TBTCl의 저질 및 체내 축적에 따른 대복 Gomphina veneriformis 소화선의 조직학적 반응 Histological Response of Digestive Gland of Gomphina veneriformis with TBTCl Accumulation in Sediment and Soft Tissue원문보기
This study involves a relationship between butyltins concentrations and histopathological changes of the digestive gland in the equilateral venus, Gomphina veneriformis exposed to TBTCl of 0.4, 0.6 and 0.8 ${\mu}g/L$ for 36 weeks. In the sediment, total butyltin (${\sum}BT$) co...
This study involves a relationship between butyltins concentrations and histopathological changes of the digestive gland in the equilateral venus, Gomphina veneriformis exposed to TBTCl of 0.4, 0.6 and 0.8 ${\mu}g/L$ for 36 weeks. In the sediment, total butyltin (${\sum}BT$) concentration was detected ND~7.54 (0.4 ${\mu}g/L$), ND~9.76 (0.6 ${\mu}g/L$), 1.22~13.13 ${\mu}g/L$ (0.8 ${\mu}g/L$), respectively. Especially, TBT level in 0.8 ${\mu}g/L$ group was the highest for 36 weeks. In the soft tissue, total butyltin (${\sum}BT$) concentration of the exposure group was 10.14~12.75 (control), 479.29~1,286.56 (0.4 ${\mu}g/L$), 563.32~2,154.82 (0.6 ${\mu}g/L$) and 1,317.70~2,132.60 ${\mu}g/L$ (0.8 ${\mu}g/L$), respectively. Ratio of TBT to ${\sum}BT$ of the tissue of 0.8 ${\mu}g/L$ kept the lowest level for 36 weeks. The ${\sum}BT$ concentrations of sediment were correlated with ${\sum}BT$ concentrations in the tissue. In the exposure groups, necrosis and atrophy of columnar epithelial cell and collapse of epithelial layer in the digestive tubule. And there was a reduction in stain affinity of basophilic cell. Such histological degenerations was more severe in digestive tubule of 0.8 ${\mu}g/L$ group.
This study involves a relationship between butyltins concentrations and histopathological changes of the digestive gland in the equilateral venus, Gomphina veneriformis exposed to TBTCl of 0.4, 0.6 and 0.8 ${\mu}g/L$ for 36 weeks. In the sediment, total butyltin (${\sum}BT$) concentration was detected ND~7.54 (0.4 ${\mu}g/L$), ND~9.76 (0.6 ${\mu}g/L$), 1.22~13.13 ${\mu}g/L$ (0.8 ${\mu}g/L$), respectively. Especially, TBT level in 0.8 ${\mu}g/L$ group was the highest for 36 weeks. In the soft tissue, total butyltin (${\sum}BT$) concentration of the exposure group was 10.14~12.75 (control), 479.29~1,286.56 (0.4 ${\mu}g/L$), 563.32~2,154.82 (0.6 ${\mu}g/L$) and 1,317.70~2,132.60 ${\mu}g/L$ (0.8 ${\mu}g/L$), respectively. Ratio of TBT to ${\sum}BT$ of the tissue of 0.8 ${\mu}g/L$ kept the lowest level for 36 weeks. The ${\sum}BT$ concentrations of sediment were correlated with ${\sum}BT$ concentrations in the tissue. In the exposure groups, necrosis and atrophy of columnar epithelial cell and collapse of epithelial layer in the digestive tubule. And there was a reduction in stain affinity of basophilic cell. Such histological degenerations was more severe in digestive tubule of 0.8 ${\mu}g/L$ group.
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문제 정의
따라서 본 연구의 목적은 우리나라의 주요 산업단지와 가장 멀리 떨어져 있는 주문진에 서식하는 백합과 이매패류인 대복, Gomphina veneriformis을 TBTCl에 만성적으로 노출시켜 유기주석화합물의 축적을 분석하고, 유해화합물이 가장 많이 축적되는 소화선의 조직병리학적인 변화를 관찰하여 이들의 상관성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
0.4, 0.6, 0.8 μg/L 노출구들에서 소화선의 조직병리학적 변화는 각각 20주, 12주, 4주째부터 심화되었다.
)2SO, Junsei)를 이용하여 100 mg/L 농도인 substock solution을 만들었다. TBTCl 노출실험에 노출구의 농도를 정하기 위해 TBTCl을 인위적으로 노출시키지 않은 수조를 대조구로 하였다. 두 차례에 걸친 예비실험을 통하여 LC9 (20.
