곰팡이는 인간의 활동영역인 표면 흙과 공기 중에 매우 풍부하게 존재한다. 지구의 표면이 곰팡이에 의해 완전히 덮여있다는 표현이 크게 과장된 것은 아니다. 인간과 곰팡이의 활동영역이 동일함으로 해서, 곰팡이가 인간의 삶에 미치는 영향은 당연히 매우 클 것이다.
곰팡이병은 사람을 포함한 동물에게서 발견된다. 곰팡이가 농작물에 입히는 피해와 비교한다면, 곰팡이가 사람에게 입히는 피해는 매우 미미한 것이라고 볼 수도 있다. 발생빈도는 매우 높지만 사람에게 심각한 피해를 주는 경우는 드물었기 때문에, 이들 병은 단지 귀찮은 것으로만 여겨져 왔다. 그러나, 최근에 면역능력이 매우 약한 환자들이 급격하게 증가하면서, 곰팡이에 의한 감염이 생명을 위협하는 경우가 점점 늘어나고 있다.
곰팡이에 의한 질병의 일반적인 특성
곰팡이는 박테리아보다 훨씬 크기 때문에, 박테리아보다 먼저 병원균으로 인식되기 시작했다. 지구상에는 수십만 종의 곰팡이가 존재한다고 알려져 있지만, 사람에게 병을 일으킨다고 알려진 종류는 약 100여종에 불과하다. Candida albicans는 구강이나 소화기관에 항상 존재하는 yeast이지만, 대부분의 병원성 곰팡이들은 흙이나 죽은 식물체에서 살아간다. 동물의 표피에서 절대적으로 기생하는 곰팡이들도 많이 있다.
과거에, 곰팡이에 의한 감염은, 결코 심각하지 않은, 단지 귀찮은 것으로만 여겨져 왔었다. 1980년대 중반에 버지니아 대학의 Wenzel에 의해 행해진 연구에 따르면 (Sternberg, 1994), 병원 안에서 감염된 질병에 의해 사망하는 사람들의 약 40%가 곰팡이에 의한 질병 때문이라고 한다. 또, 이 치명적인 질병의 대부분은 Candida에 의해 야기되었다고 한다. 곰팡이에 의해 사망하는 환자들의 대부분은, AIDS에 의해 감염되었거나, 장기이식을 위하여 면역억제제를 투여하였거나, 항암제를 투여한 사람들이었다. 이러한 이유로 해서, 최근에 곰팡이에 의한 질병은 병원은 물론 아니라 제약회사나 많은 실험실의 관심대상이 되었다.
곰팡이에 의한 감염이 전에 비해 훨씬 심각하게 받아들여지고 있기는 하지만, 아직 곰팡이에 의한 감염을 치료할 뚜렷한 방법을 찾지 못하고 있다. 그 첫째 이유로서 효과적인 항곰팡이제가 없다는 것을 들 수 있다. Amphotericin B등이 가장 중요한 치료제로 알려져 있지만, 이들은 부작용이 매우 크다. 지금까지는 항곰팡이제의 부가가치가 크지 않았기 때문에, 제약회사들도 큰 투자를 해오지 않았기 때문에 좋은 항곰팡이제의 개발이 늦어졌다고 볼 수 있다. 또한 곰팡이는 사람과 같은 진핵생물이기 때문에 효과적인 항곰팡이제의 개발은 근원적으로 어려운 문제이다. 두 번 째 이유로, 곰팡이들이 기존의 항곰팡이제에 대해 쉽게 저항성을 갖는다는 점을 들 수 있다. 셋째로, 지금까지는 병원성이 아닌 것으로 알려져 왔던 곰팡이들이 면역능력이 결핍된 환자들에게 치명적인 병을 일으키기도 하는 경우가 점차 늘고 있다. 넷째로, 병원성 곰팡이의 연구자체가 어렵다는 점이다. 이들은 배양하기도 어려우며, 이들의 생리나 유전적인 연구도 다른 곰팡이들에 비해 크게 뒤떨어져 있다.
곰팡이에 의한 질병의 형태
곰팡이에 의한 질병은 감염된 조직의 위치에 따라 네 가지로 구분된다.
