Ann Optom Contact Lens > Volume 23(4); 2024 > Article
바이러스성 앞포도막염에서 생기는 각막내피세포손상

Abstract

바이러스성 앞포도막염은 단순포진바이러스(herpes simplex virus, HSV), 대상포진바이러스(varicella zoster virus, VZV), 거대세포바이러스(cytomegalovirus, CMV)와 같은 병원체에 의해 발생하며, 각막내피세포 손상을 초래할 수 있는 염증성 질환이다. 바이러스의 직접 감염, 면역 반응, 안압 상승 및 수술과 같은 다양한 요인으로 인해 내피세포 손실이 진행되며, 이는 각막 부종과 시력 손실로 이어질 수 있다. 정확한 진단을 위해 방수 PCR과 고해상도 이미징이 필수적이며, 항바이러스제와 항염증 요법을 병행한 치료가 중요하다.

Abstract

Viral anterior uveitis is an inflammatory disease caused by pathogens such as herpes simplex virus (HSV), varicella-zoster virus (VZV), and cytomegalovirus (CMV), often leading to corneal endothelial cell damage. Endothelial cell loss progresses due to various factors, including direct viral infection, immune responses, elevated intraocular pressure, and surgical interventions. These processes can result in corneal edema and vision loss. Accurate diagnosis requires aqueous humor polymerase chain reaction and high-resolution imaging, and the treatment typically involves a combination of antiviral and anti-inflammatory therapies.

바이러스성 앞포도막염(viral anterior uveitis)은 눈의 염증성 질환 중에서도 환자의 시력을 위협하는 심각한 질환으로, 각막 합병증을 동반하는 경우가 흔하다[1]. 단순포진바이러스(herpes simplex virus, HSV), 대상포진바이러스(varicella zoster virus, VZV), 그리고 거대세포바이러스(cytomegalovirus, CMV)는 방수를 이용한 연쇄중합효소반응(polymerase chain reaction, PCR)에서 검출이 되는 바이러스성 앞포도막염의 주요 원인 병원체이며, 각각 고유의 병리 기전과 임상적 특징을 보이기도 한다[2]. 각막은 바이러스로 인한 직접적인 손상뿐만 아니라 숙주의 면역 반응에 의해 추가적인 손상을 입기 쉽다. 특히 각막 투명성을 유지하는 각막내피세포는 반복적인 염증과 바이러스 재활성화로 인해 지속적으로 손실되며, 이는 각막 부종과 최종적으로 시력상실로 이어질 수 있다[3].
여기에서는 바이러스성 앞포도막염 치료 과정 중에 생기는 각막내피손상에 대한 병리학적 기전, 임상적 특징, 진단 방법 및 치료 전략에 대해 알아보고자 한다.

