두창 예방과 종두법

주요 내용

1. 두창의 고전적인 두 변종은 바리올라 마요르(variola major)와 바리올라 미노르(variola minor)이며 바이러스를 흡입하면 입이나 코를 통한 비말감염으로 전염된다.

2. 두창을 예방하는 백신 접종인 종두법(vaccination)은 전 세계로 퍼져나갔고 19세기 종두법에 사용되는 우두바이러스가 바키니아바이러스로 대체되었다.

3. 보통 두창의 치사율은 약 30%로 농포 분포에 따라 달라질 수 있으며, 합병증은 약 8일 차 정도에 나타나기 시작하며 호흡계통에서 발생하는 단순 기관지염, 폐렴까지 다양하다. 원인은 바이러스, 박테리아일 수도 있고 피부의 박테리아 이차감염은 상대적으로 드물지만 발생하는 경우 고열이 유지된다.

두창의 원인 병원체

두창은 두창바이러스과(Poxviridae 폭스비리에) 코르도두바이러스아과(chordopoxvirinae 코르도폭스비리나에) 오르토두바이러스속(Orthopoxvirus 오르토폭스비루스)에 속하는 두창바이러스(variola 바리올라)에 감염되어 발병한다. 68,000년 전에서 16,000년 전 사이 설치류 바이러스에서 진화한 두창바이러스는 커다란 벽돌모양으로 크기는 302~350 nm × 244~270 nm 정도이다. 유전물질은 단일선형 이중가닥 DNA로서 게놈 염기쌍은 186개, 가닥의 양 끝에 헤어핀 루프가 있다. 두창의 고전적인 두 변종은 바리올라 마요르(variola major)와 바리올라 미노르(variola minor)이며 인간에게 감염되어 질병을 일으키는 오르토두바이러스는 두창, 우두, 바키니아, 원두의 4가지로 자연상에서 인간에게만 감염되고 실험실 환경에서 유인원을 비롯한 다른 동물들도 감염된다.

두창의 전염과 면역

1. 두창 바이러스를 흡입하면 입이나 코를 통해 비말감염되며, 감염자에게 인두점막으로 감염된다.             

감염된 사람과의 지속적인 대면접촉을 통해 사람과 사람 사이에 전염되고 위험반경은 감염자 주위 1.8 미터 정도이다. 감염된 체액이나 의복·침구 등 오염된 물체에 의해 원거리 감염도 가능하고 드물지만 버스, 열차, 건물 등의 폐쇄적 환경에서 공기를 매개로 바이러스가 전파된다. 두창바이러스는 태반을 통과하지만 선천적 두창의 발생정도는 상대적으로 낮다.

2. 전구증상 단계에서는 크게 전염성이 강하지 않다.

3. 바이러스는 질병이 진행 중인 전 과정에 걸쳐 전염될 수 있으나, 발진이 처음 일어나는 1주일간 대부분의 피부 발진이 그 형태가 보존되어 가장 전염성이 강하다.

4. 7~10일 뒤 발진 위로 딱지가 형성되면 전염성은 수그러들기 시작한다.

5. 최후의 두창 딱지가 떨어질 때까지 전염성을 지니고 있다.

6. 두창은 전염성이 매우 높지만 다른 바이러스성 질병들과 비교해 비교적 느리게 전파되고 전파 지역도 넓지 않다. 이유는 전염되기 위해서는 발진이 나타난 이후의 근접 접촉이 필요하기 때문이며 감염기간이 짧다는 점도 총전염률에 영향을 미친다.

7. 온대기후 지역에서는 두창 감염이 겨울과 봄철에 가장 많이 일어나며 열대기후 지역에서는 계절별 편차가 눈에 띄지 않고 일 년 내내 두창이 유행한다.

8. 두창의 면역은 두창 환자의 나이와 획득면역에 의존한다. 예방접종으로 얻은 면역력은 시간이 지남에 따라 감소하여 대략 30년 안에 사라진다.

9. 두창이 곤충이나 동물을 통해 전파될 수 있는지, 또 무증후성 보균자는 없는지 여부는 밝혀지지 않았다.

두창의 진단

1. 섭씨 38.3도 이상의 급성 발열 및 그 이후 발생하는, 다른 명백한 이유가 없는 수포성 또는 농포성 발진이 확인된다.

2. 현미경 두바이러스는 특유의 세포질 봉입을 나타내며 가장 중요한 것은 소위 과리네리체로서 이곳이 바이러스 복제의 장소이다. 과리네리체는 헤마톡실린 및 에오신을 염색하는 생체조직검사에서 쉽게 확인될 수 있으며 분홍색 얼룩처럼 보인다. 농포 속의 유체나 딱지를 전자현미경 검사해 보면 오르토두바이러스 감염을 빠르게 진단, 모든 오르토바이러스들은 전자현미경으로 보았을 때 모두 똑같은 벽돌모양 비리온을 나타낸다.

