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문제 정의
- 본 연구는 남해안 거제 해역에서의 감성돔의 생식소 성숙, 산란에 따른 근육 내 RNA/DNA, 단백질, 혈액생화학적 변화 등을 분석하여 이들 개체군의 생리적인 연간 건강도 변화를 조사하였다.
제안 방법
- 경상남도 거제시 연안해역(지도부근)에서 2010년3월부터 2011년 2월까지 월별로 30∼40마리씩 수집한 감성돔 총 529마리의 체중, 길이를 측정 한 후 해부를 하여 간과 생식소를 분리하고 암수를 구별한 후 무게를 측정하여 생식소중량지수 GSI (=생식소중량×100/체중)와 간중량지수 LSI (=간중량×100/체중)를 산정하였다(Fig. 1).
- 월별로 수집한 감성돔 총 442마리의 미부동맥에서 헤파린 처리를 한 일회용 주사기로 약 1,000 µL의 혈액을 채취하여 혈장을 분리한 후(8,000 rpm, 4℃, 15분) 혈액자동분석기(Fuji dry chem. 3500, Japan)로1 4가지 항목을 측정하였다.
- 3500, Japan)로1 4가지 항목을 측정하였다. 첫째, 조직의 손상정도를 나타내는 지표로 세포막의 투과성과 파괴여부를 예측할 수 있는 AST (aspartate aminotransferase), ALT (alanine aminotransferase) 둘째, 지질대사능력의 지표로 TG (triglyceride), CHO (cholesterol) 셋째, 스트레스의 지표로 glucose, 넷째, 생리기능 평가에 LDH(lactate dehydrogenase), BUN (blood urea nitrogen)와 UA (uric acid), 간과 신장 같은 조직의 상태를 파악하기 위하여 ALP (alkaline phosphatase), 그 외에 Ca, IP (무기인) 그리고 면역기능의 지표로 총단백질(total protein), ALB (albumin), globulin 그리고 스트레스의 지표로 glucose 농도를 조사하였다.
- 핵산측정용으로 분리한 상등액 중 50 µL에 250 µL Coomassie Brilliant Blue (G-250)를 혼합하여 microplate reader (Multiskan Spectrum, Thermo Fisher, Germany)에 분주하고 595 nm에서 흡광도를 측정하여 근육내 단백질 함량을 조사하였다.
- 핵산함량의 측정은 Clemmesen (1994)과 Belchier 등(2004)의 분석법을 변형하여 형광광도법으로 Microplate reader (Varioskan flash, Thermo Sci.)를 사용하여 측정하였다(Kim 등, 2005). 등지느러미 밑부분의 근육을 채취하여 동결건조한 후(-50℃, 24 hr), 무게를 측정하여 Tris-ethylenediaminetetraacetic acid (TE;5mM Tris-HCl, 0.
성능/효과
- 8∼10월까지 조사된 자연산 감성돔의 경우 전량이 암컷으로 8월에 연중 가장 높은 활성인 6.2 ± 0.6 U/L를 보였고 그 후 점차 감소하여 12월경에는 수컷 3.7 ± 0.3U/L, 암컷 2.5 ± 0.13 U/L의 안정적인 활성을 보였다.
- 또한 glucose 변화는 여름철 수온의 증가와 함께 에너지 소비가 증가하여 혈중 농도가 감소하는데 본 연구에서도 산란기인 7월에 농도가 급격히 감소하여 산란과정으로 인한 급격한 체내 에너지 소비와 더불어 해수의 수온상승에 의한 대사 작용의 증가와 관련된 것으로 추정되었다. AST와 ALT의 변화를 보면 AST는 11월의 특이적인 급격한 활성의 증가를 제외하고 생식소 성숙기인 5월까지 증가하다가 산란기에 감소한 반면 ALT는 성숙기에는 낮은 활성을 보이다 산란기에 급격히 증가하여 높은 활성을 보인 후 점차 감소하는 것으로 나타났다. 혈중 단백질은 뚜렷한 경향을 보이지는 않았으나 생식소 성숙과 함께 증가하여 산란기에 점차 감소하며 그 이후는 증감을 반복하면서 서서히 감소하는 경향을 보였다.
- Globulin의 농도는 albumin과 유사한 패턴으로 변화하여 암수 모두 5월에 가장 높은 농도인 3.17 ± 0.14 U/L, 2.57 ± 0.16 U/L로 각각 조사되었다.
- 본 연구에서 GSI는 5월에 가장 높은 값을 보여 성숙기로 추정되며 그 후 급격히 감소하여 6～7월에 산란이 이루어지는 것을 파악할 수 있었다. 간중량 지수는 수컷의 경우 성성숙과 상관없이 서서히 증가하여 생식주기와 관련된 뚜렷한 경향을 파악하기 어려운데 반하여 암컷은 생식소가 성숙되는 시기에 점차 증가하여 5월과 6월에 최대치에 달하고 산란과 더불어 다시 감소하는 패턴을 볼 수 있으며 다시 11월부터 서서히 증가하는 것으로 나타났다.
