Babesia capensis sp. nov. – Description of a Babesia species causing disease in domestic cats from South Africa

기술 요약: Babesia capensis sp. nov. – 남아프리카 공화국 가축 고양이에서 질병을 유발하는 Babesia 종에 대한 기술

문제 제기
남아프리카 공화국 웨스턴 케이프 주의 수의사들은 해당 지역에서 전형적으로 발생하는 소형 Babesia felis와는 구별되는 대형 Babesia 피로플라즈마(piroplasm)에 감염된 가축 고양이를 간헐적으로 접해왔다. 이 병원체는 이전까지 잠정적으로 Babesia sp. Western Cape로 명명되어 왔다. 그러나 유형 표본(혈액 도말 표본)의 부재와 불충분한 분자 생물학적 특성 규명으로 인해 공식적인 분류학적 기술이 이루어지지 못했다. 또한, 동일 지역의 카라칼(Caracal caracal)이 별개의 Babesia 종을 보유하고 있는 것으로 알려져 있었으나, 이 야생 고양과 동물에 감염된 기생충과 가축 고양이에 감염된 기생충 사이의 관계는 불분명한 상태였다. 본 연구의 목적은 이 새로운 피로플라즈마를 형태학적으로 기술하고, 유전적으로 특성화하며, 공식적으로 명명함으로써 이를 새로운 분류군으로 확립하는 것이다.

연구 방법
본 연구는 기생충학, 분자 생물학 및 임상 사례 분석을 결합한 다학제적 접근 방식을 활용하였다:

• 시료 채집: 피로플라즈마 감염이 의심되거나 확인된 8마리의 가축 고양이와 5마리의 카라칼로부터 생물학적 시료를 확보하였다. 시료에는 EDTA 혈액, 건조 혈액 점적, 염색된 혈액 도말 표본이 포함되었다.
• 형태학적 분석: 두 마리의 감염된 고양이로부터 얻은 혈액 도말 표본을 로마노프스키(Romanowsky) 유형 염색법을 사용하여 광학 현미경(500배 및 1000배 배율)으로 검사하였다. 발달 단계를 특성화하기 위해 마이크로미터를 사용하여 기생충의 치수(영양체 및 메로조이트)를 측정하였다.
• 분자적 특성화: 다양한 유형의 시료로부터 DNA를 추출하였다. 세 가지 특정 유전자(18S rRNA, Cytochrome b [CytB], Heat Shock Protein 70 [HSP70])를 표적으로 하는 다섯 가지 서로 다른 프로토콜을 사용하여 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 수행하였다.
• 계통 발생학적 분석: 서열화된 증폭 산물을 정렬하고 MUSCLE, IQ-TREE, ModelFinder를 사용하여 계통수를 구축하였다. 가지 지지도는 10,000회의 초고속 부트스트랩 반복을 통해 평가하였다. 서열은 GenBank 데이터베이스와 비교하여 동일성 백분율 및 진화적 관계를 결정하였다.
• 임상 평가: Babesia capensis 감염이 확인된 두 사례의 임상 병력, 신체 검사 소견 및 치료 반응을 기록하였다.

