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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 다양한 염분 농도가 어린 돌기해삼의 생존과 외부환경의 변화에 직접적으로 반응하는 피부계에 어떠한 영향을 미치는지 관찰하여, 환경변화와 관련된 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 고정된 시료들은 파라핀 절편법에 의해 4-5 ㎛ 두께로 연속절편 하였다. 그 후 AB-PAS(pH 2.5) 반응을 실시하여 광학현미경 관찰용 조직표본을 개체 당 10장씩 제작하였으며, 장당 10부분의 조직절편 (100절편/개체)을 image measurement system(FOCUS technology, 2005)이 부착된 광학현미경(Olympus, CX31)으로 분석하였다. 진피층 내 분비세포의 분포(분비세포 면적/진피층 면적)는 실험구 당 100지점씩 3회 반복 측정하여 백분율(%)로 나타냈다.
- 다양한 염분 농도에 따른 어린 돌기해삼의 생존과 피부계의 구조적 이상을 관찰하였다. 돌기해삼의 크기 및 수는 습중량 1.
- 실험 염분농도는 증류수와 천일염을 이용하여 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 및 40 psu로 설정하였다. 수온은 17℃로 유지하였고, 96시간 동안 다양한 염분에 노출 시킨 후 자연해수(17℃, 33 psu)에 7일 동안 수용하여 생존 여부를 관찰하였다. 실험기간 동안 먹이공급과 산소공급은 하지 않았으며, 실험해수는 매일 오전 11시에 전량 교환하였다.
- 실험 염분농도는 증류수와 천일염을 이용하여 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 및 40 psu로 설정하였다. 수온은 17℃로 유지하였고, 96시간 동안 다양한 염분에 노출 시킨 후 자연해수(17℃, 33 psu)에 7일 동안 수용하여 생존 여부를 관찰하였다.
- 2 g, 250 개체였다. 실험농도는 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 및 40 psu 였으며, 96시간 노출 후 7일간 일반해수에서 회복과정을 통해 생존을 관찰하였다. 그 결과 25-35 psu에 노출된 개체들은 모두 100%의 생존율을 보였으며, LC50은 21.
- 매일 실험해수를 교환하기 전 실험농도별로 2-3마리의 생존개체를 Bouin's fluid에 고정하였다. 조직학적 관찰을 위한 표본은 노출기간은 24시간마다, 회복기간은 격일로 채집하였다. 고정된 시료들은 파라핀 절편법에 의해 4-5 ㎛ 두께로 연속절편 하였다.
대상 데이터
- 구입 후 17℃, 33 psu의 해수에서 4주간 순치시킨 다음 습중량 1.0±0.2 g의 어린 해삼 250개체를 실험에 이용하였다.
- 본 연구에 사용한 어린 돌기해삼, Apostichopus japonicus는 2011년 10월에 전라남도 완도군의 종묘생산업체에서 구입하였다. 구입 후 17℃, 33 psu의 해수에서 4주간 순치시킨 다음 습중량 1.
데이터처리
- 생존율은 노출시간 및 회복일수에 따른 누적사망률을 생존율로 환산하였으며, SPSS 10.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL) 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 노출에 따른 치사농도(Lethal Concentration LC)는 probit model을 이용하여 반수치사농도 (96-h LC50)를 구하였다.
이론/모형
- 조직학적 관찰을 위한 표본은 노출기간은 24시간마다, 회복기간은 격일로 채집하였다. 고정된 시료들은 파라핀 절편법에 의해 4-5 ㎛ 두께로 연속절편 하였다. 그 후 AB-PAS(pH 2.
- , Chicago, IL) 통계 프로그램을 이용하여 분석하였다. 노출에 따른 치사농도(Lethal Concentration LC)는 probit model을 이용하여 반수치사농도 (96-h LC50)를 구하였다.
성능/효과
- 1]과 같이 24시간 내에 전 개체가 사망하였다. 10 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 24시간에 50%, 48시간에 0%의 생존율을 보였다. 15 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 노출 24시간까지는 전 개체가 생존하였으나, 노출 48시간에 50%로 감소한 후 72시간에 전 개체가 사망하였다.
- 10-20 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 대조구에 비해 상피층의 두께가 감소하였으며, 상피세포 핵 응축, 괴사 및 분비세포 감소가 관찰되었다[Fig. 2. B, C]. 40 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 10-20 psu에 노출된 개체들과는 다르게 상피세포 비대, 분비세포 증가가 나타났다[Fig.
- 15 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 노출 24시간까지는 전 개체가 생존하였으나, 노출 48시간에 50%로 감소한 후 72시간에 전 개체가 사망하였다. 20 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 노출 72시간에 90%, 96시간에 70%의 생존율을 보였으나, 회복 2일(40%)부터 점차 감소하여 회복 5일에 전 개체가 사망하였다. 25 psu, 30 psu 및 35 psu에 노출된 개체들은 96시간 노출 및 회복 7일 동안 생존에 영향을 받지 않았다.
