는 상부 및 하부 호흡기 감염을 유발하는 주요 병원체로, 어린이에서 흔히 발생하는 후두기관기관지염, 기관지염, 폐렴 등의 질환을 일으킨다. 이 바이러스는 파라믹소바이리데과에 속하며, 단일 가닥 음성-감수성 구조를 가지며, 특히 HPIV-1, HPIV-2, HPIV-3, HPIV-4의 네 가지 혈청형으로 나뉜다. 주요 전파 경로는 기침이나 재채기를 통한 비말 전파 및 오염된 표면(포마이트)를 통한 간접 접촉이며, 어린이와 면역저하자에서 중증 질환의 위험이 높다 [1]. 진단은 역전사 중합효소연쇄반응과 같은 분자 진단법이 표준이며, 전통적인 바이러스 배양보다 민감도가 높다 [2]. 현재까지 승인된 백신이나 특이적인 항바이러스제는 없어, 치료는 주로 증상 중심 치료에 의존한다. 중증 후두염의 경우 부신피질호르몬과 에피네프린 분무기가 효과적이며, 감염 관리를 통한 예방이 핵심이다. 바이러스의 표면 글리코프로테인인 [3]와 [4]은 숙주 세포 침입의 핵심 역할을 하며, 백신 및 치료제 개발의 주요 표적이 되고 있다 [5]. 세계적으로는 매년 수백만 건의 호흡기 감염이 HPIV와 관련되어 있으며, 특히 영유아에서 높은 입원율을 보인다 [6]. 이 바이러스는 인터페론 신호 억제 및 수지상세포 기능 저해를 통해 숙주 면역 회피를 하며, 이는 백신 개발의 주요 장애 요인으로 작용한다 [7].
분류 및 유전체 구조
는 단일 가닥 음성-감수성 로, 단일음성바이러스목에 속하는 파라믹소바이리데과의 일원이다 [8]. 이 과에는 홍역 바이러스와 유행성이하선염 바이러스 등 중요한 인간 병원체들도 포함되어 있다 [9]. 인간에서의 병원성을 기준으로, 이 바이러스는 네 가지 혈청형으로 분류되며, 이들은 각각 HPIV-1, HPIV-2, HPIV-3, HPIV-4로 지칭된다. 이들 혈청형은 바이러스의 항원적 특성과 유전적 유사도에 따라 하위 분류되며, HPIV-1과 HPIV-3은 호흡기바이러스속에 속하고, HPIV-2와 HPIV-4는 루불라바이러스속에 속한다 [10].
유전체 구조와 유전자 배열
모든 HPIV 혈청형은 유사한 유전체 구조를 공유하며, 이는 3'-N-P-M-F-HN-L-5'의 유전자 배열을 따른다 [11]. 이 배열은 바이러스의 여섯 가지 주요 구조 단백질을 암호화한다: [12], [13], [14], [4], [3], 그리고 [17] [18]. 유전체의 전사 과정은 3' 말단에서 시작하여 순차적인 '시작-정지' 메커니즘에 의해 이루어지며, 이로 인해 3' 말단에 가까운 유전자(예: N)가 더 높은 수준으로 발현되는 기울기 현상이 나타난다. 이는 바이러스 복제 초기에 핵단백질과 인산화단백질을 우선적으로 생성하여 복제 복합체를 형성하는 데 유리한 전략이다.
각 혈청형은 유전체 길이와 보조 단백질의 존재 여부에서 차이를 보인다. HPIV-1과 HPIV-2의 유전체 길이는 약 15,500 뉴클레오타이드이며, 여섯 가지 주요 구조 단백질 외에 추가적인 보조 단백질을 암호화하지 않는다 [19]. HPIV-3의 유전체는 약 15,500~15,800 뉴클레오타이드로, P 유전자의 RNA 편집을 통해 인터페론 신호 억제에 관여하는 V 단백질을 생성한다 [20]. HPIV-4는 루불라바이러스 중에서 가장 긴 유전체를 가지며, 17,000 뉴클레오타이드를 초과한다 [21]. 이는 추가적인 전사 요소를 포함하며, P 유전자의 RNA 편집을 통해 V 단백질과 W 단백질을 모두 생성할 수 있어, 숙주 면역 회피 능력이 강화된다 [22].
바이러스 입자의 구조적 특징
는 지질 이중막으로 이루어진 포획 바이러스로, 그 내부에는 나선형 핵단백질 복합체가 단일 가닥 음성-감수성 RNA를 감싸고 있다 [9]. 이 바이러스의 외피에는 두 가지 주요 표면 글리코프로테인이 삽입되어 있으며, 이들은 숙주 세포 침입에 핵심적인 역할을 한다. 첫째, HN 단백질은 II형 막단백질로 테트라머를 형성하며, 이는 두 가지 기능을 수행한다. 하나는 숙주 세포 표면의 시알산을 인식하여 결합하는 혈구응집소 기능이며, 이는 바이러스의 부착을 매개한다 [24]. 다른 하나는 뉴라미니다제 기능으로, 새로 생성된 바이러스 입자의 자기 응집을 방지하고 바이러스의 방출 및 확산을 촉진하기 위해 시알산 수용체를 절단한다 [25]. 둘째, F 단백질은 I형 바이러스 융합 단백질로, 숙주 세포의 프로테아제에 의해 F1과 F2 두 개의 이황화결합된 하위 단위로 절단되어야 융합 능력이 활성화된다 [26]. 이 활성화된 F 단백질은 숙주 세포막과 바이러스막의 융합을 유도하여 바이러스의 유전체가 세포질로 방출되게 한다 [27].
