과도하거나 통제불능 염증반응이 핵심 요소
내독소 함유 "그람음성균"·외독소 생성 "그람양성균"이 주요 원인균
항응고 작용분자 "단백질 C"로 치료 가능성
혈류역학·
▲SIRS
전신성 염증반응 증후군(systemic inflammatory response syndrome; SIRS)은 감염, 외상, 화상, 췌장염, 약물 기작 등 주요 손상 등에서 유발된 반응으로 일어난다.
패혈성 쇼크는 감염이 있었거나 또는 수술후에 오염된 수술창의 감염으로 발생하는 경우가 대부분이다.
패혈성 쇼크는 대부분 E.coli, pseudomonas aeroginosa, clostridia, staphylococcus aureus 등에 의해서 발생하는데 이들 세균의 내독소는 심근 및 혈관의 평활근을 억제하는 작용 외에 모세혈관을 손상시켜 혈장의 손실을 초래하고 혈장의 교질삼투압을 감소시키며 카테콜 아민의 작용을 활성화시킨다.
초기에는 피부가 따뜻하고 건조한 hyperdynamic 상태이나 시간이 지날수록 빈맥을 동반한 심한 저혈압, 피부의 냉감 또는 창백 등 조직의 순환부전 증후가 나타난다.
패혈성 쇼크시에는 대증요법, 해열제, 항생제, 혈장이나 전해질 용액을 투여하며 말초혈관이 지나치게 수축하지 않도록 혈관확장요법을 사용한다.
▲패혈증
패혈증은 SIRS가 염증성 과정에 의한 것일 때 나타난다. 이때 패혈증이나 패혈성 쇼크 둘 중 하나가 일어날 수 있다.
미생물의 공격에 의해서 숙주의 반응은 다양한 신호로 증폭된다. 보통 미생물의 공격은 고열, 저체온, 오한, 빈맥의 염증 반응으로 예고하게 되는데 이를 패혈증 (sepsis)라고 한다.
패혈증은 침투한 병원성 미생물이나 그것들의 독소가 혈액이나 조직에 존재하는 것으로 전신 반응의 기준으로는 빈맥 (맥박수 >90회/분), 빈호흡 (>20회/분, 또는 기계적 환기시 분간환기 >10L/분), 고열이나 저열(체온 38℃ 이상 또는 35.5℃ 이하)이 있다.
패혈증의 예후는 매우 좋지 않아 발생 자체가 골질에서부터 뇌까지 다양한 부위에서 생길 수 있고 일단 패혈증 쇼크가 발생하면 몇 시간만에 사망에 이르기도 한다.
미국 국립보건원(National Institutes of Health)에 따르면, 병원 입원 환자 가운데 약 2%가 패혈증을 경험하고 발병 환자 가운데 약 30%가 사망할 만큼 치명적인 결과를 몰고 올 수 있다.
패혈증으로 인한 사망은 연령을 가리지 않고 영아에서부터 성인에 이르기까지 주요 사망 원인으로 꼽히고 있다.
▲패혈성 쇼크
패혈성 쇼크는 저혈압과 관류 이상을 수반한 패혈증이라고 정의할 수 있다.
패혈성 쇼크에서의 저혈압은 수축기 혈압이 90㎜Hg 이하이거나 적절한 수액 소생을 고려할 때 환자의 기본 수축기 혈압에서 40㎜Hg이 넘게 감소하는 상태를 의미한다. 관류 이상은 젖산 산증, 핍뇨와 의식 손상 등을 포함한다.
패혈성 쇼크는 알아내기가 어려울 수도 있는데, 다른 증상으로 오인하기가 쉽다.
일단 패혈증에 걸리면, 집중 치료를 받아도 치사율이 50%정도가 된다.
그동안 패혈성 쇼크에 대한 많은 연구로 이 질병에 대해 보다 많이 이해하게 됐지만 여전히 많은 부분에 대해 잘 알지 못하고 있다.
2. 원인은 무엇인가?
패혈증의 3분의 2가 입원환자에게서 나타난다. 영향을 미치는 인자로는 당뇨병, 임파세포증식성질환, 간경변, 화상, 침습성 기구, 호중구 감소증을 유발하는 약물 복용이 있으며 그람음성간균에 의한 균혈증(bacteremia)에 걸리기 쉽다.
그람양성균혈증의 주된 위험 인자는 혈관 삽입, 의료기구, 화상, 그리고 정맥주사이다. 진균혈증도 호중구 감소증이 있는 면역억제환자에게서 대부분 나타나고 가끔 광범위 스펙트럼 항생제를 사용했을 때도 나타난다.
