탄저 Anthrax

질병관리청 병원체생물안전정보

 

작성일: 2019년 5월 30일

최종 수정일: 2023년 7월 28일

담당부서: 생물안전평가과

연락처: 043-719-8044

 

(세균) Bacillus anthracis

 

 

• ID#1792, CDC
• 위험군 : 제3위험군
• 국내범주: 고위험병원체, 생물작용제, 전략물자통제병원체
• 특성: Bacillaceae과, 그람 양성(POS-Gram), 막대균, 운동성 없음, 협막을 가짐, 불리한 환경조건에서 포자 형성

병원성 및 감염증상

• 잠복기 : 1~7일(호흡기 탄저의 경우 최대 60일)
  (출처 : 2018 Yellow Book. CDC. US.)
• 탄저를 유발하며, 감염경로에 따라 임상증상이 나타남.
• 피부탄저：피부 발진 및 수포가 형성된 후 병변이 전신으로 퍼짐.
  
• 호흡기탄저：감기와 유사한 증상을 보이다가 심한 호흡곤란, 청색증과 객혈, 쇼크, 뇌염 등을 보임.
• 위장관탄저：심한 복통이나 토혈 등을 일으키다가 병이 악화되어 뇌염, 독혈증, 쇼크증상이 나타나 사망할 수 있음.

치료 및 백신

• 치료 : ciprofloxacin, doxycycline, penicillin G, streptomycin, gentamycin
• 백신 : 현재 미국에서 개발된 AVA(Anthrax Vaccine Absorbed), 영국에서 개발된 AVP (Anthrax vaccine Precipitated), 러시아에서 개발된 LAAV(Live Anthrax Attenuated Vaccine)이 사용되고 있으며, 국내에서 개발 중임.

실험실 생물안전정보

• 감염위해요소 
• 감염 경로
  - 일반 감염경로 : 감염된 동물과 직접접촉, 오염된 양모, 털, 뼈 등과 접촉, 오염된 육류 섭취, 오염된 토양 및 동물을 통한 포자 흡입
  - 실험자 감염경로 : 오염된 실험실 및 배양액 등 감염성 물질에 직접적 또는 간접적으로 피부에 접촉, 배양 등 감염성 물질 조작과정 중 발생한 에어로졸 흡입, 실험동물 취급 시 우려됨.
• 감염량 : 섭취 시 100~500개 정도로 추정, 포자 흡입 시 10,000~20,000개가 치사량으로 알려짐. 원숭이 포자 흡입 실험 결과 약 4,000~8,000개의 포자를 흡입 시 병증을 보임.
• 숙주：사람, 소, 양, 염소, 말, 돼지 등
• 실험실 획득감염：
  -2002년 미국 텍사스에서 탄저균을 취급하지 않는 연구원이 맨손으로 보존용기를 만진 후 피부탄저에 감염됨. 
  (출처 : Suspected Cutaneous Anthrax in a Laboratory Worker-Texas, 2002, MMWR；51：279-281)
  -2004년 미국 캘리포니아에서 탄저균을 이용한 동물실험 중 에어로졸로 인하여 실험실 환경이 오염되었고 이로 인해 직접 동물실험한 3명의 연구자를 포함한 12명이 감염된 사례가 있음.
  (출처 : Inadvertent Laboratory Exposure to Bacillus anthracis-California, 2004, MMWR 2005, 54(12)；301-304)
• 생물안전밀폐등급<
• BL2 권장：임상검체 취급, 진단 실험, 분자생물학적, 혈청학적 검사, 플라스미드 pXO2 소실 균주 취급
• BL3 권장：균배양 등 병원체를 직접 취급하는 실험
• ABL3 권장：동물 감염실험 및 감염동물 해부 등 
• 개인보호장비 : 반드시 앞트임이 없는 실험복과 장갑, 호흡보호장비 착용(BL3 취급 경우 KF94 또는 N95 마스크 등 이와 동급 마스크 이상 호흡보호장비 착용), 배양액 및 감염성 물질이 튈 우려가 있을 경우 호흡장비가 장착된 안면보호장비 착용, 배양액 취급 및 에어로졸 발생 가능한 조작은 생물안전작업대 내에서 수행. 주사바늘 및 뾰족한 실험도구 사용 자제
• 소독 및 불활성화 : 2% glutaraldehyde, 5% formalin(16시간 이상 노출), 유효염소농도가 0.5% 염소용액, 건조, 가열, 햇빛에 저항성이 강하므로 121℃에서 30분 이상 고압증기멸균, 2% glutaraldehyde 등 
• 숙주 외 환경저항성：포자는 토양 및 피부에서 생존가능하며, 감염된 동물, 오염된 공기 및 양털에서 수십년, 우유에서 10년, 건조한 filter paper에서 41년, 명주실에서 71년, 연못물에서 2년간 생존 가능
• 폐기물 처리：감염성물질을 취급한 모든 폐기물은 고압증기멸균 등의 처리 후 의료폐기물로 처리

 

요약

Bacillus anthracis

 

탄저균(Bacillus anthracis)은 자연환경에서 흔히 발견되는 병원체로, 극한 조건에서도 생존할 수 있는 독특한 특성을 지니고 있다. 특히 아포(spore) 형태로 변환되면 수십 년에서 최대 200년까지 생존하며, 극한의 온도(-40°C에서 70°C), 건조, 자외선, 방사선 등에도 높은 저항성을 보이기도 한다. 이러한 특성 때문에 탄저균은 생물학적 위협 요소로 간주되며, 효과적인 방역 및 멸균 대책이 필수적이다.