바이러스성 앞포도막염에서 각막손상 기전

각막은 바이러스성 앞포도막염의 진행 과정에서 다양한 방식으로 손상을 받는다[4]. HSV와 VZV는 각막 상피와 기질층에 직접 침투하여 염증과 조직 괴사를 유발한다[3]. 이바이러스들은 신경절에 잠복하여 재활성화를 통해 반복적으로 염증을 일으킬 수 있다. 특히 VZV는 신경영양성각막병증을 유발하여 각막상피회복을 지연시킨다. 반면 CMV는 각막내피세포를 주로 공격하여 기능을 손상시키고, 국소적인 각막 부종 및 동전 모양의 각막내피침착물(keratic precipitates, kps)을 보인다[4]. 시간이 지남에 따라 CMV 감염은 내피세포 밀도를 지속적으로 감소시키며, 각막의 투명성을 유지하는 데 필요한 펌프 기능과 장벽 기능이 손상된다.
바이러스성 앞포도막염에서 각막내피손상이 일어나는 이유는 다음과 같다[5]. 첫째, 전방내 염증으로 인해 염증 세포들이 각막내피에 침착을 하게 되고, 이들 세포로 인해 각막내피세포가 손상이 된다. 둘째, 원인이 되는 바이러스가 직접 각막내피세포에 감염을 일으키고 괴사를 유발할 수 있다. 셋째, 바이러스성 앞포도막염 치료 과정 중에 생긴 합병증으로 안압상승이나 녹내장 등으로 각막내피손상이 발생한다. 넷째, 바이러스성 앞포도막염으로 생긴 합병성 백내장이나 녹내장 등의 수술 등으로 각막내피가 손상이 된다. 특히 이들 환자의 경우 동공후유착 등의 동공 이상이 동반되어 있을 가능성이 높아 수술 시간이 오래 걸리거나 시술이 복잡하여 각막내피손상이 일어날 가능성이 높다.
각막내피손상에 있어서 바이러스의 직접적인 역할에 대해서는 실험이나 임상연구들이 뒷받침하고있다. 저자들의 실험에서도 각막내피세포를 배양한 후 HSV, VZV, 그리고 CMV 바이러스를 감염시키면 약 72시간 후에 그 생존률이 1/3 이하로 감소한 것을 확인할 수 있었다(Fig. 1). 그리고, 임상적으로도 PCR로 확진된 CMV 각막내피염 환자들은 정상인 반대편 눈과 비교하여 병변이 있는 눈에서 35% 이상의 각막내피세포손상을 보이며, 50% 이상의 환자에서는 70% 이상의 각막내피손상을 보인다는 보고가 있다[5,6]. 또한, 각막내피의 손상 정도와 방수 내의 CMV 바이러스 부하(load)사이에 유의한 상관 관계가 있다는 보고를 참고하면, 각막내피세포 손상에 CMV 바이러스가 직접적인 역할을 한다는 것을 알 수 있다[7]. 또 다른 연구에서는 CMV DNA 양이 안압 상승과 밀접한 상관관계를 보였으며, 바이러스 복제가 활발할수록 염증의 빈도와 내피세포 밀도 감소가 두드러지며, 안압이 상승한 환자의 약 60%에서 내피세포 밀도가 20% 이상 감소한 것으로 보고되고 있어, 바이러스가 섬유주의 염증을 유발하여 안압을 상승시켰다고 볼 수 있다[7,8]. 반면, 전방에 염증이나 flare 등은 아주 경한데, 이것은 CMV 바이러스에 대한 anterior chamber-assocated immune deviation (ACAID) 반응이 작용하여 염증이 적은 것이라고 유추할 수 있다. 하지만, 아직까지도 CMV가 면역이 정상인 사람에게서 왜 감염을 일으키는지, 방수에서 검출되는 CMV가 어디에서 유래하는지, 그리고 CMV가 어떻게 전안부에만 염증 반응을 일으키는지에 대해서는 아직도 의문점으로 남아있다. 바이러스성 앞포도막염에서 우리 인체의 면역 반응도 각막손상에 중요한 역할을 한다. 염증 반응은 바이러스를 제거하려는 목적을 가지지만, 과도한 면역 반응은 각막 조직 손상을 더욱 심화시킬 수 있다. 면역복합체가 간질층에 축적되면 염증과 혼탁이 발생하며, 염증매개물질은 신생혈관화를 유발하여 각막의 투명성을 손상시킨다. 이러한 반복적이고 만성적인 면역 반응은 결국 각막의 구조적 변형과 기능 손실로 이어질 수 있다[1].

