Molecular detection and identification of Sarcocystis grueneri from Korean water deer (Hydropotes inermis argyropus)

Abstract

Sarcocystis는 Coccidea 강의 Apicomplexa 원생생물의 한 속(genus)의 기생충(蟲) 종류 중 하나이다. Sarcocystis 종은 중간 숙주와 종 숙주를 가진 외인성(two hosts life)의 생활사를 가지고 있으며, 이 종에 감염이 되면 임상적으로 무증상 이거나 혹은, 면역억제등과 관련되어 조직괴사, 혈관상피세포의 손상 등의 증상이 나타나기도 한다. 사슴과(Cervidae)는 가장 잘 알려진 Sarcocystidae의 전형적인 중간 숙주이며 그 종류로는 S. grueneri, S. rangi, S. tarandivulpes, S. hardangeri, S. rangiferi, 그리고 S. tarandi 등이며 특히, Sarcocystis grueneri-like 종은 이미 한국에서 사육된 붉은 사슴의 사체에서 발견되어 보고 된 적이 있다. 본 연구의 목적은 74마리의 한국 고라니(Hydropus inermis argyropus)의 심근에서 분리된 Sarcocystis greuneri의 분열체(zoite cyst)를 조직학적 검사를 바탕으로 투과전자 현미경(TEM) 관찰을 실시하였고, 18S rRNA 유전자를 이용하여 중합효소연쇄반응을 실시하고, DNA 염기서열 분석(sequencing)을 통해 계통발생학적 분석을 실시하였다. 광학 현미경 관찰을 통해 검출된 Sarcocystis의 분열체(zoite cyst)는 타원형에서 구형의 모양으로 그 측정치는 90-170 x 110-380 µm 이며, 조직학적으로 관찰된 심근의 Sarcocystis 감염 개체 수는 총 74 마리 중 34마리(45.9%)로 투과전자 현미경으로 확대 관찰하여 전형적인 S. grueneri 의 머리카락(hair-like) 모양과 같은 돌출부(protrusion)를 확인할 수 있었다. DNA 염기서열을 통해 얻어진 실험군 Sarcocystis의 유전자 서열은 GenBank에 등록시키고 기존에 등록 되어있는 타 종의 중간 숙주(사슴과 포함) 39종의 생물 분류군과 염기서열을 비교한 결과, S. grueneri 와는 100%가 S. capracanis 와는 97%의 상동성을 보였다. 이러한 18S rRNA 유전자를 바탕으로 실시한 계통발생학적 분석 결과 한국의 고라니에 Sarcocystis grueneri 가 감염된 것으로 보이며, 분자생물학적 방법을 이용한 Sarcocystis의 출현률(prevalence)은 처음 보고 되는 것이다.

Sarcocystis is a protozoan parasite (Apicomplexa: Coccidia), with a heterogenous 2-host life cycle. Infection of Sarcocystis spp. gives an indication as to whether a subclinical lesion or damage to the vascular endothelium associated with immunosuppression. Cervidae is a known that intermediate host and several species have been isolated from Sarcocystidae. Above S. grueneri, S. rangi, S. tarandivulpes, S. hardangeri, S. rangiferi, and S. tarandi, Sarcocystis grueneri-like species have been previously found in a rearing red deer (Cervus elaphus) carcasses in Korea. The purpose of this study was to molecularly characterize Sarcocystis grueneri cysts isolated from cardiac muscle of 74 Korean water deer (KWD, Hydropotes inermis argyropus). The samples were examined histologically, analyzed by transmission electron microscopy (TEM), and complete 18S rRNA obtained by polymerase chain reaction (PCR) was sequenced, phylogenetically analyzed. Under light microscopy, Sarcocystis cysts were oval to spherical in shape, measuring 90 to 170 x 110 to 380 µm. Histology revealed Sarcocystis cysts in the cardiac muscles of 34 out of 74 (45.9%) specimens. Transmission electron microscopy (TEM) showed that has a typical hair-like protrusion of S. grueneri. DNA sequence and alignment were compared with 39 taxa of Sarcocystis spp. (include Cervidae) from GenBank database, and was registered at GenBank (KC 556825). Phylogenetic analysis also showed 100% sequence identity of the experimental 18S rRNA sequence with S. grueneri. This is the first reported use of molecular techniques to measure the prevalence of S. grueneri in the Republic of Korea (ROK).