대조구를 포함한 각 노출구의 수조에서 매주 5 개체를 무작위로 채집하여 조직학적 분석에 이용하였다. 채집된 재료는 각장, 각고, 전중량, 육중량을 측정하였고, 해부하여 소화선을 절취하였다.
두 차례에 걸친 예비실험을 통하여 LC9 (20.0 μg/L)의 1/25 농도인 0.8 μg/L를 가장 높은 노출구로 설정하였고, 그보다 낮은 0.6과 0.4 μg/L를 추가 노출구로 설정하였다.
모래 이상의 입자들은 표준체 분석법, 펄은 X-선 자동입도 분석기인 Sedigraph 5100을 사용하여 각 1ø 간격으로 입도를 구분하고, 각 입도별 무게 백분율을 구하였다.
수조의 내부는 실험종의 서식환경과 비슷한 저질 환경을 제공하고자 채집지역의 모래를 두께 10 cm 정도 깔아 주었다. 실험기간은 2005년 10월부터 2006년 7월까지 36주 동안 시행하였다.
이 용액들은 초산-에테르헥산(1 : 25 : 75)을 이용하여 florisil 칼럼을 통과시키고, 다시 초산을 제거한 후, 브롬화 프로필마그네슘으로 1시간 동안 유도체화반응을 시켜주었다. 이후 2 N 염산 1 mL를 첨가시켜서 반응을 정지시키고, 헥산층을 물과 분리하여 실리카겔 칼럼으로 정제시킨 후, 내부표준물질을 가하고, 질소가스를 이용하여 최종 농축 후 GC-MSD로 측정하였다.
이후 약 1시간 후에 포화염화암모늄 용액을 첨가하여 반응을 정지시키고, 원심분리하여 벤젠층을 분취하였고, 회전식 감압농축장치를 이용하여 농축한 후 florisil과 실리카겔을 채운 컬럼에 통과시켜 정제하였다. 이후 내부표준물질을 첨가하고, 질소가스로 최종 농축하여 GC-MSD로 측정하였다.
)의 저질 시료는 내부표준물질(tripenthyltin chloride), 염산, 에탄올과 초산 에틸 혼합액(1 : 1)을 첨가한 후 진탕/초음파 추출하고, 10% 염화나트륨 수용액으로 에탄올을 제거하여 다시 헥산으로 추출하였다. 이후 무수황산나트륨을 이용하여 탈수하고, 회전식 감압농축장치를 이용하여 농축하였으며, 헥산을 이용하여 반복 감압농축으로 초산성분을 추출하였다. 이 용액들은 초산-에테르헥산(1 : 25 : 75)을 이용하여 florisil 칼럼을 통과시키고, 다시 초산을 제거한 후, 브롬화 프로필마그네슘으로 1시간 동안 유도체화반응을 시켜주었다.
이 과정을 다시 반복하여 합해진 메탄올을 벤젠으로 용매치환 후 브롬화 프로필마그네슘으로 1시간 동안 유도체화 반응을 시켜주었다. 이후 약 1시간 후에 포화염화암모늄 용액을 첨가하여 반응을 정지시키고, 원심분리하여 벤젠층을 분취하였고, 회전식 감압농축장치를 이용하여 농축한 후 florisil과 실리카겔을 채운 컬럼에 통과시켜 정제하였다. 이후 내부표준물질을 첨가하고, 질소가스로 최종 농축하여 GC-MSD로 측정하였다.
입도 분석은 습시료(10 g)를 먼저 염산(HCl)과 과산화수소수(H2O2)를 첨가하여 탄산칼슘과 유기물 성분을 제거한 후 63 μm 표준체를 사용하여 모래 이상의 입자와 펄(mud)을 구분하였다.
포매된 시료는 microtome(RM2235, Leica, Germany)을 이용하여 4~5 μm 두께로 연속 절편하여 조직표본을 만들었다. 제작된 조직표본은 H-E 이중염색과 Masson 삼중염색을 시행한 후 광학현미경으로 관찰하였다.
대조구를 포함한 각 노출구의 수조에서 매주 5 개체를 무작위로 채집하여 조직학적 분석에 이용하였다. 채집된 재료는 각장, 각고, 전중량, 육중량을 측정하였고, 해부하여 소화선을 절취하였다.
