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학술

뇌졸중, 당뇨환자 및 흡연자가 코로나19에 취약한 원인 규명

'Biochemical and Biophysical Research Communications' 최근호에 게재

심뇌혈관질환자가 코로나19 감염 시 
중증으로 진행되는 원인에 대한 실마리 제공  
국립보건연구원, 담배연기 및 뇌졸중, 당뇨병에 의해 
코로나19 원인 바이러스(SARS-CoV-2)의 수용체(ACE2)가 증가됨 밝혀




질병관리본부(본부장 정은경) 국립보건연구원(원장 권준욱)은 담배연기 및 뇌졸중, 당뇨병에 의해 세포 내 코로나19 바이러스의 수용체 안지오텐신전환효소(ACE2)1)가 증가한다는 결과를 발표했다. 

1) ACE2(Angiotensin-converting enzyme 2) : 폐, 심장, 동맥 등 여러 신체조직 세포막에 존재하는 단백질로 안지오텐신2(angiotensinΙΙ, 혈관수축물질)를 안지오텐신1-7 (angiotensin1-7, 혈관이완물질)로 바꿔 혈압을 낮추는 역할을 한다. 한편, ACE2는 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)가 인간 세포 내 침입 시에 이용되는 수용체로 알려져 있다. 

코로나 바이러스는 표면 돌기 단백질(스파이크 단백질)을 ACE2에 결합시켜 세포 내로 침투하고 증폭하는데, 결국 ACE2가 많은 환자들이 그렇지 않은 환자들보다 더 위험할 수 있다.

또한, 코로나19 바이러스 세포 내 침투과정에서 세포표면 ACE2가 감소되어 인체 내 안지오텐신2가 증가하고 혈압상승으로 이어져 병이 중증으로 진행 가능성이 높아지게 된다.

담배연기, 뇌졸중 및 당뇨병 환자 세포에서 ACE2가 증가한다는 연구결과는 당뇨, 뇌졸중 등 기저질환자 및 흡연자가 코로나19에 더 취약했던 원인을 밝혔다는데 의의가 있으며, 금연과 사회적 거리 두기 등 예방관리에 특히 주의를 기울일 필요가 있음을 시사한다.

세계보건기구(WHO)는 코로나19로 인한 중증질환으로의 이환 또는 사망에 관련된 위험요소를 고령자, 만성질환*, 흡연으로 규정하였다. 

* 만성질환 : 당뇨병, 고혈압, 심뇌혈관질환(심장질환, 뇌졸중 등), 만성호흡기질환, 만성신장질환, 면역억제, 암 포함

미국 질병통제예방센터(CDC)는 코로나19로 입원한 환자 중 만성질환자의 비율이 91.7%에 달한다고 보고하였으며, 유럽 질병예방통제센터(ECDC)는 입원 후 중환자실로 이송된 환자 중 만성질환자의 비율이 공통적으로 높았다고 밝혔다. 

국내 코로나19 사망자 중 만성질환이 있는 환자가 전체 사망자의  약 98.5%*이었다(2020년 5월 21일 0시 기준). 

 * 심뇌혈관질환 등 순환기계 질환 76.5%, 당뇨병 등 내분비계 질환 47.7%, 치매 등 정신질환 43.9%, 만성폐쇄성폐질환 등 호흡기계 질환 23.5% 등(중복 가능)

국립보건연구원 고영호 박사팀(최지영 박사, 이혜경 박사, 박정현 박사(공동 제1저자))은 코로나19로 인한 중증 질환 위험 요인인 뇌졸중, 담배연기 및 당뇨에 노출된 혈관 및 뇌 성상세포와 뇌 조직에서 나타난 변화를 분석하였고, 그 결과 코로나19 바이러스 수용체 역할을 하는 ACE2 발현이 증가하는 것을 확인하였다.

허혈성 뇌졸중 동물모델 뇌 조직 분석결과, 뇌 허혈 후 경색부위 주변 뇌 조직에서 ACE2가 증가하였다.

담배연기 추출액(Cigarette smoke extract, CSE)에 노출된 뇌혈관세포와 뇌 성상세포에서 ACE2가 증가하였다.

