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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.23 No.2 pp.219-229
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2014.23.2.219

Characteristics of Norovirus Occurrence in Jeju

Yun-Joo Kim, Min-Gyu Lee1), Sang-Kyu Kam2)*
Institute of Health & Environment, Jeju Special Self-Governing Province, Jeju 690-817, Korea
1)Department of Chemical Engineering, Pukyong National University, Busan 608-739, Korea
2)Department of Environmental Engineering, Jeju National University, Jeju 690-756, Korea
Corresponding author : Sang-Kyu Kam, Department of Environmental Engineering, Jeju National University, Jeju 690-756, Korea, Phone: +82-64-754-3444; E-mail: sakyukam@jejunu.ac.kr
August 12, 2013 September 11, 2013 September 16, 2013

Abstract

The occurrence trends and moleculargenetic characteristics of noroviruses detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010 were investigated. In addition, the norovirus contamination and its characteristics of groundwaters in Jeju were examined. The incidence caused by norovirus in viral gastroenteritis patients has increased every year and was higher in male than in female. The patients caused by norovirus occurred throughout all months. The incidences started to increase from November, were very high from December to February, started to decrease from March, and were very low from June to September. The patients caused by norovirus occurred throughout all ages, however, the infants below 5 years were the most susceptible to norovirus infection and the age group from teens to forties were the most insensitive to norovirus infection. The sequencing analysis showed that 18 genotypes (8 genogroup I (GI) and 10 genogroup II (GII)) were detected, the incidences caused by GI and GII were 11.5% and 88.5%, respectively, and predominant genotype was GII-4 (70.5%), which was the major genotype giving rise to norovirus incidences in Jeju, together with GII-3 (6.1%) and GI-4 (4.1%). Among 20 groundwaters sampled at 9 wells (4 non-drinking water wells and 5 drinking water wells), noroviruses were detected from 2 groundwaters sampled at one non-drinking water well and their genotypes were GI-5 and GI-8.


제주지역 노로바이러스의 발생 특성

김 언주, 이 민규1), 감 상규2)*
제주특별자치도 보건환경연구원,
1)부경대학교 화학공학과,
2)제주대학교 환경공학과

    1.서 론

    바이러스성 설사질환의 주요 병원체로 노로바이러스 (norovirus), sapovirus를 포함한 calicivirus, rotavirus, adenovirus, astrovirus 등이 있으며(Ando 등, 1994), 이 중 노로바이러스는 영․유아뿐만 아니라 성인층에 도 감염이 높고 집단식중독을 일으키는 주요한 병원 체로 알려져 있다(Guntapong 등, 2004).

    노로바이러스는 Caliciviridae에 속하는 약 7.5 KB 의 단일사슬 RNA 바이러스로 5가지의 genogroup GI 형 ~ GV형이 존재하며 이 중 genogroup GI형, GII형 이 급성 위장염을 일으키는 바이러스로 알려져 있다 (Zheng 등, 2006). 노로바이러스의 GI형과 GII형은 분자생물학적, 역학적, 계통학적으로 매우 상이하며 capsid 유전자의 염기서열에 따라 GI형은 14종, GII 형은 17종 등 31종의 유전자형(genotype)으로 분류되 고 있다(Kageyama 등, 2004). 노로바이러스는 유전자 형 종류에 따라 인체의 면역학적 저항성도 다르게 나 타나며, 일반적으로 노로바이러스에 대한 항체는 인 체에서 흔히 발견되지만 노로바이러스에 대한 면학학 적 저항성은 나타나지 않는 것으로 알려져 있다 (Atmar와 Estes, 2001).

