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강원과 제주의 참진드기 매개질환 병원체의 분자생물학적 조사
- 작성일2014-11-27
- 최종수정일2014-11-27
- 담당부서감염병감시과
- 연락처043-719-7166
강원과 제주의 참진드기 매개질환 병원체의 분자생물학적 조사
Molecular Detection for Tick-borne Pathogens in Hard Ticks Collected in Gangwon and Jeju-do, 2014
Molecular Detection for Tick-borne Pathogens in Hard Ticks Collected in Gangwon and Jeju-do, 2014
질병관리본부 국립보건연구원 면역병리센터
인수공통감염과, 질병매개곤충과
노윤태, 김수연, 이승훈, 송봉구
Abstract
Lyme borelliosis, Rickettsiosis, Ehrlichiosis, Bartonellosis, and Anaplasmosis are typical arthropod-borne zoonotic disease transmitting their pathogens, Borrelia sp., Rickettsia sp., Ehrlichia sp., and Bartonella sp., Anaplasma sp., by hard tick vector.
In this study, a total of 1,267 ticks (182 pools) were collected by flagging and by picking on the dog in Gangwon and Jeju in 2014. 11 pools were positive for Borrelia sp. (1.6%, 3 pools), Rickettsia sp. (0.5%, 1 pool), Anapalsma phgocytophilum (3.8%, 7 pools) according to PCR for gltA or FlaB genes. Positive samples of 11 pools were compared with specific genes of other isolates through DNA star program. Positive 3 pools of Borrelia sp. were homologous to B. garinii N318 (99.8%). Positive 1 pool of Rickettsia sp. was homologous to R. heilongjjangensis (99.5%). Positive 7 pools of A. phagocytophilum. were homologous to A. phagocytophilum NE, A. phagocytophilum BDS and A. phagocytophilum China-C-Tt (from 89.2% to 100%).
This report suggests that surveillance of tick vectors and characteristic analysis of Korean isolates are necessary to prevent the spreading of tick-borne diseases.
Ⅰ. 들어가는 말
참진드기(Ixodid, hard tick)에 의해 매개되는 질병은 라임병(Lyme borreliosis), Anaplasmosis, Ehrlichiosis, Bartnellosis, 홍반열(Tick-borne relapsing fever), 바베시아증(Babesiosis) 등으로 다양하며, 세계적으로 분포하고 있다. 원인 병원체로는 세균인 Borrelia sp., Bartonella sp., 기생성인 리케치아(Rickettsia sp.), Ehrlichia sp., Anaplasma sp., 바이러스인 진드기매개뇌염 바이러스(Tick-borne encephalitis virus), SFTS 바이러스(Severe fever with thrombocytopenia syndrome virus), 원충인 Babesia sp. 등이 있다. 참진드기매개 질병은 대부분 야생동물, 설치류, 조류 및 사람까지 전파되는 절지동물매개 인수공통감염질환이다. 이 중 라임병은 미국 및 유럽에서 매년 수만 명의 환자가 발생하고 있으며[1], Anaplasmosis과 Ehrlichiosis는 수백 명 이상의 환자가 발생하고 있다[2]. 최근 국내에서 중증열성혈소판감소증후군(Severe fever with thrombocytopenia syndrome, SFTS)의 발병이 보고되면서 참진드기매개 질환에 대한 관심이 높아지고 있다.
국내에 서식하는 참진드기는 작은소피참진드기(Haemaphysalis longicornis), 개피참진드기(H. flava), 산림참진드기(Ixodes persucaltus), 일본참진드기(I. nipponensis)가 가장 넓게 분포하는 종이며, 이 종들에서 Borrelia sp., Bartonella sp., Rickettsia sp., Ehrlichia sp., Anaplasma sp., 진드기매개뇌염 바이러스, SFTS 바이러스 유전자가 확인 및 보고되었다[5,6,8,10].
