Prevalence and molecular characteristics of bacterial zoonotic pathogens in wild rodents and vectors = 야생 설치류와 매개체 유래 세균성 인수공통감염병 병원체의 감염률 및 분자생물학적 특성 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 한국의 야생 설치류와 그 매개체(벼룩, 진드기 등)가 보유한 인수공통감염병 병원체의 감염률을 조사하고 분자생물학적 특성을 연구하는 것이다. 특히 Bartonella 속 세균과 진드기 매개 병원체인 Anaplasmaphagocytophilum, Neoehrlichia mikurensis를 중심으로 분자생물학적 분석을 수행하였다. 이러한 병원체들은 야생 설치류를 주요 동물숙주로 하며, 인체
감염을 유발할 수 있는 인수공통감염병의 원인체로 알려져 있다.

한국 야생 설치류에서의 Bartonella 세균의 검출
Bartonella 속 세균은 전 세계적으로 분포하는 그람음성 통성세포 내 세균으로, 다양한 숙주에 감염될 수 있다. 특히 설치류는 Bartonella spp.의 유지와 확산에 중요한 역할을 하며, 일부 Bartonella 종은 인체 병원체로 작용한다. 본 연구에서는 2023년부터 2024년까지 국내 야생 설치류와 그로부터 채집된 벼룩에서 Bartonella spp.의 감염률과 분자생물학적 특성에 대해
조사하였다. 총 278 건의 설치류 혈액 및 비장 시료와 33 마리 벼룩으로 구성된 22 개 벼룩 pool 을 대상으로 ssrA 유전자를 표적으로 하는 PCR (qPCR)을 수행한 결과, 설치류 133 건 (47.84%)과 벼룩 pool 11 건 (50%)에서 Bartonella spp. 양성을 확인하였다. 시트르산합성효소 유전자(gltA)와 ITS region 을 이용한 염기서열 분석 및 최대우도법 계통수 분석 결과, 총 8 종의 Bartonella spp.가 검출되었으며, 이 중 사람에게도 감염되는 것으로 알려진 B. grahamii 와 B. elizabethae 도 확인되었다. 설치류에서는 B. taylorii 가 가장 높은 빈도로 검출되었으며, 벼룩에서는 B. grahamii 와 B. taylorii 가 주로 확인되었다. 이러한 결과는 한국의 야생 설치류가 다양한 Bartonella spp.의 자연 저장소로 기능하며, 벼룩이 병원체의 전파와 관련되는 잠재적 매개체임을 시사한다.