    노로바이러스에 의한 위장염의 집단발생은 학교, 양로원, 캠프, 요양원, 레스토랑 등 다양한 곳에서 일 어나며, 균은 오염된 음식물이나 식수, 개인적인 신체 접촉, 환경오염을 통해 전파된다(Glass 등, 2000). 노 로바이러스는 세계적으로 성인 및 유아에서 비세균성 급성 위장염을 일으키는 가장 흔한 바이러스로서 (Glass 등, 2000), 세균성식중독과는 달리 선진국에서 오히려 더 많이 보고되고 있다. 미국의 경우 식품매개 성 및 수인성으로 인한 집단 발병 중 약 70% 이상이 노로바이러스에 의한 것으로 밝혀졌으며(Widdowson 등, 2005), 지하수가 노로바이러스를 포함한 일반적인 수인성 질병의 전파경로로 알려져 있다(Borchardt 등, 2003). 국내에서는 노로바이러스에 의한 집단 식중독 사례가 Jee 등(1999)에 의해 보고된 이후 특히 학교 급 식 및 수학여행객에게서 대형 식중독 사례들이 보고 되고 있으며, 주요 오염원 중의 하나로 오염된 지하 수가 추정되면서 공중보건학적으로 큰 관심이 집중 되고 있다. 제주도의 경우는 2004년 노로바이러스에 의한 식중독 원인이 오염된 지하수로 밝혀진(Kim 등, 2005) 이후 지속적으로 노로바이러스에 의한 식중독 이 발생하고 있다(Korea Food and Drug Administration, 2011).

    환경부에서는 지하수에 의한 노로바이러스 식중독 사고 예방을 위해 노로바이러스 검출이 우려되는 지 하수 오염실태를 조사한 결과, 2008년 1차 조사 총 300개의 지점 중 104개 지점(34.7%)에서 노로바이러 스가 검출되었으며 제주지역의 지하수도 4개 조사 지 점 중 1개 지점에서 노로바이러스가 검출되었다(Bang 등, 2008; Ministry of Environment, 2008).

    이와 같이 노로바이러스에 의한 질병 발생은 공중 보건학적으로 관심의 대상이 되고 있으나 노로바이러 스 오염원과 이로 인한 노로바이러스 감염 및 질병 발 생 간의 관련성에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 또한 분자생물학적 진단기술 등의 발전으로 인하여 과거 원인 불명으로 알려졌던 위장염 환자의 원인 병원체 가 노로바이러스로 밝혀지고 있으나 기존의 노로바이 러스의 유전자 진단법은 사용하는 primer나 probe의 종류 및 조성, 유전자의 추출, 증폭 및 검출조건에 따 라서 상당한 민감도의 차이가 발생하고 또한 조기탐 지 측면에서는 한계가 있어 노로바이러스를 검출하기 위한 보편적이고 표준화되어 있는 신속한 면역진단법 의 개발이 요구되고 있다.

    본 연구에서는 2008년부터 2010년까지 제주지역 의 위장관염 환자 검체를 대상으로 노로바이러스를 검출하여 발생경향, 성별, 연령별 분포, 계절적 증감 등을 파악하여 제주지역에서 유행하고 있는 노로바이 러스 균주의 확보 및 유전학적 특성을 비교 분석하여 신속하고 표준화된 진단제제 개발을 위한 자료를 제 공하고자 하였다. 또한 제주지역 지하수의 노로바이 러스 오염과 오염 원인을 조사하고 분석하였다.

    2.재료 및 방법

    2.1.위장염환자의 검체 채취와 노로바이러스 RNA 추출

    제주지역 위장염환자의 발생 특성을 알아보기 위 해 관내 병원을 통해 2008년 1,104건, 2009년 1,184 건, 2010년 1,131건 등 총 3,419건의 설사 분변 가검 물을 채취하였으며, 제주지역 위장염환자의 주요 병 원체인 노로바이러스의 유전자형을 분석하기 위해 노 로바이러스 RNA를 다음과 같이 추출하였다.

