역학조사의 시발점이자 저소득 국가의 주요 사망 요인 중 한자리를 꿰차고 있는 콜레라. 수천년 인류 역사에 깊은 족적을 남겨온 콜레라에는 놀랍게도 적당한 진단기법이 개발되어 있지 않다. 아마도 안전한 식수 공급만으로도 질병을 관리, 차단할 수 있기 때문에 선진국에서는 이 질병이 별다른 문제가 되지 않기 때문일 것이다. 물론 대부분의 설사를 유발하는 장내 바이러스 및 박테리아 감염에 있어 최선의 치료법은 충분한 수분과 전해질 공급이지만, 질병 관리 측면에서나 환자에게 최선의 치료법을 제공하기 위해서 빠른 진단은 필수적이다. 현재 콜레라가 유행하고 있는 지역에서 이 질병을 진단하려면 수일에 걸쳐 박테리아를 배양해야 한다. 때문에 콜레라 진단 키트를 개발하기 위한 노력은 작지만 꾸준히 진행되어 왔고, 그 중 하나가 바로 '똥 냄새'를 통해 진단하는 방법이다.


-Rice-water stool. 아침햇살이 아니에요. 먹지 마세요, 진단과에 양보하세요.

똥 냄새를 통해 콜레라를 진단한다는 말이 농담처럼 들릴지 모르겠지만, 정말 말 그대로 똥의 냄새를 통해 진단한다는 이야기다. 콜레라의 가장 큰 특징은 바로 설사다. 처음에야 뱃속에 들어있는 건더기들이 같이 빠져나오지만, 조절 불가능한 설사를 하루종일 하다보면 이제 같이 나올 것도 없어 대변이 거의 물처럼 변하게 된다. '쌀뜨물변(rice-water stool)'이라 부르는 상태가 되는 것이다. 이 쌀뜨물변의 또 다른 특징 하나는 일반적으로 불쾌한 냄새를 풍기는 대변과 달리 약간 달큰한 냄새를 풍긴다는 것이다. 여기서 아이디어를 얻은 연구자들은 이 냄새의 특징을 잡아내어 진단에 이용할 수 있지 않을까 생각하게 되었다.(1) 그래서 적지 않은 연구자들이 콜레라 환자들의 대변 샘플을 얻어 이 휘발성유기화합물(volatile organic compounds, VOC)를 찾아 나섰다.



아니나 다를까, 일반 대변과 콜레라에 감염된 대변은 VOC에서 상당한 차이를 보였다. 위의 표(2)는 Total ion chromatograph를 통해 각각의 대변 샘플에서 발견되는 VOC를 보여주는데, 위쪽은 콜레라에 감염된 대변, 아래쪽은 일반 대변에서의 VOC를 나타내고 있다. 발견되는 VOC가 상당히 다른 것은 물론이고, 콜레라의 감염된 쪽에서 발견되는 VOC의 양이 눈에 띄게 적은 것을 볼 수 있다. 또 콜레라에 감염된 대변에서는 평균 23 종류의 VOC가, 일반 대변 샘플에서는 36 종류의 VOC가 발견되었다. 설사를 통해 장내에 무엇이 되었든 대부분이 쓸려 나갔을 것이 분명하니 놀랄 일은 아니다.
이 연구에서 가장 주목할 점은 콜레라 감염 대변에서는 dimethyl disulphide와 p-menth-1-en-8-ol 이 공통적으로 발견되었다는 사실이다. 이 두가지 VOC는 일반 대변 샘플에서는 발견되지 않았다. dimethyl disulphide은 약간 불쾌한 냄새를, p-menth-1-en-8-ol 은 비교적 괜찮은 냄새를 풍기므로 콜레라 대변에서 맡을 수 있는 달큰한 냄새는 p-menth-1-en-8-ol 가 원인이 되는 것이 아닌가 추측하고 있다. 또한 콜레라의 특징으로 볼 수 있는 두가지 VOC를 분류해 냈다는 것은 앞으로 이 VOC를 감지할 수 있는 센서를 개발해 콜레라 진단에 활용할 수 있다는 말이 된다. 이 테크닉이 발전한다면 쉽고 빠른 콜레라 진단이 가능해 지는 날이 오지 않을까. 그리고 여기서 우리는 질병의 진단에는 오감을 모두 사용해야 한다는 말을 새삼 실감할 수 있다.


Reference:
1. Garner CE, Smith S, Ratcliffe NM, de Lacy Costello B, White P, Spencer R, et al. Volatile organic compounds from feces and
their potential for gastrointestinal disease diagnoses. FASEB J 2007;21:1675—88
2. Garner CE, Smith S, Bardhan PK, Ratcliffe NM, Probert CS. A pilot study of faecal volatile organic compounds in faeces from cholera patients in Bangladesh to determine their utility in disease diagnosis. Trans R Soc Trop Med Hyg. 2009 Nov;103(11):1171-3.