오유식
베링거인겔하임동물약품(주)

테크니컬 매니저

<지난 호에 이어서>

4. 유행성 폐렴의 전파와 역학

유행성 폐렴 질병에 있어서 현재까지도 가장 쟁점이 되는 부분이 바로 전파이다. 일반적으로 농장이 유행성 폐렴에 노출되는 경우는 대부분 감염된 동물이 농장에 들어옴으로써 이루어진다.
최근에 연구된 자료에 따르면 마이코플라즈마균의 공기 전파가 입증되었다. 실험적인 연구에 따르면 가깝게는 150m(Cardona et al., 2005)부터 4.7km(Dee et al., 2009) 그리고 최대 10.2km(Dee et al., 2010)까지 감염이 가능한 것으로 나타났다.
영국과 덴마크에서 진행된 역학적 조사에서는 3.2km(Goodwin, 1985) 떨어진 농장에서 공기 전파가 확인되었다. 만약 돈사 안으로 새나 해충 그리고 야생동물이 드나들 수 있다면 이 부분을 철저히 점검해야 한다.
실험실 내 실험을 통해서 관찰된 공기 전파의 특이한 점은 햇빛이 없고 기온이 낮으며, 바람이 없고 공기가 정체된 상황에서 전파가 더 잘 일어난다는 점이다.
아래 그림처럼 겨울의 이른 아침 양돈장에서 나오는 수증기에 많은 병원체가 존재하고 새벽의 안정된 공기 흐름은 지표를 따로 먼 거리까지 전파될 가능성이 높아진다. 유행성 폐렴은 농장의 도구나 장화에 의해서도 전파가 가능하지만 정액이나 모유를 통해서는 전파가 되지 않으며 자궁 내 감염도 성립하지 않는다.

▲낮은 온도와 안정된 대기에 따른 미국 양돈장에서 뿜어 나오는 수증기 모습. 이와 같은 상황에서 공기에 의한 질병의 전파 가능성은 아주 높아진다(Courtesy Dr. Brad Chappell).

농장에서 농장으로의 전파에 이어서 농장 내에서의 돼지 사이에서 일어나는 전파에 대해서 알아보자.
농장 내에서 돼지 간의 전파는 크게 수직감염과 수평감염으로 나눌 수 있다. 수직감염은 모돈에서 자돈으로 전파되는 경우이다.
이 경우 대부분이 후보돈이나 저산차 모돈에서 주로 일어나게 된다. 왜냐하면 완벽하게 마이코플라즈마균에 노출이 되지 않았거나 면역상태가 높지 않거나 마지막으로 감염될 이후 배설이 멈추지 않은 경우가 저산차 모돈에서 주로 빈번하기 때문이다.
공기 감염도 가능하지만 현실적인 감염은 대부분 코와 코의 직접 접촉에 의해서 일어난다. 현재까지도 명확하게 결론이 나지 않은 것은 모체이행항체의 조기 감염에 대한 예방 부분이다. 하지만 많은 전문가들이 모체이행항체는 자돈의 질병 감염을 부분적으로 막아주지만 병원체의 집락 형성을 막지는 못한다고 주장하고 있다(Thacker et al., 2000; Sibila et al., 2008).

▲분만사에서 일어날 수 있는 모돈에서 포유자돈으로의 수직감염

만성 감염 농장에서 일반적으로 나타날 수 있는 감염의 모습은 수평감염이다. 하지만 유행성 폐렴의 경우 일반적으로 질병의 전파가 느리게 나타난다. 왜냐하면 자돈사에서의 유행성 폐렴 질병의 질병 전파 지수(Rn-values)는 1에 거의 가깝기 때문이다(Meyns et al., 2004; Villarreal et al., 2010).
피에터스 등이 2009년도에 행한 연구에 따르면 유행성 폐렴에 감염된 동물은 200일 이상 세균을 보균하고 배설하는 것으로 알려져 있다(Pieters et al., 2009). 최근의 유행성 폐렴 박멸 및 컨트롤 프로그램에서는 감염된 돼지의 세균 배설 기간을 254일로 보고 있다. 그러므로 농장에 새로운 돼지를 입식하거나 농장에서 유해성 폐렴의 순치를 고민할 때 균의 배설기간을 반드시 고려해야 한다.
좀 더 자세히 살펴보면, 돼지가 유행성 폐렴균에 노출되면 254일 이상이 경과해야 세균의 배출이 멈춘다. 따라서 농장에서 후보돈을 순치할 경우에 유행성 폐렴균을 배설하지 않는 후보돈을 만들기 위해서는 농장에 최소한 90일령 이하의 자돈을 후보돈으로 받아야 가능하다는 계산이 나온다.
농장에 유행성 폐렴 안정화를 위해서는 유행성 폐렴 음성자돈을 생산해야 하며, 이것은 오로지 음성농장에서의 음성후보돈 혹은 양성농장이라도 후보돈의 완벽한 순치로만 달성될 수 있다. 90일령의 후보돈을 도입하여 유행성 폐렴균에 노출시키고 균 배설 기간인 240~254일 동안 다운타임을 가진 후에 분만하게 하는 것이다.
하지만 국내 실정상 두 가지 방법 모두 실현이 거의 불가능하다. 유행성 폐렴 음성종돈을 구하는 것 자체가 불가능할 뿐만 아니라 90일령에 후보돈을 공급받는 것도 어려운 상황이다.