    환자의 분변 1 g을 멸균된 0.1 M PBS(phosphate buffered saline) 9 mL에 넣어 3분간 vortex한 후 4°C 에서 3,000 rpm으로 30분간 원심분리(Hanil, Union 32R plus, Korea)하여 상층액 500 µL를 취해 시험관에 옮겨 -70°C에 보관하여 노로바이러스 검출에 사용하였 다. 분변 상층액 150 µL를 취하여 trizol(Invitrogen, USA) 450 µL를 첨가하고 30초간 vortex한 후 5분간 실온에서 방치한 다음 chloroform 150 µL를 첨가하고 30초간 vortex하였으며, 10분간 실온에 방치한 다음 7,500 rpm으로 4°C에서 15분간 원심분리하였다. 상층 액을 취하여 동량의 isopropyl alcohol을 넣고 혼합한 후 -20°C에서 24시간 방치한 후 14,000 rpm, 4°C에서 30분간 원심분리하여 상층액을 제거한 다음 70% 에 탄올 800 µL을 첨가하여 14,000 rpm, 4°C에서 10분간 원심분리하여 세척하였다. 상층액을 제거하고 20분간 실온에서 건조시킨 후 DEPC(dietyl pyrocarbonate) 처리된 멸균 증류수 30 µL 첨가하여 RNA를 용출시 키고 이를 RT(reverse transcription)-PCR(polymerase chain reaction)을 위한 주형으로 사용하였다.

    2.2.지하수 채수와 노로바이러스 RNA 추출

    제주지역 지하수의 오염실태를 조사하기 위해 Table 1과 같이 2008년 4개 지점, 2010년 5개 지점에 서 채수하였다. 2008년 4개 지점(A ~ D)은 2004년 노 로바이러스에 오염된 지하수가 원인이 되어 식중독이 발생했던 장소 및 주변 지역으로 6월부터 12월까지 채수하였으며, 2010년 5개 지점(E ~ I)은 집단급식 시 설 중 식품제조용수로 지하수를 사용하는 곳으로 10 월에 각 1회 채수하였다. 지하수로부터 노로바이러스 검출을 위한 채수, 탈리와 농축과정은 국립환경과학 원의 지하수 중 노로바이러스 분석지침(Ministry of Environment, 2007) 및 식품의약품안전청 식품제조 용수에 대한 노로바이러스 검출(Korea Food and Drug Administration, 2007)의 실험법에 준하여 다음 과 같이 수행하였다. 지하수 500 ~ 600 L를 양전하로 하전된 1MDS 필터(CUNO, Meriden, USA)에 분당 10 L의 속도로 통과시켜 바이러스를 흡착시킨 후 냉 장상태를 유지하여 실험실로 옮긴 후 72시간 이내에 탈리하였다. 흡착된 바이러스를 1.5% beef extract가 함유된 pH 9.5, 0.05 M glycine buffer를 이용해 탈리 한 후 용액을 1 M HCl을 이용하여 pH 3.4 ~ 3.6으로 맞춘 후 30분간 응집시키고 2500×g, 4°C에서 15분간 원심분리하였다. 얻어진 응집물(pellets)을 0.15 M sodium phosphate(pH 9.0 ~ 9.5) 20 ~ 30 mL을 이용 하여 재부유 시키고 9,000×g, 4°C에서 10분간 원심분리 한 후 상층액을 취하여 1 M NaOH를 이용하여 pH 7.0 ~ 7.5로 맞추었다. 미생물의 오염을 방지하기 위해 농축액 을 0.2 µm pore size의 필터(Pall Gelman Laboratory, Ann Arbor, Mich.)를 통과시킨 후 노로바이러스 검출 에 사용하였다.

    노로바이러스 RNA 추출은 상품화된 QiAamp microspin columns(viral RNA mini kit, Qiagen, USA)을 이용하 여 kit에 포함된 방법에 따라 추출하였다.

    2.3.실험방법

    추출된 RNA로부터 노로바이러스 유전자 검출 및 유전자형 분석을 수행한 방법은 다음과 같다. 유전자 검출을 위하여 Table 2의 primer를 이용하여 2× RT-PCR master mix 12.5 µL, 10 pM sense primer 와 antisense primer 각각 2 µL, 멸균증류수 6 µL, 시료에 서 추출된 RNA 2.5 µL를 포함한 25 µL 반응액을 만 들어 사용하였다. 유전자 증폭을 위해 thermocycler (Perkin-Elmer, GeneAmp PCR system 2700, USA)를 이용하여 48°C에서 40분간 reverse transcription을 수 행하고 94°C에서 3분 동안 reverse transcriptase를 불 활성화 시킨 뒤 94°C에서 30초, 54°C에서 30초, 72°C 에서 45초로 35 cycle를 반복한 후 72°C에서 7분간 확 장(extention)하였다. 양성대조군으로 노로바이러스 RNA를 사용하고 음성대조군으로 멸균증류수를 사용 하였다.

