인플루엔자 바이러스, 신종플루, 메르스(중동호흡기증후군) 등 호흡기 바이러스가 우리 몸을 침투할 때, 항바이러스 면역반응이 어떻게 진행되는지 국내 연구팀에 의해 새롭게 밝혀졌다.   

  특히 피로 물질로 알려진 ‘활성 산소’가 면역반응의 핵심 물질인 ‘인터페론’의 분비를 증가시키는 것으로 밝혀져, 호흡기 바이러스 감염 치료와 예방에 새로운 전기가 마련될 것으로 기대된다. 

  서울대학교 의과대학 이비인후과학교실 김현직 교수팀은 호흡기 바이러스가 우리 몸을 침투할 때 호흡기 점막에서 활성 산소가 증가하는데, 이것이 인터페론의 분비를 증가시켜, 면역력을 높이고 바이러스 감염을 억제할 수 있음을 밝혔다.  

  연구팀은 건강한 사람에서 채취한 호흡기 점막 세포를 배양한 후, 인플루엔자 A 바이러스를 감염 시켰다. 그 후 실험군 세포에는 항산화제로  활성 산소의 생성을 억제하고, 대조군 세포에서는 그대로 두었다.

  연구팀은 두 군에서 인터페론의 분비량과 인터페론 유도성 유전자(Mx1, 2,5-OAS1, IFIT1, CXCL10)의 발현 정도를 분석했다.  

  그 결과, 실험군은 대조군에 비해 호흡기 점막 인터페론 중 인터페론 람다의 분비가 현저히 감소했고, 바이러스의 사멸에 관여하는 인터페론 유도성 유전자의 발현이 절반 이하로 감소했다. 

  이로 인해 실험군에서 인플루엔자 바이러스 감염이 더 심해지는 것이 관찰되었다.  

  즉 호흡기 점막 세포에 활성 산소를 억제했더니, 선천성 면역체계의 핵심 물질인 인터페론의 분비가 줄어들면서 호흡기 바이러스 감염이 악화되는 것으로 생각된다.  

  특히 ‘Duox2’ 라는 물질이 호흡기 점막에서 활성 산소 생성에 주도적인 역할을 하고, 호흡기 점막에 침투한 바이러스를 효과적으로 감지하고 인터페론 람다의 분비를 유도하는 것으로 밝혀졌다.

  우리 몸의 면역체계는 선천성 면역과 후천성 면역으로 나뉜다. 선천성 면역체계는 바이러스를 포함한 외부 병원균들과 직접 접촉하는 비강을 포함해 호흡기, 소화기, 생식기 등의 점막에서 작동한다. 

  그 중 호흡기 점막에 바이러스가 침입하면 그것을 인식하고 저항하기 위한 면역체계가 활성화되는데 이러한 점막의 선천성 면역체계를 조절하는 핵심물질이 인터페론이다. 특히 호흡기 점막에서는 인터페론 람다가 항바이러스 면역기전의 필수적인 역할을 하는 것으로 판단된다. 

  김현직 교수는 “아직은 후속 연구가 필요하지만, 이번 연구가 항바이러스 약제 및 점막 면역 백신 개발에 도움이 되어 호흡기 바이러스 감염에 취약한 환자들에게 도움이 되기를 희망 한다” 고 말했다.  

  김현직 교수는 이전 연구를 통해 인터페론 람다를 이용하면 호흡기 점막에서 선천성 면역체계가 활성화되어 후천성 면역체계의 도움 없이 호흡기 바이러스에 직접적인 타격을 가해 바이러스를 사멸할 수 있음을 밝혔다. 

  활성 산소는 인체에 스트레스를 일으키는 물질로 다양한 염증반응 및 세포 노화를 유발하여 만성 질환의 원인이 될 수 있다. 하지만 최근에는 바이러스의 사멸 및 선천성 면역반응과 관계있는 것으로 밝혀지고 있어 그 기능에 대한 논의가 지속되고 있다. 

  이번 연구는 미국 호흡기 학회 연구지인 American Journal of Respiratory Cell and Molecular biology 5월호 인터넷 판과 바이러스 관련 연구지인 Antiviral Research 7월호에 게재됐다.  

 

 

2009년 국내에서 유행했던 신종플루 그리고 올해 국내에서 호흡기 감염을 일으키고 있는 중동호흡기증후군 등은 모두 호흡기 바이러스에 의해 발생하는 전염성 높은 감염 질환이다. 면역력이 정상인 건강한 사람에게서는 가벼운 감기처럼 지나가기도 하지만 면역력이 상대적으로 약한 만성 질환자나 영유아, 노인에게서는 급성 폐렴이나 폐 부전을 일으켜 높을 치사율을 보이기도 하는 심각한 질환이다. 호흡기 바이러스 감염은 감염자간의 바이러스 전염을 통해 바이러스의 변종이 발생하기도 하여 집단 감염의 위험성을 가지고 있으며 심각한 사회적 문제를 유발하기도 한다. 다양한 바이러스 변종 문제 때문에 호흡기 바이러스에 의한 감염은 근본적인 치료가 상대적으로 어려운 질환이며 이러한 바이러스의 변종에 의한 집단 감염 및 치명적인 호흡기 질환을 효과적으로 조절할 완벽한 약제는 아직 개발되지 않고 있다. 