이 글에서는 국내 라임병과 중증열성혈소판증후군 환자발생 지역인 강원과 제주지역의 원인병원체 실태를 파악하고자 2014년 채집한 참진드기에서 Borrelia sp., Rickettsia sp., E. chaffeensis, B. quintana, A. phagocytophilum의 유전자 확인 결과를 기술하고자 한다.
Ⅱ. 몸 말
채집은 참진드기 매개질환 환자가 발생하는 제주도와 강원도(가평(강원도 인접지역), 화천, 정선)에서 4-5월에 실시하였다. 주로 등산로와 휴양림에서 천끌기(dragging)로 채집하였고, 제주도의 말목장에서 기르는 개의 몸에서 직접 뜯어서 채집하였다.
총 1,267마리가 채집되었는데, 강원도 지역에서는 사슴피참진드기(H. japonica) 148마리, 개피참진드기 (H. flava) 5마리, 산림참진드기(I. persucaltus) 74마리였으며, 제주도에서 채집된 작은소피참진드기는 1,040마리였다(Table 1).
동정·분류된 참진드기의 병원체 감염률을 조사하기 위해서 표면을 4% 과산화수소수와 70% 에탄올로 세척하고 분쇄하였다. 분쇄한 참진드기 샘플은 DNA 정제를 위해 사용하였고, 나머지 샘플은 -70℃에 보관하였다. 프라이머(primer)는 Rickettsia sp.(530bp), E. chaffeensis(390bp), B. quintana(290bp), A. phagocytophilum(180bp)의 gltA와 Borrelia sp. FlaB(604bp)의 종특이 유전자(species-specific gene)를 제작하여 유전자 증폭을 수행하였다. 병원체 검출 실험 진행과정은 Figure 1과 같다.
병원체 유전자가 확인된 지역 및 진드기 분포를 보면, 제주도에서 채집한 작은소피참진드기 1 pool (0.5%)에서 Rickettsia sp. 유전자가 확인되었고, 가평(강원도 인접지역)에서 채집된 사슴피참진드기 2 pools과 정선에서 채집된 산림참진드기 1 pool, 총 3 pools(1.6%)에서 Borrelia sp. 유전자가 확인되었다. A. phagocytophilum는 가평, 화천, 정선 지역에서 채집된 사슴피참진드기와 정선에서 채집된 산림참진드기 7 pools(3.8%)에서 유전자가 확인되었다(Table 1).
확인된 11건의 병원체 유전자는 염기서열을 분석하고, DNA star 프로그램을 이용하여 각 병원체의 유전자간 상동성(homology)을 비교하였다. Borrelia sp.로 검출되었던 유전자는 일본에서 보고된 B. garinii N318와 99.8%로 가장 높은 상동성을 나타냈다(Table 2). Rickettsia sp.로 검출된 유전자는 중국에서 보고된 R. heilongjjangensis와 99.5%로 가장 높은 상동성을 보였다(Table 3). A. phagocytophilum으로 검출된 유전자는 일본 및 중국에서 보고된 A. phagocytophilum NE, A. phagocytophilum BDS, A. phagocytophilum China-C-Tt와 89.2%에서 100%까지 가장 높은 상동성을 보였다(Table 4).
Ⅲ. 맺는 말
참진드기매개 질환은 매년 수만 명의 환자가 발생하여 사회적, 경제적, 그리고 보건학적으로 손실을 주는 세계적인 인수공통질환이다. 국내에도 해외유입 질병들에 대한 위험을 인식하고 예방 및 감시를 위한 방법들을 모색하고 있지만 많은 병원체에 대한 감시가 쉽지 않은 실정이다. 또한, 많은 매개체 전파 질환들은 대체로 초기증상이 감기증상과 유사하기 때문에 그 차이를 임상적으로 감별하기 어려운 경우가 많다.
