사료 내 미역(Undaria pinnatifida) 당단백질의 첨가가 넙치(Paralichthys olivaceus) 치어의 성장 및 면역 증강에 미치는 영향 Effect of Supplementing the Diet of Olive Flounder Paralichthys olivaceus with Sea Mustard Undaria pinnatifida Glycoprotein on Growth and the Immune System원문보기
This study evaluated the effects of adding sea mustard Undaria pinnatifida glycoprotein to the diet of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus on its growth, and levels of insulin-like growth factor I (IGF-I), IGF binding proteins (IGFBPs), and interleukins. Three experimental diets (U0, U0.5...
This study evaluated the effects of adding sea mustard Undaria pinnatifida glycoprotein to the diet of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus on its growth, and levels of insulin-like growth factor I (IGF-I), IGF binding proteins (IGFBPs), and interleukins. Three experimental diets (U0, U0.5, and U1.0) were formulated that contained different amounts of an extract of U. pinnatifida (0, 0.5, and 1.0%, respectively). Experimental groups were established in triplicate (30 fish/group) and fed for 12 weeks. The experimental group fed 1.0% added U. pinnatifida glycoprotein had the greatest rate of weight gain, which differed significantly from the other experimental groups. SDS-PAGE of the plasma IGF-I and muscle protein showed that the experimental groups taking U. pinnatifida glycoprotein had significantly more IGF-I and a ca. 200 kDa protein, as compared to the control group. In addition, the amount of IGFBP-3 at ca. 43 kDa increased in the group given the U. pinnatifida extract, as compared to the control group. The interluekin-2, -4, -6, and -12 levels paralleled the level of growth factor in the groups given the U. pinnatifida extract. In conclusion, supplementing the diet of olive flounder with U. pinnatifida glycroprotein improved its growth and immunity.
This study evaluated the effects of adding sea mustard Undaria pinnatifida glycoprotein to the diet of juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus on its growth, and levels of insulin-like growth factor I (IGF-I), IGF binding proteins (IGFBPs), and interleukins. Three experimental diets (U0, U0.5, and U1.0) were formulated that contained different amounts of an extract of U. pinnatifida (0, 0.5, and 1.0%, respectively). Experimental groups were established in triplicate (30 fish/group) and fed for 12 weeks. The experimental group fed 1.0% added U. pinnatifida glycoprotein had the greatest rate of weight gain, which differed significantly from the other experimental groups. SDS-PAGE of the plasma IGF-I and muscle protein showed that the experimental groups taking U. pinnatifida glycoprotein had significantly more IGF-I and a ca. 200 kDa protein, as compared to the control group. In addition, the amount of IGFBP-3 at ca. 43 kDa increased in the group given the U. pinnatifida extract, as compared to the control group. The interluekin-2, -4, -6, and -12 levels paralleled the level of growth factor in the groups given the U. pinnatifida extract. In conclusion, supplementing the diet of olive flounder with U. pinnatifida glycroprotein improved its growth and immunity.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 사료 내 미역 추출물인 당단백질의 첨가가 넙치 치어의 성장 및 면역력에 미치는 효과를 알아보기 위해 어류의 성장지표로 알려진 IGF-I의 활성과 그와 결합하는 IGFBPs, 면역단백질 인자로 알려진 interluekin 등의 변화를 조사하였다.
, 2001)고 보고하였다. 본 연구에서는 미역의 당단백질을 추출하여 사료내 첨가함으로써 어류가 섭취할 때 소화∙흡수를 돕는 다양한 생리활성 물질이 어류의 성장 및 사료효율에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 한편, 전어체의 수분, 조지방, 회분 함량은 유의한 차이는 보이지 않았으나, 조단백질은 미역 추출물 1.
제안 방법
3 반복 실험구를 두었으며, 사육수는 여과해수를 사용하여 3-5 L/min 의 유수량으로 조절하였고, 전 실험기간 동안 평균 수온 22.1±3.7℃ (14.6-26.7℃)로 자연수온에 의존하였다.
근육조직내 단백질 변화를 분석하기 위해, 근육조직을 PBS 용액으로 균질화 시킨 후 10,000 rpm (4℃)에서 20분간 원심분리한 다음 상층액을 취하여 BCA protein assay kit (Thermo scientific, Rockford, IL, USA)로 단백질량을 측정하였다. 이후 각 실험군을 동량의 단백질 농도로 하여 12% SDS-PAGE 로 전기영동한 다음 Coomassie brilliant blue로 염색하였다.