병원성과 임상 증상
[28]는 상부 및 하부 호흡기 감염을 유발하는 주요 병원체로, 어린이에서 특히 흔히 발생하며 다양한 임상 양상을 보인다. 이 바이러스는 주로 호흡기 상피세포에 부착하여 침입하며, 그 과정에서 표면 글리코프로테인인 [3]와 [4]이 핵심적인 역할을 한다. HN 단백질은 숙주 세포 표면의 시알산 수용체에 결합하여 바이러스의 부착을 매개하며, F 단백질은 바이러스막과 숙주세포막의 융합을 유도하여 바이러스 유전체의 세포 내 유입을 가능하게 한다 [24]. 이 두 단백질의 상호작용은 숙주세포 침입의 정밀한 조절을 보장하며, 면역 회피 및 병원성에 중요한 기전으로 작용한다 [32].
임상 증상의 범위와 지속 기간
HPIV 감염의 증상은 감기와 유사한 경증의 상부 호흡기 증상부터 중증의 하부 호흡기 질환까지 다양하다. 초기 증상으로는 콧물, 인후통, 기침, 발열, 재채기 등이 흔하며, 이는 대부분 37일 내에 자연적으로 호전된다 [33]. 그러나 유아와 면역저하자에서는 증상이 하부 호흡기로 진행될 수 있으며, 이 경우 증상이 2주 이상 지속되기도 한다 [34]. 감염의 잠복기는 일반적으로 27일이며, 증상이 나타나기 전에도 전파가 가능할 수 있어 감염 관리에 주의가 필요하다 [35].
혈청형별 임상 양상의 차이
네 가지 HPIV 혈청형(HPIV-1, HPIV-2, HPIV-3, HPIV-4)은 각각 특징적인 병원성과 임상 양상을 나타낸다. HPIV-1과 HPIV-2는 주로 상부 호흡기 감염을 일으키며, 특히 HPIV-1은 후두기관기관지염의 주요 원인으로, 6개월에서 3세 사이의 유아에게서 흔히 발생한다. 후두염은 특징적인 짖는 기침, 쉰 목소리, 그리고 흡기 시 고음의 스트리더(stridor)를 동반하며, 주로 가을철에 2년 주기로 유행한다 [36]. HPIV-2 역시 후두염을 유발하지만, 발생 빈도와 유행성은 HPIV-1보다 낮다 [37].
반면, HPIV-3는 하부 호흡기 감염과 밀접한 관련이 있으며, 특히 1세 미만의 영아에서 기관지염과 폐렴의 주요 원인 중 하나이다. RSV 다음으로 기관지염의 흔한 원인이며, 봄과 초여름에 유행하는 특징이 있다 [38]. HPIV-3는 기관지 상피세포에 넓은 친화성을 가지며, 특히 F 단백질이 세포 외부에서 절단되어 활성화되는 특성 덕분에 폐포까지 침투할 수 있어 중증 폐렴을 유발할 수 있다 [27]. 면역저하자에서는 HPIV-3 감염이 생명을 위협하는 폐렴으로 진행될 수 있으며, 높은 이환율과 사망률을 동반한다 [40].
HPIV-4는 상대적으로 덜 흔하게 검출되며, 대부분 경증의 상부 호흡기 감염을 일으킨다. 이는 콧물, 기침, 미열 등의 증상을 보이며, 중증 질환으로 진행할 가능성은 낮다. 그러나 최근 메타유전체 분석을 통해 HPIV-4의 다양한 계통이 존재함이 밝혀졌으며, 이는 임상에서의 저진단 가능성을 시사한다 [41]. HPIV-4는 여름과 가을에 유행하며, HPIV-1과 HPIV-2와 유사한 계절적 패턴을 보이지만 발생률은 낮다 [2].
연령과 면역 상태에 따른 질환의 중증도
HPIV 감염의 중증도는 연령과 숙주의 면역 상태에 크게 영향을 받는다. 영유아, 특히 6개월에서 1세 사이의 아이들은 후두의 해부학적 특성상 기도 폐쇄 위험이 높아 후두염에 취약하다. 또한, HPIV-3는 이 연령대에서 기관지염과 폐렴을 유발하여 입원율을 높인다. 미국에서의 연구에 따르면, 0~5개월 사이의 영아에서 HPIV-3로 인한 입원률은 1,000명당 1.91명에 달한다 [43]. 조산아, 만성 폐질환(예: 기관지폐이형성증), 선천성 심장질환, 뇌성마비 등 기저 질환이 있는 어린이는 HPIV 감염 시 중증 질환으로 진행할 위험이 현저히 증가한다 [44].
성인의 경우, 이전 감염으로 인해 획득 면역이 형성되어 대부분 증상이 경하다. 그러나 노인, 면역저하자(예: 조혈모세포이식 수혜자, 암 환자)에서는 하부 호흡기 감염이 발생할 수 있으며, 이는 호흡부전과 높은 사망률로 이어질 수 있다. 면역저하자에서의 HPIV 감염은 바이러스의 장기적인 배출과 재감염을 특징으로 하며, 치료에 어려움을 겪는다 [45]. 특히, HPIV-3은 면역저자 환자에서 폐렴으로 진행할 경우 30일 내 사망률이 약 40%에 이를 수 있다고 보고되었다 [46].