▲유행성 폐렴 순치와 관련된 후보돈 도입 시기 및 균 배설기간 그리고 음성자돈 생산 도식

한 가지 더 알아야 할 내용은 바로 경산돈에서의 유행성 폐렴 감염이다. 일반적으로 양성농장에서는 대부분의 모돈이 이전에 마이코균에 노출된 적이 있거나 혹은 반복적인 감염에 면역반응을 나타내고 있다. 따라서 양성농장에서 경산돈의 유행성 폐렴 감염 및 질병은 크게 신경 쓰지 않아도 된다.

또 한 가지 가장 어려운 문제점은 바로 유행성 폐렴의 순치이다. 분변 혹은 도태 경산모돈 등은 유행성 폐렴균을 가지고 있지 않거나 전혀 배설하지 않는다. 따라서 감염되어서 얼마 지나지 않은 육성·비육돈을 함께 합사해야 인공적인 노출을 유도할 수 있다.
2015년 Allen D. Leman Swine conference에서 Luiza R. Ross에 의해 발표된 “Mycoplasma hyopneumoniae control: investigating the gilt acclimation alternative”에 따르면 앞에서도 언급한 것처럼 이 질병의 질병전파지수(Rn-values)는 1에 거의 가깝기 때문에 순치를 위해서 많은 수의 양성동물이 필요하다는 것이다.
이 실험에서의 결론은 가장 최적의 순치 비율은 음성돼지 4마리를 위해서 양성돼지 6마리가 필요하다는 것이다. 이런 상황에서 4주간의 순치 과정을 통해 완벽한 노출을 시킬 수 있었다고 한다.

▲유행성 폐렴 순치를 위한 양성돈의 비율을 나타낸 후보돈사 상황 모식도

현재 많이 알려져 있지는 않지만 여러 가지 종류의 마이코플라즈마 하이오뉴모니아가 존재하며, 한 농장에서도 여러 가지 균주가 혼합 감염되어 있다. 하지만 워낙 유전자 크기가 크고 현재까지 많은 연구가 수행되지 않고 있기 때문에 균주의 구별은 어렵고 고병원성과 저병원성 정도로 구별이 가능하다.
실제 농장에서 고병원성과 저병원성의 마이코플라즈마를 감염시킨 후 질병의 진행을 관찰한 연구의 경우를 보면 고병원성의 경우 감염 후 4주 만에 폐 내에 존재하는 마이코플라즈마 세균의 수가 최고조에 다다른 반면에 저병원성 마이코플라즈마 세균의 경우 8주가 지나서야 폐에 세균의 숫자가 최고 수준에 다다랐다. 이것은 병원성이 높은 고병원성일수록 빠른 속도로 증식하여 질병이 진행되는 것을 의미한다.

5. 유행성 폐렴의 병인론

유행성 폐렴을 일으키는 마이코플라즈마 하이오뉴모니아가 돼지를 감염시키고 어떻게 병변을 형성하는지를 알아보자.
우선 균이 기관지나 기관 상피세포에 집락을 형성하게 된다. 균의 병원성과 돼지의 면역 수준에 따라 감염과 방어가 결정된다.
일단 감염되게 되면 균은 섬모에서 성장 및 번식한다. 이후 기관의 세포에서 세포독성 물질을 생성하고 이것은 기관지의 섬모를 파괴해서 폐의 자정 작용을 무력화시킨다.
세포 파괴에 의해서 생성된 세포 잔해들이 생성되어 염증 세포의 유주하고 기관지에서 폐포로 잔해가 이동된다. 감염에 이어 2차 세균의 감염이 쉽게 일어나게 되어서 호흡기 복합질병이 발생한다. 이런 경우에는 마이코플라즈마 단독감염에 비해서 폐사율이 더욱 높아지게 된다.

