 옅어짐 | 옅어짐 | 정상 | 정상 |
dots | Schüffner반점 | Schüffner반점 | Maurer반점 | Ziemann반점 |
반지형 | 적혈구 직경의 1/3-1/2 | 적혈구 직경의 1/3-1/2 | 적혈구 직경의1/5-1/6 | 삼일열원충보다 작음 |
영양형 | amoeboid | round, compact | oval, round* | round(band forms) |
분열체내 분열소체 수 | 12-18(12-24) | 8(6-12) | 8-18(8-26)* | 8(6-12) |
생식모세포 | RBC보다 큼 | P. vivax보다 작음 | 초승달 또는 바나나 모양 | P. vivax보다 작음 |
* 보통 말초혈액표본에서 관찰되지 않음.
4) 난형열원충(P. ovale)
삼일열원충과 매우 비슷하다. 가장 뚜렷한 차이는 감염된 적혈구의 표면에 날카롭게 뻗어 있는 돌기(fimbriation)가 흔히 관찰된다는 점, 반지형이나 영양형 등이 아메바 모양이라기보다는 구형에 가깝다는 점, 분열체내의 분열소체 수가 6-12개로 사일열원충과 비슷하다는 점 등이다.
그림 44. 난형열원충의 적혈구내 발육단계.
1. 적혈구, 2-7. 영양형, 8-14. 분열생식기, 15. 적혈구내 분열소체, 16. 암생식모세포, 17. 수생식모세포.
4. 역학적 특성
1) 말라리아의 역학적 유형
말라리아는 그 역학적 유형에 따라 대체로 4가지 정도로 나눌 수 있다. 가장 흔한 경우는 토착 말라리아(indigenous malaria)로서, 그 지역에 감염자, 매개모기 등이 모두 있어서 자연상태 하에서 계속 감염이 전파되는 경우를 말한다. 그 다음은 수입성 말라리아(imported malaria)로서, 외국의 유행지에서 감염되고 발병된 후 귀국하거나, 귀국한 후에 발병되는 경우를 모두 포함한다.
위의 두 가지 이외에 드문 경우로서 도입 말라리아(introduced malaria)가 있다. 이것은 수입된 증례(또는 증례들)에 의해 국내 모기가 감염되고 그 모기 체내에서 충체가 발육, 증식한 후 내국인을 감염시키는 경우를 말한다. 이 경우 첫 증례가 누구였는지 밝혀지면 이를 지표증례(index case)라고 부른다. 또 다른 유형으로 유발 또는 접종 말라리아(induced malaria)가 있는데 이는 수혈에 의한 감염, 마약중독자 간에 주사기를 통한 감염, 뇌매독 치료를 위한 의도적인 감염 등의 경우를 말한다.
2) 비종대율(spleen rate)과 원충률(parasite rate), 유행도의 지수
말라리아의 유행 정도를 측정하는 지표로는 두 가지가 주로 사용된다. 비종대지수(spleen index)는 그 지역의 2-9세 소아 중 비종대가 있는 소아의 비율을 말하며 이것이 실제의 유행도를 잘 반영할 때가 많다. 비종대율이 10% 이하이면 저유행성(hypoendemic)이라 하고, 11%-50%이면 중등도유행성(mesoendemic), 51%-74% 정도이면서 성인 감염률이 높으면 고도유행성(hyperendemic), 75% 이상이지만 성인 감염률이 낮은 경우를 범유행성(holoendemic) 지역이라 한다. 원충지수(parasite index)는 혈액도말표본에서 충체가 발견되는 비율을 말한다.
3) 세계적인 분포
삼일열원충이 가장 넓은 지리적 분포를 가지며 온대, 아열대와 열대지역에서 모두 유행한다. 열대열원충은 아열대와 열대에 분포하지만 감염인구가 가장 많고, 온대지역에서도 간혹 발생한다. 이 두 가지 열원충이 세계적으로도 주종을 이룬다. 사일열원충은 열대열원충과 거의 같은 지역에 분포하나 그 발생 빈도가 낮다. 난형열원충은 그 분포가 매우 국소적이어서 아프리카 일부 지역에서만 볼 수 있다. 최근의 말라리아 농후 유행지역은 아프리카의 중남부지역, 중미와 남미지역, 중동지역, 인도와 동남아시아지역, 말레이시아와 태평양 군도 등이다.