- 감성돔 수컷의 연간 생식소중량지수 변화를 보면 3월에 2.87 ± 0.20%에서부터 5월 9.19 ± 0.52%로 급격히 증가하여 최대값에 달하였으며 그 이후 7월에 1.63± 1.53%, 11월에 0.47 ± 0.43%로 감소하였다.
- 한편 산란시기에 주로 증가하는 요소는 ALT, BUN, UA로서 산란과정 상의 일부 조직의 손상이 증가 된 것으로 추정되었다. 그러나 RNA, DNA 농도와 RNA/DNA 비의 연중 변화는 생식소가 성숙하는 동안에 근육내 RNA/DNA 비가 감소하였으나 산란이 이루어지는 시기에 급격히 증가하는 것으로 나타나 산란기간의 에너지 소모로 인한 건강상태가 빠르게 회복이 되는 특성을 보였다.
- 면역력의 지표로 활용되는 albumin과 globulin의 농도를 보면 계절적인 뚜렷한 패턴을 보이지 않았지만 생식소가 성숙하는 5월까지 점차 증가하는 것으로 나타났으며 산란이 일어나는 6월과 7월에 다소 감소하였고 수온이 낮은 겨울과 초봄에 가장 낮은 농도를 보였다. 대부분의 척추동물의 간에 존재하는 globulin 같은 스테로이드 운반체 단백질과 스테로이드를 유도하는 단백질(vitellogenins, egg shell protein)의 합성과 방출이 어류 성 성숙과 밀접하게 증가함을 보인다는 Arukwe와 Goksoyr (2003)의 연구와 같이 본 연구에서도 생식소가 성숙하는 기간에 증가하는 것으로 파악되었다.
- 본 연구에서 거제 해역에 서식하는 감성돔을 조사한 결과 크기가 평균 33.7 cm 로 8～10월에는 수컷을 채집할 수 없었으나 암컷은 전 기간에 걸쳐 수집이 가능하여 환경과 산란시기와 관련된 건강도의 변화양상을 파악할 수 있었다. GSI와 LSI는 성숙주기와 관련하여 성숙기에 가장 높은 값을 보이며 산란이 이루어진 후에 낮아지는 것으로 알려져 있다(Htun-Han, 1978;Mahboob과 Sheri, 1997; Eliassen과 Vahl, 1982).
- LDH는 각 조직의 손상에 의해 증가하며 체내 모든 조직이나 세포에 분포되어 있는데 pyruvate와 lactate 사이의 상호전환에 관여하며 혐기성 대사과정에서 생성되어 적은 양이 혈액으로 방출된다(Childress와Somero, 1990; Selch와 Chipps, 2007). 본 연구에서 수컷의 경우는 산란기인 7월까지 점차적으로 증가하는데 반하여 암컷의 경우는 급격한 활성의 변화가 있으며 산란이 종료된 8월부터 10월까지 매우 높은 활성을 보였다. 이는 산란행동이외의 먹이포획, 도피 등과 같은 혐기성 에너지 소비와 관련되었다는 조사와 관련이 있을 것으로 추정되었다(Schoenebeck과 Brown, 2012).
- 그러나 핵산비와 생식주기와 관련된 연구는 많이 이루어져 있지 않으며 위의 연구와 같이 대부분 담수어에 국한되어있다. 본 연구에서 해산어인 감성돔은 생식소가 성숙하는 시기인 4～5월에 근육내에 낮은 RNA/DNA 비를 보이다가 산란기인 6, 7월까지 점차 증가하여 근육내 가장 높은 RNA/DNA 비를 보였으며 겨울철에 다시 낮은 비를 보였다. 이는 감성돔은 산란이 이루어지는 동안에 먹이섭취가 활발하여 산란 스트레스에서 빠르게 회복이 되어 근육단백질의 합성이 활발한 것을 의미한다(Zaboukas 등, 2006).
- 단백질 이화작용에 의하여 생성되며 신장에 의하여 혈액에서 제거되는 BUN은 척추동물에서 간, 아가미, 신장 기능의 이상지표로 많은 활용이 되어 왔으며 한편으로 먹이섭취가 활발한 시기에 급증한다는 많은 연구들이 발표되어왔다(Gershanovich와 Potoskij,1992; Tatrai, 1981, Kikuchi 등, 1991). 본 연구에서 혈중 농도를 보면 산란기인 7월에 암컷과 수컷 모두 최대값을 보였는데 산란으로 인한 에너지대사의 증가와 여름철 수온상승과 더불어 먹이섭취가 활발하였을 것으로 추정이 가능하며 ALT가 산란기에 활성이 증가한 것과 관련하여 조직의 일부 손상이 예측이 되었다. Uric acid의 경우는 생식소가 성숙하는 시기에 가장 낮은 값을 보였는데 암컷의 경우 8월에 RNA 농도가 점차 감소하는 시기에 가장 높은 값을 보여 핵산의 분해에 의하여 생성이 되고 먹이원의 질소, glutamine,asparate와 glycine으로부터 새롭게 생성이 되는 원리(Claybrook, 1983; Regnault, 1987)와 비교할 때 본 연구에서도 먹이 섭취가 증가하였다는 추정과 근육내 핵산이 감소한 분석 결과와 일치한다고 볼 수 있다.
