넙치, Paralichthys olivaceus에서 Edwardsiella tarda와 Streptococcus iniae 단독 또는 혼합감염의 병원성 비교 연구 Comparative Study of Pathogenicity Following Single or Coinfection with Edwardsiella tarda and Streptococcus iniae in Olive Flounder, Paralichthys olivaceus원문보기
양식 넙치에 Edwardsiella tarda 또는 Streptococcus iniae를 단독 또는 혼합감염하여 넙치에서 병원성을 비교하였다. 넙치에 단독 또는 혼합감염 후 혈액생화학적 성상으로 alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose 농도, total protein 농도를 조사하였으며, 라이소자임 활성, 신장과 비장 조직 중의 세균수, 조직병리학적 변화와 누적폐사율을 조사하였다. 혼합감염구는 다른 시험구에 비하여 누적폐사율, 신장과 비장 조직 중의 세균수, AST활성과 병리조직학적 변화가 크게 나타났으나, 라이소자임 활성에서는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 따라서 E. tarda와 S. iniae의 혼합감염은 신장과 비장 조직 중의 세균수 증가와 내부 장기의 손상으로 숙주에 높은 병원성을 나타낸 것으로 판단된다.
양식 넙치에 Edwardsiella tarda 또는 Streptococcus iniae를 단독 또는 혼합감염하여 넙치에서 병원성을 비교하였다. 넙치에 단독 또는 혼합감염 후 혈액생화학적 성상으로 alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose 농도, total protein 농도를 조사하였으며, 라이소자임 활성, 신장과 비장 조직 중의 세균수, 조직병리학적 변화와 누적폐사율을 조사하였다. 혼합감염구는 다른 시험구에 비하여 누적폐사율, 신장과 비장 조직 중의 세균수, AST활성과 병리조직학적 변화가 크게 나타났으나, 라이소자임 활성에서는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 따라서 E. tarda와 S. iniae의 혼합감염은 신장과 비장 조직 중의 세균수 증가와 내부 장기의 손상으로 숙주에 높은 병원성을 나타낸 것으로 판단된다.
Olive flounders, Paralichthys olivaceus, were intraperitoneally challenged with Edwardsiella tarda or Streptococcus iniae or both bacteria simultaneously. The pathogenicity was respectively compared with blood chemical using alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose an...
Olive flounders, Paralichthys olivaceus, were intraperitoneally challenged with Edwardsiella tarda or Streptococcus iniae or both bacteria simultaneously. The pathogenicity was respectively compared with blood chemical using alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose and total protein, lysozyme activity, bacterial number of kidney and spleen, histopathological change, and cumulative mortality. The tested group of coinfection showed increased cumulative mortality, bacterial number of kidney and spleen, AST and histopathological change, but not in lysozyme activity compared with others. This study provides support for the conclusion that simultaneous infection with Edwardsiella tarda and Streptococcus iniae in a susceptible host results in higher pathogenicity, leading to the increment of bacterial number and the destruction of the internal organs.
Olive flounders, Paralichthys olivaceus, were intraperitoneally challenged with Edwardsiella tarda or Streptococcus iniae or both bacteria simultaneously. The pathogenicity was respectively compared with blood chemical using alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose and total protein, lysozyme activity, bacterial number of kidney and spleen, histopathological change, and cumulative mortality. The tested group of coinfection showed increased cumulative mortality, bacterial number of kidney and spleen, AST and histopathological change, but not in lysozyme activity compared with others. This study provides support for the conclusion that simultaneous infection with Edwardsiella tarda and Streptococcus iniae in a susceptible host results in higher pathogenicity, leading to the increment of bacterial number and the destruction of the internal organs.
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제안 방법
E. tarda와 S. iniae를 단독 또는 혼합감염 후 7일간 넙치의 누적폐사율을 조사하였다. E.
E. tarda와 S. iniae를 단독 또는 혼합감염 후 혈청 중의 glucose, AST, ALT 및 total protein 농도를 조사하였다 (Table 2). 혈액 생화학적 검사는 육상동물뿐만 아니라 해양동물에서도 중요한 요소에 해당하며, 동물의 생리적인 상태를 판단할 수 있는 것으로 알려져 있다 (Chen et al.
각 시험구에서 시간 경과별로 시험어의 내부 장기를 상법에 따라 5~6 ㎛ 두께의 파라핀 박편을 제작한 후 HE염색을 실시하여 광학현미경으로 관찰하였다.
넙치에 단독 또는 혼합감염 후 신장 및 비장중의 세균 수를 조사하였다(그림 1, 2). 신장과 비장 모두 감염 1일째에는 감염구 사이에 차이가 보이지 않았으나, 3일째부터 혼합감염구에서 E.