4) 매개체와 인체감염 경로
말라리아는 반드시 얼룩날개모기속(genus Anopheles)에 속하는 모기(일명 학질모기)의 흡혈에 의해 전파된다. 우리나라에서는 중국얼룩날개모기(Anopheles sinensis), An. pullus, An. kleini 등이 매체개가 될 수 있음이 확인되었다. 얼룩날개속 모기 중에서도 열원충 감염에 감수성이 있어야 하고, 포자생식기(sporogony)를 완료할 수 있을 정도로 충분히 수명이 길어야 한다. 인혈기호성(人血嗜好性, anthropophilism)이 강하고, 옥내기호성(屋內嗜好性, endophilism)이 있으면 말라리아 전파에 용이하다.
인체감염 경로는 모기가 사람을 물 때 모기의 침샘에 있던 포자소체가 사람에 주입되어 감염시키는 것이 자연적인 전파방식이며, 수혈 또는 마약중독자 사이에서는 분열소체가 주사기에 주입되어 감염되기도 한다. 장기이식으로 인한 감염, 태반을 통한 선천성 말라리아 감염도 가능하다.
5) 기후와 환경조건
기후조건은 모기의 수명과 모기 체내에서의 열원충 발육에 큰 영향을 미친다. 따라서 기후조건은 말라리아의 전파를 좌우하고 또한 유행 정도의 계절적 변동을 가져온다. 가장 중요한 인자는 온도와 습도이다. 적당한 기온은 20-30℃이며 더운 지역에서 감염이 만연하는 것은 기온과 밀접한 관계가 있다. 기온이 낮아져 16℃ 이하가 되면 모기 체내에서의 열원충 발육이 중단된다. 비교 습도는 적어도 60% 이상이 되어야 한다. 습기가 많으면 감염모기가 오래 생존하여 여러 사람에게 감염을 전파할 수 있다.
5. 국내 현황
1) 과거 유행상황
과거 우리나라에는 삼일열원충에 의한 토착형 말라리아가 크게 유행하였다. 1930년대 충남 서산군에서 사일열말라리아의 토착적 발생 보고도 있었으나 이후 더 이상의 유행은 기록된 바 없다. 열대열말라리아도 마약중독자를 통하여 오염된 주사기를 통한 전파가 한때 보고된 바 있었으나 곧 소멸되었다. 이 두 종류의 말라리아는 우리나라 기후조건으로 미루어 보아 앞으로도 정착하여 유행할 가능성은 거의 없다.
삼일열말라리아는 오래 전부터 우리나라에 만연하였으나 최초로 문헌에 기록된 것은 1913년이다. 말라리아 유행이 계속됨에 따라 1960년대에는 보건사회부가 세계보건기구(WHO)와 공동으로 말라리아 박멸사업(malaria control project)을 시행하기도 했다. 이 사업의 성과 때문인지는 모르겠으나 그 후 말라리아의 유행추세를 고찰한 여러 논문들에 의하면 지속적인 감소 추세를 보였고, 1970년대 후반부터는 거의 소멸된 것으로 보였다. 특히 1984년의 2예 발생 이후에는 토착형 말라리아 발생이 완전히 중단되었고, 해외 여행자가 여행 도중 감염되어 입국하는 이른바 수입성 말라리아(importedmalaria) 증례만이 1년에 10례 정도 보고되어 왔다. 그러나 매개모기인 중국얼룩날개모기(An. sinensis)가 농촌지역에 많이 서식하고 있었으므로, 외국에서 삼일열말라리아 환자가 계속 들어올 경우 말라리아 재정착의 가능성이 존재하고 있었다.
