결핵균과 바이러스에 동시 감염돼 중증으로 악화하는 메커니즘과 원인이 국내 연구팀에 의해 밝혀졌다.
연세대 의대 미생물학교실 신성재ㆍ권기웅 교수와 연세대 생명시스템대 하상준ㆍ이인석 교수ㆍ강태건 박사 연구팀은 마우스 모델을 통해 결핵 감염 후 바이러스 감염으로 중증 결핵으로 진행되는 면역학적 메커니즘과 핵심 인자를 밝혔다.
이를 통해 결핵 악화를 효율적으로 제어할 수 있는 방법과 원리를 제시했다.
연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 최신호에 게재됐다.
결핵은 후천성면역결핍증(AIDS), 말라리아와 함께 세계보건기구(WHO)가 정한 3대 감염 질환 중 가장 심각한 감염병이다.
전 세계 인구 중 20억 명 정도가 결핵균에 감염된 것으로 추정된다. 우리나라는 결핵 발생률과 사망률은 여전히 경제협력개발기구(OECD) 회원국 중 가장 높은 편에 속한다.
결핵 환자 중 활동성 결핵 환자는 심각한 폐 병리를 수반한 중증 결핵으로 진행되기도 한다.
최근 다제 내성 결핵균, 고병원성 결핵균 증가, 코로나19 바이러스 유행 등으로 결핵 관리 중요성이 커지고 있지만 결핵 감염 후 바이러스 감염으로 인한 중증 결핵 등의 원인은 명확히 밝혀지지 않았다.
연구팀은 결핵균에 감염된 마우스 모델을 확립한 후 일부 마우스에 면역 반응을 유발하는 림프성 뇌수막염 바이러스를 동시 감염시켜 두 그룹간 결핵 진행 경과를 비교했다.
그 결과, 결핵균 단독 감염군에서는 심각한 폐 병리가 관찰되지 않았지만 바이러스 동시 감염군에서는 괴사성 육아종을 동반한 광범위한 폐 염증이 관찰됐고 매우 높은 수준의 결핵균 증식이 나타났다.
결핵균-바이러스 동시 감염 후 중증 결핵으로 악화된 폐 병리, 단독 감염군과 비교해 바이러스 동시 감염군에서 괴사성 육아종이 동반된 중증 폐 병리와 광범위한 폐 염증이 관찰됐다.
연구팀은 마우스 모델의 폐 조직과 배수 림프절에 대한 면역 반응 분석을 통해 바이러스 감염을 원인으로 한 결핵 병리 악화와 과도한 결핵균 증식 메커니즘을 확인했다.
면역 반응 분석 결과, 결핵균에 노출된 후 바이러스 감염으로 인해 1형 인터페론이 과도하게 증가했다. 이로 인해 결핵균 제어에 필수적인 결핵균 특이적 T세포가 폐 조직 내에서 감소했다.
또한 연구팀은 결핵균 단독 감염군, 바이러스 동시 감염균, 바이러스 동시 감염균에 1형 인터페론 수용체 중화(中和) 항체 처리군 세 그룹으로 분류해 폐 조직 면역세포들에 대한 단일세포 수준의 정밀 전사체 분석을 진행했다.
그 결과, 중화 항체 처리군은 결핵균 단독 감염군과 동일하게 바이러스 동시 감염에 의한 악화된 폐 병리를 동반한 중증 결핵이 나타나지 않았다.
1형 인터페론이 폐 조직 내 특정 큰 포식세포가 생산하는 케모카인 CXCL9과 CXCL10 발현을 억제한다는 사실을 확인했다.
해당 케모카인은 활성화된 T세포를 림프절에서 감염 조직으로 유입하는 것을 촉진하는 인자로 알려져 있다.
케모카인 감소는 활성화된 결핵균 특이적 T세포의 폐 조직 내 유입 감소로 이어지고 결핵균 특이적 T세포 유래 2형 인터페론도 감소시켜 결핵균의 활발한 증식을 제어하지 못하고 폐 면역 병리를 유발한다.
신성재 교수는 “이번 연구로 바이러스 감염에 의한 중증 결핵 유발 메커니즘을 규명할 수 있었다”며 “결핵 악화 메커니즘을 규명함으로써 향후 중증 결핵으로 진행을 억제하는 치료법 개발과 치료제 평가법은 물론 효율적인 결핵 백신 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 했다.
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