주요 합병증과 장기적 영향
HPIV 감염 후 대부분의 환자는 완전히 회복하지만, 중증 하부 호흡기 감염을 경험한 일부 어린이에서는 장기적인 호흡기 문제를 겪을 수 있다. 특히 HPIV-3에 의한 중증 기관지염이나 폐렴을 앓은 영아는 반복적인 천명, 기관지과민성, 폐기능 저하 등의 증상을 보일 수 있으며, 이는 향후 천식으로 발전할 위험을 증가시킬 수 있다 [47]. 그러나 후두염의 경우 대부분 예후가 양호하며, 장기적인 호흡기 장애는 드물다 [48]. 이러한 잠재적인 장기적 영향은 고위험군 아동에 대한 추적 관찰과 폐기능 검사의 필요성을 강조한다.
전파 경로 및 역학
[28]는 전 세계적으로 상부 및 하부 호흡기 감염의 주요 원인으로, 특히 와 면역저하자에서 높은 질병 부담을 초래한다. 이 바이러스는 주로 비말과 접촉을 통해 전파되며, 각 혈청형별로 고유한 역학적 패턴을 보인다. HPIV-1과 HPIV-2는 가을철에 주로 발생하며, 특히 HPIV-1은 2년 주기로 유행하는 경향이 있다. 반면 HPIV-3는 봄과 초여름에 정점이 있으며, 1세 미만의 영아에서 기관지염과 을 유발하는 주요 병원체로 작용한다 [1]. HPIV-4는 전반적으로 발생 빈도가 낮고 증상이 경미하여 종종 진단되지 않지만, 가을철에 산발적으로 유행하며 상부 호흡기 감염을 유발할 수 있다 [2].
전파 경로
HPIV는 주로 감염된 개인의 기침, 재채기, 대화 시 발생하는 호흡기 비말을 통해 전파된다. 이러한 비말은 인근 사람들에 의해 흡입되거나 오염된 표면에 닿아 후속 접촉을 통해 전염될 수 있다 [52]. 바이러스는 [53]로 불리는 오염된 물체나 표면에서도 일정 기간 생존할 수 있으며, 사람의 손이나 얼굴에 접촉할 경우 눈, 코, 입을 통해 감염이 일어날 수 있다. 연구에 따르면 HPIV는 실내 사무실의 포마이트에서도 유전체가 검출되어 표면 오염이 전파에 중요한 역할을 함을 시사한다 [54]. 또한, 가정, 보육시설, 학교, 의료기관 등 밀접한 접촉이 빈번한 환경에서 전파가 용이하다 [52]. 감염자는 증상 발현 전에도 바이러스를 전파할 수 있으며, 특히 질병 초기에 가장 전염성이 강하다.
역학적 특성
HPIV는 전 세계적으로 광범위하게 분포하며, 모든 연령층에서 감염이 가능하지만 특히 5세 미만의 어린이에서 높은 감염률과 입원률을 보인다. 2018년 기준 전 세계적으로 약 1,880만 건의 HPIV 관련 급성 하부 호흡기 감염이 발생했으며, 이 중 약 72만 5천 건이 입원으로 이어졌다 [6]. 대부분의 어린이는 5세 이전에 최소 한 번 이상 HPIV에 감염되며, 이후에도 재감염이 흔하지만 증상은 일반적으로 경미하다 [35]. 면역저하자, 조산아, 만성 심폐 질환을 가진 환아는 중증 질환과 입원, 중환자실 치료의 위험이 훨씬 높다 [43]. HPIV는 또한 조산아 집단에서 높은 입원율과 기계적 환기 필요성을 동반하며, 면역저하자에서는 폐렴으로 진행되어 높은 사망률을 초래할 수 있다 [59].
지역 및 계절적 변동
HPIV의 유행은 지역 기후에 따라 다르다. 온대 기후 지역에서는 HPIV-1과 HPIV-2의 가을철 유행과 HPIV-3의 봄철 유행이 뚜렷하게 나타난다 [60]. 미국에서는 HPIV-1의 유행이 짝수년도 가을에 정점을 이루는 2년 주기의 패턴을 보인다. 반면 열대 및 아열대 지역에서는 기후 조건이 안정적이어 일년 내내 전파가 지속되며, 비가 많이 오는 계절에 소규모 유행이 발생할 수 있다 [61]. 중국, 싱가포르 등지의 연구는 HPIV-3가 하부 호흡기 감염 환아에서 가장 빈번하게 검출됨을 보여주며, 지역별로 혈청형 분포에 차이가 있음을 시사한다 [62]. 코로나19 유행 기간 동안 마스크 착용, 손 씻기, 사회적 거리두기 등의 비의학적 개입(NPIs)으로 인해 HPIV 검출률이 급격히 감소했으나, 제한 조치 완화 후 다시 증가하며 전염병 후 회복 현상을 보였다 [63].
공중보건 감시 체계
HPIV의 전파를 모니터링하기 위해 전 세계적으로 다양한 감시 시스템이 운영되고 있다. 세계보건기구(WHO)의 [64]는 인플루엔자뿐 아니라 HPIV를 포함한 기타 호흡기 바이러스의 감시를 포함한다 [65]. 미국의 [66]은 HPIV 유행 추세를 실시간으로 추적하고 있다 [67]. 아일랜드와 같은 국가에서는 인플루엔자, 호흡기세포융합바이러스, SARS-CoV-2, HPIV 등 여러 호흡기 병원체의 동시 유행을 모니터링하기 위해 통합 호흡기 바이러스 감시 보고서를 발행하고 있다 [68]. 또한, 하수구 모니터링을 통한 환경 감시는 임상 검사보다 빠르게 지역사회 내 바이러스 활동을 조기에 경고할 수 있는 보완적인 도구로 떠오르고 있다 [69]. 이러한 감시 데이터는 임상 준비, 자원 배분, 공중보건 대응 계획 수립에 필수적이다.