2) 말라리아의 재유행
1993년 경기도 북부 휴전선 부근에서 외국 여행 경력이 전혀 없는 병사가 삼일열말라리아에 걸린 예가 발생하였고, 해마다 감염자가 증가하여 2000년에는 4,142명에 이르렀다. 최근까지 매년 2,000명 가량 발병하는 추세이다. 과거 중국, 북한 등에서 유행하던 병원체와 유전자형이 비슷하여 극동지역에서 유래한 것으로 추정된다. 환자의 발생지역은 대부분 경기도 또는 강원도 북부지역으로 휴전선 부근에 밀집되어 있다. 세계보건기구는 북한에서도 1997년부터 말라리아가 발생하여 2001년에는 약 30만 명이 감염되었을 것이라고 보고하였으며 이는 최근까지 계속되고 있다.
6. 면역학적 특성
1) 선천성 저항
아프리카의 어떤 특정한 종족, 특히 Duffy negative(Fy-Fy-)인 혈액형의 경우는 다른 종족에 비해 말라리아에 대한 선천성 저항을 나타낸다. 적혈구 표면에 있는 더피(Duffy) 항원은 열원충을 받아들이는 수용체(receptor) 역할을 하는데 이것이 없기 때문이다.
한편 열원충은 적혈구의 형태나 기능이 모두 정상인 사람이 잘 감염되며, 낫적혈구빈혈(sickle cell anemia), 지중해빈혈(thalassemia) 등의 혈색소 대사이상, G6PD 결핍 등의 적혈구 기능이상, 또 일부 적혈구 구조이상이 있을 때에는 잘 감염되지 않는다. 이런 이유 때문에 유전질환이 있는 가계나 종족은 말라리아에 대한 저항성이 있고 그 유전병은 계속 자손에게 유전된다. 반면 정상인들은 말라리아에 쉽게 걸려 사망할 수 있으므로, 우생학적으로 인구의 역도태를 초래할 수 있는 점은 특기할 만하다.
그림 45. 국내 재유행 삼일열말라리아 환자 발생 현황(1993-2009).
2) 후천성 면역
말라리아에 감염되고 치유된 후 다시 말라리아에 걸릴 수 있으므로 후천성 면역은 그다지 인정되지 않는다. 그러나 어떤 종 또는 충주의 열원충에 감염되어 앓고 있는 동안에는 동종 또는 동일 충주의 원충에 의한 재감염을 어느 정도 방어할 수 있다. 이러한 면역을 감염면역(premunition) 또는 부수면역(concomitant immunity)이라 한다.
3) 백신 개발 전망
말라리아 백신(vaccine) 개발을 위해 많은 학자들이 연구하고 있으나 완전한 효과를 보이는 백신은 아직 개발되지 않았다. 다만, 포자소체에서 추출한 여러 항원 중 하나인 CSP(circumsporozoiteprotein)가 부분적인 예방효과를 보인다는 사실이 일찍부터 알려졌다. 이외에도 여러 종류의 백신이 연구되었으나 임상시험에서 제한적인 효과를 보였다. 백신 개발이 어려운 이유는 열원충의 생물학이 복잡하기 때문이다.
7. 발병기전
발병기전은 1차적으로 감염된 적혈구가 파괴되어 빈혈을 일으키고, 발열물질(pyrogen)을 유리하여 고열을 발생시킨다. 증가된 탐식작용과 함께 정상적혈구의 파괴도 증가되어 빈혈이 심화될 수 있다. 용혈로 인해 혈색소가 유리되어 혈색소뇨증(흑수열, black water fever)이 일어난다. 적혈구의 파괴가 증가되어 비장과 간이 비대해진다. 열원충이 혈색소를 소모하고 나온 산물인 헤모조인(hemozoin)은 불용성이어서 철을 고갈시키고 빈혈을 심화시킨다. 헤모조인 성분인 말라리아 반점(malarial pigment)이 침착되면 장기들은 어두운 갈색 또는 검은색으로 변한다.
