Florfenicol의 어류 병원성 세균에 대한 항균 효과와 경구 투여후 넙치 혈액에서의 약물동태학적 특성 Antimicrobial Activity of Florfenicol Against Fish Pathogenic Bacteria and Pharmacokinetics in Blood of Cultured Olive Flounder by Oral Administration원문보기
Florfenicol(FF)을 넙치(평균체중 $700{\pm}50$ g, $23{\pm}1.5^{\circ}C$)에 1일 1회 경구(20 mg/kg BW) 투여한 다음, 경시적(1시간~168시간)으로 혈청 내 FF의 잔류량을 HPLC로써 분석하였다. FF의 경구 투여에 따른 넙치 체내 약물 혈중농도 측정결과를 바탕으로 two-compartment model로 WinNonlin program을 이용하여 FF의 흡수, 배설, 반감기 등 약물동태학적 매개변수(parameter)를 조사하였다. 혈청중 농도-시간곡선하 면적(AUC)은 22.51 ${\mu}g{\cdot}h/mL$, 혈중최고농도($C_{max}$)는 0.84 ${\mu}L/mL$, 혈중최고농도에 도달하는 시간($T_{max}$)은 8.62 시간, 약물이 혈중에서 완전히 0이 되는 시점인 예상소실시간(Et)은 447 계산되었다. 본 연구에서 얻어진 결과는 넙치에 FF를 처방하여 치료 계획을 수립할 때 유용하게 활용될 것으로 여겨진다.
Florfenicol(FF)을 넙치(평균체중 $700{\pm}50$ g, $23{\pm}1.5^{\circ}C$)에 1일 1회 경구(20 mg/kg BW) 투여한 다음, 경시적(1시간~168시간)으로 혈청 내 FF의 잔류량을 HPLC로써 분석하였다. FF의 경구 투여에 따른 넙치 체내 약물 혈중농도 측정결과를 바탕으로 two-compartment model로 WinNonlin program을 이용하여 FF의 흡수, 배설, 반감기 등 약물동태학적 매개변수(parameter)를 조사하였다. 혈청중 농도-시간곡선하 면적(AUC)은 22.51 ${\mu}g{\cdot}h/mL$, 혈중최고농도($C_{max}$)는 0.84 ${\mu}L/mL$, 혈중최고농도에 도달하는 시간($T_{max}$)은 8.62 시간, 약물이 혈중에서 완전히 0이 되는 시점인 예상소실시간(Et)은 447 계산되었다. 본 연구에서 얻어진 결과는 넙치에 FF를 처방하여 치료 계획을 수립할 때 유용하게 활용될 것으로 여겨진다.
The pharmacokinetics of florfenicol (FF) after oral administration was studied in the cultured olive flounder, Paralichthys olivaceus, using high performance liquid chromatography (HPLC). After single administration of FF (20 mg/kg body weight) by oral route in olive flounder ($700{\pm}50$
The pharmacokinetics of florfenicol (FF) after oral administration was studied in the cultured olive flounder, Paralichthys olivaceus, using high performance liquid chromatography (HPLC). After single administration of FF (20 mg/kg body weight) by oral route in olive flounder ($700{\pm}50$ g, $23{\pm}1.5^{\circ}C$), the concentration in the serum was determined at 1, 5, 10, 15, 24, 30, 50 and 168 h post-dose. The kinetic profile of absorption, distribution and elimination of FF in serum were analyzed fitting to a two-compartment model by WinNonlin program. The area under the concentration-time curve (AUC), maximum concentration ($C_{max}$), time for maximum concentration ($T_{max}$) and elimination time were 22.51 ${\mu}g{\cdot}h/mL$, 0.84 ${\mu}g/mL$, 8.62 h and 447 h, respectively. The results of this study related to dosage and withdrawal times could be used for prescription of FF in field for the treatment of bacterial diseases in olive flounder.