    1차 PCR product를 주형으로 특이도와 민감도를 높이기 위해 semi-nested PCR 방법으로 2차 PCR 증 폭단계를 수행하였다. 1차 PCR product 2 µL를 이용 하여 10× PCR reaction buffer, 2.5 mM dNTP, 20 pM primer, 1 U taq polymerase(Bioneer, Korea)를 넣어 서 50 µL 반응액을 제조한 후 실험에 사용하였다. 반 응조건은 94°C 30초, 56°C 30초, 72°C 45초로 25 cycle를 반복한 후 72°C에서 7분간 확장하였다. 얻어 진 PCR 산물은 1.5% LE agarose gel(Gibco, USA)에 전기영동한 후 ethidium bromide(Bioneer, Korea)에 염색하여 UV 하에서 관찰하였고 GI 313bp, GII 310bp의 특이적인 크기의 유전자 산물을 확인하였다.

    노로바이러스 유전자형 분석을 위해 PCR 산물의 정제, 염기서열 분석, 계통발생학적(Phylogenctic) 분 석을 수행하였다. 증폭된 PCR 산물을 1.5% agarose gel로부터 전기영동하여 확인된 DNA 절편을 절단한 후 QIAquick Gel Extraction kit(Qiagen, Germany)를 사용하여 정제하였으며, 절단된 젤의 3배 부피의 젤 용해액 완충용액(Buffer QC)을 첨가하고 50°C에서 젤을 용해시킨 뒤 QIAquick spin colum으로 옮겨 14,000 rpm, 1시간 원심분리한 후 세척용 완충용액 (Buffer PE)을 750 µL을 첨가하고 14,000 rpm, 1분간 원심분리한 후 상층액을 취하여 잔여 세척용 완충용 액을 제거하고 50 µL의 멸균증류수로 DNA를 회수하 여 노로바이러스의 유전자형과 계통학적 분석을 수행 하였다.

    염기서열 분석을 위해 정제된 DNA를 주형으로 하 여 각각의 유전자형에 특이적인 프라이머를 사용하여 양쪽 방향으로 dideoxynucleotide chain termination 기법을 이용하는 Bigdye sequencing kit(ABI prisem Applied Biosystems, Perkin Elmer, USA)을 사용하 여 sequencing reaction을 하였다. 얻어진 산물을 Bigdye removel kit(Amersham Pharmacia, Engaland) 로 정제한 뒤 automated DNA sequencer(model 377, Applied Biosystems, USA)을 이용하여 염기서열을 분석하였다.

    분석된 염기서열은 DNAstar(Madison, USA) 프로 그램을 통해 염기서열의 결정 및 비교분석을 수행하 였고 Table 3의 기존에 보고된 노로바이러스주를 이 용하여 Clustal method로 계통유전학적인 계통도를 그려 계통학적 모식도를 완성하였다.

    또한 채수한 지하수로부터 현장에서 잔류염소, 탁 도, 수온 및 pH 등의 물리화학적 특성을 분석하였으 며, 잔류염소는 DPD 비색법, 탁도는 Multiparameter (Hanna Instruments, USA)로, 수온과 pH는 Orion 4-Star(Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 측정하였다.