열대열말라리아에서는 감염적혈구가 다른 세포에 달라붙는 세포부착현상이 일어나 국소조직 혈액순환장애를 일으킨다. 감염적혈구 표면에 기생충이 만들어 낸 부착단백질이 발현되며, 이 단백질들은 적혈구 세포막이나 내피세포의 수용체와 결합한다. 덩어리진 적혈구들이 작은 혈관을 막게 되므로 순환장애가 발생한다. 그 결과 여러 주요 장기에 저산소증(hypoxia) 또는 무산소증(anoxia)이 초래되어 장기의 기능저하가 초래되는데 이는 뇌말라리아의 주요 병변이 된다.
열원충이 방출한 항원성 물질에 대한 숙주의 면역반응도 중요한 발병기전이다. 열대열원충에 의한 뇌말라리아(cerebral malaria)에서는 종양괴사인자(tumor necrosis factor, TNF)와 인터루킨(interleukin)이 증가된다. 이와 같은 시토카인이 과량으로 존재하면 말라리아의 비특이적인 증상이 유발될 수 있다. 만성 사일열말라리아에서는 항체가 충체 항원 또는 보체와 결합하여 면역복합체(immune complex)를 만들고, 이것이 신장에 침착하면 사구체신염(glomerulonephritis)을 일으킬 수 있다.
8. 임상적 특징
열원충의 포자소체가 간세포내에서 분열증식하여 나온 분열소체가 적혈구에 침입한다. 적혈구 안에서 분열증식한 열원충은 적혈구를 파괴하고 나와 다른 적혈구에 침입하는 것을 반복한다. 적혈구 파괴가 임상 역치이상으로 진행되면 고열 등의 증상이 발현된다. 모기에 물린 후 증상이 나타날 때까지의 기간이 잠복기이다. 잠복기는 열원충 종에 따라 매우 다양하여 수주에서 수개월까지도 가능하다. 온대지역의 삼일열원충과 난형열원충은 전파가 없는 겨울에도 말라리아 환자가 발생할 수 있는데 이것은 잠복기가 수개월 이상이기 때문이다. 그러나 열대열원충은 잠복기가 8-12일 정도로 짧은 편이다.
말라리아 환자의 전형적인 임상적 경과는 수분 내지 한두 시간 동안 오한, 두통, 구역 등을 보이는 오한 전율기(cold stage)를 거쳐, 따뜻하고 건조한 피부, 빈맥, 빈호흡 등을 보이는 발열기(hot stage)가 3-6시간 이상 지속된 후 땀을 흘리는 발한기(wet stage)로 이어진다. 발열의 주기는 열원충의 종에 따라 다른데 삼일열말라리아는 격일 간격인 48시간, 사일열말라리아는 3일 간격인 72시간, 열대열말라리아는 36-48시간으로 다소 불규칙하다.
발열 이외에도 환자는 빈혈, 두통, 비종대, 혈소판감소증 등의 소견을 보인다. 빈혈은 적혈구의 파괴 때문에, 비종대는 적혈구 파괴 증가와 혈색소의 침착 때문에 생긴다. 혈소판감소증은 기전이 명확하지 않으나 면역학적기전에 의한 비장에서의 탐식작용에 의해 일어날 가능성이 높다.
열대열말라리아에서는 여러 가지 합병증이 초래된다. 감염적혈구의 세포막변화로 인해 모세혈관이 폐쇄되고 혈루가 감소하여 조직 저산소증이 초래되기 때문이다. 합병증의 종류와 중증도에 따라중증 말라리아(severe malaria)로 분류하고 응급환자를 특별 관리하게 된다.
그림 46. 열원충의 분열생식기에 따른 체온의 변화(Neva & Brown(1994)에서 모사).
