SARS-CoV-2에 의한 심혈관계 손상 기전
최성수 물리학 박사
성명: 최성수
GPF 분과: 자연과학2/물리학
GPF 선정연도: 2011년 상반기
COVID-19(Coronavirus disease-19, 코로나바이러스감염증-19)에 의해 전반적인 심혈관계가 데미지를 입을 수 있다는 하버드 대학(Harvard University) 의과대학(Medical School)의 최근 연구 결과가 있다. 완치된 환자들도 이미 심혈관계는 크고 작은 피해를 입었을 가능성이 높아 훗날 심혈관계 질환으로 고생하게 될 가능성이 있으며, 그럴 가능성이 높을 것이라 예측하는 전문가들도 있다. 치명도만 놓고 봐도 독감 치명도의 몇 십 배 수준이라 조심해야 하는 바이러스임에는 분명하다.
신종 코로나 바이러스는 mRNA 바이러스로 복제에 아주 유리하며, 바이러스의 spike가 CE2(Angiotensin-converting enzyme 2) 효소를 공격한다는 사실은 이미 알려져 있다. 5년 전 지금의 위기 상황을 미리 내다본 듯한 Nature Medicine 논문A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence에서도 이에 대해 잘 언급이 되어 있다. 최근까지, 폐에는 ACE2가 특히 더 많으므로 급성 폐 손상 피해 사례들이 특히 더 많이 발생해온 것으로 보고 있었다. ACE2는 폐와 심장 뿐만 아니라 뇌, 혈관, 신장 등 인체 곳곳에 존재하기에 이들 또한 신종 코로나 바이러스로 인해 데미지를 입을 수도 있다.
최근 The New England Journal of Medicine(NEJM) 스페셜 리포트(special report) 논문 Renin–Angiotensin–Aldosterone System Inhibitors in Patients with Covid-19에서는 신종 코로나 바이러스가 심혈관계를 파괴하는 중요한 기전을 소개하고 있다. 이 논문에는 Havard Medical School의 심장학(cardiology) 분야 연구자들이 주 저자로 참여하였다. 이 논문에서는 SARS-CoV-2로 인한 폐 손상 환자들에 대해서도 ACE2가 해롭다기 보다 유익할 수 있다는 대체 가설을 제안한다. 저자들은 ACE 억제제(inhibitor)나 안지오텐신 수용체 차단제(Angiotensin Receptor Blocker) 계열의 고혈압 치료제들을 복용할 때 특별히 더 잘 감염이 되거나 증상 악화가 더 심해지지 않음을 밝히고 있고, 오히려 긍정적으로 작용할 수도 있다고 보고 있다. ACE와 ACE2는 다르다.
위 NEJM 논문에서 공개된 아래 그림 1에 따르면, ACE2는 급성 폐손상(acute lung injury)을 유발하는 펩타이드(peptide) 안지오텐신 II(angiotensin II)를 세포를 보호하는 펩타이드 안지오텐신 (1-7)(angiotensin (1-7))으로 바꿔주는데, 신종 코로나 바이러스 SARS-CoV-2는 ACE2 효소에 달라 붙어(binding) 세포 안쪽으로 함께 끌고 들어가(아래 그림 1 ACE2 down-regulation 참조) ACE2가 정상적 기능 수행 불가 상태가 되고, 혈압을 올리도록 작동해야 할 때도 정상적 기능 수행을 하지 못한다. 결국, ACE2로 인해 보호받던 세포들이 더 이상 정상적으로 보호 받지 못하게 되어 급성 폐 손상(acute lung injury), 유해한 심근 개조(adverse myocardial remodeling) 및 심근(myocardium) 세포의 괴사, 혈관 수축(vasoconstriction), 혈관 투과성(vascular permeability) 문제 등 각종 심혈관계 손상이 유발되기도 한다. 안지오텐신(angiotensin)들도 각자를 구성하는 아미노산(amico acid)의 개수가 조금만 달라져도 그 기능이 크게 달라진다(안지오텐신 II는 8개의 아미노산, 안지오텐신 (1-7)은 7개의 아미노산들로 구성되어 있다).
그림 1. SARS-CoV-2와 레닌-안지오텐신-알도스테론 계(Renin–Angiotensin–Aldosterone System) 사이의 상호 작용신종 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)가 기능수용체인 안지오텐신전환효소(angiotensin-converting enzyme, ACE2)에 결합된 후, 세포(주로 타입 II 폐렴구 세포)로 초기 진입하는 것이 도식화되어 있다. 바이러스성 복합체(viral complex)의 내세포화(endocytosis) 후, 표면 ACE2는 세포 안쪽으로 하향 조절(down-regulation)되어, 저항 없는(unopposed) 안지오텐신 II(angiotensin II) 축적이 일어난다. 레닌-안지오텐신-알도스테론(Renin-angiotensin-aldosterone) 시스템의 국소적(local) 활성화는 바이러스성 발작들(viral insults)에 대한 폐 손상 반응을 매개할 수 있다. ACE는 angiotensin-converting 효소, ARB는 angiotensin-receptor blocker를 나타낸다.
따라서, 적어도 COVID-19에 대한 확실한 백신 및 치료제가 나오기 전까지는 어떻게든 COVID-19은 걸리지 않도록 노력하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 손의 오염 관리(공공 장소에서 손으로 잡아야 하는 것(대중 교통 내의 손잡이 등)들에 대한 주의, 손 싰기 및 소독, 얼굴 만지지 않기), 마스크 착용, 건강 관리(충분한 영양 공급 및 체력/수면 관리 등), 사회적 거리두기, 철저한 자가 격리 등에 노력을 기울여야 하며, 바이러스 문제가 수그러들더라도 방심하지 않도록 해야 한다. 만약, 확실한 해결책 마련이 장기화될 경우, 바이러스에 대한 경각심이 무뎌 질 수 있음에 경계하도록 해야 한다.
참고문헌
M. Vaduganathan et al., NEJM, March 30 (2020)