 * 성상세포 : 뇌를 구성하고 있는 3가지 주요 뇌세포 중 하나, 뇌혈관 벽에 돌기가 붙어 있어 신경세포에 영양분을 공급하고 세포활동을 돕는 신경교세포의 일종

당뇨병 환자유래 동맥혈관 및 동물모델의 뇌 조직에서 ACE2가 증가하였다.

본 연구는 국립보건연구원 「만성병관리기술개발연구사업」지원으로 수행되었고, 국제학술지인 생화학·생물리학 연구학회지(Biochemical and Biophysical Research Communications) 최근호에 게재되었다.

본 연구는 코로나19 고위험군인 당뇨, 뇌졸중 등 기저질환자 및 흡연자가 코로나19에 더 취약했던 원인을 밝혔다는데 의의가 있다.

국립보건연구원 권준욱 원장은 “이번 연구 결과는 흡연자뿐만 아니라 당뇨, 뇌졸중을 겪고 있을 경우 세포 내 코로나19 바이러스 수용체(ACE2)가 증가하여 감염 시 더 큰 위험을 겪을 수 있음을 시사한다”며, "따라서 상기 기저 질환자는 코로나19 예방을 위해 금연, 사회적 거리 두기 수칙 준수 등의 예방관리에 특히 주의를 기울일 필요가 있다“고 밝혔다.

아울러 “후속연구로 코로나19 고위험군에 해당하는 호흡기계 질환 및 치매 등 신경질환에서도 추가적인 연구를 진행 중에 있다”고 전했다. 



 연구 결과 개요 

□ 논문제목 : 
(국문) 뇌혈관질환 고위험군 및 뇌졸중 발병 후 혈관 및 뇌조직 내코로나바이러스-19 수용체 (ACE2) 변화 
(영문) Altered COVID-19 receptor ACE2 expression in a higher risk group for cerebrovascular disease and ischemic stroke
 (저널명) Biochemical and Biophysical Research Communications (2020)528, 413-419□ 주요 결과  



□ 주요 결과  
·  [그림 1A] 허혈성 뇌졸중에 노출된 후, 시간 경과에 따라 3주까지ACE2 발현이 증가함을 확인함
·  [그림 1B] 담배연기 추출액에 의해 뇌혈관세포 및 성상세포에서 ACE2 발현 및 염증이 증가함을 확인함 
·  [그림 1C] 당뇨 동물모델의 뇌조직 및 환자유래 동맥혈관세포에서 ACE2 발현이 증가함을 확인함


국외 코로나19 현황

국외 코로나19 현황
· 세계보건기구(WHO) 코로나19 임상 관리 지침 (2020년 5월 27일 발간)


WHO는 코로나19로 인한 중증 질환 위험 요인을 고령자, 기저질환, 흡연으로 규정했다. 
 
※ 자료원 : WHO. Clinical management of COVID-19: interim guidance. 27 May, 2020. Geneva: World Health Organization, 2020.

· 유럽 질병예방통제센터(ECDC) (2020년 4월 8일 기준)



유럽 내 코로나19 감염으로 인한 입원자 분석 결과, 입원 후 중환자실로 이송된 환자 중 기저질환자의 비율이 높은 것으로 나타났다.
   
※ 기저질환 중 고혈압, 당뇨, 만성폐질환, 심혈관계 질환의 경우 공통적으로 높은 비율로 중환자실로 이송됨.
※ 자료원: ECDC. Coronavirus disease 2019 (COVID-19) in the EU/EEA and the UK-eighth update. 8 April, 2020. Stockholm: European Centre for Disease Prevention and Control, 2020

· 미국 질병통제예방센터(CDC) (2020년 5월 23일 기준)


기초적인 의료 정보를 가진 5,187명의 미국 내 코로나19 성인 입원자 중 91.7%가 기저질환을 갖고 있음.
    
※ 고혈압(57.4%), 비만(49.7%), 대사증후군(42.4%), 심혈관계 질환(34.9%) 등 (중복가능)
※ 자료원 : CDC. COVIDView: A weekly surveillance summary of U.S. COVID-19 activity. 29 May, 2020. Atlanta: Centers for Disease Control and Prevention, 2020

[자료 도표 질병관리본부 제공]


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