뇌말라리아는 가장 심각한 합병증이며 주요 사망원인이다. 심한 두통, 혼수와 같은 의식장애가 발생한다. 혼수상태에 있다가 갑자기 사망할 수 있다. 후유증으로 겉질시각상실, 반불완전마비, 범경직, 소뇌조화운동불능 등이 있다. 감염 열원충 수가 많을 때 빈혈이 발생할 수 있다. 신장합병증도 흔하다. 급성 신부전은 요세관괴사나 무산소증에 의한 것으로 생각된다. 신장증후군은 급성 사구체신염에 의한다. 흑수열은 대량의 적혈구가 파괴된 후 혈색소가 소변에 섞여 소변색이 까맣게 되는 경우를 말하는데, 퀴닌(quinine)치료 후의 부작용으로 나타날 수 있다. 만성 사일열말라리아 때에는 면역복합체의 침착에 의해 사구체신염이 발생할 수 있다. 이외에 이질말라리아, 오한말라리아, 폐부종, 열대비장비대증후군, 저혈당 등이 합병증으로 발생할 수 있다.
말라리아의 재발에는 크게 두 가지 유형이 있다. 하나는 삼일열말라리아와 난형열말라리아 때 일어나는데 수면소체로 잠복하던 열원충이 분열증식을 뒤늦게 시작하여 발생하는 재발(relapse)이다. 간에 있는 수면소체를 치료함으로써 예방할 수 있다. 열대열원충이나 사일열원충은 이런 유형의 재발을 일으키지 않는다. 다른 유형은 면역작용으로 열원충이 억제되었거나 불완전한 치료로 인하여 혈액에 남아 있던 원충이 오랜 기간 경과한 후 다시 분열증식하여 증상이 나타나는 재발(recrudescence)이다. 네 가지 말라리아에서 모두 나타날 수 있다.
9. 진단
말라리아는 임상증상이 독특하므로 임상적인 경과만 잘 관찰해도 비교적 쉽게 진단할 수 있다. 발열주기가 매우 규칙적이며, 전형적인 경우 충체의 종까지도 진단할 수 있다. 그러나 확진은 혈액도말표본에서 원충의 관찰로 한다. 후층도말(thick smear)과 박층도말(thin smear)표본 두 가지를 모두 관찰하여야 한다.
후층도말은 많은 양의 혈액을 도말하여 말린 후 적혈구는 모두 용혈시키고 원충과 백혈구만 남겨서 검경하므로 말라리아의 양성, 음성 판정에 매우 편리한 방법이다. 그러나 종 감별은 어려울 때가 많이 있다. 박층도말은 적혈구와 백혈구의 단층(monolayer)이 생기도록 얇게 도말하여 관찰하는 것인데, 원충과 적혈구의 형태를 정확히 관찰할 수 있으므로 종 감별에 유용하다. 급성기에는 하루에 3매씩 3일간 검경하여 원충이 관찰되지 않으면 음성으로, 만성기에는 1주에 1매씩 8주간 검경하여 원충이 관찰되지 않으면 음성으로 각각 진단한다. 유도검사(provocation test)로 epinephrine(1:1,000) 0.5 ㎖를 피하주사하고 20분 뒤에 혈액을 채취하는 방법도 있다. 급성기에는 발열 직전과 직후에 충체를 검출할 확률이 높다.
그림 47. 삼일열원충(Plasmodium vivax)의 혈액도말 소견.
1. 반지형(ring form), 2-3. 영양형(trophozoites), 4. 성숙 분열체(mature schizont). Giemsa stain. x 1, 000.
그림 48. 열대열원충(Plasmodium falciparum)의 혈액도말 소견.
1. 반지형(ring form), 2. 반지형(right), 생식모세포(gametocyte, left). Giemsa stain. x 1, 000.
최근 열원충의 항원을 검출하는 방법과 열원충에 대한 항체를 검출하는 방법이 여러 가지 개발되었다. 이런 종류의 검사법은 키트화되어 현장에서 빠르고 편하게 쓸 수 있도록 고안되어 있다. 그러나 민감도와 특이도가 떨어져 집단검사용으로 많이 활용된다. 가장 정확한 방법은 중합효소연쇄반응법(PCR)으로 열원충의 DNA를 증폭하여 진단하는 것이다. 그러나 현장에서는 쓰기 어렵고 비용이 많이 드는 단점이 있다.