양식 넙치에 Edwardsiella tarda 또는 Streptococcus iniae를 단독 또는 혼합감염하여 넙치에서 병원성을 비교하였다. 넙치에 단독 또는 혼합감염 후 혈액생화학적 성상으로 alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose 농도, total protein 농도를 조사하였으며, 라이소자임 활성, 신장과 비장 조직 중의 세균수, 조직 병리학적 변화와 누적폐사율을 조사하였다.
단독감염구는 준비된 세균현탁액을 어체당 E. tarda 1.7×105 cfu, S. iniae 1.9×105 cfu가 되도록 0.1㎖씩 복강주사 하였으며, 혼합감염구는 두배로 농축된 현탁액을 이용하여 0.1㎖ 안에 단독감염구와 동일한 수의 E. tarda와 S. iniae가 접종되게 하였다(표 1).
보존된 균주는 1% NaCl이 첨가된 TSA (Tryptic Soy Agar) 배지에서 25℃, 24시간 배양 후 멸균 PBS로 E. tarda는 1.7×106 cfu/㎖, S. iniae는 1.9×106 cfu/㎖가 되도록 현탁하였다.
본 연구에서는 매년 혼합감염에 의한 피해가 증가하고 있으나, 혼합감염이 어류에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않아, 병원체 중 혼합감염율이 높은 E. tarda와 S. iniae를 넙치에 단독감염 또는 혼합감염 후 넙치에서의 병원성 및 면역반응을 비교하였다.
채혈한 혈액은 상온에서 1시간 방치한 후 4℃에 2시간 정치해 둔 다음 8,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 혈청을 분리하였으며, 채혈한 넙치는 별도로 수용하여 재사용되지 않았다. 분리된 혈청으로 AST (aspatate aminotransferase), ALT (alanine aminotransferase), glucose 및 total protein 농도를 혈액자동분석기 (Fuji DriChem 3500i, Fuji Film, Japan)를 사용하여 측정하였다.
상기의 인위감염 시험과 같은 방법으로 시험구당 20마리씩 접종 후 2주일간 누적폐사율을 관찰하였다.
양식 넙치에 Edwardsiella tarda 또는 Streptococcus iniae를 단독 또는 혼합감염하여 넙치에서 병원성을 비교하였다. 넙치에 단독 또는 혼합감염 후 혈액생화학적 성상으로 alanine aminotransferase (ALT), aspatate aminotransferase (AST), glucose 농도, total protein 농도를 조사하였으며, 라이소자임 활성, 신장과 비장 조직 중의 세균수, 조직 병리학적 변화와 누적폐사율을 조사하였다.
iniae가 접종되게 하였다(표 1). 인위감염 후 혈액생화학적 성상, 라이소자임 활성, 조직병리학적 관찰 및 조직 중의 세균수를 조사하였다.
(1965)의 turbidimetric method를 이용하여 측정하였다. 즉, Micrococcus lysodeikticus (0.2 ㎎/㎖) 현탁액 (pH 6.2) 950 ㎕와 혈청 50 ㎕를 혼합하여 25℃에 30초 및 4분 30초 반응시킨 후 530 nm에서 흡광도를 측정하였다. 라이소자임 활성은 units/㎖로 나타내었으며, 1 unit는 흡광도 값이 0.
즉, 신장과 비장의 조직을 1 ㎤ 정도 되게 무균적으로 채취한 후 각 시료의 10배 (v/w)의 멸균 PBS로 균질화 한 다음 10-4까지 단계 희석하였다. 희석된 장기는 1.5 % NaCl 첨가 TSA (Difco)에 접종하여 25 ℃, 24시간 배양 후 균수를 조사하였다.
대상 데이터
E. tarda FP5060은 제주도 넙치 양식장의 넙치 병어, S. iniae FP5228은 완도 넙치 양식장의 넙치 병어에서 분리하여 국립수산과학원 균주은행실에서 -80℃에 보관 중인 균주를 사용하였다. 보존된 균주는 1% NaCl이 첨가된 TSA (Tryptic Soy Agar) 배지에서 25℃, 24시간 배양 후 멸균 PBS로 E.
울산 소재 넙치 양어장에서 구입한 넙치 (체중 14.98±2.68 g, 전장 12.52±1.28 cm)를 1 ton 용량의 유수식 사육조에 2주간 순치시킨 후 300L 수조에서 수행하였으며, 수온은 21.0±0.89℃를 유지하였다.