1) systemic mycoses(전신성 곰팡이병)는 감염부위가 몸의 내부기관이다. 종종, 몸의 내부에 널리 퍼져서, 여러 다른 조직이 감염된다. 2) subcutaneous (피하)mycoses는 skin, subcutaneous tissue, fascia, bone등의 감염을 수반한다.
3) cutaneous(피부) mycoses는 표피세포, 머리털, 손발톱 등의 감염을 수반한다.
이러한 감염을 야기하는 곰팡이들은 특별히 dermatophyte라고 불린다. 정상인들에게서 흔히 발견되는 곰팡이 질병은 대부분이 cutaneous mycoses에 속한다.
1) systemic mycoses(전신성 곰팡이병)는 감염부위가 몸의 내부기관이다. 종종, 몸의 내부에 널리 퍼져서, 여러 다른 조직이 감염된다. 2) subcutaneous (피하)mycoses는 skin, subcutaneous tissue, fascia, bone등의 감염을 수반한다.
3) cutaneous(피부) mycoses는 표피세포, 머리털, 손발톱 등의 감염을 수반한다.
이러한 감염을 야기하는 곰팡이들은 특별히 dermatophyte라고 불린다. 정상인들에게서 흔히 발견되는 곰팡이 질병은 대부분이 cutaneous mycoses에 속한다.
systemic mycoses는, 흙에서 사는 곰팡이에 의해 야기되며, 공기 중에 날아다니는 홀씨를 들여 마심으로서 감염이 시작된다. 초기 감염은 주로 폐에서 시작되며 폐렴 등을 야기할 수 있다. 곰팡이가 주변조직으로 직접 전파되기도 하지만, 피를 통해서 몸의 여러 내부기관에 퍼지기도 한다. 이 질병은 전염되지 않는다. 건강한 사람에게는 전혀 질병을 일으키지 않는 곰팡이들 중에서, 면역능력이 약한 사람들에게 심각한 systemic mycoses를 일으키는 곰팡이들이 있다. 이들은 특별히 opportunistic pathogen (기회 감염성 병원균)이라고 불린다.
subcutaneous mycoses는 흙이나 죽은 식물체에서 사는 곰팡이에 의해 감염된다. 곰팡이의 홀씨나 팡이실 조각이 상처를 통해서 피하조직으로 들어가면서 감염이 시작된다. 피하조직에 지역적으로 제한된 종양이 형성되며, 종양이 직접 커져간다. 종종 피부표면으로 종양이 터져 나와서, 만성적인 궤양성의 손상부위를 형성한다.
subcutaneous mycoses는 흙이나 죽은 식물체에서 사는 곰팡이에 의해 감염된다. 곰팡이의 홀씨나 팡이실 조각이 상처를 통해서 피하조직으로 들어가면서 감염이 시작된다. 피하조직에 지역적으로 제한된 종양이 형성되며, 종양이 직접 커져간다. 종종 피부표면으로 종양이 터져 나와서, 만성적인 궤양성의 손상부위를 형성한다.
cutaneous mycoses를 야기하는 곰팡이들은 표피조직만을 선호한다. 일부의 병원성 곰팡이들은 흙에서 발견되었지만, cutaneous mycoses를 야기하는 대부분의 곰팡이들은 항상 동물의 표피조직에서 기생하며 살아간다. 기생곰팡이에 의한 감염은 직접접촉에 의해 야기된다. dermatophyte에 의해 야기되는 질병들은 거의 만성적이며, 이들에 의해 야기되는 염증은 감염된 표피에 제한되어 있어 심각한 피해를 주지는 않는다.
진단
감염부위의 형태를 조사하거나 혈청학적인 방법으로 항체를 추적함으로서, 질병의 원인이 곰팡이라는 것을 추정할 수 있다. 그러나 가장 확실한 진단 방법은, 감염부위를 직접 현미경으로 관찰하여 곰팡이의 존재를 확인하거나, 곰팡이를 감염부위로부터 분리하여 배양한 후 확인하는 것이다. 감염부위를 떼어내어 다른 실험동물에 감염시킴으로서, 곰팡이의 분리 및 확인을 쉽게 할 수도 있다.