또한 혈액내 IGF-I과 IGFBPs의 분석을 위해 어체를 마취하여 정맥으로부터 채혈하여 원심분리한 뒤 분리한 혈청을 -75°C에 보관하여 실험에 사용하였다.
면역관련 인자인 interluekin protein은 Abfrontier (Seoul, Korea)의 IL-2 (LF-EK50125), IL-4 (LF-EK50141), IL-6 (LF-EK50157), IL-12 ELISA (LF-EK50181) kit를 사용하여 분석하였다. 넙치 사육이 끝난 뒤, 급속동결하여 보관한 간조직을 0.
실험에 사용된 미역(Undaria pinnatifida)은 부산광역시 기장산이며 깨끗하게 씻은 다음 동결건조하였다. 미역 분말 600 g을 대용량 추출용기에 넣고 15 L의 증류수를 첨가하여 실온에서 3시간 동안 교반하면서 추출하였다. 추출액을 5,000 rpm (4℃)에서 20분간 원심분리한 다음 상층액을 취하여 3배 부피의 에탄올을 첨가하고 침전된 당을 제거하여 감압 농축하였다.
실험사료의 조성과 일반 성분분석은 Table 1에 나타내었다. 미역 추출물의 사료 내 첨가함량이 각각 0%, 0.5%, 1%가 되도록 첨가하여 실험사료(U0, U0.5, U1.0)를 제조하였다. 실험사료 제조는 우선 모든 사료원들을 파쇄기를 이용하여 분말형태로 일정하게 만들고, 각 사료원들을 사료조성표에 따라 무게를 재고 혼합한 다음 사료원 총량의 30-40%에 해당하는 증류수를 첨가하여 사료혼합기(NVM-14-2P, Korea)로 혼합 및 반죽한 다음 소형초파기(SMC-12, Korea)를 사용하여 직경 3 mm 크기로 성형하였다.
반응이 완료되면 세척하고, color development solution을 100 μL 첨가하고 실온에서 색이 변하면 stop solution을 첨가한 다음 micro plate reader (Bio-Rad, USA)를 사용하여 450nm에서 흡광도를 측정하여 대조군을 백분율로 환산하였다.
어체 측정은 4주 간격으로 실시하였으며, 성장률을 측정하기 위하여 24시간 절식시킨 후 MS-222 (100 ppm)로 마취시켜 전체무게를 측정하였다. 실험 종료후, 증중율(weight gain, WG), 사료효율(feed efficiency, FE), 일간성장률(specific growth rate, SGR) 및 생존율(survival rate)을 조사하였다. 일반성분은 실험사료와 각 수조별로 5마리씩 무작위로 추출하여 분쇄한 전어체를 사용하였으며, 수분은 상압가열건조법(105˚C, 4시간), 조단백질은 질소정량법(N×6.
0)를 제조하였다. 실험사료 제조는 우선 모든 사료원들을 파쇄기를 이용하여 분말형태로 일정하게 만들고, 각 사료원들을 사료조성표에 따라 무게를 재고 혼합한 다음 사료원 총량의 30-40%에 해당하는 증류수를 첨가하여 사료혼합기(NVM-14-2P, Korea)로 혼합 및 반죽한 다음 소형초파기(SMC-12, Korea)를 사용하여 직경 3 mm 크기로 성형하였다. 성형된 실험사료는 -70℃ 동결냉동 건조기에서 건조하여, 시브(Sieve)로 적당한 크기의 사료로 가공하였으며, 사료 공급 전까지 -20℃ 냉동고에 보관하였다.
7℃)로 자연수온에 의존하였다. 실험사료는 1일 2회(09:00, 17:00) 만복 공급하였으며, 12주간 사육 실험을 실시하였다.
어체 측정은 4주 간격으로 실시하였으며, 성장률을 측정하기 위하여 24시간 절식시킨 후 MS-222 (100 ppm)로 마취시켜 전체무게를 측정하였다. 실험 종료후, 증중율(weight gain, WG), 사료효율(feed efficiency, FE), 일간성장률(specific growth rate, SGR) 및 생존율(survival rate)을 조사하였다.
이어서 다시 PBS로 세척한 다음 TMB color developing agent를 90 μL 분주한 후에 37℃에서 색 변화를 확인한 후에 TMB stop solution을 10 μL 분주하여 노란색으로 변하는 것을 확인 한 후 30분 이내에 micro plate reader (Bio-Rad)로 450nm에서 흡광도를 측정하였다.
