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감염성 질환의 진단

작성자:

Kevin C. Hazen

, PhD, Duke University Health System

최근 전체 검토/개정 2018년 7월 30일| 최근 내용 수정일 2018년 8월 6일
주제 참고 자료

감염성 질환은 박테리아, 바이러스, 진균기생충 등의 미생물로 인해 발생합니다.

의사는 환자의 증상, 신체 검사 결과 및 위험 요소를 기준으로 감염을 의심합니다. 먼저 의사는 환자가 감염되었는지 확인한 후에 또 다른 유형의 질병 여부를 검사합니다. 예를 들어, 기침과 호흡 곤란을 겪는 환자는 폐렴(폐 감염)에 걸려있을 수도 있습니다. 그러나 감염으로 인해 발생하지 않는 천식 또는 심부전이 있을 수 있습니다. 그러한 환자의 경우 흉부 X-레이는 의사가 폐렴과 다른 장애 가능성을 구분하는 데 도움이 될 수 있습니다.

일단 환자가 감염된 것으로 의사가 확인하면 일반적으로 어떤 특정한 미생물이 감염을 일으키고 있는지 알아야 합니다. 매우 다양한 미생물이 해당하는 감염을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 폐렴은 바이러스, 박테리아, 또는 드문 경우에 균류로 인해 발생할 수 있습니다. 각 미생물마다 치료법이 다릅니다.

이러한 미생물은 다양한 유형의 실험실 검사를 통해 식별할 수 있습니다. 실험실 검사에서는 혈액, 소변, 가래 또는 기타 체액이나 인체 조직의 검체를 이용합니다. 이러한 검체는

  • 염색하여 현미경으로 검사하거나,

  • 배양하거나(미생물의 성장을 촉진하는 상태에 놓아 둠),

  • 항체(미생물에 반응하여 인체의 면역체계가 생성하는 분자)를 검사하거나,

  • 미생물의 항원(인체의 면역반응을 촉발할 수 있는 미생물의 분자)을 검사하거나,

  • 미생물에서 유전 물질(DNA 또는 RNA 등)을 검사할 수 있습니다.

한 가지 검사로는 모든 미생물을 식별할 수 없으며 한 미생물에는 효과가 좋은 검사가 또 다른 미생물에는 효과가 나쁜 경우가 종종 있습니다. 의사는 어떤 미생물이 가장 질환을 일으킬 가능성이 크다고 생각되는지를 기준으로 검사를 선택해야 합니다.

때로는 일반적으로 이전 검사의 결과를 기준으로 하여 특정한 순서로 몇 가지 검사를 합니다. 각 검사를 거치면서 가능성이 점차 좁아집니다. 적합한 검사를 하지 않은 경우 의사는 감염의 원인을 찾을 수 없을 것입니다.

미생물이 식별되면 의사는 어떤 약물이 가장 효과적으로 대응하는지 검사(감수성 검사)하여 판별하고 즉시 효과적인 치료를 시작할 수 있습니다.

검사용 검체

감염을 야기하는 것으로 의심되는 미생물이 포함되어 있을 가능성이 높은 인체 부위에서 검체를 채취합니다. 검체로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

  • 혈액

  • 가래

  • 소변

  • 대변

  • 조직

  • 뇌척수액

  • 비강, 인후 또는 생식기 부위의 점액

가래, 대변, 코 또는 인후의 점액 등 검사를 위해 보낸 일부 검체에는 일반적으로 질환을 일으키지 않는 많은 유형의 박테리아가 포함되어 있습니다. 의사는 이러한 박테리아와 질병을 일으킬 수 있는 박테리아를 구분해야 합니다.

다른 검체는 소변, 혈액, 또는 뇌척수액(뇌와 척수를 둘러싸고 있는 체액) 등 일반적으로 미생물이 포함되어 있지 않은(멸균된) 부위에서 얻습니다. 오염을 예방하기 위해 검체 채취 부위를 먼저 소독제로 소독한 경우, 이러한 검체에서 일체의 박테리아가 검출되는 것은 비정상입니다.