진단 방법
[28] 감염의 정확한 진단은 임상적 관리와 공중보건 감시에 필수적이며, 현재는 분자 진단법이 표준으로 자리 잡고 있다. 전통적인 바이러스 배양법보다 훨씬 높은 민감도와 신속한 결과 제공 덕분에, [71]을 포함한 핵산 증폭 검사(nucleic acid amplification tests, NAATs)가 선호되는 방법이다 [2]. 이는 특히 면역저하자나 중증 질환 위험이 높은 영아에서 조기 진단과 치료 결정에 중요한 역할을 한다.
분자 진단법: RT-PCR의 우월성
RT-PCR, 특히 실시간 RT-PCR과 다중(multiplex) 형식은 HPIV 진단의 핵심 도구이다. 이 방법은 바이러스의 유전체를 역전사한 후 증폭하여 검출함으로써, 매우 낮은 수준의 바이러스 RNA도 감지할 수 있다. 한 연구에 따르면, 다중 RT-PCR은 HPIV-4B의 경우 0.0004 TCID50까지 검출할 수 있어, 세포배양법의 감지 한계를 크게 능가한다 [73]. 이 높은 민감도 덕분에 감염 초기, 바이러스 부하가 낮을 때도 조기에 진단이 가능하다.
RT-PCR의 또 다른 장점은 빠른 소요 시간이다. 결과를 몇 시간 내에 제공할 수 있어, 응급실이나 병동에서 신속한 임상 결정을 가능하게 한다 [74]. 특히 자동화된 플랫폼을 활용하면 1시간 이내에 결과를 얻을 수 있어, 포인트 오브 케어 검사(point-of-care testing)에 적합하다 [75]. 또한, 다중 RT-PCR 검사법은 HPIV-1부터 HPIV-4까지 모든 혈청형뿐만 아니라, RSV, 인플루엔자, SARS-CoV-2 등 다른 호흡기 병원체를 동시에 검출할 수 있어, 임상적으로 유사한 증상을 보이는 질환과의 감별 진단에 매우 유용하다 [76]. 이는 진단 효율성을 높이고, 병원체의 공동 순환(co-circulation)을 모니터링하는 데도 기여한다.
전통적 진단법: 바이러스 배양의 한계
과거에는 "골드 스탠다드"로 여겨졌던 바이러스 배양법은 현재 임상 현장에서 점점 더 제한적인 역할을 하고 있다. 이 방법은 살아있는 바이러스가 필요하며, 세포 배양에서 세포병변효과(cytopathic effect)가 나타나야 하므로, 감도가 RT-PCR보다 현저히 낮다. 임상 검체에서 HPIV를 검출하는 데 성공률이 42%에서 50%에 불과하다는 보고도 있다 [77]. 이로 인해 가짜 음성 결과가 발생할 수 있으며, 검체 채취, 운반, 보관 방법에 크게 영향을 받는다.
또한, 바이러스 배양은 일반적으로 3~7일 이상 소요되어, 진단과 치료 결정을 지연시키는 치명적인 단점이 있다 [19]. 이는 급성 호흡기 질환의 관리에 매우 부적절하다. 또한, 이 방법은 특수한 실험실 인프라, 숙련된 인력, 생물안전 2등급(BSL-2) 이상의 시설이 필요하여 자원 소모가 크고, 일상적인 진단에는 부적합하다 [79]. 이러한 제한점들로 인해, 미국 질병통제예방센터(CDC)를 포함한 주요 보건 기관들은 HPIV 진단에 바이러스 배양, 혈청학 검사, 직접 형광항체 검사 등을 권장하지 않는다 [80].
검체 채취와 검사 권고사항
HPIV 진단에 가장 선호되는 검체는 비인두 도말검체(nasopharyngeal swab)이다. 코세척액(nasal washes), 중간비갑 도말검체(mid-turbinate swabs), 타액(saliva)도 필요한 경우 사용할 수 있다 [80]. 검체는 감염 초기에 채취하는 것이 바이러스 부하가 높아 가장 정확한 결과를 얻을 수 있다. 진단 검사는 제조사의 지침을 따라야 하며, 무증상 상태에서 바이러스 배출이 지속될 수 있기 때문에 임상 증상과의 상관관계를 반드시 고려해야 한다 [80]. 이는 단순한 바이러스 배출과 활성 감염을 구분하는 데 중요하다.
현재의 진단 가이드라인은 NAATs, 특히 RT-PCR을 HPIV 감염 진단의 주요 방법으로 강력히 권장하고 있다 [80]. 이는 환자 관리와 공중보건 감시 모두에서 우수한 성능을 제공하기 때문이다. 진단 기술의 발전은 역학 연구에서도 중요한 역할을 하며, 병원체의 유전적 다양성과 순환 양상을 추적하는 데 기여한다.
치료 및 관리
[28] 감염에 대한 치료는 현재 승인된 특이적 항바이러스제나 백신이 없어 주로 증상 완화와 호흡 기능 유지에 중점을 둔 증상 중심 치료에 의존한다 [37]. 대부분의 감염은 경과가 양호하며 3~7일 내에 회복되지만, 영유아, 노인, 면역저하자에서는 중증으로 진행될 수 있어 적절한 관리가 필수적이다.
