연구단신, Brief report 2014-2017 년고병원성조류인플루엔자감염발생가금농장종사자들의항체검사현황 질병관리본부감염병분석센터바이러스분석과김지경, 우상희, 정윤석, 강춘 * 질병관리본부국립보건연구원감염병연구센터신종감염병 매개체연구과이주연 질병관리본부국립보건연구원감염병연구센터바이러스질환연구과김기순 * 교신저자 : kangchun@korea.kr, 043-719-8190 Serological study on poultry workers at highly pathogenic avian influenzainfected farms in Korea, 2004-2017 Kim Chi-Kyeong, Woo Sang Hee, Chung Yoon-Seok, Kang Chun Division of Viral Diseases, Center for Laboratory Control of Infectious Diseases, KCDC Lee Joo-Yeon Division of Emerging Infectious Disease and Vector Research, Center for Infectious Diseases Research, KNIH, KCDC Kim Kisoon Division of Viral Disease Research, Center for Infectious Diseases Research, KNIH, KCDC The avian influenza virus in humans can cause diseases ranging from mild upper respiratory tract infection (fever and cough) with rapid progression, to severe pneumonia and even death. Highly pathogenic avian influenza (HPAI) outbreaks at the poultry farms caused by A/H5N8 and A/H5N6 have been occurring in Korea since 2014, and are potential threats to public health. This serological study involved poultry farmers (considered to be a high-risk population), and was conducted to determine the extent of avian-to-human transmission of the viruses and their associated risk factors. The serological investigation was performed on 1,832 participants who had either worked at poultry farms, or culled birds during the 2014-2017 outbreaks in Korea. Acute phase sera were collected from the poultry farmers and cullers on the days their farms were confirmed to be infected by HPAI A/H5N8 and A/H5N6. Convalescent phase sera were collected at least 4 weeks later. The serological tests were performed via microneutralization (MN) assay, and the results were considered to be positive if titers against H5 were 80, based on at least two independent assays. All tested sera were found to be negative via the MN assay. Despite the continuous outbreaks of A/H5N8 and A/H5N6 HPAI viruses in poultry between 2014 and 2017, this study found no evidence of HPAI A/H5N8 and A/H5N6 transmission to humans. However, influenza viruses are genetically variable, and their transmissibility is difficult to predict. Therefore, serosurveys of high-risk groups, such as farm workers, should be performed regularly. Keywords: Serological study, Highly pathogenic avian influenza, Microneutralization, Farm workers, Human transmission www.cdc.go.kr 92