최근 참진드기매개 질환의 인체 감염에 대한 국민보건 인식이 높아지고 진드기매개 질환 검사의 양성율과 의심환자 신고가 증가하고 있어서 이에 대한 정확한 진단검사 및 위험군에서의 실태조사의 필요성이 강조되고 있는 실정이다.
국내에서 라임병의 병원체인 Borrelia sp.은 1993년 진드기 및 야생쥐로부터 처음 분리되었다. 현재까지 환자에서 균이 분리된 보고는 없지만, 불명열 환자 67검체 중 7명(10.4%)이 항체 양성을 나타냈고[3], 다른 불명열 환자 283명의 검체 중 8명(2.8%)에서 유전자가 검출된 보고가 있다[4]. 라임병은 2010년 제4군 법정감염병으로 지정된 후 2012년 강원도에서 진드기에 물린 내원 환자에서 유주상 홍반 및 발열, 오한을 동반한 임상증상, 역학조사 및 진단 결과에 의한 라임병 발생보고가 있다[5].
Bartonellosis는 Bartonella sp.균에 의해서 사람과 동물에 감염되는 것으로 알려져 있다. 국내에서 Bartonella sp. 확인은 2001년부터 2003년까지 채집한 진드기 1,979마리 1,305 pools에서 Bartonella 특이 유전자로 5.2%가 검출되었고[6], 림프절 질환을 가진 31명의 환자를 대상으로 항체가를 조사한 결과 21명(67.7%)이 B. henselae IgG 항체에 양성을 나타내었고, 이 중 20명(64.5%)에서 B. quintana IgG 항체가 양성으로 보고된 바 있다[7].
Anaplasmosis과 Ehrlichiosis는 Anaplasmataceae family(과)에 속하는 Anaplasma phagocytophilum와 Ehrlichia chaffeensis에 의해 감염되는 질병이다. 채집된 참진드기 611 pools(1,288 마리) 중 E. chaffeensis 유전자가 26 pools(4.2%)에서 검출되었고, 말, 소, 고양이에서도 유전자가 확인되었다[8]. 또한, 불명열 환자 271명 중 5명(1.8%)은 A. phagocytophilum 항체가 양성으로, 7명(2.6%)은 E. chaffeensis의 항체가 양성반응이 확인된 보고가 있다[9]. 2006년 조사에 의하면 1,638 pools(3,135 ticks)에서 53 pools(3.2%)에서 Anaplasma sp.의 유전자가 77 pools(4.7%)에서 Ehrlichia sp.의 유전자가 검출된 보고가 있으며, 설치류 424마리의 지라(spleen) 조직에서 Anaplasma sp.이 178마리(41.9%), Ehrlichia sp.이 85마리(20.0%)에서, Rickettsia sp.이 22마리(5.2%)에서 유전자가 검출된 보고가 있다[10].
본 조사에서도 강원도와 제주도에서 참진드기매개 질환 병원체가 확인되었으며, 3 pools의 Borrelia 유전자는 B. garinii N318과 99.8%로 가장 상동성이 높았고, 이 중 2 pools는 2012년 라임병 환자가 발생한 가평에서 채집한 진드기였다. 제주도에서 검출된 리케치아 유전자는 R. heilongjjangensis와 99.5%로 가장 상동성이 높았다. 강원도에서 확인된 7 pools의 A. phagocytophilum 유전자는 A. phagocytophilum BDS, A. phagocytophilum China-C-Ct, A. phagocytophilum NE와 89.2%에서 100%로 상동성이 나타났다. 이러한 결과는 참진드기매개 질환 병원체들이 다양하게 진드기 매개종 내에 서식하고 있음을 보여주는 것이며, 국내에서도 참진드기매개 질환이 유행할 수 있는 잠재적인 위험요소로 여겨진다.