증상 중심 치료
경증 감염의 경우, 가정에서의 보존적 치료가 가능하다. 주요 조치로는 충분한 수분 섭취, 휴식, 해열제(예: 아세트아미노펜)를 통한 발열 및 통증 조절이 포함된다 [86]. 기침이나 콧물 등의 상부 호흡기 증상은 일반적으로 시간이 지나면 자연스럽게 호전된다. 그러나 증상이 악화되거나 호흡 곤란이 동반되면 즉시 의료기관을 방문해야 한다.
후두염(croup)의 치료
후두염은 HPIV-1과 HPIV-2에 의해 주로 발생하며, 뚜렷한 짖는 기침, 쉰 목소리, 흡입 시 고음의 잡음(stridor)이 특징이다. 이에 대한 치료는 다음과 같다:
- 부신피질호르몬: 부신피질호르몬은 후두 점막의 염증과 부종을 줄이는 데 효과적이며, 모든 중증도의 후두염 환자에게 권장된다. 덱사메타손(0.6 mg/kg 경구)이 선호되지만, 프레드니솔론도 동등한 효과를 보인다 [87]. 이는 병원 방문 재진율과 입원율을 감소시킨다.
- 에피네프린 분무기: 중등도에서 중증 후두염의 경우, 에피네프린 분무기가 기도 폐쇄를 빠르게 완화하는 데 사용된다. 에피네프린은 점막의 혈관 수축을 유도하여 부종을 줄이고, 기도 저항을 감소시킨다. 효과는 90
120분 정도 지속되므로, 투여 후 최소 24시간 이상 관찰한 후 퇴원 여부를 결정해야 한다 [36].
중증 감염 및 입원 기준
다음과 같은 경우 입원을 고려해야 한다:
- 휴식 시에도 stridor가 지속되는 경우
- 명백한 호흡 곤란(간격, 비익 움직임, 그루닝 등)
- 산소포화도 92% 미만
- 무기력, 호흡 노력 저하, 청색증 등 호흡 부전의 전조 증상
- 덱사메타손과 에피네프린 투여 후에도 반응이 없는 경우
- 6개월 미만의 영아
- 기저 질환(예: 조산, 만성 폐질환, 신경근 질환)이 있는 경우 [89]
중증 폐렴이나 기관지염이 의심될 경우, 산소 공급, 수액 요법, 필요 시 기계적 환기 등이 포함된 입원 치료가 필요하다.
고위험군의 특수 고려사항
면역저하자, 조산아, 만성 심폐 질환 환자는 HPIV 감염 시 하부 호흡기 감염으로 진행될 위험이 높다. 이들에서는 바이러스 배출 기간이 길어지고, 폐렴 발생률과 사망률이 증가한다. 실험적으로 리바비린을 기도 내 투여하거나 정맥 내 면역글로불린을 병용하는 경우도 있으나, 이는 승인되지 않은 치료법이며 임상적 근거가 부족하다 [86]. 이들 환자에서는 조기 진단과 감염 통제가 특히 중요하다.
장기적인 호흡기 후유증
대부분의 HPIV 감염은 완전히 회복되지만, 중증 하부 호흡기 감염을 경험한 영유아 일부에서는 반복적인 천명, 기관지과민성, 폐기능 저하 등 장기적인 호흡기 문제를 겪을 수 있다 [91]. 이는 천식 발생 위험과도 관련이 있을 수 있으므로, 고위험군 아동에 대해서는 퇴원 후 추적 관찰이 필요하다. 폐기능 검사, 천명 모니터링, 전문의 상담 등을 고려할 수 있다.
감염 통제 및 예방
현재 백신이 없으므로, 감염 확산을 막기 위한 감염 관리가 핵심이다. 주요 전파 경로는 기침이나 재채기로 발생하는 비말과 오염된 표면(포마이트)를 통한 간접 접촉이다. 따라서 다음과 같은 예방 조치가 중요하다:
- 손 씻기와 기침 예절(입과 코를 손으로 가리지 말고 팔꿈치로 가리기)
- 오염된 표면의 정기적인 소독
- 증상이 있는 경우 학교나 보육시설에서의 활동 자제
- 의료기관에서는 표준 예방 조치와 함께 비말 및 접촉 격리를 시행해야 한다 [92].
이러한 비의약적 개입(non-pharmaceutical interventions)은 HPIV뿐만 아니라 인플루엔자, 코로나19 등 다른 호흡기 바이러스의 전파를 줄이는 데도 효과적이다 [93].
백신 및 예방 전략
현재까지 승인된 [28] 백신이나 특이적인 항바이러스제는 존재하지 않으며, 이는 공중보건 분야에서 중요한 과제로 남아 있다 [37]. 따라서 예방 전략은 비약물적 중재(non-pharmaceutical interventions, NPIs)에 중심을 두고 있으며, 감염 통제 및 위험 감소를 위한 다층적 접근이 필요하다. 특히 면역저하자와 영유아와 같은 취약계층 보호를 위한 철저한 감염 관리가 핵심이다.
백신 개발의 도전 과제
HPIV 백신 개발은 여러 복잡한 장애물에 직면해 있다. 첫째, 네 가지 혈청형(HPIV-1~4) 간에 항원적 다양성이 존재하며, 감염 후 획득되는 자연 면역은 불완전하고 일시적이어서 재감염이 흔하다. 이는 백신이 자연 감염보다 더 강력하고 지속적인 면역 반응을 유도해야 함을 의미한다. 둘째, 파라믹소바이리데 과에 속하는 바이러스들은 인터페론 신호 경로를 억제하는 V, C, W 등의 보조 단백질을 발현하여 숙주의 선천 면역 반응을 회피한다 [7]. 이러한 면역 회피 메커니즘은 백신으로 유도되는 면역 반응의 효과를 저해할 수 있다.