천연두를 예방하기 위한 최초의 시도

두창 환자의 딱지 감염물질을 피부에 접촉시키는 인두법(variolation)이 유럽에서 시도되기 이전에 아프리카, 중국, 인도에서 이루어졌다. 중국의 인두법 사례는 10세기 후반부터 쉽게 찾아볼 수 있으며, 16세기 명나라 때 매우 널리 사용되었다. 인두법이 성공하면 두창에 대한 지속적인 면역을 얻을 수 있으나 두창바이러스에 감염시키는 것이기 때문에 심각한 감염증이 나타날 수 있다. 인두법을 시술받은 자가 다른 이에게 두창을 옮길 수도 있으며 인두법의 치사율은 0.5~2%로, 천연두의 치사율 20 30% 보다는 훨씬 낮다.

인두법을 유럽에 전한 메리 워틀리 몬태규

오스만 제국에 머물면서 인두법을 관찰하고 이를 서간에 상세히 기록한 워틀리 몬태규가 잉글랜드로 귀환한 1718년 이래 인두법은 폭발적으로 시술되었다. 1721년, 코튼 매더와 동료들이 보스턴에서 수백 명에게 인두법을 시술하여 물의를 일으켰다.

종두법의 발견

1796년, 잉글랜드의 농촌지역인 글로스터셔주 버클리 읍의 의사 에드워드 제너가 우두 발진에서 나온 물질이 인두법과 같은 면역효과를 낼 수 있다는 사실을 발견하고 같은 해 5월 14일에 18세 제임스 핍스에게 우두를 접종하였고, 7월 1일에 우두를 재차 접종하여 두창에 대한 면역이 생겼음을 확인하였다. 우두바이러스는 두창바이러스와 같은 과에 속하는 두바이러스의 일종으로 제너는 자신의 접종에 사용된 물질을 백신(vaccine)이라고 불렀다.

두창의 예방

바카는 라틴어로 vacca이며 암소를 뜻하며 백신 접종은 인두법보다 훨씬 안전하며 천연두 전염의 위험도 없었다. 백신을 접종하는 종두법(vaccination)은 전 세계로 퍼져나갔고 19세기에 종두법에 사용되는 우두바이러스가 바키니아바이러스로 대체되었다. 바키니아는 우두바이러스 및 천연두바이러스와 같은 과에 속하지만 유전적으로 두 바이러스와 모두 구분되며 바키니아 바이러스의 기원과 이것이 백신 효과를 내는 경위는 아직 밝혀지지 않았다.

1. 천연두 백신은 감염성 바키니아 바이러스의 생바이러스로 만들어지며 두 갈래가 진 분지침을 백신 용액에 담그고, 상완부 피부에 수 초에 걸쳐 수 번 찌른다.

2. 접종이 성공하면 침을 맞은 자리에 3~4일 이내로 붉고 가려운 돌출부가 돋아남. 접종 1주 차에 돌출부는 고름이 가득 찬 커다란 농포를 형성하고, 마르기 시작한다.

3. 2주 차가 되면 농포가 말라서 딱지가 형성된다.

4. 3주 차에 딱지가 떨어지고 작은 흉터가 생긴다. 바키니아 백신을 통해 만들어진 항체는 우두, 원두, 두창을 비롯해 다른 오르토 두바이러스에 대한 예방력도 갖는다.

5. 최초 접종 10일 후 항체의 무력화가 확인되며, 7일 후에 재접종한다.

6. 역사적으로 봤을 때 백신 접종자의 95%가 천연두 감염을 막음으로써 천연두 예방에 탁월한 효과를 보였다.

7. 두창 백신은 이후 3~5년 동안 높은 수준의 면역력을 제공, 이후 면역력은 감소한다. 다시 백신을 맞으면 면역력은 더 오래 지속된다.

8. 1950년대~1960년 유럽에서 이루어진 두창 연구 결과

- 10년 안에 백신을 맞은 사람들의 두창 치사율은 1.3%

- 11~20년 전에 백신을 맞은 사람들의 두창 치사율은 7%

- 20년보다 더 전에 백신을 맞은 사람들의 두창 치사율은 11%

- 백신을 맞지 않은 사람들의 치사율은 52% 

9. 이러한 위험부담이 있기 때문에 두창이 박멸되고 두창 자연감염으로 인한 사망자 수가 백신 부작용으로 인한 사망자 수 이하로 떨어지자 아동의 정기 백신 접종이 미국에선 1972년, 유럽 대부분의 나라에서 1970년대 중단되었다.

10. 의료계 종사자들의 정기 접종도 1976년 중단되었다.

11. 군대 징집병들에 대한 접종도 1990년에 종료되었으나 중동과 한국의 징집병들은 여전히 접종을 받는다.

12. 1986년이 되자 전 세계 모든 나라에서 두창 백신의 정기 접종이 중단되었고 현재 두창 예방접종은 사고로 바이러스에 노출될 위험이 있는 연구실 인력들에게만 권고된다.

두창 백신

두창 백신 부작용

두창 백신으로 인한 부작용이나 위험부담도 존재한다. 과거에는 백신을 맞은 사람 1,000명 중 1명꼴로 백신 접종 부위의 알레르기 반응(다형홍반)이 나타나며 바키니아 바이러스가 신체 다른 부위 또는 다른 사람에게 전파되는 등 심각하지만 생명은 위험하지 않은 증상이 발생한다.