인위 감염 후 일정 시간 별로 실험 넙치를 마취(아미노안식향산 에틸, 50 ppm)하여 미부정맥에서 채혈하였다. 채혈한 혈액은 상온에서 1시간 방치한 후 4℃에 2시간 정치해 둔 다음 8,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 혈청을 분리하였으며, 채혈한 넙치는 별도로 수용하여 재사용되지 않았다.
데이터처리
Mean±SD with the same letters are not significantly different based on ANOVA followed by Duncan's multiple range tests (p<0.05).
결과의 통계 처리는 ANOVA-test를 실시하여 Duncan's multiple range test (Duncan, 1955)로 평균간의 유의성을 SPSS Version 10 (SPSS, Michigan Avenue, Chicago, IL, USA, 1997) program을 사용하여 95%수준에서 검정하였다.
이론/모형
라이소자임 활성은 Parry et al. (1965)의 turbidimetric method를 이용하여 측정하였다. 즉, Micrococcus lysodeikticus (0.
성능/효과
AST 활성은 간세포 손상의 지표 지수로 감염 초기에 AST 활성이 감염 초기에 높게 나타나 감염 초기에는 간세포의 손상이 컸던 것으로 판단되며 이후에 신장과 비장에서 세균수가 증가하여 폐사를 유도한 것으로 판단된다.
05). AST 활성은 인위감염 후 모든 감염구에서 감염 초기인 감염 3시간째부터 급격하게 증가하여 E. tarda 단독감염구에서는 감염 3일째, E. tarda와 S. iniae 혼합감염구에서는 감염 5일째부터 감소하는 경향을 나타내었다. 감염구 중에는 E.
iniae를 단독 또는 혼합감염 후 7일간 넙치의 누적폐사율을 조사하였다. E. tarda 단독감염구의 폐사율은 70%, S. iniae 단독감염구의 폐사율은 30%였으며, E. tarda와 S. iniae 혼합 감염구의 폐사율은 90%로 가장 높게 나타났다 (그림 4).
E. tarda와 S. iniae 혼합감염구에서는 감염 3시간째 비장 조직 내 협조직벽을 구성하는 대식세포의 비후가 나타났으며, 12시간째에는 비장의 협조직 비후, 임파구 및 염증성 세포 침윤, 1일째 비장의 협조직 비후, 임파구 및 염증성 세포 침윤이 관찰되었다. 감염 3일째에는 비장 협조직벽의 대식세포 세포질에는 변성 적혈구와 핵농축 소견을 보이는 괴사세포가 흔재하였으며, 조혈부에는 임파구 및 염증성 세포 침윤이 관찰되었다 (그림 3-A).
S. iniae 단독감염구에서는 3시간, 12시간과 1일째에는 조직학적 변화가 관찰되지 않았으나, 3일째에는 비장에서 임파구 및 염증성 세포 침윤, 실질세포의 괴사, 신장에서는 사구체 및 조혈부에 세균이 증식하여 괴사 및 대식세포 침윤이 관찰되었다 (그림 3-G, H). 심장에서는 동맥구 주위에 외막염 (그림 3-I), 장 점막 괴사, 상피세포 괴사붕괴, 점막고유층의 모세혈관 확장 및 출혈이 관찰되었다 (그림 3-J).
iniae 혼합감염구에서는 감염 5일째부터 감소하는 경향을 나타내었다. 감염구 중에는 E. tarda와 S. iniae 혼합감염구와 E. tarda 단독감염구가 S. iniae 단독감염구에 비하여 높게 나타났다. Grizzle and Kiryu (1993)은 channel catfish에 Aeromonas hydrophila 감염 시 AST 활성이 증가되어 본 연구 결과와 유사한 경향을 나타내었다.
넙치에 E. tarda와 S. iniae를 단독 또는 혼합감염 후 대조구와 병리조직학적으로 관찰한 결과, E. tarda와 S. iniae 혼합감염구, E. tarda 단독감염구, S. iniae 단독감염구 순으로 조직변화가 빠르게 나타났다.
tarda 균수가 급격하게 증가하였다. 단독감염구 중에서는 S. iniae 단독감염구가 E. tarda 단독 감염구에 비하여 균수가 적게 나타났으며, 이것은 혼합감염구에서도 E. tarda 균수에 비하여 S. iniae의 균수가 적게 나타난 것과 같은 경향을 보였다. Saeed (1995)는 Vibrio harveyi를 brown-spotted grouper에 복강에 인위감염 시 세균이 직접 또는 marcrophage를 통해서 비장과 간장으로 이동하여 장기 내에 세균 수가 많아지는 것을 추정하였으며, 본 연구에서도 같은 현상이 일어났을 것으로 예상된다.
