사이토카인 폭풍

1. 개요

사이토카인 스톰, 사이토카인 폭풍 또는 사이토카인 방출 증후군이란 바이러스 등 외부 항원에 인체의 면역계가 대응하는 과정에서 세포 간 신호 전달의 기능을 하는 사이토카인 단백질이 과다 발현되어 인체에 피해를 주는 급성 면역 이상 반응이다. 쉽게 표현하자면 면역 과다.대표적인 증상으로 체온이 42도[2]를 넘나드는 심한 고열과 오한 등이 있으며, 이외에 구토, 설사, 두통, 저혈압, 의식 상실 등이 동반된다.

사이토카인 자체는 면역계에 꼭 필요한 것으로, 외부 항원이 유입되었을 때 이를 사멸・중화시키기 위하여 면역 세포로부터 염증성 사이토카인(Pro-inflammatory cytokines)이 분비된다. 이때 관여하는 염증성 사이토카인에는 대표적으로 종양괴사인자(Tumor necrosis factor; TNF)-α, 인터루킨(Interleukin; IL)-1, 인터루킨-8(IL-8) 등이 속한다. 이들 사이토카인으로 인해 염증 반응이 유도되며, 경보가 켜진 인체는 체온을 올리고 고름을 형성하는 등의 방법으로 방어를 시작한다. 여기까지는 일반적인 면역 반응이지만, 사이토카인 폭풍의 경우 이러한 면역 과정에 이상이 생겨 사이토카인이 과다하게 발현, 작용하면서 퇴치 대상인 항원을 넘어 인체의 정상적인 기능까지 해치게 된다.

사이토카인 폭풍의 위험도는 국제적으로 5개 등급(5-grade)으로 분류된다.

1급(D89.831)	미약한 반응, 해열제 등으로 처치 가능.
2급(D89.832)	24시간 이내의 약한 반응.
3급(D89.833)	장기적 반응, 증상 개선 후 재발( 신부전, 폐침윤 등).
4급(D89.834)	생명 위험, 승압제, 인공호흡기 필요.
5급(D89.835)	사망.

2. 상세

일반적으로 면역체계가 세균과 같은 병원체 감염에 맞서 싸울 때, 감염 부위에서 생성되는 사이토카인의 일종인 케모카인(Chemokine)이 호중구나 대식세포 같은 면역 세포들을 감염 부위로 모이게 한다. 감염 부위에 상주하는 세포와 추가로 모이는 면역세포들에 의해서 염증성 사이토카인이 다량 분비되는데, 이 염증성 사이토카인 자체도 면역세포들을 자극시켜 더 많은 염증성 사이토카인을 생성하게 유도한다. 이렇게 병원체에 감염된 숙주 체내에서 염증성 사이토카인이 빠른 시간에 증가하는 현상이 마치 폭풍이 일어나는 것 같다고 하여 "사이토카인 폭풍"이라고 부른다.

병원체에 감염된 숙주가 튼튼해서 좋은 면역체계를 가진 경우, 숙주 내에서 일어나는 과도한 염증반응을 항상성유지를 통해서 염증반응 정도를 통제할 수 있다. 예를 들어, 염증성 사이토카인과 반대되는 역할을 하는 항-염증성 사이토카인 (Anti-inflammatory cytokine)을 분비하는 식이다.

하지만 병원체에 감염된 숙주가 약한 면역체계를 가졌거나[3], 반대로 면역체계가 지나치게 강한 경우 염증성 사이토카인 과분비에 의해 염증 반응의 통제가 불가능해진다.

염증성 사이토카인은 종류가 많은데 이들의 궁극적 역할은 염증 반응을 일으키는 것이다. 염증 반응은 체내로 침입한 병원체를 없애기 위한 일련의 다양한 체내 현상 (병원체를 죽이기 위한 발열 반응, 감염 부위에 면역세포가 모여들어 부어오르는 현상, 면역세포의 수월한 통행을 위한 혈관확장 등등)을 이야기한다.

원래 염증 반응은 몸을 지키기 위한 면역반응인데 체내에서 조절이 되지 않아 사이토카인 폭풍이 일어난다면 분비된 다량의 염증성 사이토카인은 시상하부를 자극해 42도의 고열을 일으킨다. 이때 심부의 온도가 증가하면서 체내의 중요 효소들을 이루는 단백질이 변성되고, 심각한 상황에 이른다.

다시 말하지만, 사이토카인 폭풍의 문제로 적당한 발열은 병원체의 번식과 활동을 억제하지만 조절되지 않은 과도한 발열은 심각한 상황을 초래한다는 것. 42도 가량이 되면 과장 없이 뇌가 수비드처럼 익어버릴 수 있다.

당연히 체온이 거기까지 올라가면 병원체도 제 기능을 못하지만 신체 세포들도 변형되어 제 기능을 못하기 시작해 ' 네놈이 죽나, 아니면 이 몸이랑 같이 죽나 어디 끝까지 가보자!' 식으로 총력전이 일어나게 되며, 여기서 면역계가 승리하면 사이토카인 폭풍이 잦아들면서 서서히 체온이 정상체온으로 돌아간다. 그러나 정상체온으로 돌아오더라도 이미 사이토카인 폭풍의 여파로 인해 신체는 만신창이가 되어있어 다른 합병증에 취약해지게 된다.