체내 축적을 알아보기 위하여 약 2 g (wet wt.)의 생물 시료에 내부표준물질, 0.1% 트로폴론/벤젠과 에탄올을 이용하여 조제한 1 N HBr을 가하고, 초음파 추출을 한 후 원심분리하여 상등액을 삼각플라스크에 취하였다. 상기의 과정을 다시 반복하여 상등액을 합하였다.
채집한 개체들은 실험실로 운반하여 실험 수조에 약 2주 동안 순치시켰다. 본 실험에서 사용한 수조는 30 L의 지수형 순환여과식 사각 유리수조로서 사육수의 양은 실험 수조마다 25 L씩 일정하게 유지하였다. 수조의 내부는 실험종의 서식환경과 비슷한 저질 환경을 제공하고자 채집지역의 모래를 두께 10 cm 정도 깔아 주었다.
본 연구에 사용된 대복, Gomphina veneriformis은 동해안 주문진 연안(37º54′27.23′′N, 128º49′38.95′′)에서 채집한 각장 30.00~35.00 mm의 성체로서 개체수는 125개체였다.
실험에 사용된 실험생물의 서식지역에서 저질은 대부분 모래로 구성되어 있었다(Table 1).
실험에 오염원으로 사용된 tributyltin chloride (TBTCl; [CH3(CH2)3]3SnCl, Sigma)는 acetone (CH3COCH3, Junsei)으로 10,000 mg/L 농도인 stock solution을 만든 다음 dimethyl sulfoxide (DMSO; (CH3)2SO, Junsei)를 이용하여 100 mg/L 농도인 substock solution을 만들었다. TBTCl 노출실험에 노출구의 농도를 정하기 위해 TBTCl을 인위적으로 노출시키지 않은 수조를 대조구로 하였다.
포매된 시료는 microtome(RM2235, Leica, Germany)을 이용하여 4~5 μm 두께로 연속 절편하여 조직표본을 만들었다.
데이터처리
각 노출구들의 저질과 체내 ΣBT (total butyltins)의 상관분석을 시행하기 위해 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 단순 선형회귀분석(simple linear regression)을 시행하였다.
이론/모형
36주 동안 저질과 생체 시료 분석은 4, 12, 20, 28, 36주에 2회 반복으로 분석하였으며, 해양환경 공정시험법(해양수산부, 2005)과 일본 내분비계장애물질 분석 잠정 매뉴얼(環境廳水質保全局水質管理課, 1998)에 따라 분석하였다.
25 μm로 100% dimethylpolysiloxane으로 충전된 DB-1 컬럼(J & W, USA)을 사용하였고, 시료 주입방법은 splitless mode로 하였다. 검출방법은 특정 질량의 이온만을 선택하여 검출하는 방법인 SIM을 이용하였다.
광학현미경 표본제작을 위해 절취한 시료들은 Drury and Wallington (1980)의 방법에 따라 aqueous Bouin’s fluid에 12시간 동안 고정하였고, 24시간 동안 수세하였다.
전처리가 끝난 저질시료에서 유기주석화합물을 검출하기 위하여 분석기기로 GC-MSD (Shimazu, Model GC/MS-QP2010)를 이용하였다. 컬럼은 30 mm×0.
0.4와 0.6 μg/L의 노출구들은 노출 20주까지만 MBT와 DBT에 비해 TBT의 농도가 높게 나타났지만, 0.8 μg/L 노출구에서는 노출기간 동안 TBT의 농도가 가장 높게 나타났다(Fig. 1).
36주에 0.4, 0.6, 0.8 μg/L 노출구들에서 ΣBT에 대한 TBT의 비율은 각각 23.29, 12.28, 7.43%로 나타났다(Fig. 3).
TBTCl 노출 4주째 0.4, 0.6, 0.8 μg/L 노출구들에서 ΣBT에 대한 TBT의 비율은 각각 59.13, 52.31, 26.31%를 나타냈지만, 이후 계속 감소하였다.
TBTCl 노출기간 동안 대복 대조구의 ΣBT의 농도는 10.14~21.75 ng/g로 검출되었으며, 0.4, 0.6, 0.8 μg/L 노출구들에서 ΣBT의 농도는 각각 479.29~1,286.56, 563.32~2,154.82, 1,317.70~2,132.60 ng/g으로 나타났다.
가장 높은 노출구인 0.8 μg/L에 노출된 대복의 소화선세관은 내강의 팽창과 세관 주변의 결체조직들의 파괴가 관찰되었다.