현미경을 이용한 염색 및 검사

의사는 간혹 미생물을 현미경으로 직접 살펴보고 간단히 식별할 수 있습니다.

대부분의 검체는 염색 처리됩니다. 염색제는 미생물에 색을 입혀 배경에서 두드러지게 하는 특수 염료입니다. 일부 미생물은 뚜렷한 크기, 형태 및 염색 컬러가 있으므로 의사가 해당 미생물을 알아볼 수 있습니다.

그러나 많은 미생물들이 비슷해 보이며 현미경으로 구분되지 않습니다. 또한 현미경으로 미생물을 보려면 양이 충분해야 하며 크기도 커야 합니다. 예를 들어, 바이러스는 너무 작기 때문에 현미경으로 구분할 수 없습니다.

박테리아의 경우 의사는 맨 먼저 그램 염색을 종종 이용합니다(보라색 염색제). 박테리아는 다음과 같이 분류됩니다.

  • 그램 양성(보라색 그램 염색을 가지므로 푸르게 보임)

  • 그램 음성(염색을 가지지 않으므로 붉게 보임)

의사는 박테리아가 그램-양성 또는 그램-음성인지 여부를 기준으로 일부 치료상의 결정을 내릴 수 있습니다.

그램 염색 이외에 존재한다고 판단되는 미생물에 따라 다른 염색을 이용할 수 있습니다.

미생물 배양

많은 검체들에는 미생물이 거의 포함되어 있지 않으므로 현미경으로 보거나 다른 검사로 구분하기 어렵습니다. 따라서 의사는 일반적으로 실험실에서 미생물이 구분되기 충분한 만큼 성장시키려고 합니다(배양이라 함).

검체를 미생물의 성장을 촉진할 수 있는 특정 영양분이 포함되어 있는 시험관 내에 또는 멸균 접시(플레이트) 위에 놓습니다. 의사가 어떤 미생물이 감염을 야기하고 있는지 의심하는지에 따라 다른 영양분이 사용됩니다. 의사는 자신이 의심하는 질병을 일으키지 않는 미생물의 성장을 차단하는 물질을 접시나 시험관에 첨가하기도 합니다.

요로 감염 또는 패혈성 인두염을 일으키는 박테리아 등 많은 미생물이 배양으로 쉽게 성장할 수 있습니다. 매독을 일으키는 박테리아 등의 일부 박테리아는 전혀 배양되지 않습니다. 결핵을 일으키는 박테리아 등 기타 박테리아는 배양될 수 있지만 성장하려면 몇 주가 걸립니다. 일부 바이러스는 배양될 수 있지만 많은 바이러스는 배양되지 않습니다.

미생물이 배양된 후, 이를 확인하고 항균제에 대한 감수성과 민감성을 확인하는 검사를 실시합니다.

항균제에 대한 미생물 감수성 및 민감성 검사

의사들은 일반적으로 여러 미생물에 대하여 어떤 항균성 약물이 가장 효과적인지 알고 있지만 미생물은 예전에 효과가 있었던 약물에 대한 내성을 지속적으로 높이고 있습니다. 그러므로 다양한 항균성 약물이 사람을 감염시키는 특정한 미생물에 대하여 얼마나 효과적인지 판단하기 위해 감수성 시험을 합니다. 이러한 시험은 의사가 특정한 환자의 감염에 대하여 어떤 약물을 사용할 것인지 판단하는 데 도움이 됩니다( 항생제 개요 : 항생제 선택).

감수성 시험에는 배양이 자주 사용됩니다. 일단 미생물이 배양을 통해 성장하면 의사는 여러 가지 항균성 약물을 첨가하여 어떤 것이 미생물을 죽이는지 알아봅니다. 또한 미생물이 약물에 얼마나 민감한지, 즉 미생물을 죽이는 데 소량 또는 다량의 약물이 필요한지 검사합니다(민감성 검사). 실험실에서 미생물을 죽이는 데 다량이 필요한 경우 의사는 보통 이 약물은 사용하지 않습니다.