    3.결과 및 고찰

    3.1.노로바이러스의 위장염환자 발생 특성

    제주지역에서 2008년부터 2010년까지 노로바이러 스를 포함하여 rotavirus, enteric adenovirus, astrovirus 등의 바이러스에 의한 위장염환자 발생율을 Fig. 1에 나타내었다. 그림에서와 같이 제주지역의 바이러스에 의한 환자 발생률은 2008년 1,104건 중 262건 (23.7%), 2009년 1,184건 중 348건(29.4%), 2010년 1,131건 중 403건(35.6%)이 발생되었는데(Korea Centers for Desease Control & Prevention, 2008~2010), 이것은 강원도 12.8%(Lim 등, 2005), 광주 15.8%(Chung 등 2006), 전국의 2006년 21.1%, 2007 년 21.8%, 2008년 23.2%의 발생율(Korea Centers for Desease Control & Prevention, 2006~2008)보다 다 소 높은 발생이었고, 경기도의 2002년 발생률 34.0% (Huh 등, 2002)은 제주지역 2010년 발생률은 비슷하 였다. 또한 전국적으로 바이러스성 위장염 원인 병원 체는 증가하는 경향을 보였음을 알 수 있었다.

    제주지역의 노로바이러스에 의한 위장염환자의 발 생률은 2008년 9.2%, 2009년 10.3%, 2010년 12.8% 로 매년 증가하였으며, 이러한 결과는 강원도 2001년 0.1%, 2003년 1.3%, 2004년 7.0%(Lim 등, 2005), 인 천 2005년 3.6%, 2006년 9.9%, 2007년 17.8%(Gong 등, 2008)의 발생률과 비슷한 결과를 보였다.

    제주지역에서 2008년부터 2010년까지 노로바이러 스에 의한 위장염환자의 월별 발생률을 Fig. 2에 나타 내었다. 2008년부터 2010년까지 총 발생률은 11월(25 건, 6.8%) 부터 노로바이러스 발생이 증가하기 시작 하여 12월(69건, 18.8%), 1월(88건, 23.9%), 2월(68건, 18.5%)을 중심으로 높은 발생을 보인 후 3월(42건, 11.4%), 4월(30건, 8.2%)에 점차 감소하다가 6월에서 9월 사이 0.3%에서 2.2%의 낮은 발생률을 보였다.

    연도에 따른 월별 특성을 살펴보면 2008년의 경우 11월에서 3월 사이(80건, 79.2%), 2009년은 12월에서 4월 사이 (100건, 82.0%), 2010년은 12월에서 3월 사 이(118건, 81.3%)가 노로바이러스가 유행했던 시기 로 확인되었으며 2008년과 2010년은 1월이 각각 26.7%, 35.2%로 가장 높은 발생을 보인 반면 2009년 은 12월이 32.8%로 가장 높은 발생을 보였고 2008년 과 2010년에 가장 많은 발생을 보인 1월에는 8.2%로 감소하였다가 2월부터 13.9%로 다시 증가하기 시작 하여 3월 11.5%, 4월 15.6%의 발생률을 보임으로써 다른 해보다 늦은 시기까지 유행하였다.

    노로바이러스의 발생은 연중 발생이 가능하나 동 절기인 11월에서 3월까지 유행시기를 보이다가 하절 기에 감소하는 경향(Jee, 2006; Okada 등, 2005)을 보 인다는 보고와 Dedma 등(1998)Koopmans 등 (2000)에 의한 10월이나 11월에 증가하기 시작해서 다음해 1월에 최고 정점에 이르고 5월 ~ 6월 경에 발생 이 감소한다는 보고와 유사하였다. 그러나 집단식중독 발생은 국외 홍콩의 경우 2006년 5월(Ho 등, 2007), 국 내에서는 2004년 5월(Kim 등, 2005), 2006년 급식과 관련된 수도권지역의 집단식중독은 6월에 발생하여 계절적으로 비전형적인 사례도 보고되고 있다.

    제주지역에서 2008년부터 2010년까지 노로바이러 스에 의한 위장염환자의 성별 발생률을 Fig. 3에 나타 내었다. 성별로 확인된 355건 중 남자 212건(59.7%), 여자 143건(40.3%)으로 남자가 높은 발생을 보였고 연도별로도 2008년 남자 59건(64.1%), 여자 33건 (35.9%), 2009년 남자 75건(62.5%), 여자 45건 (37.5%), 2010년 남자 78건(54.5%), 여자 65건 (45.5%) 으로 남자가 다소 높게 발생하였다. 본 연구 결과는 강원도의 성별로 확인된 검출자 중 남자 49.0%, 여자 37.9%(Lim 등, 2005)의 성별 발생특성 과 동일한 결과를 보였으나 광주의 성별 발생은 남자 49.3%, 여자 50.7%(Chung 등, 2006)으로 여자가 높 게 발생됨으로써 본 연구와 상이한 결과를 보여 지역 별로 차이가 있음을 알 수 있었다.