근육조직내 단백질 변화를 분석하기 위해, 근육조직을 PBS 용액으로 균질화 시킨 후 10,000 rpm (4℃)에서 20분간 원심분리한 다음 상층액을 취하여 BCA protein assay kit (Thermo scientific, Rockford, IL, USA)로 단백질량을 측정하였다. 이후 각 실험군을 동량의 단백질 농도로 하여 12% SDS-PAGE 로 전기영동한 다음 Coomassie brilliant blue로 염색하였다.
혈중 IGF-I activity는 Human IGF-I EIA kit (K032112, Komabiotech, Korea)를 사용하여 측정하였다. 즉, Antigenaffinity purified Goat anti-Human IGF-I pre-coated 96-well plate에 standard와 혈청을 100 μL 첨가하여 실온에서 2시간 반응시킨 후 PBS로 세척하였다.
이어서 다시 PBS로 세척한 다음 TMB color developing agent를 90 μL 분주한 후에 37℃에서 색 변화를 확인한 후에 TMB stop solution을 10 μL 분주하여 노란색으로 변하는 것을 확인 한 후 30분 이내에 micro plate reader (Bio-Rad)로 450nm에서 흡광도를 측정하였다. 활성은 대조군을 100%로 환산하여 분석하였다.
대상 데이터
사육실험은 평균 체중 55.8±0.6 g의 넙치를 1톤 PP 원형수조 9개에 30 마리씩 무작위로 선택하여 수용하였다.
실험에 사용된 미역(Undaria pinnatifida)은 부산광역시 기장산이며 깨끗하게 씻은 다음 동결건조하였다. 미역 분말 600 g을 대용량 추출용기에 넣고 15 L의 증류수를 첨가하여 실온에서 3시간 동안 교반하면서 추출하였다.
데이터처리
분석결과는 SPSS 프로그램(Statistical Package for Social Science, SPSS Inc, Chicago, IL, USA)을 이용하여 반복측정에 의한 One-way ANOVA test를 실시한 후 Duncan’s multiple range test (P<0.05)로 평균간의 유의성 검증을 실시하였다.
이론/모형
25), 조회분은 직접회화법으로 분석하였다. 조지방은 샘플을 12시간 동결 건조한 후, Soxtec system 1046 (Tacator AB, Sweden)을 사용하여 soxhlet 추출법으로 분석하였다. 또한 혈액내 IGF-I과 IGFBPs의 분석을 위해 어체를 마취하여 정맥으로부터 채혈하여 원심분리한 뒤 분리한 혈청을 -75°C에 보관하여 실험에 사용하였다.
성능/효과
12주간 사육실험 결과, 증체율과 일간성장률은 미역 추출물 1.0%를 첨가한 실험구가 대조구에 비해 유의하게 높은 성장을 보였으며(P<0.05), 0.5% 첨가한 실험구에 비해서는 유의한 차이가 없었다(P>0.
넙치 근육조직의 단백질을 전기영동한 결과 200-250 kDa 부근에서 미역을 섭취한 군에서 특이적인 단백질의 발현이 관찰되었으며, 미역 추출물의 농도가 증가할수록 단백질의 발현량이 증가하였다(Fig. 1). 이는 미역 추출물 중 당단백질이 넙치의 생리활성에 영향을 미칠 것으로 추측되며, myosin의 heavy chain이 보임으로써 단백질의 분석 지표로 사용할 수 있을 것으로 보여진다(Table 3).
, 1998). 본 연구결과에서도 혈액 내 IGF-I의 증가로 인하여 약 43 kDa 부근에서 IGFBP-3가 대조구와 비교하여 미역 추출물을 첨가한 실험구에서 발현량이 증가하는 것을 볼 수 있었으며, 약 36 kDa 부근에서 IGFBP-1이 대조구에 비해 미역 추출물을 첨가한 실험구에서 발현량이 감소하였다(Fig. 3). 이는 혈액 내 IGF-I의 증가로 인하여 IGFBP-3가 미역 추출물을 첨가한 실험구에서 발현이 증가하고, 성장에 필요한 IGF-I 합성을 저해하는 IGFBP-1은 발현량이 감소하는 것을 확인하였다(Park, 2006).
, 1998). 본 연구에서 IGF-I 성장인자의 혈액 내 변화를 살펴본 결과, 미역 추출물 0.5%, 1.0% 첨가한 실험구가 대조구에 비해 각각 10.8%, 13.7% 증가한 것으로 나타나(Fig. 2) 성장 촉진에 관여한 것으로 사료된다.