미국에서 현재 패혈증으로 1년에 십만 명이 사망하고 있으며 1년에 삼십만에서 오십만 명이 이 질환에 걸리고 있다. 미국에서의 패혈증의 증가는 노령화, 만성 질환자의 수명 연장, AIDS에서 빈번히 발생하는 패혈증 때문인 것으로 알려져 있다.
▲고위험 세균
패혈성 쇼크는 박테리아, 바이러스, 곰팡이나 원충성 감염 등 여러 미생물에 의해 유발되지만 막에 내독소를 함유하고 있는 그람-(-) 간균과 외독소를 생성하는 그람-(+) 간균이 주요 원인균이다.
▲통제불능인 반응
최근 연구조사에 따르면 환자의 과도하거나 통제불능인 염증반응이 패혈증 쇼크의 핵심 요소다.
이때 쇼크는 염증 염증매개체와 매개 시스템인 시토카인, 보체, 응고, 키닌 등의 통제불능인 활성에 의해 유발된다.
약물이나 면역억제에 기초한 질병을 통한 숙주 내성의 변화나 감소가 여러 상황들과 깊은 관계가 있을 수 있다.
▲손상
조절되지 않는 매개 시스템에 따른 전신성 반응은 매우 큰 손상을 가져올 수 있다.
신체 혈관 표피의 내피세포가 손상을 입을 수 있고, 이로 인해 산소와 영양소를 공급하는 순환계에 광범위한 누출이 일어날 수 있다. 이러한 결과 여러 기관이 손상을 입게 되고 이러한 과정은 빠르고 회복 불가능한 것일 수도 있다.
흔한 증상으로는 심혈관, 폐, 신장 기능이상, 파종 혈관내 응고와 중증 대사 산증 등이 있다.
3. 임상 진단
패혈성 쇼크 환자는 초기나 중기에 패혈성 염증성 반응 증후군과 저혈압을 나타낸다.
많은 환자들은 확장된 "warm shock" 소견을 보일 수 있다. 이는 관류 저하, 차가운 팔다리라는 임상 증상을 보이는 "cold shock"와 반대 현상이다. 환자는 졸립고, 흥분하고, 호흡 곤란을 느낄 수 있다.
▲환자의 경력 진단
전염성 경로를 알아보기 위해 환자의 최근 생활 등을 조사해야 한다. 감염 경로는 대중이 많이 모이는 장소에서의 흉부 감염, 요로 감염이거나 수술후 상처 감염같은 원내 감염일 수 있다.
▲진찰
검사는 환자의 최근 감염 경로를 고려한 개인의 활동에 따라서 달라진다. 흔한 증상으로는 홍반, 연조직염, 항문주위의 고름, 수막염, 심내막염과 가슴이나 복부 부위의 패혈증 소견 등이 있다.
▲검사
신체의 적어도 다른 두 부위에서 채취한 혈액 배양 조사가 필요하다. 소변과 가래 검사뿐만 아니라 감염된 체액이 있을 수 있는 부위의 체액도 검사한다.
기본 검사로는 흉부 엑스레이, 심전도, 혈액과 생화학적 검사가 있다. 동맥 가스 교환도 검사에 도움을 줄 수 있다.
4. 치 료
패혈증은 빨리 사망한다. 성공적인 치료를 위해서는 감염 부위를 치료하고 혈류역학(hemodynamic)과 호흡보조 (respiratory support)를 시행하며 침입한 미생물을 제거해야 한다. 치료 결과는 환자의 근원적인 질환에 영향을 받으므로 근원 치료를 해야 한다.
▲ABC(Airway， Breathing， Circulation)
기도와 호흡은 호흡 마스크를 통한 산소 공급과 대개 기관내 삽관과 기계적 환기로 이루어진다. 순환은 정맥 line에 의해 관리되며 많은 경우 집중 관리 환경에서의 침습적 동맥 혈압 모니터링에 의해 관리된다.
▲항생제
특정 치료는 고용량 정맥 항생제를 사용한다. 일반적으로 초기 항생제 치료는 넓은 범위를 포괄하며, 고용량과 복합 약물을 동반한다.
항생제 선택은 감염 미생물의 항생제에 대한 반응여부와 환자 개인의 면역억제나 알레르기와 같은 반응도를 고려해 선택해야 한다. 감염성 질환 전문가에게 도움을 받아도 좋을 것이다.
좀더 집중적인 표적 항생제 치료는 혈액 배양에 대한 결과가 나온 후에 사용할 수 있다.
▲정맥 체액
패혈성 쇼크는 확장된 혈관 시스템과 모세관 누출과 관련이 있다.
많은 양의 정맥액(intravenous fluid)이 최적량의 산소와 영양소 공급을 위해 필요하다.