간혹 유전자 검사를 이용하여 특정한 항균성 약물에 저항을 일으키는 미생물 내 유전자를 탐지할 수 있습니다. 예를 들어 메티실린 내성 황색 포도구균 (MRSA) 박테리아는 mecA 유전자 검사로 식별할 수 있습니다.

감수성 시험은 실험실 내에서 이루어지므로, 약물이 투여될 때 인체에서 일어나는 것과 완전히 일치하지는 않습니다. 약물을 받아들이는 환자와 관련된 요소는 약물의 효능에 영향을 미칠 수 있습니다( 약물 반응의 개요). 여기에는 다음이 포함됩니다.

  • 면역체계가 얼마나 잘 작동하는지

  • 환자의 나이가 몇 세인지

  • 환자가 다른 질환이 있는지

  • 환자의 신체가 약물을 어떻게 흡수 및 처리하는지

미생물에 대한 항체 또는 미생물의 항원을 탐지하는 검사

매독을 일으키는 박테리아 등의 일부 미생물은 배양되지 않습니다. 이러한 감염을 진단하기 위하여 의사는 다양한 면역학적 검사를 사용할 수 있습니다. 이러한 검사는 다음 중 하나를 탐지합니다.

  • 미생물에 반응하여 인체의 면역체계가 생성하는 항체

  • 미생물의 항원(인체의 면역반응을 촉발하는 미생물의 분자)

항체 검사

이를 위해서는 일반적으로 감염된 환자의 혈액 검체에 대하여 항체 검사를 합니다. 뇌척수액 또는 기타 체액 검체에도 항체 검사를 할 수 있습니다.

항체는 인체의 면역체계가 감염 방지를 위해 생성하는 물질입니다. 항체는 이러한 백혈구가 이물질이나 세포와 마주칠 때 특정한 유형의 백혈구 세포에서 생성됩니다. 항체를 생성하려면 일반적으로 며칠이 걸립니다.

항체는 생성을 유발한 특정한 이물질(항원)을 인식하여 표적으로 삼기 때문에, 각 항체는 특정한 유형(종)의 미생물에 대하여 만들어진 고유한 것입니다. 환자가 특정한 미생물에 대한 항체를 갖는 경우 이 환자는 해당 미생물에 노출된 적이 있고 면역 반응을 보였음을 의미합니다. 그러나 감염이 치료된 지 오래된 후에도 혈류 내에 많은 항체가 남아있으므로 미생물에 대한 항체를 찾더라도 반드시 이 환자가 여전히 감염되어 있음을 의미하지는 않습니다. 항체는 예전의 감염으로부터 남아있는 것일 수도 있습니다.

알고 계십니까?

  • 인체의 혈액 내에서 미생물에 대한 항체를 발견했을 경우 이전 감염으로부터 항체가 남아있을 수도 있으므로 반드시 그 사람이 여전히 감염되어 있음을 의미하는 것은 아닙니다.

의사는 가능해 보이는 감염에 따라서 몇 가지 항체에 대하여 검사할 수 있습니다. 간혹 의사는 항체의 유무만 검사하기도 합니다. 그러나 의사는 보통 항체가 얼마나 있는지 판별하려고 합니다. 의사는 항체에 대한 검사 결과가 더 이상 양성이 아닐 때까지 반복적으로 검체의 반을 희석하여 항체량을 판별합니다. 검사가 음성이 될 때까지 더 많이 희석될수록 감염자의 검체에 더 많은 항체가 존재하는 것입니다.

면역체계가 검출될 만큼 충분한 항체를 생성하는 데에는 수일 내지 수주가 걸리므로, 감염에 대한 진단이 지체될 수 있습니다. 사람이 아프게 된 직후에 실시하는 항체 검사는 종종 음성입니다. 그러나 의사는 하나의 검체를 즉시 채취한 다음 몇 주 후에 또 다른 검체를 취하여 항체 수준이 증가했는지 여부를 확인할 수 있습니다. 사람이 아프기 시작한 후 최초 검사에서 항체 수치가 낮은 경우, 몇 주 후에 항체 수치가 증가한 것으로 확인되면 현재의(예전 감염이 아닌) 활동성 감염을 암시합니다.