앞으로, 진드기 매개질환 유행을 대비하기 위해서는 매개체, 병원체 및 국내 환자 분리주 특성 분석 에 대한 기초연구와 임상연구의 협력이 필요하며, 매개질환에 대한 정보와 병원체에 대한 예방 홍보가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
IV. 참고문헌
1. Maria E. Aguero- Rosenfeld, Guiqing Wang, Ira Schwartz, Gary P. Wormser. 2005. Diagnosis of Lyme Borreliosis. Clinical Microbiol Rev. 19(3): 484-509.
2. Philippe Parola, Bernard Davoust, Didier Raoult. 2005. Tick- and Flea-borne rickettsial emerging zoonoses. Vet Res. 36:469-492.
3. Sunho Kee, Kyu-Jam Hwang, Hee-Bok Oh, Kyung-Seok Park. 1993. Retrospective Survey of Antibody Response against Borrelia burgdorferi in Febrile Patients in 1990. J. Korean Soc. Microbiol. 463-471.
4. Yeon-joo Choi, Seung-Hoon Han, Jin-Mi Park, Kyung-Min Lee, Eun-Mi Lee, Kyung-Hee Park. 2007. First Molecular Detection of Borrelia afzelii in Cinical Sample in Korea. Microbiol. Immunol. 51(12): 1201-1207.
5. Shinje Moon, Jin Gwack, Kyu Jam Hwang, Donghyuk Kwon, Suyeon Kim, Yoontae Noh, Jongyul Roh, E-hyun Shin, Kungjin Jeong, Wonseok Seok, Seung-Ki Youn. 2013. Autochthonous Lyme Borreliosis in Humans and Ticks in Korea. PHRP. 4(1): 52-56.
6. Chul-Min Kim, Ji-Young Kim, Ying-Hua Yi, Mi-Jin Lee, Mae-rim Cho, Devendra H. Shah, Terry A. Klein, Heung-Chul Kim, Jin-Won Song, Sung-Tae Chong, Monica L. O'Guinn, John S. Lee, In-Yong Lee, Jin-Ho Park, Joon-Seok Chae. 2005. Detection of Bartonella species from ticks, mites and small mammals in Korea. J. Vet. Sci. 6(4): 327-334.
7. Chae MB, Lee JY, Kwak YG, Park SH, Lim HJ, Park SW, Chung MH, Kim MK, Kang JS. 2002. Prevalence of antibodies to Bartonella henselae and Bartonella quintana in Korean patients with Lymphadenopathy. Korean J Infect Dis. 34(5): 305-310.
8. Seung-Ok Lee, Dong-Kyeun Na, Chul-Min Kim, Ying-Hua Le, Yoon-Hee Cho, Jin-Ho Park, John-Hwa Lee, Seong-Kug Eo, Terry A.Klein, Joon-Seok Chae. 2005. Identification and prevalence of Ehrlichia chaffeensis infection in Haemaphysalis longicornis ticks from Korea by PCR, sequencing and phylogenetic analysis based on 16S rRNA gene. J. Vet.Sci. 6(2): 151-155.
9. Jin-ho Park, Eun-jeong Heo, Kyoung-seong Choi, J.Stephen Dumler, Joon-seok Chae. 2003. Detection of Antibodies to Anaplasma phagocytophilum and Ehrlichia chaffeensis Antigens in Sera of Korean Patients by Western Immunoblotting and Indirect Immunofluorescence Assays. Clin Diagn Lab Immunol. 10(6); 1059-1064.
10. Chul-Min Kim, Ying-Hua Yi, Do-Hyeon Yu, Mi-Jin Lee, Mae-Rim Cho, Atul R. Desai, Smriti Shringi, Terry A. Klein, Heung-Chul Kim, Jin-Won Song, Luck-Ju Baek, Sung-Tae Chong, Monica L. O'Guinn, John S. Lee, In-Yong Lee, Jin-Ho Park, Janet Foley, Joon-Seok Chae. 2006. Tick-Borne Rickettsial Pathogens in Ticks and Small Mammals in Korea. Appl Environ Microbiol. 72(9): 5766-5776.
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