[국내논문]유수식 연속노출장비를 이용한 과불화화합물(PFOS, PFOA)이 송사리 (Oryzias latipes) 알의 초기발생과정에 미치는 영향 연구 Toxicity of PFCs in Embryos of the Oryzias latipes Using Flow though Exposure System원문보기
Perfluorinated chemicals (PFCs) is a kinds of persistent organic pollutants, and have the potential toxicity of which is causing great concern. In this study, we employed Oryzias latipes embryos to investigate the developmental toxicity of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid ...
Perfluorinated chemicals (PFCs) is a kinds of persistent organic pollutants, and have the potential toxicity of which is causing great concern. In this study, we employed Oryzias latipes embryos to investigate the developmental toxicity of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA)s compound using flowthrow system for 14 day. O. latipes embryos were exposed to solvent control, 20, 40 and 80 mg/L of PFOS and 62.5, 130, 260 mg/L of PFOA respectively. After exposure, hatchability, mortality, total length and heart beats were examined. Hatching rates were reduced approximately 27% in the 80 mg/L PFOS-treated group and 17% in the 62.5, 130 mg/L PFOA-treated groups. Heart beats in the PFOS-treated groups were reduced at 7 day but, PFOA-treated groups were increased heart beats. 80 mg/L PFOS treated group showed significant reduction in growth (total length) level to 90% of control. But PFOA did not showed significant effect on growth. In the 14 days $LC_{50}$ of PFOS and PFOA was 22.74 mg/L and 173 mg/L, respectively. The overall results indicated that the early stage of O. latipes might be a reliable model for the testing of developmental toxicity to perfluorinated chemicals.
Perfluorinated chemicals (PFCs) is a kinds of persistent organic pollutants, and have the potential toxicity of which is causing great concern. In this study, we employed Oryzias latipes embryos to investigate the developmental toxicity of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA)s compound using flowthrow system for 14 day. O. latipes embryos were exposed to solvent control, 20, 40 and 80 mg/L of PFOS and 62.5, 130, 260 mg/L of PFOA respectively. After exposure, hatchability, mortality, total length and heart beats were examined. Hatching rates were reduced approximately 27% in the 80 mg/L PFOS-treated group and 17% in the 62.5, 130 mg/L PFOA-treated groups. Heart beats in the PFOS-treated groups were reduced at 7 day but, PFOA-treated groups were increased heart beats. 80 mg/L PFOS treated group showed significant reduction in growth (total length) level to 90% of control. But PFOA did not showed significant effect on growth. In the 14 days $LC_{50}$ of PFOS and PFOA was 22.74 mg/L and 173 mg/L, respectively. The overall results indicated that the early stage of O. latipes might be a reliable model for the testing of developmental toxicity to perfluorinated chemicals.
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문제 정의
이에 본 시험에서는 PFOS와 PFOA가 수서생물 초기 생장단계에 미치는 독성영향을 단기간에 평가하기 위하여 송사리(O. latipes) 수정란을 대상으로 노출농도를 일정하게 유지할 수 있는 유수식 장치를 이용하여 배아독성시험을 실시하였다.
제안 방법
각 농도당 30개의(10×3반복구) 수정란을 노출시켰으며, 시험은 사육조건과 동일한 조건에서 수행하였다.
수정란 확보를 위해 부화 후 4개월 이상 된 외관상 기형이 없는 건강한 암·수 개체를 1.5 (♀) : 1 (♂)의 비율로 교배하였다.
시험물질은 PFOS (CAS NO. 1763-23-1, Wako, Japan)와 PFOA (CAS NO. 355-67-1 Sigma, US)는 시험농도가 수용해도 보다 낮으므로, ethanol (CAS NO. 64-17-5, J.T. Baker, US)에 녹여 stock solution을 조제하였고, 농도별로 희석한 후 생물에게 영향을 미치지 않도록 최종 ethanol 농도가 0.1 mL/L가 되도록 처리하여 노출하였다(국립환경과학원, 2009).
노출은 연속노출장치(Sibata JP/SIS-16FH2, Japan)를 이용하여 유수식으로 수행하였으며, 시험용액은 1일 1회 교환되도록 설정하였다. 시험농도는 예비 시험인 O.
노출은 연속노출장치(Sibata JP/SIS-16FH2, Japan)를 이용하여 유수식으로 수행하였으며, 시험용액은 1일 1회 교환되도록 설정하였다. 시험농도는 예비 시험인 O. latipes의 반수치사농도(LC50)값을 바탕으로 PFOS는 0, 20, 40, 80 mg/L, PFOA는 0, 62.5, 130, 260 mg/L로 설정하였다. 각 농도당 30개의(10×3반복구) 수정란을 노출시켰으며, 시험은 사육조건과 동일한 조건에서 수행하였다.