, 2011). 본 연구에서도 대조구에 비해 미역 추출물을 첨가한 실험구에서 IGF-I protein 발현량이 증가하는 것을 확인하였기 때문에 면역기능과 관련된 interluekin단백질을 측정한 결과, 미역 추출물 실험구에서 대조구에 비해 interluekin 단백질의 발현량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히 interluekin-2, 4, 6, 12의 종류에 따라 발현량의 차이는 나타나지만 모두 농도 의존적으로 증가하였다(Fig.
05). 사료효율은 미역 추출물을 첨가한 실험구(U0.5, U1.0)에서 대조구와 비교하여 유의하게 높은 값을 보였다(Table 2). 이와 같이 미역 추출물의 우수한 성적에도 불구하고, 일부 연구자들은 사료내 첨가되는 해조류의 종류와 농도에 따라 어체의 성장률이 감소하거나 증가하며(Kim et al.
이상의 결과들은 해조류인 미역 추출물이 넙치 치어의 성장과 면역력을 증진시킬 수 있는 사료첨가제로 사용 가능한 것을 보여 주었다.
0pt">∙흡수를 돕는 다양한 생리활성 물질이 어류의 성장 및 사료효율에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 한편, 전어체의 수분, 조지방, 회분 함량은 유의한 차이는 보이지 않았으나, 조단백질은 미역 추출물 1.0%를 첨가한 실험구가 가장 높은 값을 보였는데, 이는 미역 추출물이 어체 내 성장을 가속화하여 근육 내 단백질 축적에 영향을 미친 것으로 추측된다(Table 2).
후속연구
1). 이는 미역 추출물 중 당단백질이 넙치의 생리활성에 영향을 미칠 것으로 추측되며, myosin의 heavy chain이 보임으로써 단백질의 분석 지표로 사용할 수 있을 것으로 보여진다(Table 3).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해조류의 효능은 무엇인가?
해조류는 다량의 단백질, 비타민, 무기질과 다당류를 가지고 있어 식품으로서 뿐만 아니라 항비만(Maeda et al., 2005), 종양성장 억제(Hirayasu et al., 2005), 항산화 활성(Yuan and Walsh, 2006), 간독성 해독작용(Hwang et al., 2008) 등 항암, 항염증, 면역증강 효과를 가지는 것으로 보고되고 있다. 최근에는 이와 같이 다양한 생리활성물질을 함유하고 있는 해조류를 양어 사료에 적용하여 첨가제로서의 가능성을 알아보기 위해, 넙치(Kim et al.
방사무늬김의 효능은 무엇인가?
, 2011). 그러나, 이들 대부분의 연구에서는 해조류 분말을 그대로 사료에 첨가하여 성장과 면역력을 연구하였으며, 해조류가 가진 단백질이나 다당류와 같은 특정 성분을 섭취하였을 때 어체 내 성장 및 면역과 관련된 내인성 인자에 관한 연구는 거의 이루어지지 않고 있으며, 일부 포유류에서 방사무늬김(Porphyra yezoensis)의 당단백질 추출물이 간독성의 해독작용을 하는 것으로 밝혀진 바 있다(Hwang et al., 2008).
insulin-like growth factor 중 어류의 성장을 조절하는 중요한 지표는 무엇인가?
, 2000; Peter and Marchant, 1995), IGFs의 활성은 GH와 IGF농도를 증가 혹은 억제시키는 다른 내분비 조절자 및 IGF binding proteins (IGFBPs)의 존재여부에 따라 조절된다(Peterson and Waldbieser, 2009). Duan and Xu (2005)는 세포수준에서 IGFs가 세포분열, 분화, 이동, 성장, 대사, 수축 등을 자극하는 것으로 보고하였으며, 특히 IGF-I은 어류의 성장을 조절하는 중요한 지표로서 작용하는 것으로 알려져 있으며(Vera Cruz et al., 2006), 조피볼락(Nam et al.
참고문헌 (24)
Baxter RC. 1993. Circulating binding proteins for the insulinlike growth factors. Trends Endocrinol Metab 4, 91-96.
Cha BK, Chang MW, Jung YK, Kim KH. 2006. Effects of Eucalyptus and Geranium on Production of IL-2 and IL-4 in Mouse Splenocytes. J Life Sci 16, 162-167.