    제주지역에서 2008년부터 2010년까지 노로바이러 스에 의한 위장염환자의 연령별 발생률을 Fig. 4에 나 타내었다. 연령이 확인된 344건 중 0 ~ 5세가 266건 (77.3%), 60세 이상 25건(7.3%), 6세 ~ 9세 16건 (4.7%)순으로 나타났으며 주로 5세미만의 영·유아에 게서 가장 많은 감염을 일으켰고 10대에서 40대까지 의 연령층에서는 1.5%에서 2.3%까지 비교적 차이가 없이 낮은 발생률을 보였다. 이는 인천지역의 1세 미 만 10.1%, 1 ~ 4세 36.7%, 5 ~ 19세 15.8%, 20 ~ 59세 11.6%, 60세 이상 4.2%의 발생율(Gong 등, 2008)을 보인 것과 비교하였을 때 약간의 차이가 있었으나 영· 유아에게 높은 빈도로 발생한다는 경향은 비슷함을 알 수 있었다. 이러한 결과는 5세 이하 영․유아 연령 층에서 가장 취약하기는 하지만 전 연령층에서의 감 염이 확인되고 있다는 보고(Atmar와 Estes, 2001; Kim 등, 2008)를 뒷받침해 주고 있다. 또한 영․유아 뿐만 아니라 성인층에서도 감염이 높은 집단식중독의 주요한 원인균으로 알려져 있어(Chikhi-Brachet 등, 2002; Guntapong 등, 2004) 제주지역에서도 전 연령 층에서 노로바이러스 집단발병이 일어날 수 있음을 보여준다.

    3.2.노로바이러스의 분자유전학적 특성

    제주지역에서 2008년부터 2010년까지 발생한 위 장염환자에게서 추출한 노로바이러스의 유전자형을 파악하기 위해 염기서열 분석을 통하여 분자유전학적 특성을 검토하였다. Table 4, Fig. 5 및 Fig. 6에 유전 자형과 유전자 발생빈도를 나타내었다.

    Table 4에서 보는 바와 같이 다양한 유전자형이 유 행하고 있음을 확인하였으며, 유전자형별로 발생하는 빈도를 살펴보면 GI형의 경우 8종에 의해 30건 (11.5%), GII형의 경우 10종에 의해 231건(88.5%)의 감염이 확인됨으로써 총 18종의 노로바이러스가 확인 되었으며, GII형에 의한 노로바이러스 발생율이 월등 히 높음을 알 수 있다. 이는 인천지역에서 GI형에 의 한 위장염 발생률이 0.6%, GII형에 의한 위장염 발생 률이 99.4%(Gong 등, 2008)로 나타난 것처럼 일반적 으로 GI형보다 GII형에 의한 발병률이 높다.

    이 중에서도 GII-4형이 184건(70.5%)으로 가장 많 이 유행하는 유전자형으로 확인되었고 다음은 GII-3 형 16건(6.1%), GI-4형 11건(4.2%)으로 제주지역 내 가장 흔하게 유행하는 유전자형으로 나타났다. 또한 GII-6형, GII-8형, GII-16형 모두 2.7%의 빈도로 발생 하는 것을 확인하였고 그 외 유전자형의 경우 빈도가 매우 낮거나 발생하지 않았다. 인천지역 GII-4형 69.7%, GII-3형 17.2%, GII-12형 4.4%, GII-1형 2.2%(Gong 등, 2008)의 발생과 비교해 보면 가장 많 은 발생률을 보인 유전자형은 GII-4형으로 발생율도 비슷하게 나타나면서 본 연구와 일치하였으나 GII-3 형은 인천지역이 다소 높은 발생률을 보였으며 그 외 발생한 유전자형은 지역에 따른 차이를 보였다.

