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문제 정의
- 본 연구에서는 고도 회유성 어종인 고등어를 대상으로 효율적이고 안전한 마취제를 탐색하고 양식산업에 활용하기 위하여 MS-222 (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate), 2-phenoxyethanol 및 clove oil에 대해 마취효과와 회복과정에서의 생리학적 스트레스 반응에 대한 영향을 평가하였다.
제안 방법
- Clove oil의 경우 차가운 해수에 잘 용해되지 않은 점을 고려하여 95%의 ethanol (clove oil : ethanol = 9 : 1)에 용해하여 사용하였다. 또한 ethanol에 노출되었을 때의 독성여부를 확인하기 위해 실험어 10마리를 100 L 원형수조(해수량 50 L)에 넣고 15분간 관찰하여 실험어 이상 유무를 확인하고 실험을 실시하였다(Weber et al., 2009).
- , 1998)를 참고하여 마취는 실험어가 유영을 완전히 멈추고 평형감각을 잃고 바닥에 가라앉은 후(stage A3) 외부 자극에 반응하지 않는 시점(stage A5)으로 하였다(table 1). 마취가 완료 된 실험어는 즉시 200 L 원형수조에 옮겨 회복시간을 조사하였다. 회복수조에는 사육수를 5 L/min으로 공급하였고 적절한 산소 공급을 위해 에어스톤을 설치하였다.
- 마취농도는 각 마취제별로 동일하게 50, 100, 200, 400, 600 및 800 mg L-1으로 설정하여 마취시간 및 회복시간을 조사하였다. 마취는 100 L 원형수조에 50 L의 해수를 채우고 해당 농도의 마취제를 용해시킨 후 실험어를 10마리씩 수용하여 3반복으로 실험을 실시하였다.
- 으로 설정하여 마취시간 및 회복시간을 조사하였다. 마취는 100 L 원형수조에 50 L의 해수를 채우고 해당 농도의 마취제를 용해시킨 후 실험어를 10마리씩 수용하여 3반복으로 실험을 실시하였다. 마취 및 회복의 판단은 이전의 연구결과(Summerfelt and Smith, 1990; Keene et al.
- 마취제 종류에 따른 마취효과 실험에서 마취효과가 인정된 최저 농도(clove oil 50 mg L-1, MS-222 100 mg L-1, 2-phenoxyethanol 400 mg L-1)에 실험어 50마리씩을 마취 후 회복하면서 시간경과에 따른 혈액성상 변화를 조사하였다. 회복 시작 후 0, 0.
- 실험어는 실험 전까지 원형 콘크리트 수조(Ø 6 m) 에서 시판 배합사료를 1일 3회 공급하면서 유수식(24회전/1일)으로 사육하였으며, 실험 시작 전 48시간 절식하여 사용하였다.
- 혈액은 원심분리기(20,000×g, 4˚C)로 혈장을 분리하여 glucose, lactate 농도 변화를 분석 kit (Fuji DRI-CHEM Slide, Japan)를 사용하여 혈액 자동분석기(Fuji Photo Film Co. LTD, Japan)로 분석하였다.
- )에 실험어 50마리씩을 마취 후 회복하면서 시간경과에 따른 혈액성상 변화를 조사하였다. 회복 시작 후 0, 0.5, 1, 2, 4, 8, 24, 32 그리고 48시간째에 실험구당 5마리씩을 무작위로 채집하여 미부정맥으로부터 1 mL 주사기를 이용하여 혈액을 채취하였다. 혈액은 원심분리기(20,000×g, 4˚C)로 혈장을 분리하여 glucose, lactate 농도 변화를 분석 kit (Fuji DRI-CHEM Slide, Japan)를 사용하여 혈액 자동분석기(Fuji Photo Film Co.
- 회복수조에는 사육수를 5 L/min으로 공급하였고 적절한 산소 공급을 위해 에어스톤을 설치하였다. 회복시점은 실험어가 의식을 회복하여 아가미를 움직이고(stage R3), 정상적으로 유영하기 시작하는 시점(stage R5)으로 하였으며(table 1), 마취 및 회복시간은 전자시계를 이용하여 초 단위까지 측정하였다. 마취시간은 3분, 회복시간은 5분 이상을 초과할 경우 측정을 중단하고 마취효과가 없는 것으로 판단하였다.
대상 데이터
- 마취제는 MS-222 (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate, Sigma Aldrich Co., St. Louis, USA), 2-phenoxyethanol (Sigma Aldrich Co., Steinheim, Germany) 및 clove oil (Sigma Aldrich Co., St. Louis, USA)을 사용하였다. Clove oil의 경우 차가운 해수에 잘 용해되지 않은 점을 고려하여 95%의 ethanol (clove oil : ethanol = 9 : 1)에 용해하여 사용하였다.