항원 검사

항원은 인체 내에서 면역반응을 촉발할 수 있는 물질입니다. 미생물은 그 표면과 미생물 내에 항원을 가지고 있습니다. 항원 검사는 미생물의 존재를 직접적으로 탐지하여, 환자가 미생물에 대한 반응을 생성하도록 기다릴 필요 없이 의사가 신속하게 감염을 진단할 수 있게 합니다. 또한, 이러한 검사는 최근에 골수 이식을 받았거나 AIDS가 있는 사람들과 같이, 면역체계가 많은 항체를 생성할 수 없는 사람들에게 사용할 수 있습니다.

항원 검사를 하기 위해, 의사는 대상자로부터 검체를 채취하고 의심되는 미생물에 대한 검사 항체와 혼합합니다. 인체의 검체 내에 해당 미생물에 대한 항원이 있을 경우, 이러한 항원은 검사 항체에 부착됩니다. 항원-항체 결합을 검출하기 위해 여러 다른 방법을 사용할 수 있습니다. 그러나 어떤 방법을 사용하든, 항원의 존재는 미생물이 존재하고 아마도 감염의 원인이라는 것을 의미합니다.

미생물 내 유전 물질 탐지 검사

미생물 내 유전 물질 탐지 검사

  • 핵산 기반 검사

미생물을 다른 방법으로 배양 또는 식별하기 어려운 경우 의사는 미생물의 유전 물질 부분을 식별하기 위한 검사를 할 수 있습니다. 이러한 유전 물질은 핵산, 즉 데옥시리보핵산(DNA) 또는 리보핵산(RNA)으로 구성됩니다.

중합효소 연쇄반응(PCR)은 이러한 검사 유형의 예입니다. PCR 기법은 미생물로부터 유전자의 여러 카피를 생성하여 미생물 확인을 훨씬 더 쉽게 만드는 데 사용됩니다.

각 유전자 검사는 하나의 특정한 미생물에만 국한됩니다. 즉, C형 간염의 유전자 검사는 이 바이러스만 탐지하며 다른 어떤 것도 탐지하지 않습니다. 그러므로 이러한 검사는 의사가 이미 특정한 질환을 의심하는 경우에만 실시합니다.

대부분의 핵산 기반 검사는 미생물의 존재를 식별하도록 설계되어 있습니다(정성 검사라고 함). 그러나 HIV, C형 간염과 같은 일부 감염의 경우, 미생물의 유전자 물질이 얼마나 존재하는지 측정하고(정성적 검사라고 함) 감염이 얼마나 중증인지 판별할 수 있습니다. 정성 검사는 치료가 얼마나 효과적인지 모니터링하는 데에도 사용될 수 있습니다.

미생물이 약물에 내성을 갖도록 하는 유전자 돌연변이 또는 유전자의 미생물을 검사하는 데 간혹 핵산 기반 검사를 사용할 수 있습니다. 그러나 내성 돌연변이가 모두 알려져 있는 것은 아니므로 이러한 검사가 완전히 정확하다고는 할 수 없습니다. 그러므로 검사를 통해 모든 유전자에서 내성 유무를 확인할 수는 없습니다. 또한 이 검사는 비용이 많이 들고 널리 사용되지 않으며 일부 미생물에만 사용이 가능합니다.

미생물 확인에 사용되는 다른 검사

미생물의 특정한 다른 고유한 특징을 확인하는 검사를 때로는 다음과 같이 부릅니다.

  • 비-핵산 기반 확인 검사

이러한 검사는 핵산(DNA 및 RNA)으로 이루어지는 미생물의 유전물질 확인을 기반으로 하지 않기 때문에 이러한 명칭이 붙여졌습니다.

예를 들어, 다음을 확인하기 위한 검사를 수행할 수 있습니다.

  • 미생물을 그 속에서 자라게 만들거나 배양했을 때 가장 잘 자라게 되는 물질

  • 미생물에 의해 생성되는 효소(미생물이 세포를 감염시키거나 조직을 통해 더 빨리 전파되는 데 도움을 주는)

  • 미생물을 확인하는 데 도움이 되는 미생물 내의 다른 물질(단백질 및 지방산 등)

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