각 농도당 30개의(10×3반복구) 수정란을 노출시켰으며, 시험은 사육조건과 동일한 조건에서 수행하였다. 시료를 녹이기 위해 사용한 용매인 ethanol을 0.1 mL/L의 농도로 용매대조군으로 이용하였다.
노출시점은 수정란에서부터 대조군의 부화 후 난황 흡수가 완료되는 시점까지 설정하였다. 본 시험에서는 14일간 노출하였으며, 시험 기간 중 먹이는 공급하지 않았다.
본 시험에서는 14일간 노출하였으며, 시험 기간 중 먹이는 공급하지 않았다. 초기 발생과정에서 시험물질의 영향을 확인하기 위하여 실체현미경(Stemi SV11, Zeiss co., Germany)을 이용하여 24시간 마다 치사율, 기형 발생율, 심박수, 부화율, 전장을 주요 종말점으로 측정하였다. 부화율은 난상태에서 치사한 것과 부화되지 아니한 것을 모두 포함하였다.
대상 데이터
시험어종으로 사용한 O. latipes (Orange-red type)는 국립환경과학원 위해성평가과 공시어류사육실에서 수온 25±1℃, pH 7.5±0.2, 용존산소 7~8 mg/L, 광주기 16시간/8시간(명/암)의 조건으로 사육하였으며, 갓 부화된 알테미아를 먹이로 1일 1회 공급하였다.
5 (♀) : 1 (♂)의 비율로 교배하였다. 건강한 성어로부터 산란된 알을 채취한 후, 현미경 관찰을 통해 포배기이전 단계의 수정란을 선택하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
치사율은 EPA에서 제공하는 probit analysis program (version 1.5)을 이용하여 계산하였으며, 통계처리는 분산분석 (ANOVA) 검정법으로 p<0.05 및 p<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
Values that are significantly different from the control are indicated by asterisks (one-way ANOVA, followed by a post hoc test: *p<0.05).
성능/효과
부화는 노출 시킨 후 10~11일 경과 한 뒤에 완료되었으며, 대조군 및 용매 대조군에서의 부화율은 90% 이상으로 나타났다. 시험물질 노출군에서의 부화율은 PFOS 20, 40 mg/L에서는 90% 이상이었으나 80 mg/L 노출군에서의 부화율은 73%로 관찰되었다.
부화는 노출 시킨 후 10~11일 경과 한 뒤에 완료되었으며, 대조군 및 용매 대조군에서의 부화율은 90% 이상으로 나타났다. 시험물질 노출군에서의 부화율은 PFOS 20, 40 mg/L에서는 90% 이상이었으나 80 mg/L 노출군에서의 부화율은 73%로 관찰되었다. 한편 PFOA의 경우 62.
1, 2). 따라서 PFOS 및 PFOA 노출농도가 증가함에 따라 부화율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
(2008)이 실험한 결과와도 유사한 경향성을 나타내었다. 반면 PFOA는 62.5 mg/L 노출군에서 3, 4일차는 대조군과 차이가 없었고, 7일차에서 심박수가 유의하게 감소하였다. 반면에 130 mg/L 노출군에서는 3일차에 심박수가 유의하게 감소하였으나, 7일차에서는 130 mg/L는 심박수가 대조군에 비하여 유의한 수준으로 오히려 증가하였다(Fig.
노출종료 후 모든 개체에 대하여 전장을 측정한 결과, PFOS는 대조군, 용매 대조군, 20, 40 mg/L 노출군에서 전장이 각각 4.604, 4.53, 4.431, 4.756 mm로 나타나 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 PFOS 80 mg/L 노출군에서는 용매 대조군에 비하여 평균 약 0.
, 2006). 이러한 결과들을 고려하여 보면 초기성장단계에 있는 생물이 PFOS에 노출되었을 경우 성장저해가 유발될 수 있을 것으로 사료된다. 반면 PFOA는 모든 농도 노출군에서 유의한 차이가 나타나지 않았으므로 성장저해가 본 농도에서는 나타나지 않은 것으로 판단된다(Fig.
74 및 173 mg/L로 나타났다. 치사율을 부화일을 기준으로 구분하여 보면 PFOS와 PFOA 노출군 모두 embryo보다 larvae에서 더 높게 나타났다(Figs. 7, 8). PFOS에 노출된 zebrafish 역시 embryo보다는 부화 후의 개체가 더 민감하게 영향을 받는다는 연구결과가 있었다(Shi et al.