들어가는말 인플루엔자바이러스는 Orthomyxoviridae과에속하는바이러스로 8개의분절된형태의단일가닥 RNA(single stranded negative RNA) 로구성되어있으며사람에게인플루엔자를유발하는병원체는 A, B, C형으로구분된다. 특히 A형인플루엔자바이러스는혈구응집소 (Hemaglutinin, HA) 의특성에따라 H1부터 H18까지 18종의 hemaglutinin(ha) 과 11종의 neuraminidase(na) 의조합에의해여러다양한아형이발생할수있으며, 사람을비롯하여돼지, 개, 말등의포유류뿐만아니라오리와닭, 칠면조를포함하는광범위한숙주에서질병을일으킨다 [1]. 조류인플루엔자바이러스 (Avian influenza virus, AIV) 는조류에있어서의병원성및 multibasic site(mbs) 의존재여부에따라고병원성 (Highly pathogenic avian influenza, HPAI) 과저병원성 (Low pathogenic avian influenza, LPAI) 으로구분되며, 특히야생조류중오리, 도요새등의물새류가감수성이높은편이다. 또한, 조류의종속에따라감수성과질병발현여부는각기다르지만, 바이러스가오리나거위등을거쳐닭이나칠면조의가금류로전파되면서유전자의변이가일어나고드물게종간의전파가이루어지기도한다. 조류인플루엔자바이러스는원래조류에서사람에게직접전파되지않는것으로알려져있었으나, 1997년홍콩에서 HPAI H5N1형에의한인체감염이최초로보고되었다 [2]. 이후동남아시아와이집트를포함한 16개국가에서현재까지 860명의감염환자가발생하였으며그중 454명이사망하여약 52.8% 의치사율을나타내었다 (WHO, 2018년 11월 24일기준 ). 또한 2013년이후중국에서조류인플루엔자 H7N9형에의한인체감염이지속적으로보고되고있으며 1,567명의감염환자중 615명이사망하여약 39.2% 의치사율을나타내었다 (WHO, 2018년 9월 5일 ). 최근에는 HPAI H7N9형에의한인체감염이보고되었는데, 이바이러스의경우기존의저병원성조류인플루엔자 H7N9형보다높은병원성과전파력을가지고있는것이동물실험을통해입증되었다 [3]. H5N6형바이러스는 2014년 4월중국에서처음발생한이후, 현재까지 23명의감염환자가보고되었으며, 그외에도 H6N1, H7N4, H7N7, H9N2, H10N8 등다양한아형의조류인플루엔자바이러스에의한인체감염이 보고되고있다 [4,5]. 국내에서는 2003년 12월최초로 HPAI H5N1형이가금류에서발생하였으며, 그이후 2006~2007년, 2008년그리고 2010년 ~2011년에걸쳐 4차례의유행이있었다. 2014년에는새롭게 HPAI H5N8형의바이러스가야생철새들로부터유입되어오리및닭농장에대규모감염을일으켰다. 이바이러스는 clade 2.3.4.4에속하며동아시아, 유럽및북아메리카를포함한많은국가로퍼져나가재조합에의한새로운 H5Nx형을만들었으며 [6], 이후다시한국으로재유입되어산발적인감염이발생하였다. 또한, 2016년과 2017년에는 HPAI H5N6형바이러스가가금류농장에서발생하였다. 2016년가금류에서감염이발생한 HPAI H5N6형바이러스는중국의 H5N6형과유럽의저병원성조류인플루엔자와의재조합에의해발생된반면에, 2017년발생한 H5N6형바이러스는유럽에서유행한 HPAI H5N8형의 HA와유럽야생철새에서발생했던저병원성 H3N6형 NA의재조합에의한바이러스로확인되었다 [7,8]. HPAI 국내발생시확산방지를위하여전국또는발생시 도의모든가금류사육농장및관련작업장에서의가금류에대한이동중지가조치되며, 감염된농장을중심으로반경 3 km내의모든가금류에대한살처분정책을실시한다. 살처분에참여한사람들은고위험군으로분류되며, 모두 N-95 마스크와장갑, 보호복등의개인보호구 (Personal protective equipment, PPE) 를착용하고계절인플루엔자바이러스의중복감염방지및항바이러스제 (Tamiflu) 의예방적투여등의조치를취하고있으나발생농장종사자의경우발생인지이전에바이러스에노출되었을가능성도배제할수없다. 이글에서는 2014년이후국내의고병원성조류인플루엔자 H5N8형및 H5N6형발생농장종사자들을대상으로조류인플루엔자바이러스에대한혈청유병률을파악하고자항체검사를수행한결과를보고하고자한다. 몸말 바이러스에대한혈청학적분석은바이러스항원의특성분석, 백신면역원성평가및혈청학적유병률 (Seroprevalence) www.cdc.go.kr 93
Figure 1. Overview of the microneutralization assay [10] 조사를위해수행되며, 혈구응집억제법 (Hemagglutination Inhibition, HI) 이외에특이항체를이용한웨스턴블롯 (Western blot) 및효소면역측정법 (Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA) 등의방법이이용되고있다. 특히, 혈구응집억제법은인플루엔자바이러스의혈청학적검출을위한표준방법으로가장보편적으로이용되고있으나, 조류인플루엔자바이러스에의해유도된항체검출에대한민감성은낮기때문에 WHO는 H5N1, H7N9 등의조류인플루엔자바이러스인체감염에대한혈청학적분석은마이크로중화항체시험법 (Microneutralization assay) 을권장하고있다 [9,10]. 바이러스중화항체 (Neutralizing antibody) 검사법은일정한시간과온도에서바이러스와혈청을혼합하여반응시킨후해당바이러스에대한감수성 (susceptibility) 세포에감염시켜중화 (neutralization) 되지않은바이러스를탐색하여중화항체의 유무를알아보는시험법이다 (Figure 1). 이시험법은상대적으로가장특이성이높은방법중의하나로감염숙주의혈청내존재하는바이러스에대한특이적인중화항체의역가측정및바이러스의혈청형동정등에많이이용되고있다. 이에본조사에서는마이크로중화항체시험법을이용하여 2014년이후국내가금농장에서발생한고병원성조류인플루엔자 H5N8 및 H5N6 감염조류에노출된가금농장종사자에대한혈청학적분석을수행하였다. 혈청확보를위한채혈은발생농장지역별보건소를통해실시하였으며, 검사관련동의를사전에구득하였다. 혈액은급성기와회복기로총 2회채취하였는데, 급성기혈액은발생시채취하고, 회복기혈액은급성기혈액채혈후 4주이후채취하여혈청을확보하였다. 확보된복수혈청을이용하여마이크로중화항체시험법을 2회반복수행한결과항체양전 ( 회복기 www.cdc.go.kr 94