10. 치료
말라리아의 치료약제로는 무수히 많은 종류가 있으며 작용기전과 작용하는 열원충의 발육단계는 서로 다르다. 또한 최근에는 과거에 널리 사용하던 우수한 약제들에 내성을 보이는 열원충이 빠른 속도로 퍼져 나가고 있다. 그러므로 내성이 없으며, 치료목표로 삼은 발육단계를 사멸할 수 있는 약제를 올바르게 선택하는 것이 중요하다. 특히 약제내성은 심각한 문제이므로 세계보건기구는 내성생성 방지를 위해 반드시 두 가지 이상의 약제를 병합하여 사용하는 것을 권장한다. 합병증이 있을 때는 반드시 철저한 감시와 보존적 치료를 병행해야 한다. 특히 합병증을 동반한 열대열말라리아의 경우 환자가 갑작스럽게 사망할 수도 있는 응급상황이다. 임신부와 어린이는 말라리아에 취약하며, 치료에 대한 부작용이 우려되므로 각별한 주의가 필요하다.
다음은 세계보건기구가 추천하는 치료방법이다.
1) 합병증 없는 열대열말라리아
① 작용기전이 다른 두 가지 이상의 약제를 병합한다.
② 아르테미시닌(artemisinin) 기반 병합치료가 추천된다.
③ 추천 약제: artemether-lumefantrine, artesunate+amodiaquine, artesunate+mefloquine, artesunate+sulfadoxine-pyrimethamine
2) 합병증 있는 열대열말라리아
① 응급상황이다. 항말라리아 치료와 합병증에 대한 보조치료가 필요하다.
② 임상평가와 확진을 한 뒤 지체 없이 항말라리아제제를 투여하여야 한다.
③ artesunate(i.v. or i.m), artemether(i.m.), quinine(i.v. infusion or i.m.)
3) 합병증 없는 삼일열말라리아
① 클로로퀸 감수성 충주: chloroquine + primaquine
② 클로로퀸 내성 충주: artemisinin 기반 병합치료 + primaquine
③ G6PD 결핍일 때 primaquine투여에 주의한다.
4) 난형열말라리아와 사일열말라리아
① 클로로퀸 내성이 거의 없다.
② 난형열말라리아일 때 primaquine을 병용한다.
11. 예방
1) 집단관리법
말라리아의 집단관리법은 기본적으로 환자를 신속히 치료함으로써 모기가 생식모세포에 감염되지 않도록 하는 방법, 여러 가지 기술을 이용하여 모기를 구제하는 방법과 개개인이 모기에 물리지 않도록 예방하는 방법 등이 있다. 효과적인 백신은 아직 개발되지 않았다.
2) 해외여행 시의 예방법
해외여행 시 말라리아에 걸리지 않도록 하는 방법에는 여러 가지가 있겠으나 무엇보다도 모기에 물리지 않는 것과 예방약 복용을 들 수 있다. 모기에 물리지 않게 하기 위해 곤충기피제, 모기장, 모기코일, 모기스프레이, 노출이 적은 옷 등을 사용할 수 있다. 항말라리아제제를 정기적으로 복용하는 화학적 예방요법을 사용할 수 있으나 완전히 예방되는 것은 아니다.
세계보건기구는 말라리아 위험 정도에 따라 4가지 유형으로 분류하고 이에 따른 유형별 화학예방요법을 추천하고 있다. 제1유형은 말라리아 위험이 낮은 곳이어서 예방요법이 필요 없으며, 클로로퀸 감수성 삼일열말라리아만 존재하는 제2유형 지역에서는 클로로퀸을 예방요법에 사용한다. 클로로퀸 내성이 있는 삼일열말라리아와 열대열말라리아가 존재하는 제3유형 지역에서는chloroquine+proguanil을 사용한다. 약제내성 열대열말라리아에 감염될 위험이 높고, 감염 위험은 중등도이지만 약제내성의 정도가 높은 제4유형 지역에서는 mefloquine 또는 doxycycline 또는atovaquone-proguanil을 사용한다. 여행 1주일 전부터 시작하여 귀국 후 4주까지 복용해야 한다.
참고문헌