    연도별 추이를 보면 2008년에 검출된 13종 중 GII-4형 58.3%, GI-4형 9.5%, 2009년 9종 중 GII-4형 77.0%, GII-8형 9.5%, 2010년 10종 중 GII-4형 75.7%, GII-3형 9.7%로 매년 GII-4형의 발생률이 가 장 높았으며, GII-4형 이외의 유전자형은 해마다 발생 빈도는 차이가 있음을 알 수 있었다. 서울지역에서도 2004년부터 2007년까지 위장염을 일으킨 노로바이러 스의 유전자형은 GII-4형(76.7%)이 가장 우세하여 본 연구결과와 일치하였으나 기타 유전자형 발생은 GII-3형, GII-2형, GII-12형 순으로 발생함으로서 (Kim 등, 2008) 노로바이러스 유전자형 발생은 지역 마다 상이한 발생빈도를 보임을 알 수 있었다. 그러나 2004년 제주지역에서 발생한 지하수 음용과 관련된 집단식중독 주요 발생 원인 유전자형인 GI-3형(Kim 등, 2005)은 3년간 위장염환자에서는 1건(0.4%)만 발 생하였고, 2006년 급식과 관련된 수도권지역의 집단 식중독 사례에서는 GI-11형이 검출됨으로서 산발적 인 위장염 환자 유행 유전자형과 집단식중독 발생 원 인 유전자형과 차이를 보임을 알 수 있었다(Jee 등, 2006).

    Fig. 7 및 Fig. 8은 제주지역에서 발생한 노로바이 러스 capsid 유전자에 대한 각 유전자형 내에서 표준 주와의 염기서열 상동성을 분석한 결과로써 노로바이 러스 감염의 주요 유전자형인 GII-4형은 Grimsby주 와 87.5%에서 95.6%의 유사성을 나타냈으며 GII-3형 은 Toronto주와 88.7%에서 91.0%의 유사성을 보이 는 유행주로 확인되었다

    3.3.제주도 지하수의 노로바이러스 오염의 특성

    제주지역 9개 지점의 지하수를 채수하여 노로바이 러스 오염여부와 물리화학적 특성을 분석하여 그 결 과를 Table 5에 나타내었다. 2008년에 채수한 4개 지 점(A~D)의 지하수는 2004년 지하수가 원인이 되어 노로바이러스 식중독을 야기시켰던 장소 및 주변 비 음용 지하수이고, 2010년에 채수한 5개 지점(E~I)의 지하수는 집단급식 시설에서 식품제조용수로 사용하 는 음용 지하수이다.

    지하수의 수온은 계절에 따른 영향으로 평균 1.00 ~ 8.17°C의 넓은 분포를 보였고, pH는 7.10 ~ 7.90으로 큰 차이를 나타내지 않았다. 탁도는 평균 0.12 ~ 16.45 NTU로 큰 차이를 보였는데, 비음용 지하수의 탁도가 높았다. 특히 노로바이러스가 검출된 A지점의 지하수 에서 탁도가 평균 16.45 NTU로 매우 높았다.

    Table 6은 노로바이러스가 검출된 채수 지점 A의 지하수의 채수 시기에 따른 물리화학적 특성을 나타 낸 것이다. 노로바이러스는 6월과 8월에 채수한 지하 수에서 검출되었으며, 이 때의 탁도는 각각 3.3 NTU, 24.00 NTU였고, 노로바이러스가 검출되지 않았던 7 월, 10월, 11월, 12월의 탁도는 1.14 ~ 47.90 NTU 였 으며, 특히 10월의 경우에는 47.90 NTU로 매우 높았 다. 그러나 이 때는 맑은 날씨였으며, 노로바이러스가 검출된 6월과 8월의 기후상태는 채수하기 전 계속 비 가 내린 상태로 강우가 집중된 시기였다. 따라서 본 연 구에서 노로바이러스의 검출은 탁도와 무관하고 주변 으로부터 노로바이러스를 함유한 물질이 강우현상에 의해 지하수로 침투되어 검출된 것으로 사료되며, 검 출된 유전자형은 같은 지점에서 채취되었는데도 채취 시기에 따라 6월은 GI-8형, 8월은 GI-5형 등의 다른 유전자형이 검출되었으며, 일반적인 위장염환자의 노 로바이러스 검출에 있어서 GII의 검출이 우세하게 나 타나는 양상과는 다른 결과를 보였다.