곰팡이의 존재를 확인하는 가장 단순한 방법은, 손상부위의 일부를 떼어내거나, sputum, pus등을 채취하여 유리 위에 놓고 직접 현미경으로 관찰하는 것이다. 곰팡이의 세포벽만을 두드러지게 하기 위하여 흔히 10% KOH용액을 첨가하여 관찰한다. 이때, 염색을 하여 곰팡이의 관찰을 수월하게 할 수도 있다. 곰팡이 특유의 팡이실을 찾거나, 박테리아보다 훨씬 큰 구형의 세포(곰팡이의 홀씨나 yeast), 또는 곰팡이 특유의 홀씨를 찾음으로서, 곰팡이의 존재를 확인할 수 있다. 직접적인 현미경 관찰만으로, 곰팡이의 존재를 쉽게 확인할 수는 있지만, 확인된 곰팡이가 무슨 곰팡이인지 판별하는 것은 매우 어렵다. 또 실제로 곰팡이에 의해 감염된 부위라 하더라도, 현미경관찰에 의해 곰팡이를 찾기 어려운 경우도 매우 많다. 보다 정확한 곰팡이의 판별을 위하여, 곰팡이가 존재할 것으로 추정되는 시료를 배지 위에서 키운다. 박테리아의 성장을 억제하기 위하여, 흔히 항생제가 배지에 첨가된다. 곰팡이 중에도 항생제에 매우 약한 종들이 있으므로, 항생제의 첨가는 신중을 기해야 한다. 일반적으로, 곰팡이는 박테리아보다 낮은 온도(박테리아는 30-37도, 곰팡이는 20-30도)와 낮은 pH에서 잘 자란다. 곰팡이의 판별은 거의 형태적인 관찰에 의해 행해진다. 홀씨의 모양과 홀씨가 홀씨자루에 붙어있는 모양이 일반 곰팡이의 판별에 가장 중요한 단서이다. yeast는 구형이나 달걀모양이나 막대모양을 하고 있다. 이들의 형태는 매우 단순하기 때문에, 형태만으로 판별한다는 것이 거의 불가능하다. 박테리아처럼 yeast들의 판별도 대사능력과 같은 생리적인 특성의 조사에 의존한다. dimorphism의 존재여부도 곰팡이의 판별에 매우 중요한 단서이다.
치료제
griseofulvin: griseofulvin은 몇 종류의 Penicillium에 의해 합성되어진다. 이 물질은 곰팡이를 죽이는 효과(fungicidal effect) 보다는, 곰팡이의 감염을 억제하는 효과(fungistatic effect)가 크다. 따라서, 치료기간이 수주에서 수개월동안 지속되어야 하나, griseofulvin의 부작용은 상대적으로 약한 편이다. griseofulvin은 방추사의 발달과정을 방해한다고 생각된다.
대표적인 곰팡이에 의한 질병
Cryptococcus neoformans (Cryptococcosis)
치료제
1940년대에 실용화되기 시작한 항생제의 출현은 박테리아에 의한 감염을 치료하는데 있어서 획기적인 전환점을 마련하였다. 불행히도, 항생제가 박테리아의 치료에 기여했던 만큼, 곰팡이의 치료에 큰 기여를 한 항곰팡이제는 아직 발견되지 않았다. 곰팡이를 없애는 문제가 어려운 이유는 상당히 근원적인 것이다. 박테리아는 원핵생물이고 사람이나 곰팡이는 진핵생물이다. 박테리아와 사람은 워낙 다르기 때문에, 사람에게는 거의 피해를 주지 않고 박테리아에게만 치명적인 약품을 찾는다는 것이 그리 어려운 문제가 아니다. 그러나 사람과 곰팡이는 매우 유사하기 때문에, 곰팡이에게 치명적인 약품의 대부분은 사람에게도 상당한 피해를 입히게 마련이다. 곰팡이에게 치명적인 물질은 매우 많이 알려져 있지만, 대부분이 인간에 미치는 부작용 때문에 사용되지 못하고 있다.
최근에, 사람과 곰팡이의 다른 점을 공격하는 물질에 대한 연구가 많이 행해지고 있다. 한 예로, 곰팡이의 세포벽(동물은 세포벽이 없음)의 형성을 억제하는 물질은 사람에게는 아무런 피해 없이 곰팡이의 성장만을 억제할지도 모른다.