▲폐 기관의 정상 섬모 사진(A)과 섬모 끝에 집락을 형성하고 있는 마이코플라즈마균(B) 및 섬모가 망가지고 손상된 모습(C) - presented by Dr. Dominiek Maes

이러한 균과 섬모와의 집락 형성은 receptor-ligand 연결에 의한 것으로 P97, P146이라는 Adhesion이 관여하는 비특이적 결합에 의한 것으로 알려져 있다.
유행성 폐렴에 대한 모체이행항체는 존재하며 완벽하지는 않지만 대략 1~2주까지 돼지를 방어해줄 수 있다고 한다. 모체이행항체는 최대 6주까지도 존재할 수 있다고 한다. 다만 모체이행항체의 존재가 방어를 의미하지는 않는다.
실험실적 실험으로 재현된 인공감염 실험에서는 감염 후 11일이 지나서야 병원균이 PCR로 검출되기 시작하였다. PCR 양성 검출이 되기 시작하는 시점과 비슷하게 임상증상인 기침도 13일째부터 시작됐다.
균의 배설은 11일에 나타나서 18일 즉, 2주가 지난 2~3주 사이에 최고로 나타나게 되었다. 기침은 11일째 시작해서 증가하며 오랜 기간 지속적으로 나타났다. 감염에 의한 항체반응은 감염 후 34일째에 나타나기 시작했다.

실험실적으로 이루어진 공격 접종 후에 나타나는 DNA detection(마이코균 유전자 검출), Antibody detection(항체 검출) 그리고 임상증상인 coughing(기침)을 시간을 기준으로 나타낸 표와 그래프 - Ref. An assessment of the duration of Mycoplasma hyopneumoniae infection in an experimentally infected population of pigs-Acute

종합적으로 해석하면 바이러스나 다른 세균 감염보다 감염이 느리게 진행된다는 점이다. 또한 마이코플라즈마균의 병원성과 돼지의 면역능력, 스트레스 및 주변의 환경에 따라 질병의 진행 정도가 변화한다고 한다.
특히 질병이 감염된 후 항생제 처치를 하게 되면 질병의 진행이 멈추게 되는 경우도 발생한다. 필드에서 많이 이야기되는 항생제 처치를 하면 괜찮다가 약을 끊으면 다시 기침을 시작한다는 경우가 되겠다.
유행성 폐렴 질병의 또 다른 특징은 급성 감염과 만성 감염의 형태가 명확하게 다르게 나타난다는 것이다.
급성의 경우에는 단독 감염이라고 할지라도 폐사율이 증가한다. 알려지기로는 폐사율은 3~6%까지 높아지며, 출하일령은 2~4주가량 늦춰지기도 한다.
만성 감염의 경우에 우리가 가장 중요하게 알아야 하는 것은 감염된 돼지의 균 배설기간이다. 감염된 돼지의 균 배설기간은 후보돈의 순치와 박멸 시에 양성돼지의 처리에 가장 중요한 포인트이다.
만성 감염의 돼지에서 감염 후 240일은 지나야 감염된 돼지에서 균의 배설이 중단되어서 음성의 보안관 돼지를 합사하더라도 감염되지 않는다. 실험에서 200일이 지난 뒤에 합사해본 결과 합사한 음성 돼지 15마리 중의 8마리가 항원 양성을 나타내었다.
아래 그림은 또 다른 실험에서 나타난 유행성 폐렴 질병 진행을 나타낸 그래프이다. 앞에서 설명한 내용과 유사한 모습을 나타내고 있다.
다시 한 번 말하지만 우리가 평소에 잘 인지하고 있는 바이러스성 질병과 비교하면 질병의 진행이 매우 느리며, 주변의 여러 가지 환경에 따라 질병의 진행이 아주 커다란 영향을 받는다는 것을 반드시 이해해야 할 것이다.

유행성 폐렴에 감염되고 나서 나타나는 질병의 진행. PCR of BALF(돼지 폐 저류액을 이용한 항원 PCR 검사), Cough(기침) 그리고 ELISA(항체 검사)를 각 주령별로 나타내고 있다.

<다음 호에 계속>

<월간 피그 2016년 6월호>