    4.결 론

    2008년부터 2010년까지 제주지역의 위장염 환자 검체에서 노로바이러스를 검출하여 노로바이러스 발 생 경향과 분자유전학적 특성을 조사하고 또한 제주 지역 지하수의 노로바이러스 오염과 특성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

    1. 제주지역 노로바이러스에 의한 위장염환자의 발 생률은 2008년 9.2%, 2009년 10.3%, 2010년 12.8% 로 매년 증가하였으며, 월별 발생률은 11월(25건, 6.8%)부터 노로바이러스 발생이 증가하기 시작하여 12월(69건, 18.8%), 1월(88건, 23.9%), 2월(68건, 18.5%)에 높은 발생을 보인 후 3월(42건, 11.4%), 4월 (30건, 8.2%)에 점차 감소하다가 6월에서 9월 사이 0.3%에서 2.2%의 낮은 발생률을 보였다.

    2. 성별 발생률은 남자 212건(60.0%)가 여자 143 건(40.3%)보다 다소 높은 발생을 보였으며, 연령별 발 생률은 0 ~ 5세 266건(77.3%), 60세 이상 25건(7.3%), 6세 ~ 9세 16건(4.7%)순으로 나타남으로써 5세 미만 의 영·유아가 노로바이러스 감염에 가장 취약한 연령 층이었고 10대에서 40대 연령층은 1.5%에서 2.3%까 지 낮은 발생률을 보였다.

    3. 위장염을 일으킨 노로바이러스의 유전자형은 GI 형 8종, GII형 10종 등 총 18종이었고, 이 중 GII형의 발생률이 88.5%로 GI형의 11.5% 보다 월등히 높게 나타났다. 특히 GII-4형에 의한 발생률이 70.5%로 노 로바이러스 감염을 가장 많이 일으키는 유전자형으로 나타났고, GII-3형(6.1%), GI-4형(4.1%)도 제주지역 에서 위장염을 일으키는 노로바이러스의 주요 유전자 형으로 나타났다.

    4. 비음용 지하수 4개소, 음용 지하수 5개소를 대상 으로 20회 노로바이러스 오염여부를 조사한 결과 비 음용 지하수 1개소에서 2건이 검출되었으며, 검출된 노로바이러스 유전자형은 GI-5형, GI-8형이었다.

    Figure

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    Incidence rate of the diarrhea patients caused by sum of major viruses and norovirus gastroenteritis in Jeju from 2008 to 2010.

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    Monthly variation of norovirus gastroenteritis incidence in Jeju from 2008 to 2010.

    JESI-23-219_F3.gif

    Comparision of incidence rate of norovirus gastroenteritis patients with sex in Jeju from 2008 to 2010.

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    Incidence rate of norovirus gastroenteritis patients with age in Jeju from 2008 to 2010.

    JESI-23-219_F5.gif

    Incidence frequency of genogroup (GI and GII) of norovirus detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010.

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    Number of incidence of major genotypes of norovirus detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010.

    JESI-23-219_F7.gif

    Phylogenetic tree generated using norovirus GI sequences detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010. In sample name, JJ means Jeju province.

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    Phylogenetic tree generated using norovirus GII sequences detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010. In sample name, JJ means Jeju province.

    Table

    Locations of groundwater sampling

    The sequence of oligonucleotides used for the detection of RNA of norovirus

    Norovirus reference strains used for sequencing analysis

    Genotypes of norovirus detected from gastroenteritis patients in Jeju from 2008 to 2010

    Physicochemical properties of the groundwaters sampled in this study

    Physicochemical properties of the groundwater samples at site A contaminated with noroviruses

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