최근에, 사람과 곰팡이의 다른 점을 공격하는 물질에 대한 연구가 많이 행해지고 있다. 한 예로, 곰팡이의 세포벽(동물은 세포벽이 없음)의 형성을 억제하는 물질은 사람에게는 아무런 피해 없이 곰팡이의 성장만을 억제할지도 모른다.
griseofulvin: griseofulvin은 몇 종류의 Penicillium에 의해 합성되어진다. 이 물질은 곰팡이를 죽이는 효과(fungicidal effect) 보다는, 곰팡이의 감염을 억제하는 효과(fungistatic effect)가 크다. 따라서, 치료기간이 수주에서 수개월동안 지속되어야 하나, griseofulvin의 부작용은 상대적으로 약한 편이다. griseofulvin은 방추사의 발달과정을 방해한다고 생각된다.
polyenes: Amphotericin B, nystatin, pimaricin등이 여기에 속하며 세포막에 존재하는 ergosterol의 합성을 억제한다. 사람의 세포막에는 ergosterol대신에 cholesterol이 존재하므로, polyene 화합물들의 작용이 선택적일 수 있다. 이들은 systemic mycoses에 특히 효과적이다. 가장 널리 쓰여지고 가장 강력한 물질인 amphotericin B는 systemic mycoses나 subcutaneous mycoses에 가장 효과적으로 작용하는 약품으로 남아있다. amphotericin B는, 수주일 동안 정맥주사에 의해 주입되어야 하며(0.5mg/kg/day), 콩팥의 기능에 심각한 부작용을 야기한다.
flucytosine: 경구 투여되는 이 물질은 candidiasis, cryptococcosis등의 치료에 효과적이다. 곰팡이들은 이 물질에 대해 쉽게 저항성을 갖게 되기 때문에, 흔히 amphotericin B와 함께 사용된다.
imidazoles and triazole: 이 물질들은 dermatophytes, yeasts, dimorphic fungi등에 대해 작용한다. 이들을 ergosterol의 합성을 억제함으로서 곰팡이의 성장을 억제한다. 시판되고 있는 무좀약이나 비듬약의 대부분은 이 물질들을 포함하고 있다.
대표적인 곰팡이에 의한 질병
Systemic mycoses
Cryptococcus neoformans (Cryptococcosis)
인체에서나 대부분의 자연환경에서, Cryptococcus는 무성생식만을 하며 yeast처럼 자란다. 감염부위에서 발견되는 yeast는 매우 특정적인 capsule에 둘러싸여 있다. 실험실의 특별한 조건 하에서 유성생식을 하게 하면, 이들은 버섯류(Basidiomycetes)처럼 자란다.
yeast를 호흡에 의해 마심으로서 폐의 감염이 시작된다. 대부분의 경우에는 감염자체가 아무런 변화도 야기하지 않지만, 일부 면역능력이 결여된 환자의 경우에는 감염이 중추 신경계까지 퍼질 수 있다.
척수에서 capsule에 둘러싸인 yeast를 발견하거나, 척수 등을 배양하여, Cryptococcus의 존재를 확인할 수 있다. anticryptococcal rabbit Ab로 yeast의 항원을 추적할 수도 있다.
Histoplasma capsulatum (Histoplasmosis)
이 곰팡이는, 감염된 조직에서 yeast로서 자라며, 보통 macrophage 안에서 발견된다. Histoplasma는, dimorphic fungi로, 배양접시에서는 팡이실을 형성한다. Histoplasma capsulatum의 유성생식 단계는 Ascomycetes에 속한다.
Histoplasma capsulatum는 흙에서 발견되는 곰팡이로, 호흡에 의해 받아들여지는 홀씨가 폐에 감염을 일으킨다. 대부분의 경우는 감염부위가 극히 제한된 상태로 유지되지만, 일부 환자의 경우에는 감염부위가 주변조직으로 퍼져 나가게 되고, miliary tuberculosis와 유사하게 진행된다.
serologic test나 histoplasmin(histoplasma의 추출물)에 대한 피부반응등을 통해 일차적으로 진단할 수 있다. 확실한 진단을 위해서는 Histoplasma를 감염부위에서 확인해야만 한다. macrophage안에 존재하는 yeast의 확인은 좋은 진단방법이 될 수 있다.