또한, 백신 증강 질환(vaccine-enhanced disease, VAED)의 위험이 중대한 우려 사항이다. 이는 과거 [97]의 포르말린 비활성화 백신에서 중증 호흡기 질환이 발생한 역사적 사례에서 기인한다 [98]. HPIV 백신 후보물질 중 비활성화 백신은 동물 모델에서 폐 병리학이 악화되는 현상을 보였으며, 이는 T helper 2(Th2) 세포 반응의 비대칭적 유도와 관련이 있다 [99]. 따라서 안전성을 확보하면서도 균형 잡힌 Th1/Th2 반응과 강력한 세포성 면역을 유도하는 백신 플랫폼의 개발이 필수적이다.
백신 후보물질의 현황
현재 개발 중인 HPIV 백신 후보물질 중 가장 유망한 것은 생약화 백신(live-attenuated vaccines, LAVs)이다. 이는 자연 감염을 모방하여 상피 점막에서 국소 면역을 유도할 수 있다는 장점이 있다. 미국 국립보건원(NIH)에서는 HPIV-1, -2, -3에 대한 재조합 생약화 백신이 개발되었으며, HPIV-3의 cp45 균주는 영아 및 어린이를 대상으로 한 임상 1상 시험에서 안전성과 감염성, 면역원성을 입증하였다 [100]. 또한, 코돈쌍 최적화(codon-pair deoptimization, CPD) 기술을 이용하여 HPIV-3의 번역 효율을 인위적으로 낮춰 약독화한 후보물질도 햄스터 모델에서 면역원성과 보호 효과를 보이며 과도한 약독화의 문제를 피하고 있다 [101].
또 다른 전략으로는 바이러스 벡터 백신이 있다. 예를 들어, HPIV-3를 벡터로 하여 RSV의 프리퓨전 F 단백질을 발현시키는 재조합 백신은 동물 모델에서 두 바이러스에 대한 보호 면역을 유도하는 데 성공하였다 [102]. 이와 유사한 플랫폼은 SARS-CoV-2 스파이크 단백질을 발현하는 데에도 활용되어 다가 백신의 가능성을 보여주었다 [103]. 구조 기반 백신 설계도 중요한 방향이다. RSV 백신의 성공을 계기로, HPIV의 F 단백질을 프리퓨전 상태로 안정화시켜 중화항체가 인식하는 주요 에피토프를 노출시키는 기술이 개발되고 있다 [104].
비약물적 예방 전략
백신이 없는 현실에서, 감염 확산을 막기 위한 가장 효과적인 방법은 철저한 감염 통제이다. 개인 수준에서는 손 씻기와 기침 예절(cough etiquette)이 가장 중요하다. 비누와 물로 손을 자주 씻거나 알코올 기반 손 소독제를 사용하면 포마이트를 통한 간접 접촉 전파를 효과적으로 차단할 수 있다 [105]. 기침이나 재채기를 할 때는 티슈나 팔꿈치로 입과 코를 가리는 것이 필요하다.
의료기관에서는 표준 예방 조치(standard precautions)에 더해 비말 예방 조치(droplet precautions)와 접촉 예방 조치(contact precautions)를 시행해야 한다. 의료진은 감염 환자와 3피트 이내에서 접촉할 때 수술용 마스크를 착용하고, 장갑과 가운을 착용하여 직접 접촉을 방지해야 한다 [106]. 감염 환자는 개인실에 배치하거나 동일한 감염 환자끼리 그룹화(cohorting)하는 것이 권장된다. 병원 환경에서는 침대 난간, 문 손잡이, 장난감 등 자주 접촉하는 표면을 정기적으로 소독하는 것이 중요하며, HPIV는 비누와 물, 알코올, 표백제 등으로 쉽게 불활성화된다 [107].
취약계층 보호를 위한 정책적 권고
영유아, 노인, 면역저하자와 같은 고위험군은 중증 질환의 위험이 높으므로 특별한 예방 조치가 필요하다. 어린이집, 학교, 요양원 등 집단 시설에서는 증상이 있는 어린이나 노인의 등원/등교 금지, 시설 내 정기적인 환경 소독, 직원 대상 감염 통제 교육을 실시해야 한다 [108]. 공중보건 정책 차원에서는 HPIV 감시 체계를 강화하고, 다중 검사법(multiplex assays)을 활용하여 다른 호흡기 바이러스와의 공동 유행(co-circulation)을 모니터링할 필요가 있다 [109]. 코로나19 팬데믹 기간 동안 시행된 마스크 착용, 사회적 거리두기 등의 비약물적 중재(NPIs)는 HPIV를 포함한 호흡기 바이러스의 전파를 크게 감소시킨 바 있으며, 이러한 조치는 고위험 시즌에 재도입될 수 있다 [110]. 장기적으로는 백신 개발과 단일클론 항체 치료제 개발이 가장 시급한 연구 과제로 남아 있다 [111].
면역 반응과 면역 회피
감염에 대한 숙주의 면역 반응은 선천 면역과 후천 면역의 복잡한 상호작용을 통해 이루어지며, 이 과정에서 바이러스는 숙주의 면역 시스템을 회피하기 위한 정교한 전략을 발전시켜 왔다. 이 면역 회피 메커니즘은 바이러스의 지속적인 전파와 재감염을 가능하게 하며, 백신 개발의 주요 장애물로 작용한다 [7].