주요 기여 및 결과

1. 분류학적 기술: 저자들은 신종 **Babesia capensis sp. nov.**를 공식적으로 기술하였다. 유형 숙주는 가축 고양이(Felis catus)이며, 유형 산지는 남아프리카 공화국 웨스턴 케이프 주의 Jacobsbaai이다. 종의 명칭은 초기 감염이 탐지된 주(province)에서 유래하였다.
2. 형태학적 특성화:
   • 크기: 이 기생충은 대형 Babesia 형태를 띤다. 영양체(Trophozoites)의 길이는 1.45–2.96 µm(평균 2.09 µm)로 측정되었다. 단일 쌍을 포함하는 적혈구 내의 메로조이트(Merozoites) 길이는 2.11 ± 0.38 µm, 폭은 1.41 ± 0.29 µm였다.
   • 발달: 생활사는 연장된 형태가 둥글거나 타원형인 영양체로 변형된 후, 배 모양의 메로조이트로 분열하는 과정을 거친다. 소형 고양이 Babesia(예: B. felis)와 달리, B. capensis는 서로 마주 보는 쌍을 이루는 배 모양(pyriform)의 메로조이트를 형성하는데, 이는 대형 개 Babesia 종들과 더 유사한 특징이다.
   • 차별화: 크기와 메로조이트 형태를 기준으로 B. felis, B. leo, B. lengau, B. panickeri, B. hongkongensis, B. galileei와 형태학적으로 구별된다.
3. 유전 및 계통 발생적 결과:
   • 유전자 서열: 감염된 고양이로부터 얻은 18S rRNA, CytB, HSP70 서열은 분리주들 사이에서 매우 일관되게 나타났다.
   • 계통 발생: 세 유전자로 구축된 계통수는 B. capensis를 Babesia sensu stricto 클레이드(Clade X) 내에 배치하였다. 서열들은 강한 부트스트랩 지지(18S rRNA 99, CytB 96, HSP70 83)와 함께 함께 군집을 이루었으며, 다른 알려진 Babesia 종들과 명확히 구분되었다.
   • 숙주 저장소: B. capensis 양성인 고양이의 18S rRNA 서열은 카라칼의 서열(GenBank MK616205.1)과 100% 일치하였다. 또한, 본 연구에 포함된 두 마리 카라칼의 CytB 서열은 감염된 고양이의 서열과 98.24–98.6%의 동일성을 보였다. 이는 카라칼이 이 병원체의 천연 저장소 역할을 할 가능성이 매우 높음을 강력히 시사한다.
   • 타 종과의 배제: 처음에 이 기생충을 보유하고 있을 것으로 의심되었던 고양이(RLB 24/033)는 짐바브웨의 사육된 치타에서 발견된 Babesia sp.와 유전적으로 유사한 다른 피로플라즈마를 보유하고 있음이 밝혀졌으며, 이를 통해 B. capensis 지정의 특이성을 확인하였다.
4. 임상 증상 및 치료:
   • 증상: 감염된 고양이는 발열(최대 42°C), 무기력증, 식욕 부진을 보였으며, 일부 사례에서는 빈혈과 황달이 나타났다.
   • 치료 반응: 두 사례는 디미나젠 아세투레이트(diminazene aceturate, 2 mg/kg, 근육 주사)로 치료되었으며, 종종 독시사이클린(doxycycline)과 병용 투여되었다. 한 마리의 고양이(Case 1)는 빠른 임상적 개선과 함께 48시간 이내에 혈액 도말에서 기생충이 제거되는 양상을 보였다. 두 번째 고양이(Case 2)는 프리마퀸(primaquine) 투여 후에도 혈중 기생충 농도가 감소하지 않아 디미나젠 아세투레이트를 2차 투여해야 했다.

의의
본 논문은 Babesia capensis sp. nov.가 신종 기술을 위한 국제동물명명규약(ICZN)의 요구 사항을 충족한다고 주장한다. 본 연구의 의의는 다음과 같다:

• 공식 식별: 남아프리카 공화국 가축 고양이에서 발생하는 대형 Babesia에 대한 최초의 공식적인 형태학적 및 유전적 기술을 제공함으로써, 기존의 명명되지 않은 잠정적 종 상태를 해결하였다.
• 계통 발생적 위치 확립: B. felis(Clade I) 및 B. lengau(Clade III)와 같은 다른 고양이 감염 종과 구별되는, Babesia sensu stricto 클레이드 내에서의 독특한 위치를 확립하였다.
• 생태적 통찰: 카라칼을 이 병원체의 천연 저장소로 식별하였으며, 이는 공유된 진드기 매개체를 통한 야생 및 가축 고양과 사이의 잠재적인 종간 전파(spillover transmission) 가능성을 강조한다(단, 구체적인 매개 진드기는 아직 미상이다).
• 임상적 관련성: 임상 징후를 기록하고, 해당 약물이 고양이 사용 승인을 받지 않았음에도 불구하고 디미나젠 아세투레이트가 이 특정 감염에 효과적일 수 있음을 입증하였다.

본 연구는 B. capensis가 구별되는 임상적으로 중요한 병원체이지만, 진드기 매개체를 식별하고 치료 프로토콜을 최적화하기 위해 추가적인 연구가 필요하다고 결론짓는다.