Mycoses caused by opportunistic fungi
자연상태에서(흙이나 공기중) 흔히 발견되면서 건강한 사람에게는 전혀 피해를 입히지 않는 곰팡이들이, 면역능력이 결여된 환자들에게 심각한 질병을 야기하는 경우가 있다. Candida, Aspergillus, Rhizopus, Mucor등은 모든 사람들이 항상 접하게 되는 곰팡이들로, 이들이 경우에 따라 심각한 질병을 야기할 수 있다. 물론 다른 병원성 곰팡이들도 opportunistic fungi로 작용할 수 있다.
Candida albicans (Candidiasis)
Candida에 의한 감염은, 다른 모든 opportunistic fungi에 의한 감염보다도 흔하게 발견된다. C. albicans는 dimorphic fungi로, 감염부위에서는 팡이실의 형태와 yeast의 형태가 둘 다 발견된다. 팡이실과 yeast의 중간형태인 pseudohyphae도 발견된다. 배양접시에서, 두꺼운 세포벽을 갖는 chlamydospore도 만들어진다.
candida는 많은 사람들의 mouth, vagina, intestinal tract등에서 발견된다. 환자의 면역능력이 감소하게 되면, candida는 몸의 여러 부위에 매우 다양한 질병을 야기한다.
Candida는 건강한 사람들에게서 흔히 발견되는 곰팡이이므로, 항체반응을 이용한 진단은 무의미하다. 감염부위에서 팡이실과 yeast가 풍부하게 발견되면, Candida에 의한 감염으로 추정할 수 있다. Candida는 어디에서나 매우 흔하게 발견되기 때문에, 감염부위에서 분리된 Candida가 실제로 병원균으로 작용했는지를 판별하는 것은 매우 어렵다.
Subcutaneous mycoses
감염은 상처를 통해 곰팡이가 피부의 방어벽을 통과해 들어옴으로서 시작된다. 특히 나무가시에 찔리거나, 흙에 접촉한 상태에서 상처를 입음으로서 감염이 시작된다. 감염이 시작되면 감염부위가 피하조직에 국한되며, 감염이 매우 오래 지속된다. 이 질병은 sporotrichosis (Sporothrix에 의한 감염), chromomycosis (yeast가 갈색을 띠는 몇가지 dimorphic fungi, Cladosporium, Phialophora 등에 의한 감염), maduromycosis (Madurella, Allescheria, Phalophora, Aspergillus등에 의한 감염)로 분류된다.
Cutaneous mycoses (Dermatomycoses)
dermatophyte는, 표피와 손발톱 및 털, 즉 keratin이 풍부한 곳만 감염시키는 곰팡이다. 감염부위가 보통 원형으로 퍼져나가기 때문에, dermatophyte는 고리를 만드는 벌레라는 뜻에서 ringworm이라고도 불린다. Dermatophyte는, yeast로서는 자라지 않는 전형적인 팡이실을 만드는 곰팡이로, 대부분 불완전곰팡이에 속한다. 감염부위에서 채취된 곰팡이들을 직접 현미경으로 관찰하면, 모든 dermatophyte들이 모두 매우 유사하게 보인다. 이들을 배양접시에서 키우면, 곰팡이들 특유의 구조적인 차이를 관찰할 수 있다.
사람이 dermatophyte에 대해 갖고있는 저항성은, 매우 낮은 전염율로 알 수 있다. dermatophyte에 대한 저항성은 항체형성과 같은 일반적인 면역반응에 의해서는 설명될 수 없다. dermatophyte에 의한 감염이 사람들에게 널리 만연되어 있으면서도 인위적으로 감염을 유도하는 것이 극도로 어렵고, 감염부위가 극히 제한되어 있음에도 불구하고 치료가 극히 어려운 이유에 대해, 아직 적당한 해답을 찾지 못하고 있다.
대부분의 dermatophyte들은 세 genera에 속한다. Microsporium은 털과 피부를 감염시키고, Trichophyton은 털과 피부와 손발톱을 감염시키며, Epidermophyton은 주로 피부를 감염시킨다. 사람에 감염되는 종은 20에서 100종 정도 된다고 생각되고 있다.
치료기간은 keratin 층의 두께와 조직의 재생속도에 따라 다르다. 부드러운 피부의 감염은 수주 안에 치료될 수 있지만, 발이나 발톱 등의 감염은 수개월의 치료를 필요로 한다. imidazole 유도체의 표면처리가 가장 흔히 사용되고 있다.