조건	설명	생존 기간
수명	적절한 환경(건조한 토양, 유기물 풍부한 지역)에서 장기 생존	수십 년 ~ 수백 년 (최대 200년)
온도	극저온에서 고온까지 견딤 (섭씨 -40°C ~ 70°C)	극한 환경에서도 생존 가능
습도	극도로 건조한 환경에서도 생존 가능	제한 없음
소독제 내성	일반적인 소독제와 자외선에도 높은 저항성	제한 없음
물리적 스트레스	방사선, 고압 등 극한 물리적 환경에서도 생존 가능	제한 없음
멸균 방법	고온·고압 멸균(121°C, 15분 이상) 시 효과적으로 제거 가능	즉시 제거 가능

 

탄저균 감염은 주로 동물에게서 발생하지만, 사람도 오염된 물질에 접촉하거나 흡입하면 심각한 건강 위협에 직면할 수 있다. 이를 예방하려면 121°C 이상의 고온·고압 멸균과 같은 적절한 방법을 통해 아포를 완전히 제거해야 한다. 탄저균의 생존 메커니즘과 대처 방안을 이해하는 것은 공중 보건 및 생물학적 안전을 위한 중요한 첫걸음이 되겠다.

 

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탄저의 원인

탄저는 주로 Bacillus anthracis라는 세균에 의해 발생한다. 이 세균은 자연적으로 토양에 존재하며, 주로 초식동물(소, 양, 염소 등)이 감염된다. 탄저균은 아포(spore) 형태로 생존하며, 극한 환경에서도 오랜 기간 살아남을 수 있다. 이 아포는 환경 변화에 따라 활성화되며, 이를 통해 동물이나 인간이 감염된다.

 

인간은 감염된 동물이나 그 제품(가죽, 털 등)에 직접 접촉하거나, 아포를 흡입하거나, 오염된 고기를 섭취할 경우 감염될 위험이 있다. 드물지만 실험실 사고나 생물학적 테러로 인해 노출되기도 한다. (가장 대표적인 사건이 바로 2001년 9월 발생한 탄저균 편지 테러다.)

 

명칭: 탄저 테러 (Anthrax attack)

일시: 2001년 9월 18일부터 동년 10월 12일

장소: 워싱턴 DC, 플로리다 웨스트 팜 비치, 뉴욕 시, 코네티컷 옥스퍼드, 뉴저지 프린스턴

 

2001년 미국에서 일어난 생물 테러다.

 

탄저균 가루가 포함된 우편물이 여러 언론사(NBC, ABC, CBS, 뉴욕 포스트, 내셔널 인콰이어러 등)와 상임의원실(Sen. Tom Daschle, Patrick Leahy)로 배송되었고 이로 인해 22명이 감염되었으며, 5명이 사망했다. 일부 피부를 통한 감염이 일어나기는 했으나, 대부분 흡입으로 인해 피해를 입었다.

 

CDC, "Investigation of Bioterrorism Related Anthrax, United States, 2001: Epidemiologic Findings,"  Emerging Infectious Diseases  8 no.10 (2002): 1019-1028, DOI:10.3201/eid0810.020353.

 

FBI는 수사를 통해 생물학자 Bruce Ivins를 주요 용의자로 지목했다. Bruce Ivins는 과거 탄저균 관련 연구를 진행했던 과학자로, 이후 2008년 자살로 생을 마감한 바 있다. 사건의 배후에 대한 동기에 대해서는 여전히 논란이 있다.

 

이 사건을 통해 미 정부와 국토안보부(DHS)는 생물학적 위협에 대한 대응 및 방어 체계를 강화하고, 탄저균 백신 개발과 치료제 연구가 적극적으로 진행되었다.

 

탄저의 증상

탄저 감염은 감염 경로에 따라 세 가지 주요 형태로 나타난다:

피부 탄저 (Cutaneous Anthrax)

• 감염 경로: 피부 상처를 통한 감염
• 주요 증상: 초기에는 작은 붉은 반점이나 구진이 식별되며, 이후 물집으로 변하고 중심이 검게 변하는 궤양으로 발전한다. 통증은 드물며, 가려움증이 동반될 수 있다.
• 특징: 가장 흔한 형태로, 적절히 치료하면 사망률이 1% 미만이다.