- 본 연구에서는 거제해역에 서식하는 감성돔 개체군의 생식주기와 관련한 생화학적, 혈액학적 변화를 조사한 결과 혈액내의 효소 및 혈액의 성분 중 생식소 성숙이 이루어지는 시기에 증가한 것은 AST, CHO, TG, TP, glucose, globulin, ALP, IP로서 성성숙과 관련하여 에너지 이동과 대사 작용이 활발하여진 것을 확인하였다. 한편 산란시기에 주로 증가하는 요소는 ALT, BUN, UA로서 산란과정 상의 일부 조직의 손상이 증가 된 것으로 추정되었다.
- 성 성숙기 암컷의 혈중 Ca 농도 증가는 Ca과 결합하는 난황전구체, vitellogenin의 생성과 관련된 것이며, IP는 어류의 성장과 관련된 필수요소로서 골격의 발달과 생식주기와 밀접한 관계를 갖고 있으며 탄수화물, 지질, 아미노산 등의 대사 작용에 중요한 역할을 담당하고 있다(Baeverfjord 등, 1998; Hardy 와 Shearer,1985). 본 연구에서는 혈중 단백질, Ca과 IP 등의 이온 상태 또한 암컷이 수컷보다 생식소가 성숙하는 시기에 더 높은 것으로 나타나 성 성숙과 관련하여 대사 작용이 활발하여진 것으로 파악되었다.
- 또한 ALP (alkaline phosphotase)의 활성은 생식소 성숙기에 증가하는 것을 볼 수 있는데 이는 vitellogenesis 과정에 vitellogenin의 hepatic synthesis에 인산을 제공하는 중요한 효소계로 작용하기 때문이라고 알려져 있다(Jonston 등, 1987). 본 연구에서도 생식소 성숙기에 암수 모두 ALP 활성의 증가를 보였으나 산란기에도 급격히 감소하지는 않았으며 겨울철까지 서서히 감소하였다.
- GSI와 LSI는 성숙주기와 관련하여 성숙기에 가장 높은 값을 보이며 산란이 이루어진 후에 낮아지는 것으로 알려져 있다(Htun-Han, 1978;Mahboob과 Sheri, 1997; Eliassen과 Vahl, 1982). 본 연구에서 GSI는 5월에 가장 높은 값을 보여 성숙기로 추정되며 그 후 급격히 감소하여 6～7월에 산란이 이루어지는 것을 파악할 수 있었다. 간중량 지수는 수컷의 경우 성성숙과 상관없이 서서히 증가하여 생식주기와 관련된 뚜렷한 경향을 파악하기 어려운데 반하여 암컷은 생식소가 성숙되는 시기에 점차 증가하여 5월과 6월에 최대치에 달하고 산란과 더불어 다시 감소하는 패턴을 볼 수 있으며 다시 11월부터 서서히 증가하는 것으로 나타났다.
- 수컷의 경우는 8∼10월까지 샘플을 수집하지 못해 정확한 경향을 파악하기 어려우나 3월부터 7월까지 점차 증가하는 것으로 나타났다.
- 그러나 근육내 단백질 함량은 11월을 제외하고 암컷과 수컷 그리고 계절적인 큰 변화를 보이지 않고 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있음으로 단백질 합성과 관련된 RNA가 다량 생산이 되었지만 체세포 단백질을 형성하기 보다는 다른 생리적 활성과정과 산란에 필요한 에너지로 이용되었을 것으로 추정되었다. 자연에서 생물은 먹이생물의 생체량, 수온, 염분 등과 같은 환경요인에 의하여 영향을 받는 것으로 지역적인 특성에 따라 활발한 먹이섭취가 가능하여 생식소가 성숙하고 산란하는 시기에도 지속적으로 성장이 가능한 상태를 유지하는 것으로 판단되었다.
- 채집기간 중 8∼10월 사이에는 수컷을 볼 수 없었으며 전량 암컷으로 파악되었다.
- AST와 ALT의 변화를 보면 AST는 11월의 특이적인 급격한 활성의 증가를 제외하고 생식소 성숙기인 5월까지 증가하다가 산란기에 감소한 반면 ALT는 성숙기에는 낮은 활성을 보이다 산란기에 급격히 증가하여 높은 활성을 보인 후 점차 감소하는 것으로 나타났다. 혈중 단백질은 뚜렷한 경향을 보이지는 않았으나 생식소 성숙과 함께 증가하여 산란기에 점차 감소하며 그 이후는 증감을 반복하면서 서서히 감소하는 경향을 보였다.
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