H5N8 n=802 H5N6 n=1,030 Figure 2. Participation rates of H5N8 and H5N6 tests by province 혈청중화항체가가급성기에비해 4배이상상승, 이때회복기혈청의중화항체가는 80 이상 ) 일경우를양성으로판정하였다. 본실험에항원으로사용한바이러스는 A/broiler duck/kr/ Buan2(H5N8), A/Em/Korea/W547/2016(H5N8), A/Duck/Korea/ ES2/2016(H5N6) 및 A/Duck/Korea/HD1/2017(H5N6), A/Duck/ Korea/H35/2017(H5N6) 이며, 이는모두농림축산검역본부로부터분양받았다. 또한양성대조혈청은이들바이러스를족제비에접종하여획득한항혈청을이용하였다. 2014년 ~2017년국내에서 HPAI 유행기간동안고위험군인가금류농장종사자및살처분종사자 2,093명으로부터 3,925건의혈액을채취하였으며, 이중회복기혈청이확보되지않은 261명은본실험에서제외하고 1,832명에대한 3,664건의혈청을대상으로실험을수행하였다. 의뢰된 1,832명중 802명은 HPAI H5N8형발생농장종사자및살처분종사자였으며, 1,030 명은 HPAI H5N6형발생농장종사자및살처분종사자였다. H5N8형검사의뢰대상자의지역별분포는 경기도 206명 (25.7%), 강원도 2명 (0.2%), 충청도 236명 (29.4%), 전라도 279명 (34.8%), 경상도 56명 (7.0%), 제주 5명 (0.6%), 세종 18명 (2.2%) 이었으며, H5N6형검사의뢰지역별분포는서울특별시 4명 (0.4%), 경기도 546명 (53.0%), 강원도 8명 (0.8%), 충청도 353명 (34.3%), 전라도 106명 (10.3%), 경상도 5명 (0.5%), 세종 8명 (0.8%) 으로나타났다 (Figure 2). 검사대상자의성별분포는남성 1,181명 (64.5%), 여성 477명 (26.0%), 미확인 174명 (9.5%) 으로과반수가남성이었으며, 연령대는 50~59세가 28.7% 로가장많았고, 40~49세 17.4%, 30~39세 15.8%, 20~29세 15.0% 순으로대부분청장년층으로나타났다. 농장종사자및살처분자의 37.2% 는살처분투입이전에계절인플루엔자백신접종이이루어졌고 45.6% 는살처분투입이후백신을접종한것으로나타났으며, 이들의국적은대부분한국 (69.6%) 과아시아 (27.1%) 로분포되었다 (Table 1). 급성기와회복기혈청이확보된 1,832명을대상으로마이크로중화항체가검사결과, 양성기준에부합하는항체양전된 www.cdc.go.kr 95
Table 1. Demographic characteristics of participants in this study Characteristics Number of participant (%) Gender Male 1,181 (64.5) Female 477 (26.0) Unknown 174 (9.5) Age 10-19 17 (0.9) 20-29 275 (15.0) 30-39 290 (15.8) 40-49 318 (17.4) 50-59 526 (28.7) 60-69 245 (13.4) 70-79 73 (4.0) > 80 6 (0.3) Unknown 82 (4.5) Seasonal influenza vaccination Vaccinated before outbreak 681 (37.2) Vaccinated during outbreak 835 (45.6) Not vaccination 136 (7.4) Unknown 180 (9.8) Nationality Korea 1,275 (69.6) Asia (except Korea) 496 (27.1) Unknown 61 (3.3) Type of work Poultry farm worker* 1,802 (98.4) Poultry culler 30 (1.6) * Includes farm workers and their household members Table 2. Serum antibodies to AI viruses during 2014-2017 outbreaks Microneutralization titer Number of samples (%) Acute sera (%) Convalescent sera (%) < 10 1,757 (95.9) 1,779 (97.1) 20 75 (4.1) 53 (2.9) 40 0 (0.0) 0 (0.0) > 40 0 (0.0) 0 (0.0) Total 1,832 (100.0) 1,832 (100.0) www.cdc.go.kr 96