Hwang HJ, Kwon MJ, Kim IH, Nam TJ. 2008. Chemoprotective effects of a protein from the red algae Porphyra yezoensis on acetaminophen-induced liver injury in rats. Phytother Res 22, 1149-53.
Hirayasu H, Yoshikawa Y, Tsuzuki S and Fushiki T. 2005. Sulfated polysaccharides derived from dietary seaweeds increase the esterase activity of a lymphocyte tryptase, granzyme A. J Nutr Sci Vitaminol 51, 475-477.
Kim KD, Seo JY, Hong SH, Kim JH, Byun HG, Kim KW, Son MH and Lee SM. 2011. Effects of dietary inclusion of various additives on growth performance, hematological parameters, fatty acid composition, gene expression and histopathological changes in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus. Kor J Fish Aquat Sci 44, 141-148.
Kim SS, Jang JW, Song JW, Lim SJ, Jeong JB, Lee SM, Kim KW, Son MH and Lee KJ. 2009. Effects of dietary supplementation of alga mixtures (Hizikia fusiformis and Ecklonia cava) on innate immunity and disease resistance against Edwardsiella tarda in olive flounder (Paralichthys olivaceus). Kor J Fish Aquat Sci 42, 614-620.
Kim SS and Lee KJ. 2008. Effects of dietary kelp (Ecklonia cava) on growth and innate immunity in juvenile olive flounder Paralichthys olivaceus (Temminck et Schlegel). Aquacult Res 39, 1687-1690.
Maeda H, Hosokawa M, Sashima T, Funayama K and Miyashita K. 2005. Fucoxanthin from edible seaweed, Undaria pinnatifida, shows antiobesity effect through UCP1 expression in white adipose tissues. Biochem Biophys Res Commun 332, 392-397.
Nam TJ, Lee SM and Pyeun JH. 1998. Effects of insulin-like growth factor-I (IGF-I) on body weight and the concentration of serum IGF binding proteins in Korean rockfish (Sebastes schlegeli). J Korean Fish Soc 31, 774-778.
Park SH. 2006. The Regulation of Insulin-Like Growth (IGF) Factors and IGF Binding Proteins by High Glucose in Mesangial Cell. J Exp Biomed Sci 10, 203-210.
Pham MA, Lee KJ, Lee BJ, Lim SJ, Kim SS, Lee YD, Heo MS and Lee KW. 2006. Effects of dietary Hizikia fusiformis on growth and immune responses in juvenile olive flounder (Paralichthys olivaceus). Ian-Aust J Anim Sci 19, 1769- 1775.
Peterson BC and Waldbieser GC. 2009. Effects of fasting on IGF-I, IGF-II, and IGF-binding protein mRNA concentrations in channel catfish (Ictalurus punctatus). Domest Anim Endocrinol 37, 74-83.
Planas JV, Mendez E, Banos N, Capilla E, Navarro I and Gutierrez J. 2000. Insulin and IGF-I receptors in trout adipose tissue are physiologically regulated by circulating hormone levels. J Exp Biol 203, 1153-1159.
Refstie S, Storebakken T, Baeverfjord G and Roem AJ. 2001. Long-term protein and lipid growth of Atlantic salmon (Salmo salar) fed diets with partial replacement of fish meal by soy protein products at medium or high lipid level. Aquaculture 193, 91-106.
Ryu HS, Kim KO, Kim HS. 2009. Effects of plant water extract Codonopsis Lanceolatae on mouse immune cell activation ex vivo. Korean J Nutr 42, 207-212.
Soler-Vila A, Coughlan S, Guiry MD and Kraan S. 2009. The red alga Porphyra dioica as a fish-feed ingredient for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): effects on growth, feed efficiency, and carcass composition. J Appl Phycol 21, 617-624.
Song JW, Jang JW, Kim SS, Oh DH, Cha JH and Lee KJ. 2011. Effect of dietary supplementation with alga (Hizikia fusiformis and Ecklonia cava) on the non-specific immune responses of parrot fish Oplegnathus fasciatus. Kor J Fish Aquat Sci 44, 332-338.
Vera Cruz EM, Brown CL, Luckenbach JA, Picha ME, Bolivar RB and Borski RJ. 2006. Insulin-like growth factor-I cDNA cloning, gene expression and potential use as a growth rate indicator in Nile tilapia, Oreochromis niloticus. Aquaculture 251, 585-595.
Yuan YV and Walsh NA. 2006. Antioxidant and antiproliferative activities of extracts from a variety of edible seaweeds. Food Chem Toxicol 44, 1144-1150.
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