1. 생명이 위험할 정도의 부작용은 백신을 처음 맞은 1백만 명 중 14~500명 꼴로 나타난다.

2. 1백만 명 중 한두 명(0.00198%)이 백신을 맞은 결과 사망하며 원인은 백신접종 후 뇌염이나 접종부위의 심각한 괴사(소위 진행성 바키니아)이다.

두창 백신 치료

바이러스에 노출되고 3일 안에 백신을 맞으면 두창 증세를 매우 유의미하게 감소시키거나 아예 나타나지 않게 한다. 노출 이후 4~7일 기간에 백신을 맞으면 약간의 보호를 얻거나 증세를 다소 완화 시킨다.

백신을 제외한 치료

1. 상처를 치료하고 감염을 통제, 환기, 체액 보충 등의 대증치료

2.악성 두창 및 출혈성 두창은 체액교체 등 쇼크 대처법과 동일한 치료법이 사용

3. 준융합성 및 융합성 두창은 광범위 화상과 유사한 치료법이 사용

두창을 사후 치료할 수 있는 검증된 약물은 없으며 최후의 천연두 유행 이후 항바이러스제 치료가 매우 진보하였다. 키도포비르라는 항바이러스제가 치료 제로 작용할 가능성을 시사하였으나 정맥주사로 놓아야 하며 심각한 신장독을 발생시킬 수 있다는 위험부담이 있다.

두창의 예후

1. 보통 두창 치사율은 약 30%, 농포 분포에 따라 달라질 수 있다.

- 보통 유형 융합성 천연두의 치사율은 50~75%

- 보통 유형 준융합성 천연두는 약 25~50%

- 발진이 이산적일 경우 치사율은 10% 이하

- 1세 이하 영아의 치사율은 유형을 막론하고 40~50%

- 보통 유형 두창이 치명적일 경우, 대개 감염 10일~16일 차에 사망

2. 악성 천연두의 치사율은 90% 이상이며 출혈성 천연두의 치사율은 거의 100%이다.

3. 소두창의 치사율은 1% 이하이며 천연두바이러스가 만성적이거나 재발할 수 있다는 증거는 없다.

4. 두창으로 인한 사망원인은 명확하지 않으나, 다수의 장기와 관련되어 있으며 면역복합체 순환, 통제불능의 면역반응, 압도적 바이러스혈증 등이 죽음에 기여하며 초기 출혈성 천연두의 경우 발열 이후 약 6일 정도에 갑자기 사망한다.

5. 출혈성 천연두의 사망원인은 심부종이며, 폐부종 수반 되기도 한다. 말기 출혈성 천연두의 경우 지속적 바이러스혈증, 면역반응의 무력화, 심각한 혈소판 감소 등이 사망원인이다.

6. 악성 천연두의 사망원인은 체액·전해액·단백액이 생명유지를 위해 필요한 양에 미달하거나, 전격성 패혈증이 일어나서 등 화상과 유사한 증상을 보인다.

두창의 합병증

1. 호흡계통에서 발생하며 단순한 기관지염에서 죽을 지경의 폐렴까지 그 정도는 다양하다. 약 8일 차 정도에 나타나기 시작하고 원인은 바이러스, 박테리아일 수도 있다. 피부의 박테리아 이차감염은 상대적으로 드물지만 발생하는 경우 고열이 유지된다.

2. 그 외 합병증 성인에게 더 흔하고 일시적 장애를 유발할 수 있는 뇌염(500명 중 1명), 얼굴에 두드러지는 영구적 흉터, 안구 관련 합병증(모든 사례 중 2%)이 있다.

- 눈꺼풀, 각막, 결막에 농포가 형성, 각막염, 결막염, 홍채염, 각막궤양, 모양체염, 시신경위축증 등의 합병증이 발생

- 각막염 및 각막궤양 발생자 중 35%~40%가 실명

- 출혈성 천연두는 결막하 출혈 및 망막 출혈을 발생 

3. 아동기 천연두 환자의 2~5%가 비리온이 관절과 뼈에 닿아 천연두 골수염 (osteomyelitis variolosa)을 발생한다. 발진은 대칭적으로, 팔꿈치, 종아리뼈, 정강이뼈에 가장 많았으며 특징적인 골단을 유발하고 뚜렷한 골막 반응을 일으킨다. 부어오른 관절은 운동을 제한하고, 관절염의 결과  강직증, 뼈의 기형화, 사지 변형, 손가락 길이 감소, 관절동요이다.

유명한 감염자

1. 기원전 12세기 이집트의 파라오 람세스 5세 미라에서 발견

2. 1661~1722년 중국황제 청나라 4대  강희제 두창 감염 후 생존

3. 1789~1797년 조지워싱턴 미국의 1대 대통령도 두창에 감염 후 생존

4. 1767년 11세 볼프강 아마데우스 모차르트는 오스트리아의 두창 유행 후 생존

출처: 제1급 감염병_두창_페스트_탄저_보툴리눔독소증_야토병_대응지침, 질병관리청, 2023