▲IPPV
폐에 축적된 혈관외액은 주입된 정맥액 흐름에 영향을 줄 수 있다. IPPV(intermittent positive pressure ventilation)는 환자에게 필요한 체액을 주입하는데 필요하다.
5. 새로운 연구 방향
▲약물 치료
패혈증의 병리 생리학적 분자 매개체를 표적으로 하는 약물 치료는 최근 패혈성 쇼크 연구의 주된 흐름으로 자리잡았다.
많은 연구들이 기대에 부흥하지 못했다. 내독소를 공격하기 위한 단세포 항생제와 패혈증의 주요 매개체들을 차단하기 위한 분자의 개발이 계속 시도되어 왔지만 아직까지 패혈증 치료에 획기적인 영향력을 가져오진 못했고 더욱이 플라세보와 비교했을 때 악영향을 준 경우도 있었다.
▲단백질 C (Protein C)
최근 연구결과에 따르면 활성화된 단백질 C가 중증 패혈증으로 인한 사망률 감소와 관계가 있음을 나타내고 있다.
단백질 C는 특히 1곳 이상의 기관계 손상을 가진 나이가 많고 중증 환자에게 더 효과가 있었다. 하지만 치료 그룹들에게 출혈 합병증 위험률을 높이기도 했다.
단백질 C는 내인 항응고 작용을 하는 분자로 사람의 항-염증성 및 항응고 반응에 중요한 조절을 담당하는 것으로 여겨진다.
단백질 C 수치는 중증 패혈증과 패혈성 쇼크를 억제한다.
패혈성 쇼크 치료는 앞으로 여러 가능성을 지닌 연구가 무궁무진하게 진행될 분야이다.
▲예방
예방이 패혈증의 사망률과 이환율을 감소시키는 가장 좋은 방법이다. 대부분의 중한 패혈증은 병원성 합병증이기 때문이다.
침입 과정 (invasive procedure)을 감소시키고 혈관과 방광삽입의 사용을 제한하며 호중구감소증 (<500 /mcL)의 발생률과 기간을 감소시키며 국소적 병원성 감염을 좀더 적극적으로 치료한다. 무절제한 항생제의 사용과 glucocorticoids의 사용을 피하고 최적으로 감염을 관리할 수 있는 방법을 사용한다. 우선 패혈증 환자를 초기에 적극적으로 관리한다.
▲패혈증 백신 연구
미국 스크립스연구소(The Scripps Research Institute) 과학자들이 개발한 패혈증 백신 신약에 대한 전임상 연구 결과에 따르면, 개발된 백신의 패혈증 예방 효과가 우수한 것으로 확인됐다.
지금까지 개발된 치료법 가운데 패혈증을 치료하는 가장 좋은 방법은 광범위 항생제를 투여하는 것이다. 그러나 이 방법은 조금만 치료 시기를 놓치더라도 소용이 없어진다.
일단 패혈증이 상당 수준까지 진행하면 이를 치료하기가 매우 어렵기 때문에 패혈증의 발생 자체를 미리 방지하는 백신의 개발은 매우 중요한 의의를 갖는다. 이런 이유 때문에 이미 수 년 전부터 패혈증 백신을 개발하려는 연구가 여러 학자들에 의해 시도되어 왔다.
지금까지 많은 학자들이 시도했던 방법은 내독소를 표적으로 삼는 항체를 환자에게 주입해 내독소를 무력화시키는 것이었다. 그러나 지금까지 검토된 항체 물질 대부분은 제한적인 효과만을 나타냈을 뿐이고 이런 결과가 얻어진 정확한 이유조차 제대로 규명되지 못한 실정이었다.
스크립스연구소의 과학자들이 시도한방법은 개념부터 기존의 접근 방법과 차이가 있다. 연구진은 대표적인 세균 내독소인 lipid A를 모사한 당접합 항원(glycoconjugate antigen)을 합성한 다음 이를 이용해 능동 면역을 유도할 수 있는가를 조사했다.
이같은 과정을 거쳐 개발한 백신 물질을 처리한 결과 종양 괴사 인자 알파의 양을 약 95% 이상 감소시킬 수 있는 것으로 확인됐다. 종양 괴사 인자 알파의 양이 이처럼 크게 줄어들었다는 것은 백신 물질이 감염에 대한 반응을 효과적으로 조절했음을 의미한다.
더 중요한 내용은 백신이 광범위한 항체 반응을 증진시켜 지질 A를 분해하는 효과까지 유도했다는 점이다. 이처럼 두 가지 약리 기전을 통해 백신의 예방 효과가 배가된다는 것이 연구진의 설명이다.