그러나 대조구에서는 노출기간 동안 TBT의 농도가 가장 높았던 반면, 0.4 μg/L의 노출구는 20주까지, 0.6 μg/L의 노출구는 28주까지 TBT의 농도가 가장 높았으며, 0.8 μg/L의 노출구는 노출기간 동안 MBT>DBT>TBT 순으로 농도가 높게 나타났다.
소화선세관들이 인접한 부분에서는 부분적으로 상피세포의 응축이 관찰되었다. 또한 내강은 대조구에 비해 크게 확장되었으며, 내강 안에는 소수의 과립물질들이 관찰되었다(Fig. 5B). 0.
8 μg/L에 노출된 대복의 소화선세관은 내강의 팽창과 세관 주변의 결체조직들의 파괴가 관찰되었다. 또한 세관 상피세포들은 대부분 소실되었으며, 남아있는 소수의 상피세포들은 편평형으로 변형되었다(Fig. 5D).
13 μg/L으로 나타났다. 모든 노출구에서 유기주석화합물들은 노출기간과 노출농도에 의존적으로 높게 나타났다. 0.
본 실험에서는 0.6과 0.8 μg/L 노출구의 개체들이 28주 이후부터 TBT가 분해되어 농도가 감소하였는데, 이로써 대복의 안정상태는 28주(196일) 이후인 것으로 생각되어진다.
본 실험에서는 노출 28주 이후 0.4 μg/L의 노출구 저질에서는 MBT의 농도가 가장 높게 나타났으며, 0.6과 0.8 μg/L의 저질에서는 각각 DBT와 TBT의 농도가 가장 높게 나타났다.
본 실험에서도 ΣBT에 대한 MBT, DBT, TBT의 비율이 0.4 μg/L의 경우 각각 42.7%, 38.9%, 18.6%이고, 0.6 μg/L의 경우 각각 39.9%, 33.3%, 26.9%이었으며, 0.8 μg/L에서는 각각 31.6%, 25.6%, 42.8%로 나타났다.
(2005)은 영국의 Mersey 강 하구에서 채집한 우럭과 진주담치 모두 소화선에서 TBT 농도가 가장 높게 나타났으며, 부착성인 진주담치보다 잠입성인 우럭에서 TBT 농도가 더 높았다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 서식환경에 따라 체내 축적 농도가 다르게 나타나며, 같은 지역에 서식하더라도 크기와 종에 따라 오염원의 체내 축적 농도는 다르게 나타난다.
저질의 ΣBT의 농도와 체내 ΣBT의 농도의 상관관계는 모든 노출구들이 저질의 농도가 높아질수록 체내의 ΣBT의 농도가 높게 나타났지만 0.8 μg/L 노출구의 회귀계수는 38.81 (R2=0.333)로서 노출구 중에서 가장 낮게 나타났다(Fig. 4).
후속연구
특히 이들은 저농도에서도 독성이 나타나는데, 만성적으로 생물체의 내분비계 등에 영향을 주게 되어 그 피해를 인지하는 데 오랜 시간이 걸린다. 또한 생물체의 여러 가지 구조 및 기능적인 장애가 과연 화학적인 요인에 의한 것인지를 증명하기 어렵기 때문에 지속적인 관찰이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
내분비계장애물질이란?
내분비계장애물질(endocrine disrupting chemicals: EDCs)은 동물의 체내로 유입되어 마치 호르몬처럼 작용하여 생물체 본래의 조절기작을 방해하는 유해화학물질로서 다이옥신, 폴리염화비페닐(PCB), 유기주석화합물(organotin compounds) 등이 이에 포함된다. 이 중에서 tributyltin (TBT)은 monobutyltin (MBT)과 dibutyltin (DBT)보다 독성이 강한 것으로 알려져 있다(Stewart and Thompson, 1994; Evans et al.
소화선의 주 기능은?
, 2004). 소화선(digestive gland)은 다수의 관(tubule)들이 위와 연결된 구조를 하고 있으며, 이들의 주 기능은 세포내 소화이다(Gosling, 2003). 여러 연구자들은 이매패류의 기관계 중에서 TBT가 가장 많이 축적되는 기관계는 소화선이라고 보고하였다(Morrison, 1993; Pekkarinen, 1996; Shim et al.
해양환경의 오염상태를 알아보기 위한 지표종으로 유용한 것은?
이매패류들은 해수여과 기능을 통하여 여과섭식을 수행한다. 따라서 오염물질이 체내에 쉽게 축적되지만 해독과 체외방출이 낮기 때문에 해양환경의 오염상태를 알아보기 위한 지표종으로 유용하다(Siah et al.
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