한국 야생 설치류에서 A. phagocytophilum 과 N. mikurensis 의 검출
A. phagocytophilum 과 N. mikurensis 는 인체에서 각각 Human granulocytic anaplasmosis 와 Neoehrlichiosis 를 유발하는 그람음성 세균으로 알려져 있는 인수공통감염병 병원체이다. 본 연구는 2023 년 4 월부터 2025 년 3 월까지 이 세균들에 대해 한국의 야생 설치류와 참진드기, 털진드기 등의 외부기생충을 대상으로 감염률을 조사하고 분자생물학적 특성 연구를 수행하였다. 그 결과, A. phagocytophilum 이 461 마리의 설치류에서는 25.8%에서, 설치류로부터 채집된 참진드기에서는 최소감염률 (MIR: minimum infection rate) 2.8%로 검출되었다. 또한 털진드기에서도 MIR 0.4%로 A. phagocytophilum 이 검출되어, 병원체의 생태적 순환에 각 매개체가 관여하고 있음을 알 수 있었다. N. mikurensis 는 야생 설치류 1.1%와 일본참진드기 약충 1 pool (MIR 0.1%) 에서 검출되어, 국내 참진드기에서의 첫 보고 사례가 되었다.
분자생물학적 연구를 위하여 16S rRNA, msp4 및 groEL 유전자를 이용한 PCR 수행 후, 최대우도법 계통수 분석을 실시하였다. 본 연구에서의 A. phagocytophilum 염기서열은 한국과 중국의 설치류 또는 진드기에서 분리된 균주와 군집을 이루었으며, 유럽계 균주와는 구분되는 특성을 보였다. N. mikurensis 역시, 동아시아 계통군 내에서 두 개의 분리된 그룹을 형성하고, 유럽에서 분리된 균주와는 다른 군집을 이루어 지역적 유전적 다양성을 나타냈다.
본 연구의 결과는 한국의 야생 설치류와 그 외부기생충이 Bartonella spp. A. phagocytophilum 및 N. mikurensis 등 다양한 인수공통감염병 병원체의 자연 저장소 및 매개체 역할을 수행함을 분명히 보여준다. 특히 서로 다른 매개체(벼룩, 참진드기, 털진드기) 가 병원체 전파에 복합적으로 관여함으로써, 사람으로의 전파 위험이 존재함을 시사한다. 따라서 향후 지속적인 분자역학적
감시와 병원체–매개체–숙주 간 상호작용에 대한 연구가 필요하며, 이를 통해 새로운 인수공통감염병의 지역 내 확산을 예방하고 공중보건학적 대응체계를 강화해야 할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated the prevalence, genetic diversity, and epidemiological
significance of zoonotic pathogens in wild rodents and their ectoparasites in South
Korea, with a focus on Bartonella species, Anaplasma phagocytophilum, and
Neoehrlichia mikurensis. These pathogens are identified as emerging infectious
agents of public health significance, primarily transmitted by hematophagous
arthropods including fleas, ticks, and mites. Comprehending host–vector
relationships and regional genetic variations is crucial for identifying potential
sources of human infection and for developing effective surveillance systems.
From 2023 to March 2025, a total of 461 wild rodents and their associated
ectoparasites were collected from various habitats in South Korea. This included 33
fleas categorized into 22 pools, several mite samples, and ticks. Molecular screening
utilized quantitative real-time PCR (qPCR) and conventional PCR assays to target
specific genes: ssrA, gltA, and ITS regions for Bartonella spp.; 16S rRNA and msp45
genes for A. phagocytophilum; and 16S rRNA and groEL genes for N. mikurensis.
Phylogenetic analyses employed the maximum likelihood method to evaluate
evolutionary relationships among isolates.
Bartonella spp. DNA was identified in 133 rodent samples (47.8%) and in 11
flea pools (50%), indicating a significant prevalence of infection in rodent-flea
communities. Eight distinct species of Bartonella were identified, including B.
taylorii, B. grahamii, and B. elizabethae, with the latter two recognized as human
pathogens. B. taylorii was the species most frequently detected, indicating its
ecological dominance within rodent populations. A. phagocytophilum was detected
in 25.8% of rodent samples and in Ixodid ticks, with a minimum infection rate (MIR)
of 2.8%. In contrast, N. mikurensis was identified in 1.1% of rodents and in a single
pool of Ixodes nipponensis nymphs, yielding a MIR of 0.1%. This marks the first
confirmed detection of N. mikurensis in ticks from South Korea. The identification
of A. phagocytophilum in mite samples (MIR: 0.4%) underscores the possible
involvement of these ectoparasites in the local circulation of pathogens.
Phylogenetic analyses indicated that A. phagocytophilum and N. mikurensis
sequences clustered with East Asian lineages, separate from European genotypes,
suggesting regional diversification and potential host-specific adaptations. The
presence of various Bartonella species alongside the concurrent detection of A.
phagocytophilum and N. mikurensis in the same rodent populations highlights the
intricate nature of zoonotic pathogen networks in natural ecosystems.
In conclusion, these results offer strong molecular evidence that wild rodents
and their ectoparasites serve as a substantial ecological reservoir for various
zoonotic pathogens in South Korea. The coexistence of flea-, mite-, and tick-borne 6
bacteria increases the likelihood of spillover to humans, especially in rural or periurban
environments characterized by frequent human–rodent interactions.
Continuous molecular surveillance, expanded geographical sampling, and vector–
host co-evolutionary studies are crucial for monitoring the emergence of new
pathogen strains and for developing targeted prevention strategies to reduce zoonotic
transmission.

목차 (Table of Contents)

• General Introduction 1
• References 10
• Chapter I Detection of Bartonella spp. in wild rodents in South Korea from 2023 to 2024 18
• Abstract 19
• Introduction 21
• Materials and Methods 24
• Results 29
• Discussion 44
• References 49
• Chapter II Detection of Anaplasma phagocytophilum, and Neoehrlichia mikurensis in wild rodents in South Korea from 2023 to 2025 55
• Abstract 56
• Introduction 58
• Materials and Methods 62
• Results 68
• Discussion 84
• References 90
• Abstract in Korean 100