임상적 특징

바이러스성 앞포도막염에서 나타나는 각막내피손상은 병원체의 종류와 환자의 상태에 따라 매우 다양하게 나타난다[1,2]. HSV 감염의 경우, 각막상피에는 가지형궤양(dentritic ulcer)이 나타나는 것이 특징적이며, 적절한 치료가 이루어지지 않을 경우 지리적궤양(geographic ulcer)으로 진행될 수 있다. 이와 함께 염증이 간질층으로 확산되면 각막실질 혼탁과 신생혈관화가 나타나며, 시력이 심각하게 저하된다. VZV는 신경영양성각막병증을 유발하는 경우가 많다. 이 질환은 삼차신경 손상으로 인해 각막의 감각이 감소하고 치유 과정이 지연되는 것이 특징이다. 이로 인해 지속상피결손(persistent epithelial defect)이 발생하면, 2차 감염의 위험이 증가하게 되며, 결과적으로 각막 반흔과 시력 저하로 이어질 가능성이 높아진다. 하지만 이들 두 바이러스 모두 각막내피의 손상을 일으킬 수 있으며, 각막 이식이 필요하게 된다(Fig. 2, 3). CMV각막내피염 및 앞포도막염은 동전 모양의 kps와 국소적인 부종, 그리고 안압 상승이 대표적인 증상이다(Fig. 4). 이러한 임상적 소견은 다른 형태의 면역 매개각막내피염이나 이식 거부 반응과 혼동될 수 있어, 정확한 진단이 중요한다[1-3].
바이러스성 앞포도막염에서 각막내피손상을 막기 위해서는 가장 먼저 바이러스의 존재를 빨리 의심하는 것이 중요하다. 앞포도막염의 임상양상을 보여 내원한 환자에서 특히, 안압이 상승되어 있거나 동전 모양의 kps가 동반된 경우(Fig. 5), 그리고 국소적이거나 전반적인 홍채 위축이 관찰된다면 바이러스에 의한 앞포도막염의 가능성과 실제 바이러스가 검출될 확률이 높다는 문헌을 볼 때, 이런 환자들에서는 바로 방수 채취를 하여 바이러스 DNA를 확인해 조기에 치료를 해야한다[7,8].

진단 방법

바이러스성 앞포도막염에서 각막내피손상을 막기 위해서는 신속하고 정확한 진단이 필요하다. 가장 중요한 검사는 전방천자를 통해 얻은 방수의 PCR 분석이며, 이는 바이러스 DNA를 직접 검출하는 가장 신뢰할 수 있는 방법이다. 이를 통해 HSV, VZV, 그리고 CMV 등 원인이 되는 바이러스를 확인할 수 있다. 세 가지 바이러스 모두를 검출하기 위해 multiplex PCR을 사용할 수 있으나, 현재 우리 나라에서는 안과용으로 허가를 받은 PCR kit가 없어, 뇌수막염을 진단하기 위한 kit를 이용해야 한다. Quantitative PCR은 방수 내의 바이러스 DNA양을 측정할 수 있으며, 이를 정량화하여 질병의 심각성과 염증 수준을 평가할 수도 있다. 바이러스성 앞포도막염의 재발은 녹내장 수술의 위험성이나 각막내피손상을 일으키는 등 시력 소실의 가능성을 증가시키게 된다. 특히 바이러스성 각막내피염 환자이거나 PCR 검사에서 양성이 나온 경우에 재발 가능성이 높다고 하며, 초기 바이러스 DNA양이 높을수록 재발 가능성이 2배 이상 높은 것으로 보고되고 있다[7,8].
또한, 고해상도 이미징 기술은 진단 및 진행 상황을 평가하는 데 중요한 도구로 사용된다. 전안부 OCT는 각막부종이 심한 상태에서 kps의 존재를 확인하거나 각막내피의 두께 및 불규칙성을 관찰할 수 있으며, CMV 감염에서는 saw-tooth appearance와 같은 특징적인 모습을 볼 수도 있다[9]. 공초점현미경은 CMV 감염에서 특징적으로 관찰되는 ‘올빼미 눈’ 모양의 세포를 확인할 수 있어 감별 진단에 중요한 정보를 제공한다[10].