PFOS와 PFOA 노출 개체에서 특정부위의 기형은 관찰되지 아니하였으나, 척추 및 꼬리가 휘어지는 형태학적 비정상 개체가 관찰되었다(Fig. 9). 또한 부화율, 기형 및 치사개체와 성장에 저해가 나타난 정도를 비교해보면 농도 의존적으로 악영향 정도가 증가하는 것으로 나타났다(Tables 2, 3).
9). 또한 부화율, 기형 및 치사개체와 성장에 저해가 나타난 정도를 비교해보면 농도 의존적으로 악영향 정도가 증가하는 것으로 나타났다(Tables 2, 3).
본 연구에서는 PFOS와 PFOA 노출이 O. latipes embryo의 초기발생에 미치는 영향이 있음을 확인하였으며, PFOS가 PFOA보다 어류의 초기 발생과 정에 대한 독성이 높은 것으로 나타났다. 14일간 PFOS와 PFOA에 노출된 embryo는 농도 의존적으로 부화시기가 늦추어지는 것을 확인하였다.
latipes embryo의 초기발생에 미치는 영향이 있음을 확인하였으며, PFOS가 PFOA보다 어류의 초기 발생과 정에 대한 독성이 높은 것으로 나타났다. 14일간 PFOS와 PFOA에 노출된 embryo는 농도 의존적으로 부화시기가 늦추어지는 것을 확인하였다. 심박수의 경우 PFOS 노출군에서는 농도 증가에 따라 심박수의 저해를 보였으나, PFOA 노출군은 심박수가 증가되는 것으로 나타나, 서로 다른 영향을 나타내었다.
이러한 현상을 해석하기 위해서는 추가적인 연구가 차후에 필요할 것으로 판단된다. 또한 치사율의 경우 난상태보다 부화 후 더욱 명확하게 나타났다. 이는 난막이 노출물질의 흡수에 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다.
이는 난막이 노출물질의 흡수에 영향을 미치기 때문인 것으로 판단된다. 또한 PFOS에 노출된 개체의 성장은 최고농도에서 대조군에 비해 20% 저해되어 다른 생물종을 이용한 연구에서도 보고된 바와 같은 성장저해가 O. latipes에서도 나타나고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 PFOS등 과불화화합물은 생물의 초기성장에 영향을 미칠 수 있는 물질로 판단되며, O.
latipes에서도 나타나고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서 PFOS등 과불화화합물은 생물의 초기성장에 영향을 미칠 수 있는 물질로 판단되며, O. latipes 수정란을 이용한 독성시험이 환경 내 다른 오염물질의 독성을 평가하는데 있어 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
후속연구
또한 어류 만성독성 및 초기생활사 시험에서 부화율보다 부화후 생존율이 더 민감한 지표라는 연구(Wolter-ing, 1984)와도 유사한 결과를 보였다. 이와 같은 결과는 embryo의 난막이 PFOS와 PFOA의 흡수를 저해하기 때문일 것으로 사료되어지나, 이와 관련하여 차후 연구가 필요할 것으로 판단된다.
심박수의 경우 PFOS 노출군에서는 농도 증가에 따라 심박수의 저해를 보였으나, PFOA 노출군은 심박수가 증가되는 것으로 나타나, 서로 다른 영향을 나타내었다. 이러한 현상을 해석하기 위해서는 추가적인 연구가 차후에 필요할 것으로 판단된다. 또한 치사율의 경우 난상태보다 부화 후 더욱 명확하게 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과불화화합물의 문제점은?
, 2007). 과불화화합물은 쉽게 분해되지 않기 때문에 환경 또는 생체 내에서 오랜 기간 잔류함으로써 유해성과 위해성이 우려되는 물질이다(Inoue et al., 2004).
과불화화합물의 사용처는?
과불화화합물 (perfluorinated chemicals, PFCs)은 자연적으로 발생하지 않는 인공합성물이다. 이 물질은 식품 포장제, 카펫, 반도체, 의류, 필름 등의 일상 용품에 광범위하게 사용되었다(Kannan et al., 2002; So et al.
과불화화합물은 무엇인가?
과불화화합물 (perfluorinated chemicals, PFCs)은 자연적으로 발생하지 않는 인공합성물이다. 이 물질은 식품 포장제, 카펫, 반도체, 의류, 필름 등의 일상 용품에 광범위하게 사용되었다(Kannan et al.
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