따라서 E. tarda와 S. iniae의 혼합감염은 신장과 비장 조직 중의 세균수 증가와 내부 장기의 손상으로 숙주에 높은 병원성을 나타낸 것으로 판단된다.
라이소자임은 어류의 비특이적 면역활성 중 하나로 성별, 연령, 계절, 수온, pH, 독성 물질 노출, 감염, 스트레스 정도 등에 따라 활성이 다양하게 나타날 수 있다 (Saurabh and Sahoo, 2008). 본 연구 결과와 유사하게 잉어에 Aeromonas punctata 감염 (Siwicki and Studnicka, 1987), 잉어에 원충류인 Eimeria subepithelialis 감염 (Studnicka et al., 1986), 대서양연어에 A. salmonicida 감염 (Moyner et al., 1993) 시 라이소자임 활성 증가가 나타났으며, 넙치에 E. tarda를 인위감염 시 신장, 비장, 장, 심장과 혈구 중의 c-type과 g-type lysozyme mRNA level이 증가되었다 (Hikima et al., 2001).
, 2004; 김 등, 2010). 본 연구에서 glucose 농도는 감염 12시간 째 대조구에 비하여 E. tarda 감염구와 E. tarda와 S. iniae 혼합감염구에서 유의적으로 높게 나타났으나 (p<0.05), 1일째부터는 모든 실험구에서 유의적인 차이가 보이지 않았다(p>0.05).
양식넙치에서 혼합감염은 본 연구에서 조사한 세균-세균의 혼합감염 뿐만 아니라 세균-기생충, 세균-바이러스, 기생충-바이러스, 바이러스-바이러스, 세균-기생충, 바이러스 등 다양한 형태가 나타나고 있으며, 혼합감염에 의한 피해는 매년 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서 단독감염과 같은 농도의 혼합감염구(현재 혼합감염구의 1/2 농도)의 실험이 수행되지 않아 혼합감염에 따른 병원체 별 병원성 발현의 정확한 메카니즘을 밝히지는 못하였으나 심각한 영향을 나타내는 것은 확인하였다. 연구 결과 혼합감염구가 단독감염구에 비하여 비장, 신장 조직에서 세균 수의 급격한 증가, 심각한 내부 장기의 손상, 혈액중의 AST 농도 증가, 유의적인 차이는 보이지 않았으나 라이소자임 활성의 저하 등이 병원성 발현에 중요한 요소로 작용하여 폐사율을 높인 것으로 생각된다.
(2004)은 틸라피아에서 급성 손상으로 간에 괴사성 병소 형성 시 ALT와 AST가 증가하며, 간장뿐만 아니라 장 및 체신의 병리조직학적 병변이 심해짐에 따라 ALT와 AST가 지속적으로 증가한다고 하였다. 본 연구에서는 내부 장기의 손상이 심하게 나타났던 혼합감염구에서 대조구 및 다른 감염구에 비하여 AST 활성이 유의적으로 높게 나타났다. AST 활성은 간세포 손상의 지표 지수로 감염 초기에 AST 활성이 감염 초기에 높게 나타나 감염 초기에는 간세포의 손상이 컸던 것으로 판단되며 이후에 신장과 비장에서 세균수가 증가하여 폐사를 유도한 것으로 판단된다.
,1990)로서 증가 시 3차 스트레스 반응인 면역능 저하를 유도한다. 본 연구에서는 혼합감염구에서 감염 12시간 째 glucose 농도가 대조구에 비하여 유의적으로 높게 나타나 혼합감염은 넙치에 스트레스를 주어 glucose 농도를 일시적으로 증가시킨 것으로 판단된다. 그러나 본 연구 결과와는 다르게 Das et al.
넙치에 단독 또는 혼합감염 후 신장 및 비장중의 세균 수를 조사하였다(그림 1, 2). 신장과 비장 모두 감염 1일째에는 감염구 사이에 차이가 보이지 않았으나, 3일째부터 혼합감염구에서 E. tarda 및 S. iniae의 균수가 단독감염구에 비하여 현저하게 증가하여 실험 종료 시기인 7일째에는 E. tarda 균수가 급격하게 증가하였다. 단독감염구 중에서는 S.