반대로 면역계가 패배하거나 싸움이 교착 상태에 빠질시 면역계는 더욱 강하게 사이토카인 폭풍을 일으키고 이로 인해 뇌와 다른 세포들이 익어버려 결국 사람이 죽게 된다.[4][5]

또한 과도하게 분비된 염증성 사이토카인들은 혈전 생성을 유도한다. 상처난 뒤에 생기는 피딱지가 혈관 안에 생긴다는 소리다. 혈관 내부에 생긴 피딱지인 혈전이 다량 생성되게 되면 결국 말초조직부터 차례차례 혈액순환이 되지 않아 (조직에 산소공급이 되지 않아), 조직이 검게 썩어가고 조직괴사가 일어난다. 더 악화되면 여러 조직에서 조직괴사가 일어나는데 이를 다발성 장기 부전이라고 한다.

염증성 사이토카인이 유발한 염증은 상피에서 수포로 나타나는데 이 수포는 사지 말단에서 시작해서 머리로 몰려온다. 이때 이 수포가 눈에 도달하면 각막이 망가져 실명하게 된다. 약의 부작용으로 사이토카인 폭풍을 겪은 뒤 실명하여 약사와 소송을 진행한 사례가 있다. 사이토카인 폭풍을 겪는 환자를 집중치료할 때 체온만큼 주시하는 것이 눈 주변의 염증이다. 이 염증이 눈꺼풀 안쪽까지 들어가면 실명 직전의 상태.

이 현상을 일으키는 대표적인 바이러스(혹은 그 바이러스에 의한 질병)는 스페인 독감, H5N1 조류독감, 돼지독감, 에볼라, 홍콩에서 발생한 SARS, 그리고 2019년 12월부터 중국에서 발생하여 유행 중인 코로나바이러스감염증-19 등이 있다.

지금까지 설명한 사이토카인 폭풍의 발생과 악화는 곧 패혈증 또는 패혈성 쇼크과도 일맥상통한다. 패혈증이 나타난 경우, 체내에서 일어나는 주요 현상이 사이토카인 폭풍이기 때문이다. 그래서 패혈증을 치료하기 위해서 관련 연구자들은 위에 열심히 언급한 염증성 사이토카인을 조절하려는 시도들을 하고 있다.

알러지로도 발생 할 수 있다. 면역계가 오작동하다가 사이토카인 폭풍을 일으키기도 하는데, 더 황당한 것은 명확한 항원이 존재하지 않는 알러지가 꽤 흔하다는 사실이다. 이런 뜬금없는 알러지 반응은 멀쩡한 사람이 유언 준비하게 하는 상황을 만들기도 한다.

이를 막기 위해 전염병이 사이토카인 폭풍을 일으킬 우려가 있는 케이스에 해당한다면(그리고 딱히 치료약이나 백신 등이 없다면) 증상 완화에 중점을 둬서 사이토카인 폭풍 현상의 가능성을 낮추는 대증요법을 쓰기도 한다. 참고

[1] 2021 10-CM부터 지정됐다. 등급별로 실제 사용되는 하위분류 코드가 따로 있고, 미분류(등급 미상)의 경우에는 D89.839를 사용한다. [2] 40도만 넘어도 뇌가 익기 시작한다. 열을 쉽사리 내리지 못할 경우 환자를 얼음물 욕조에 담그는 경우도 있다. [3] 특히 큰 수술을 한 직후거나 중환자실에 입원한 환자, 신생아, 산모, 어린이, 노인, 그리고 드물게도 건강하지만 너무 많은 병원체에 노출된 경우 등등. [4] 특히 섭씨 40도를 넘는 온도에서 멀쩡히 증식하는 레지오넬라균과 섭씨 60도에서 수분을 끓여야 간신히 죽는 살모넬라균처럼 내열성이 있는 병원균이 사이토카인 폭풍을 유발하면 더더욱 골때린다. 세균을 말 그대로 쪄죽이려고 사이토카인으로 체온을 한계치까지 올리는데 그 온도에도 버티는 상황이니까... [5] 이 때문에 체온이 병원균을 저해하는 좋은 수단임에도 불구하고 해열제를 처방받는 이유이다. 현대의학에서는 체온보다 더 효과적인 항생제라는 무기가 있으니 자신의 몸을 망가뜨리면서까지 싸울 필요는 없는것.

사이토카인 방출 증후군 Cytokine release syndrome (CRS)
이명	<colbgcolor=#fff,#191919>사이토카인 폭풍 (Cytokine storm) 고사이토카인혈증 (Hypercytokinemia)
국제질병분류기호(10판)	D89.83[1]
의학주제표목 (MeSH)	미지정
진료과	내과, 가정의학과, 소아청소년과
질병 원인	사이토카인의 과다 발현에 따른 면역계 교란
관련 증상	고열, 오한, 저혈압 등
관련 질병	다발성 장기 부전