우리 몸의 면역 체계는 선천성 면역과 후천성 면역으로 나뉘며 특히 선천성 면역 체계는 바이러스를 포함한 외부 병원균들과 직접 접촉을 하는 비강을 포함한 호흡기, 소화기, 생식기 등의 점막에서 그 역할이 잘 알려져 있다. 그 중 호흡기 점막은 바이러스가 침입하면 그 바이러스를 인식하고 바이러스에 저항하기 위한 면역 체계를 활성화시키기 시작하며 이러한 점막의 선천성 면역 체계를 조절하는 가장 핵심이 되는 물질이 바로 인터페론이다. 인터페론에 의한 선천성 면역체계는 바이러스 감염 치료의 일차 방어 역할을 수행하는데 바이러스들은 자신들이 사멸되지 않고 지속적으로 생존하면서 감염을 일으키기 위해 호흡기 점막의 인터페론 분비를 무력화 할 수 있도록 다양한 생존 전략을 만들어 내면서 진화 하고 있어 이러한 바이러스의 내성이 집단 감염을 유발하여 인체에 치명적으로 다가올 수 있다. 

김현직 교수 연구팀은 호흡기 상피세포 배양 및 동물 모델을 이용한 실험 연구를 통해 호흡기 점막에 분포하는 다양한 인터페론 중 기존의 바이러스가 이미 내성기전을 갖고 있어 상대적으로 항바이러스 기능이 떨어지는 인터페론 알파 혹은 베타 외에 인터페론 람다의 새로운 항바이러스 능력을 규명하였으며 호흡기 바이러스 특히 인플루엔자 바이러스 감염 억제에 탁월한 능력을 보임을 밝혔고 2013년부터 미국 호흡기 학회지에 이와 같은 연구결과를 보고하였다. 김현직 교수는 인터페론 람다를 이용하면 호흡기 점막에서 선천성 면역 체계가 활성화 되고 후천성 면역 체계의 도움 없이 호흡기 바이러스의 직접적인 타격을 가해 바이러스의 사멸을 유도할 수 있으며 바이러스의 내성 기전 및 기존의 약제의 약점을 극복할 새로운 바이러스 치료 약제로의 응용이 가능할 것으로 연구 논문에서 밝혔고 인터페론 람다의 분비를 활성화할 매개 물질 연구를 중점적으로 진행하고 있다. 

활성 산소는 지금까지 인체에 스트레스를 일으키는 물질로 잘 알려져 있었으며 다양한 염증반응 및 세포 노화를 유발하여 만성 질환의 원인이 될 수 있음이 보고되고 있다. 하지만 이러한 염증 반응 외에도 바이러스의 사멸 및 선천성 면역반응과 관계가 있는 것으로 최근 밝혀지고 있어 그 기능에 대한 논의가 지속되고 있다. 호흡기 점막에서의 활성 산소의 역할에 관련된 연구가 김현직 교수팀에 의해 2011년부터 꾸준히 시행되고 있으며 활성 산소가 항바이러스 면역기전과 밀접한 연관이 있는 것을 기존의 연구결과를 통해 증명하였다. 이번 연구 논문을 통해 바이러스 감염 후 발생한 활성 산소의 생성을 억제 시키거나 활성 산소 생성 효소의 활성화를 줄이면 호흡기 점막에서 선천성 면역 체계에 주된 역할을 하는 인터페론 람다의 분비가 감소되며 바이러스 감염에 취약해지고 감염이 더 심각해진다고 보고하였다. 김현직 교수팀은 호흡기 바이러스 감염 후 Duox2라는 물질이 호흡기 점막에서의 활성 산소 생성에 주도적인 역할을 하며 바이러스를 인지하는 수용체 시스템을 활성화 시켜서 인터페론의 분비를 조기에 촉진하고 보다 빠른 시간 내에 바이러스를 사멸시키도록 면역체계를 활성화 시킬 수 있음을 동물 모델을 통해 증명하였다. 

김현직 교수는 호흡기 점막에서 바이러스 감염 후에 생성되는 활성산소 및 인터페론 람다를 이용한 선천성 면역 체계 강화 기전에 대한 연구가 앞으로 더 활발히 진행될 것으로 기대되며 아직은 실험 연구 단계이지만 활성산소 생성 효소 및 인터페론 람다를 이용한 연구가 항바이러스 약제 및 점막 면역 백신 개발에 더 많은 기여를 할 것으로 생각된다고 밝혔으며 나아가 호흡기 바이러스 감염에 취약한 여러 환자들에게 효과적인 치료 및 예방을 가능케 하여 보다 건강한 삶을 유지하는 것이 가능할 수 있다고 설명하였다.