사례는없음을확인할수있었다. 그러나항체검사결과일부의농장종사자들은낮은수준의중화항체 ( 항체가 20) 를보유하고있었는데 (Table 2) 이는바이러스의노출에의한반응이아니라, 기존의계절인플루엔자에의해형성된항체와의교차반응에의한것으로추정되며이에대한추가연구가필요하다고본다. 기존보고에서도 2004년베트남병원의료인대상연구결과 H5N1 확진환자및의심환자에노출된 83명의의료인중 1명이항체양전으로확인되었으나, 흡착시험결과계절인플루엔자 A(H1N1) 바이러스항체에의한교차반응이었음이증명된바있다 [11]. 맺는말 국내에서 2014~2017년유행한 HPAI H5N8형및 H5N6형바이러스에노출된가금농장종사자및살처분자를대상으로항체검사를수행한결과항체양성자는확인되지않았다. 이러한결과를통해 2014년이후국내가금류등에서발생한 HPAI 바이러스감염이종간장벽을넘어조류에서사람으로전파되었을가능성은매우낮음을알수있었다. 현재까지전세계적으로 HPAI H5N8형에의한인체감염은보고된바가없으며, HPAI H5N6형에의한인체감염또한중국에국한되어보고되고있다. 최근몇년동안국내에서는끊임없이고병원성및다양한저병원성의조류인플루엔자바이러스가가금및야생조류에서발생하고있으며, 인플루엔자바이러스의특성상돌연변이또는유전자재조합등에의한지속적인바이러스의변이로인한인체감염위험이존재하고있다. 따라서조류인플루엔자발생농장종사자및살처분자등의고위험군에대해서는지속적으로항체검사를실시하고, 계절인플루엔자바이러스와의교차반응에대한확인과함께가금류를통한조류인플루엔자의인체감염가능성에대한심층적인분석을위하여포유동물에대한병원성및전파력분석등추가적인연구가강화될필요가있다고사료된다. 이글은질병관리본부신종감염병대응대책 (4834-303) 지원으로수행된내용입니다. 참고문헌 1. Herfst S, Imai M, Kawaoka Y, Fouchier RM. Avian influenza virus transmission to mammals. Curr Top Microbiol Immunol. 2014;385:137-155. 2. Yuen KY, Chan PS, Peiris M, Tsang DN, Que TL, Shortridge KF, Cheung PT, To WK, Ho ET, Sung R, Cheng AF. Clinical features and rapid viral diagnosis of human disease associated with avian influenza A H5N1 virus. Lancet. 1998;351(9101):467-471. 3. Imai M, Watanabe T, Kiso M, Nakajima N et al. A Highly pathogenic avian H7N9 influenza virus isolated from A human is lethal in some ferrets infected via respiratory droplets. Cell Host & Microbe. 2017;22(5):615-626.e8. 4. Zhang T, Bi Y, Tian H, Li X, Liu D, Wu Y, Jin T, Wang Y, Chen Q, Chen Z, Chang J, Gao GF, Xu B. Human infection with influenza virus A(H10N8) from live poultry markets, China, 2014. Emerg Infect Dis. 2014;20(12):2076-2079. 5. Gao P, Du H, Fan L, Chen L, Liao M, Xu C, Xiang B, Ren T. Human infection with an avian-origin influenza A(H7N4) virus in Jiangsu: A potential threat to China. J Infect. 2018;77(3):249-257. 6. Kaplan BS, Russier M, Jeevan T et al. Novel highly pathogenic avian A(H5N2) and A(H5N8) influenza viruses of clade 2.3.4.4 form north America have limited capacity for replication and transmission in mammals. msphere. 2016;1:e00003-16. 7. Lee EK, Song BM, Lee YN, et al. Multiple noel H5N6 highly pathogenic avian influenza viruses, South Korea, 2016. Infect Genet Evol. 2017;51:21-23. 8. Kim YI, Si YJ, Kwon HI et al. Pathogenicity and genetic characterisation of a novel reassortant, highly pathogenic avian influenza (HPAI) H5N6 virus isolated in Korea, 2017. Euro Surveill. 2018;23(7):pii=18-00045. 9. Rowe T, Abernathy RA, Hu-Primmer J, et al. Detection of antibody to avian influenza A(H5N1) virus in human serum by using a combination of serologic assays. J Clin Microbiol. 1999;37(4):937-943. 10. Manual for the laboratory diagnosis and virological surveillance of influenza, WHO. 2011. 11. Liem Nt, Lim W, World Health Organization International Avian Influenza Investigation Team, Vietnam. Lack of H5N1 Avian Influenza Transmission to Hospital Employees, Hanoi, 2004. Emerg Infect Dis. 2005;11:210-215. www.cdc.go.kr 97