본 연구에서 단독감염과 같은 농도의 혼합감염구(현재 혼합감염구의 1/2 농도)의 실험이 수행되지 않아 혼합감염에 따른 병원체 별 병원성 발현의 정확한 메카니즘을 밝히지는 못하였으나 심각한 영향을 나타내는 것은 확인하였다. 연구 결과 혼합감염구가 단독감염구에 비하여 비장, 신장 조직에서 세균 수의 급격한 증가, 심각한 내부 장기의 손상, 혈액중의 AST 농도 증가, 유의적인 차이는 보이지 않았으나 라이소자임 활성의 저하 등이 병원성 발현에 중요한 요소로 작용하여 폐사율을 높인 것으로 생각된다. 이와 같이 양식어류에서 병원체의 혼합 감염은 대량 폐사를 유발할 수 있으므로, 질병에 의한 피해를 최소화하기 위해서는 병어 진단 시다각적인 분석을 통한 정확한 원인 파악이 요구되며, 또한 정확한 진단 결과를 토대로 한 적절한 처방이 필요하다고 생각된다.
tarda 단독감염 및 혼합감염 모두 감염 3일째부터 40%의 높은 폐사율을 나타낸 것으로 판단된다. 이에 비해 S. iniae는 감염 4일째부터 폐사가 발생하여 실험 종료일인 감염 7일째까지 누적폐사율이 35%로 E. tarda 감염구에 비하여 낮은 폐사율을 나타내었다. S.
혈청 중의 ALT 활성은 E. tarda 단독감염구에서 2±1~6.7±1.5 U/L, S. iniae 단독감염구는 2.3±0.6~5.3±1.4 U/L, E. tarda와 S. iniae 혼합감염구는 2.3±0.6~4±0.9 U/L, 대조구는 1.5±0.7~6.5±2.9 U/L로 감염구 사이에 유의적인 차이가 나타나지 않아 ALT 활성은 세균 감염에 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
혈청 중의 AST 활성은 인위감염 3시간째부터 대조구에 비하여 모든 감염구가 유의적으로 높게 나타났으며, E. tarda와 S. iniae 혼합감염구는 감염 7일째까지 대조구에 비하여 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
혈청 중의 total protein 농도는 E. tarda 감염구, S. iniae 감염구, E. tarda와 S. iniae 혼합감염구 및 대조구 모두 실험기간 동안 1.1±0.3~2.8±0.6 g/dL로 실험구간에 유의적인 차이는 나타나지 않았으며, 다소 농도가 낮은 경향을 나타내었다.
혈청 중의 라이소자임 활성은 감염 3시간째는 감염구에서 대조구에 비하여 유의적인 차이는 없었으나 높은 경향을 나타내어 인위감염이 라이소자임 활성을 자극하여 활성이 일시적으로 높아진 것으로 판단된다. 라이소자임은 어류의 비특이적 면역활성 중 하나로 성별, 연령, 계절, 수온, pH, 독성 물질 노출, 감염, 스트레스 정도 등에 따라 활성이 다양하게 나타날 수 있다 (Saurabh and Sahoo, 2008).
혼합감염구는 다른 시험구에 비하여 누적폐사율, 신장과 비장 조직 중의 세균수, AST활성과 병리조직학적 변화가 크게 나타났으나, 라이소자임 활성에서는 유의적인 차이가 보이지 않았다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
넙치에 단독 또는 혼합감염 후 신장 및 비장중의 세균 수를 조사했을 때, 세균의 시간에 따른 변화는?
넙치에 단독 또는 혼합감염 후 신장 및 비장중의 세균 수를 조사하였다(그림 1, 2). 신장과 비장 모두 감염 1일째에는 감염구 사이에 차이가 보이지 않았으나, 3일째부터 혼합감염구에서 E. tarda 및 S. iniae의 균수가 단독감염구에 비하여 현저하게 증가하여 실험 종료 시기인 7일째에는 E. tarda 균수가 급격하게 증가하였다. 단독감염구 중에서는 S.
양식 넙치에 감염되는 주요 병원성 세균은?
국내 대표적 양식 품종인 넙치는 양식 초기에는 고수온기에 병원체의 단독감염이 주를 이루었으나 최근에는 수온과 상관없이 연중 다양한 병원체가 혼합감염의 형태로 질병을 일으키고 있다(김 등, 2006). 양식 넙치에 감염되는 주요 병원성 세균으로는 Vibrio 속, Streptococcus 속, Edwardsiella tarda, Photobacterium damselae, Pseudomonas 속 세균이 있으며, 전체 세균감염율의 81.9%의 높은 비율을 차지하였다 (조 등, 2007).
Streptococcus 속 세균과 E. tarda의 혼합감염율은?
또한, Streptococcus 속 세균은 다른 세균들과 혼합감염율이 높았으며, 특히 E. tarda와는 혼합감염율이 18.9%로 가장 높게 나타났다(조 등, 2007).
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