- 실험어는 전남대학교 수산증양식연구센터에서 공급받은 수정란을 이용하여 국립수산과학원 미래양식연구센터 북제주 시험포에서 종묘 생산한 평균체중 28.0±4.3 g, 가랑이체장 13.0±0.5 cm의 고등어 치어를 실험어로 사용하였다.
데이터처리
- 모든 결과의 통계처리는 SPSS program (Cicago, IL, USA)을 사용하여 Tukey's test로 평균간의 유의성을 95% 수준에서 검정하였다.
이론/모형
- LTD, Japan)로 분석하였다. Cortisol 농도 측정은 ELISA (Enzyme-linked immunosorbent) 방법으로 분석 kit를 사용하여 제조사의 분석방법(Oxford Biochemical Research, Oxford, MI)에 따라 분석하였다.
성능/효과
- 2-phenoxyethanol과 MS-222는 2시간 후 각각 18.1과 12.6 µg/100 mL 로 실험전 수준을 회복하였으나, clove oil은 8시간째에도 22.6 µg/100 mL 로 유의하게 높은 값을 보였다(P<0.05).
- 2-phenoxyethanol은 타 마취제보다 고농도인 400 mg L-1부터 마취효과가 인정되어 400-800 mg L-1에서 86.7-44.5 s 범위로 농도증가에 따라 마취시간이 유의하게 감소하였다(P<0.05).
- 05). Clove oil과 MS-222의 최대값은 은 각각 260.5 mg/100 mL, 250.0 mg/100 mL이었으며, 2-phenoxyethanol은 222.6 mg/100 mL로 가장 낮았으며 실험기간 내 낮은 값을 지속적으로 유지하였다.
- MS-222는 100 mg L-1부터 마취효과가 인정되었고, 마취농도 100-400 mg L-1에서 70.7-35.0 s 범위로 마취농도가 증가할수록 마취시간은 유의하게 감소하였다(P<0.05).
- 본 연구에서도 유의적인 차이는 없으나 clove oil 실험구가 실험기간 내 높은 glucose 농도를 유지하고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 결과적으로 clove oil의 높은glucose 농도 유지는 회복시간의 증가에 따른 생리적인 스트레스의 가중으로 회복과정에서의 많은 에너지 소모가 발생한다는 것을 보여주는 결과로 판단되었다.
- 그러므로 회복 시간의 증가는 산소소모를 위한 호흡량이 많은 고등어의 스트레스를 가중시키고 이와 관련이 깊은 혈중 cortisol 과 lactate의 혈중 농도 상승에 많은 영향을 미치는 것으로 판단된다. 결과적으로 산소소모량이 높은 고등어는 회복시간을 짧게 하는 것이 마취에 의한 2차적인 스트레스를 감소시키는 중요한 요인으로 판단되었다.
- 고등어 마취제로서 clove oil, MS-222, 2-phenoxyethanol을 검토한 결과, 모두 마취제로서 사용 가능한 것으로 판단되나, 사용의 편의성, 경제성, 어류의 생리적 안전성을 고려할 경우 2-phenoxyethanol이 가장 유효한 것으로 판단되었다. 본 연구결과는 참다랑어, 방어, 전갱이 등 강한 회유성 어종의 사육관리기술 개발에 중요한 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 기대된다.
- 특히 cortisol 농도변화는 회복시간과 밀접한 관련을 나타내었는데 회복시간이 가장 짧은 2-phenoxyethanol 이 가장 낮고, 회복시간이 가장 긴 clove oil에서 가장 높은 값을 나타내었다. 따라서 마취 후 회복시간의 증가는 어류의 스트레스를 증가시키므로 적정 마취 농도는 마취가 인정되는 범위에서 가장 회복시간이 짧은 농도를 선정하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
- 마취제별 마취효과가 인정되는 최저 마취농도는 clove oil 50 mg L-1, MS-222 100 mg L-1, 2-phenoxyethanol 400 mg L-1으로 조사되었으며, 본 농도에서는 마취시간 3분, 회복시간 5분 이내를 모두 충족하였다. 한편 마취제별 마취시간은 clove oil과 MS-222는 71.
- 또한 회복시간의 증가로 혈중 cortisol, glucose, lactate의 농도 증가가 관찰되어 회복과정에서의 높은 생리적 스트레스가 우려되기도 한다. 반면 2-phenoxyethanol의 경우 400 mg L-1 이상에서 마취효과가 인정되어 사용량이 다소 많기는 하나 가격이 MS-222 보다 저렴하고 사용이 clove oil보다 간편할 뿐만 아니라 생리적인 스트레스 반응에서도 안정적인 것으로 나타났다.
- 한편 cortisol 증가는 에너지 대사와 밀접한 관련을 가지며 에너지원인 혈중 glucose 농도를 동반 상승시킨다(Wendelaar Bonga, 1997). 본 연구에서도 유의적인 차이는 없으나 clove oil 실험구가 실험기간 내 높은 glucose 농도를 유지하고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 결과적으로 clove oil의 높은glucose 농도 유지는 회복시간의 증가에 따른 생리적인 스트레스의 가중으로 회복과정에서의 많은 에너지 소모가 발생한다는 것을 보여주는 결과로 판단되었다.