- 5]. 40 psu의 염분 농도에 노출된 개체들은 꾸준한 증가로 인해 노출 96시간에 0.0093%로 증가하였고[Fig. 4. D], 회복일수에 따라 감소하는 경향을 보였지만, 회복 7일째에도 0.0040%로 다소 높게 나타났다 [Fig. 5].
- B, C]. 40 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 10-20 psu에 노출된 개체들과는 다르게 상피세포 비대, 분비세포 증가가 나타났다[Fig. 2. D]. 25-35 psu의 염분 농도에 노출된 개체들은 대조구와 별다른 차이를 보이지 않았다.
- 25 psu, 30 psu 및 35 psu에 노출된 개체들은 96시간 노출 및 회복 7일 동안 생존에 영향을 받지 않았다. 40 psu의 염분농도에 노출된 개체들은 96시간 노출에서는 사망개체가 관찰되지 않았지만, 회복 6일부터 생존율의 감소를 보였으며, 회복 7일에 70%를 나타냈다. 염분 농도별 노출에 따른 해삼의 반수치사농도(LC50)는 21.
- 실험농도는 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 및 40 psu 였으며, 96시간 노출 후 7일간 일반해수에서 회복과정을 통해 생존을 관찰하였다. 그 결과 25-35 psu에 노출된 개체들은 모두 100%의 생존율을 보였으며, LC50은 21.05 psu로 나타났다. 돌기해삼의 피부계는 20 psu 이하의 염분 농도에 노출된 개체들의 경우 상피층 두께 감소, 상피세포 핵 응축, 점액세포 감소 및 진피층 결합조직의 성긴 배열 등이 주로 관찰되었다.
- 본 연구 결과에서는 17℃, 33 psu에 순응된 1.0±0.2 g의 개체들 중 20 psu 이하와 40 psu의 농도에 노출된 개체들에서 생존에 영향이 있는 것으로 나타났다.
- , 1994). 본 연구결과 역시 저염분인 20 psu 이하에 노출된 개체들은 상피세포 핵 응축, 상피층 두께 감소, 점액세포의 소멸이 나타났으며, 고염분인 40 psu에 노출된 개체들은 상피세포 비대 및 점액세포 증가 현상이 관찰되어 염분농도에 따른 구조적 이상이 생존과 관련이 있으며, 저염분 일수록 더욱 밀접한 관련성을 갖는 것으로 보인다. 특히 진피층 결합 조직의 경우 저염분과 고염분이 뚜렷한 차이를 보이고 있었으며, alcian blue에 양성반응을 보이는 분비세포 역시 염분 농도에 따라 분포비율에서 차이를 보였다.
- 염분 농도에 따른 돌기해삼의 생존은 23℃, 30 psu에 순응된 0.43±0.11 g 개체들을 6시간 동안 2.5 psu 간격으로 염분 농도를 떨어뜨린 결과, 20 psu에서는 46.7%, 25 psu에서는 66.7%로 나타났으며(Meng et al., 2011), 17℃, 32 psu에 순응된 2.56±0.08 g의 개체들에서는 22-38 psu에서 60일 동안 실험한 결과 모든 실험 농도에서 100%의 생존율을 보였다(Zhang et al., 2011).
- 하지만 이와는 반대로 40 psu의 염분 농도에 노출된 개체들은 상피세포 핵의 비대, 점액세포 증가 및 진피층 결합조직의 치밀배열 등이 나타났다. 진피층에서 관찰된 alcian blue(pH 2.5) 양성 분비세포들은 20 psu 이하에서는 노출 24시간 내에 대조구에 비해 급격한 증가 및 감소폭을 보였다. 40 psu 에서는 노출시간이 길어질수록 증가한 후 회복일수에 따른 감소경향을 보였다.
- 본 연구결과 역시 저염분인 20 psu 이하에 노출된 개체들은 상피세포 핵 응축, 상피층 두께 감소, 점액세포의 소멸이 나타났으며, 고염분인 40 psu에 노출된 개체들은 상피세포 비대 및 점액세포 증가 현상이 관찰되어 염분농도에 따른 구조적 이상이 생존과 관련이 있으며, 저염분 일수록 더욱 밀접한 관련성을 갖는 것으로 보인다. 특히 진피층 결합 조직의 경우 저염분과 고염분이 뚜렷한 차이를 보이고 있었으며, alcian blue에 양성반응을 보이는 분비세포 역시 염분 농도에 따라 분포비율에서 차이를 보였다. 저염분과 고염분에서 나타난 분비세포의 분포 변화는 생존율과 피부계의 조직학적 변화와도 어느 정도 상관성을 가지고 있었다.
후속연구
- , 2007). 본 결과에서 alcian blue에 양성반응을 보이는 분비세포의 증가 및 감소는 기존 보고와 같이 해삼의 수축 및 이완 그리고 회복 등에 밀접하게 관여하는 것으로 보이지만, 추후 다양한 연구가 수행된다면 정확한 결론을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
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