선천 면역 반응과 그 회피
선천 면역은 감염에 대한 첫 번째 방어선으로 작용한다. 호흡기 상피 세포와 조직 내 상재 면역 세포는 바이러스의 RNA를 인식하는 패턴 인식 수용체(PRR)를 통해 감염을 감지한다. 특히 RIG-I와 MDA5는 바이러스의 단일 가닥 음성-감수성 를 인식하여 신호 전달 경로를 활성화시켜 인터페론-α/β 및 인터페론-λ의 생성을 유도한다 [19]. 이러한 인터페론은 인접 세포에 항바이러스 상태를 유도하여 바이러스의 복제와 확산을 억제한다.
또한, 감염된 인체 비강 상피 세포(HNECs)는 인터페론-γ와 RANTES(CCL5)와 같은 사이토카인을 생성하여 면역 세포의 유입을 촉진하고 항바이러스 방어를 강화한다 [114]. 그러나 는 이러한 반응을 효과적으로 억제한다. 예를 들어, HPIV3는 감마 인터페론에 의해 유도되는 주조직적합성복합체 II 발현을 억제하여 항원 제시를 방해함으로써 면역 인식을 회피한다 [115]. 또한 HPIV1의 C 단백질은 1형 인터페론의 유도를 억제하며, 이러한 기능이 손상된 돌연변이는 인터페론 반응의 증가로 인해 복제 능력이 약화된다 [20]. 더 넓은 범위에서, 파라믹소바이러스는 V 및 C 단백질과 같은 보조 단백질을 이용하여 1형 및 2형 인터페론 신호 경로를 모두 억제함으로써 무제한적인 바이러스 복제를 가능하게 한다 [7].
후천 면역 반응과 그 회피
후천 면역 반응은 바이러스 제거와 면역 기억 형성에 필수적이며, 체액성 면역과 세포성 면역으로 구성된다. 중화 항체는 바이러스의 표면 글리코프로테인인 [3]와 [4]을 표적으로 하여 숙주 세포 침입을 차단하고 세포 간 전파를 방지한다 [120]. 최근 연구에서는 HPIV3의 HN 단백질에 결합하여 중화하는 인간 단일클론 항체가 확인되었으며, 이는 구조 기반 백신 설계의 가능성을 보여준다 [5]. 또한, 분비형 IgA(sIgA)는 호흡기 점막에서 국소 면역을 제공하여 감염 초기 단계에서 바이러스를 중화하는 데 중요하다 [122]. 그러나 자연 감염 후에도 HPIV에 대한 재감염이 평생에 걸쳐 반복되며, 이는 완전한 면역 형성이 이루어지지 않음을 시사한다.
T 세포 반응은 바이러스 감염 제거에 핵심적인 역할을 한다. CD8+ 세포독성 T 세포는 감염된 세포를 인식하고 제거하며, CD4+ 보조 T 세포는 B 세포의 항체 생산을 지원한다 [123]. 그러나 HPIV3는 T 림프구를 직접 감염시켜 그 증식과 기능을 손상시켜 면역 기억 형성을 방해할 수 있다 [124]. 또한, 수지상세포는 항원을 포획하고 림프절로 이동하여 T 세포를 활성화하는 데 필수적이지만, HPIV는 수지상세포의 성숙, 이동, 항원 제시 기능을 저해하여 적응 면역 반응의 시작을 방해한다 [125]. 이러한 면역 기능의 저하는 자연 면역의 지속 기간이 짧고 재감염이 빈번한 주요 원인이 된다.
인터페론 신호 억제 메커니즘
는 인터페론 경로를 억제하기 위해 V 단백질과 C 단백질이라는 주요 보조 단백질을 활용한다. V 단백질은 MDA5와 RIG-I와 같은 세포질 RNA 헬리케이스를 억제하여 인터페론-β 생성을 차단한다. 특히 HPIV2의 V 단백질은 MDA5에 직접 결합하여 그 활성화와 필라멘트 형성을 방해하며, 이는 인터페론-β 프로모터로의 신호 전달을 차단한다 [126]. 구조적 연구에 따르면 V 단백질은 MDA5의 ATPase 도메인을 방해하여 센서를 비활성화시킨다 [127].
또한, HPIV는 분비된 인터페론에 대한 세포 반응도 차단한다. HPIV1의 C 단백질은 세포질 내 소포체에 Stat1을 격리함으로써 그 인산화, 핵내 이동 및 인터페론 자극 유전자(ISG)의 활성화를 방지한다 [128]. 이는 세포가 인터페론의 항바이러스 효과에 반응하지 못하게 하여 무제한적인 바이러스 복제를 허용한다.
수지상세포 기능 저해
수지상세포의 기능 저해는 면역 회피의 또 다른 핵심 전략이다. HPIV3에 감염된 단핵구 유래 수지상세포는 낮은 수준의 성숙과 사이토카인 생산만을 보이며, 이는 T 세포를 충분히 활성화하지 못할 가능성이 있음을 시사한다 [129]. 관련 바이러스인 인간 메타페뉴모바이러스(hMPV)는 수지상세포의 CCR7 매개 이동을 억제하여 림프절로의 이동을 차단함으로써 적응 면역 반응의 시작을 방해한다 [130]. HPIV도 유사한 메커니즘을 사용할 가능성이 있으며, 이는 면역 반응의 지연과 약화로 이어진다.