- 본 연구에서도 마취제별 적정마취 농도를 결정하기 위해 3분 이내에 마취가 완료되지 않거나 회복시간이 5분 이상을 초과하여 폐사가 발생하는 경우는 조사결과에서 제외하였다. 실험에 사용된 3종의 마취제 모두 마취농도의 증가에 따라 마취시간은 감소하고 회복시간은 증가하는 동일한 경향을 나타내었다. 일반적으로 대부분의 유영성 어류는 마취농도의 증가에 따라 마취시간은 감소하는 것으로 보고되고 있다(Mattson and Riple 1989; Mylonas et al.
- 회복시간의 증가는 회복과정에서 어체에 스트레스를 가중시키는 요인으로 작용할 수 있는데, 마취 후 회복과정에서 시간 경과에 따른 1차적인 스트레스 반응인 cortisol 농도변화를 조사한 결과, 2-phenoxyethanol이 유의하게 낮았으며, clove oil은 유의하게 높은 값을 나타내었다. 특히 cortisol 농도변화는 회복시간과 밀접한 관련을 나타내었는데 회복시간이 가장 짧은 2-phenoxyethanol 이 가장 낮고, 회복시간이 가장 긴 clove oil에서 가장 높은 값을 나타내었다. 따라서 마취 후 회복시간의 증가는 어류의 스트레스를 증가시키므로 적정 마취 농도는 마취가 인정되는 범위에서 가장 회복시간이 짧은 농도를 선정하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
- 혈장 lactate농도는 2-phenoxyethanol이 0.5, 2 그리고 4시간째 MS-222와 clove oil보다 유의하게 낮은 값을 보였으며(P<0.05), clove oil은 24시간째도 464.5 unit/L 로 타 실험구보다 유의하게 높은 값을 보였다(P<0.05).
- 회복시간은 100 mg L-1이 200 mg L-1과 400 mg L-1보다 유의하게 짧은 회복시간을 보였다(P<0.05).
- 회복시간은 마취 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 200 mg L-1과 400 mg L-1 사이에는 유의적인 차이를 보이지 않았으며(P>0.05), 600 mg L-1부터는 폐사가 발생하였다.
- , 2009)에서도 나타났다. 회복시간의 증가는 회복과정에서 어체에 스트레스를 가중시키는 요인으로 작용할 수 있는데, 마취 후 회복과정에서 시간 경과에 따른 1차적인 스트레스 반응인 cortisol 농도변화를 조사한 결과, 2-phenoxyethanol이 유의하게 낮았으며, clove oil은 유의하게 높은 값을 나타내었다. 특히 cortisol 농도변화는 회복시간과 밀접한 관련을 나타내었는데 회복시간이 가장 짧은 2-phenoxyethanol 이 가장 낮고, 회복시간이 가장 긴 clove oil에서 가장 높은 값을 나타내었다.
후속연구
- , 2009), 향후 수온, 어체 크기별 적정 마취 농도를 파악하여 고등어 등 회유성이 강한 어류의 사육관리기술에 적용되어야 할 것이다. 또한 마취 농도뿐만 아니라 어류의 건강에 직접적인 영향을 미치는 간 조직 관찰, 간의 AST, ALT 등 간지수 등을 조사를 통한 안전하고 효과적인 마취제 사용이 이루어져야 할 것이다.
- 고등어 마취제로서 clove oil, MS-222, 2-phenoxyethanol을 검토한 결과, 모두 마취제로서 사용 가능한 것으로 판단되나, 사용의 편의성, 경제성, 어류의 생리적 안전성을 고려할 경우 2-phenoxyethanol이 가장 유효한 것으로 판단되었다. 본 연구결과는 참다랑어, 방어, 전갱이 등 강한 회유성 어종의 사육관리기술 개발에 중요한 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 기대된다. 한편 어류는 수온, 어체크기 등에 따라 적정 마취제 농도 차이를 나타내므로(Weber et al.
- 본 연구결과는 참다랑어, 방어, 전갱이 등 강한 회유성 어종의 사육관리기술 개발에 중요한 기초 자료로서 활용 가능할 것으로 기대된다. 한편 어류는 수온, 어체크기 등에 따라 적정 마취제 농도 차이를 나타내므로(Weber et al., 2009), 향후 수온, 어체 크기별 적정 마취 농도를 파악하여 고등어 등 회유성이 강한 어류의 사육관리기술에 적용되어야 할 것이다. 또한 마취 농도뿐만 아니라 어류의 건강에 직접적인 영향을 미치는 간 조직 관찰, 간의 AST, ALT 등 간지수 등을 조사를 통한 안전하고 효과적인 마취제 사용이 이루어져야 할 것이다.
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