치 료

바이러스성 앞포도막염에서 각막내피손상을 최소화하기 위해서는 항바이러스 요법과 항염증 요법을 적절히 조합하여 사용해야 한다. HSV와 VZV 감염의 경우, 경구 아시클로버 또는 발라시클로버가 1차 선택 약물로 사용되며, 4-6주간 투여가 권장된다[1,6]. CMV 감염은 경구 발간시클로버나 정맥 주사를 이용하여 전신 치료를 시행하며, 유리체내 주사를 고려해 볼 수 있다. 국소적으로는 상업화된 연고나 정맥 주사용 제제를 이용하여 고농도로 사용할 수도 있다. 이 때 전방 내에 바이러스 DNA 양이 많을수록 좀 더 오랫동안 치료를 유지해야 한다[2,5]. 전방 내에 염증을 조절하기 위해 스테로이드가 종종 사용되지만, 바이러스 재활성화를 방지하기 위해서는 반드시 항바이러스제를 병행해야 하며, 가급적 약한 스테로이드제제를 사용하는 것이 좋겠다[1,2,5]. 각막내피손상이 심한 경우 각막 이식이 필요하며, 아직 전층각막이식과 각막내피이식 중 어느 수술이 더 적합한 것인가에 대해서는 확립된 것이 없다. 환자들 개개인의 각막 상태와 염증 조절 상태에 따라 수술 방법을 선택해야 할 것이다.

결 론

바이러스성 앞포도막염에서 나타나는 각막내피손상은 시력 손실과 삶의 질 저하를 초래할 수 있는 심각한 문제이다. 정확한 진단과 적절한 치료는 이러한 합병증을 성공적으로 관리하는 데 필수적이며, 특히 조기에 원인이 되는 바이러스를 검출하고 빨리 항바이러스제를 투여하는 것이 각막내피세포 손상을 예방하는 핵심이며, 환자의 예후에도 아주 중요하다. 향후 연구를 통해 바이러스 앞포도막염의 발병 메커니즘을 더욱 명확히 하고, 특히 CMV 관련 앞포도막염에서는 항바이러스 요법과 각막 이식 방법 등에 대한 다양한 연구가 필요하다.

Conflicts of interest

The authors have no conflicts to disclose.

Figure 1.
Morphological changes in primary corneal endothelial cells after exposure to CMV, HSV, and VZV. After 48 and 72 hours of viral exposure, the corneal endothelial cells lost their characteristic shape, exhibited elongation, and showed a decrease in cell viability. Scale bar =100 μm. CMV = cytomegalovirus; HSV = herpes simplex virus; VZV = varicella-zoster virus.
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Figure 2.
Clinical course of a patient with HSV anterior uveitis. (A) Initial presentation. (B) Post-DMEK. (C) One year after DMEK. (D) Post-DSAEK. (E) One year after DSAEK. (F) Three years after DSAEK. DMEK = descemet membrane endothelial keratoplasty; DSAEK = descemet stripping automated endothelial keratoplasty.
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Figure 3.
Clinical course of a patient with VZV anterior uveitis. (A) Initial presentation. (B) Appearance of complicated cataract. (C, D) Corneal edema and specular microscopy findings after cataract surgery. VZV = varicella-zoster virus.
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Figure 4.
Clinical course images of a patient with CMV anterior uveitis. (A) Cornea at the time of presentation. (B) After DMEK. (C) After DSAEK. (D) After a second DSAEK. (E) One year after the second DSAEK. (F) Three years after the second DSAEK. CMV = cytomegalovirus; DMEK = descemet membrane endothelial keratoplasty; DSAEK = descemet stripping automated endothelial keratoplasty.
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Figure 5.
Coin-shaped keratic precipitates in CMV patients. Anterior segment photographs at the initial visit of a 61-yearold male (A) and a 57-year-old male (B) with CMV-positive aqueous humor by PCR. Typical coin-shaped keratic precipitates (white arrows) observed in both patients. CMV = cytomegalovirus; PCR = polymerase chain reaction.
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REFERENCES

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2) Radosavljevic A, Agarwal M, Chee SP, Zierhut M. Epidemiology of viral induced anterior uveitis. Ocul Immunol Inflamm 2022;30:297-309.
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9) Kobayashi R, Hashida N, Soma T, et al. Clinical findings of anterior segment spectral domain optical coherence tomography images in cytomegalovirus corneal endotheliitis. Cornea 2017;36:411-4.
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