질병 진행에 대한 면역 회피의 영향
가 인터페론 반응을 억제함으로써 숙주의 항바이러스 방어가 지연되며, 이는 호흡기 상피 세포 내에서 무제한적인 바이러스 복제를 가능하게 한다. 이는 후두염, 기관지염, 폐렴과 같은 특징적인 증상의 원인이 된다. 수지상세포 기능의 저하는 적응 면역 반응의 형성을 손상시켜 평생에 걸쳐 재감염이 빈번하게 발생하는 이유를 설명한다 [131]. 또한, 이러한 면역 회피 메커니즘은 천식과 만성폐쇄성폐질환(COPD)과 같은 만성 호흡기 질환의 악화에도 기여할 수 있다. 지속적인 면역 조절 이상과 부적절한 T 세포 활성화는 비정상적인 염증과 조직 손상을 유발하여 회복을 지연시키고 이환율을 증가시킨다. 최근 구조 연구에서는 중화 항체로부터 회피하기 위해 [4]과 [3] 단백질에 돌연변이가 발생할 수 있음을 보여주어 백신 개발의 어려움을 더욱 부각시킨다 [134].
공중보건적 영향과 감시 체계
[28]는 전 세계적으로 상부 및 하부 호흡기 감염의 주요 원인으로, 특히 와 면역저하자에게 중대한 공중보건적 부담을 초래한다. HPIV는 후두기관기관지염, 기관지염, 폐렴 등의 질환을 유발하며, 이로 인해 매년 수백만 건의 의료 이용이 발생한다. 2018년 기준 전 세계적으로 약 1,880만 건의 HPIV 관련 급성 하부 호흡기 감염(acute lower respiratory infection, ALRI)이 발생했으며, 이 중 약 72만 5천 건이 입원으로 이어진 것으로 추정된다 [6]. 특히 5세 미만의 어린이에서 HPIV는 ALRI 입원의 2040%를 차지하며, 이는 [97]에 이어 두 번째로 흔한 원인이다 [138]. 미국에서는 05개월 영아의 경우 1,000명당 약 1.91건의 입원률을 보이며, 이 중 절반 가량이 기저질환을 동반하고 있다 [43]. 이러한 높은 입원율은 및 병동에 상당한 부담을 주며, 일부 환자는 집중치료실(ICU) 입원이나 기계적 환기 치료가 필요하다.
경제적 영향과 취약 계층의 질병 부담
HPIV 감염은 직접적인 의료비 외에도 간접적인 사회경제적 비용을 초래한다. 의료기관 방문, 입원, 장기 치료, 보호자의 결근 등으로 인한 비용은 막대하며, 정확한 총액은 아직 추정되지 않았지만 상당한 수준으로 평가된다 [140]. 특히 면역저하자, 예를 들어 수혜자나 화학요법을 받는 환자에서 HPIV는 하부 호흡기 감염으로 진행할 가능성이 높으며, 이는 높은 사망률과 장기적인 치료 비용으로 이어진다 [59]. 이러한 환자들은 바이러스를 수주간 배출할 수 있어 병원 내 전파의 위험도 높다. 또한, 나 만성 폐질환(예: 기관지폐이양성)을 가진 어린이도 중증 질환의 위험이 높아, 집중적인 모니터링과 관리가 필요하다 [142].
감시 체계와 전파 모니터링
HPIV의 전파를 모니터링하기 위해 전 세계적으로 다양한 감시 시스템이 운영되고 있다. 세계보건기구(WHO)의 [64]은 인플루엔자뿐 아니라 HPIV를 포함한 기타 호흡기 바이러스의 감시를 위한 기반을 제공한다 [65]. 이 시스템은 전 세계 120여 개국의 국가인플루엔자센터(NICs)를 통해 표준화된 진단법과 사례 정의를 적용하여 바이러스 순환을 추적한다. 미국에서는 질병통제예방센터(CDC)의 [66]가 주간 단위로 HPIV 감염 추이를 실시간으로 제공하며, 이 데이터는 임상 준비와 공중보건 대응에 활용된다 [67]. 또한, [147]은 중증 호흡기 감염 환자를 대상으로 병원 기반의 표준화된 임상 및 바이러스학적 데이터를 수집하여 질병의 중증도를 평가한다 [148]. 지역적으로는 아일랜드의 보건보호감시센터(HPSC)처럼 여러 호흡기 바이러스의 순환을 통합적으로 보고하는 과 같은 시스템도 도입되고 있다 [68].
진단 기술과 감시의 도전 과제
HPIV 감시의 핵심은 정확한 진단에 있다. 현재는 역전사 중합효소연쇄반응과 같은 분자 진단법이 표준으로, 전통적인 바이러스 배양보다 훨씬 높은 민감도를 제공한다 [2]. 특히 다중 PCR 검사법은 HPIV뿐만 아니라 인플루엔자, RSV, 등 다양한 호흡기 병원체를 동시에 검출할 수 있어, 중복 감염을 식별하고 감시 효율을 높인다 [151]. 그러나 HPIV 감시에는 여전히 여러 도전 과제가 존재한다. 첫째, HPIV는 인플루엔자나 코로나19와 달리 일상적인 진단 검사가 활발하지 않아, 경미한 감염이나 무증상 감염이 과소진단되는 경향이 있다 [37]. 둘째, HPIV는 임상 증상이 다른 호흡기 바이러스와 매우 유사하여, 증상만으로는 원인을 구분하기 어렵다 [153]. 셋째, HPIV는 종종 인플루엔자, RSV, 코로나19 등과 동시에 유행하는 공유행 현상을 보이며, 이는 중복 감염을 초래하고 감시 해석을 복잡하게 만든다 [154]. 이러한 한계를 보완하기 위해, 하수 검사()와 같은 환경 감시가 보완적인 도구로 주목받고 있으며, 의료기관 의존도 없이 지역 사회 내 바이러스 순환을 조기에 탐지할 수 있는 가능성을 보여주고 있다 [69].