 

흡입 탄저(Inhalation Anthrax, Pulmonary Anthrax)

• 감염 경로: 탄저균 아포 흡입
• 주요 증상: 초기에는 발열, 두통, 근육통 등 독감 유사 증상으로 시작한다. 이후 심한 호흡 곤란, 흉통, 쇼크 등으로 급격히 악화된다.
• 특징: 가장 치명적인 형태로, 치료하지 않으면 사망률이 85% 이상이다.

1. 탄저 아포가 흡입된다., 2. 탄저 아포는 폐로 진입하고, 폐포로 이동한다., 3. 아포는 림프계를 통해 흉골과 척추 사이에 위치한 선(종격 림프절)으로 이동하여 치명적인 독소를 생성한다.

 

 

 

장탄저(Gastrointestinal Anthrax)

• 감염 경로: 감염된 고기 섭취
• 주요 증상: 복통, 메스꺼움, 구토, 설사(종종 혈변 동반)가 나타난다. 심한 경우 장 천공이나 복막염으로 이어질 수 있다.
• 특징: 드물긴 하지만, 치명률은 약 40~60%로 높다.

연구개 즈음에 보이는 아포들

 

주사 탄저(Injection Anthrax)

• 감염 경로: 오염된 약물의 주사
• 주요 증상: 주사 부위의 심한 부종, 조직 괴사, 전신 염증 반응
• 특징: 드문 형태로, 치료하지 않으면 생명을 위협할 수 있다.

 

탄저 전파 경로

탄저는 사람 간 전염이 매우 드물며, 주로 다음과 같은 방식으로 전파된다:

• 감염된 동물 또는 동물 제품과의 접촉: 오염된 가죽, 털, 뼈 제품 등이 주요 위험 요소이다.
• 탄저균 아포의 흡입: 공기 중에 떠다니는 아포를 흡입하면 폐로 들어가 감염된다.
• 감염된 고기의 섭취: 충분히 익히지 않은 감염된 고기를 섭취할 경우 장탄저가 발생할 수 있다.

 

한국과 해외에서의 탄저 관리

한국의 경우

• 한국은 탄저의 자연 발생률이 낮은 국가로 분류되지만, 방역 체계가 철저히 유지되고 있다.
• 농림축산식품부는 가축의 탄저 발생 가능성을 줄이기 위해 정기적인 백신 접종과 철저한 방역 조치를 시행하고 있다.
• 만약 탄저 의심 사례가 보고되면, 즉각적으로 역학 조사가 이루어지며, 확산 방지를 위해 감염된 동물은 격리 및 폐기다.
• 또한, 생물학적 테러 가능성에 대비해 질병관리청과 국방부는 긴밀히 협력하고 있다.

 

해외의 경우

• 미국의 질병통제예방센터(CDC)는 탄저를 "생물학적 테러 가능성 병원체"로 분류하며, 백신 비축 및 대응 계획을 마련해 두고 있다.
• 유럽의 경우, 동물 질병 관리 기구(OIE)와 협력하여 탄저 예방 및 감시를 강화하고 있다.
• 아프리카와 남아시아 일부 지역은 탄저가 풍토병으로 존재하므로, 현지 농가에 백신 보급 및 교육 프로그램이 제공된다.

 

탄저의 예방

탄저를 예방하기 위해 다음과 같은 조치를 해야 한다.

1. 백신 접종:
   • Bacillus anthracis 백신은 고위험군(수의사, 군인, 생물학 연구자 등)에게 권장된다.
   • 백신은 탄저균에 노출되기 전 또는 직후 예방 목적으로 사용된다.
2. 위생 관리:
   • 감염된 동물의 사체는 적절히 소각하거나 매립해야 한다.
   • 동물 제품은 철저히 소독하고, 안전한 절차를 통해 가공해야 한다.
3. 개인 보호 장비(PPE) 사용:
   • 탄저균에 노출될 가능성이 있는 환경에서는 마스크, 장갑, 보호복을 착용해야 한다.

 

탄저의 치료

탄저는 감염이 빠르고, 효과적인 치료가 구명에 필수적으로 작용한다. 주요 치료법은 다음과 같다

• 항생제 치료:
  • 시프로플록사신(Ciprofloxacin), 독시사이클린(Doxycycline) 및 페니실린 계열 항생제가 흔히 사용된다.
  • 치료는 초기 감염 단계에서 시작할수록 효과적이다.
• 항독소 치료:
  • 탄저균이 생성하는 독소를 중화하기 위한 항체 기반 치료법이 사용된다.
  • 이는 특히 흡입 탄저와 같은 중증 사례에서 효과적이다.
• 지원 치료:
  • 중증 환자에게는 산소 공급, 혈압 유지, 체액 보충 등 증상 완화 치료가 병행된다.

 

결론

탄저는 적절한 예방과 신속한 치료로 충분히 관리할 수 있는 질병이다. 농업, 축산업 및 생물학 연구와 관련된 종사자들은 탄저의 위험성을 인식하고, 필요한 예방 조치를 따라야 한다.