The pharmacokinetics of florfenicol (FF) after oral administration was studied in the cultured olive flounder, Paralichthys olivaceus, using high performance liquid chromatography (HPLC). After single administration of FF (20 mg/kg body weight) by oral route in olive flounder ($700{\pm}50$ g, $23{\pm}1.5^{\circ}C$), the concentration in the serum was determined at 1, 5, 10, 15, 24, 30, 50 and 168 h post-dose. The kinetic profile of absorption, distribution and elimination of FF in serum were analyzed fitting to a two-compartment model by WinNonlin program. The area under the concentration-time curve (AUC), maximum concentration ($C_{max}$), time for maximum concentration ($T_{max}$) and elimination time were 22.51 ${\mu}g{\cdot}h/mL$, 0.84 ${\mu}g/mL$, 8.62 h and 447 h, respectively. The results of this study related to dosage and withdrawal times could be used for prescription of FF in field for the treatment of bacterial diseases in olive flounder.
Working solution은 500μL의 stock solution을 시험관에 취해 acetonitrile 500 μL를 가하여 1 mL (100 mg/L)로 맞춘 다음, 이 용액을 이동상으로 희석하였다. FF를 분리하기 위한 이동상 조성은 acetonitrile과 물을 35:65(v/v)의 비율로 조제하였으며, 측정파장은 226 nm, column 온도는 상온의 조건으로 실시하였다. HPLC는 HITACHI 6200LC 및 GILSON 712 system를 사용하였으며 기기분석 조건은 [Table 1]에 나타내었다.
5℃)에 1일 1회 경구(20 mg/kg BW) 투여한다음, 경시적(1시간∼168시간)으로 혈청 내 FF의 잔류량을 HPLC로써 분석하였다. FF의 경구 투여에 따른 넙치 체내 약물 혈중농도 측정결과를 바탕으로 two-compartment model로 WinNonlin program 을 이용하여 FF의 흡수, 배설, 반감기 등 약물동태학적 매개변수(parameter)를 조사하였다. 혈청중 농도-시간곡선하 면적(AUC)은 22.
Florfenicol(FF)을 넙치(평균체중 700±50 g, 23±1.5℃)에 1일 1회 경구(20 mg/kg BW) 투여한다음, 경시적(1시간∼168시간)으로 혈청 내 FF의 잔류량을 HPLC로써 분석하였다.
같은 어종이지만 투여량과 투여 방법이 다른 경우를 비교해 보았다. Yanong and Curtis(2005)는 Koi carp(Cyprinus carpio, 평균체중 144±44 g, 23∼25℃)에게 FF를 50 mg/kg BW가 되게 경구 투여한 결과, Tmax는 3.
그러므로 본 연구에서는 2004∼2005년에 양식 넙치와 조피볼락에서 분리한 세균을 이용해서 상법에 따라 MIC를 조사하였다.
그리고 0.2 mg의 p-iodonitrotetazolium violet를 40 μL 씩 well 마다 첨가하여, INT formazan의 생성에 의한 red color가 발색되지 않는 항균활성 농도를 조사하였다.
넙치 혈액에서 FF의 잔류량을 분석하기 위하여, 사용대상 어종의 권장 투여량(10 mg/kg)을 기준으로 실제 양식장에서 습관적으로 투여하는 2배에 해당하는 양(20 mg/kg)을 선택하였다. 실험어는 약제의 투여 하루 전부터 먹이를 공급하지 않았으며, 어체중 kg당 20 mg이 되도록 Jung et al.
실험어는 마취시키지 않고 미부혈관으로부터 주사기로 1마리 당 혈액 약 1∼2 mL를 채취, 상법에 따라서 혈청을 분리한 후 곧바로 -80℃에 보관하였다가 HPLC 분석에 이용하였다.
2 mg의 p-iodonitrotetazolium violet를 40 μL 씩 well 마다 첨가하여, INT formazan의 생성에 의한 red color가 발색되지 않는 항균활성 농도를 조사하였다. 이 때 세균은 brain heart infusion broth 배지(BHIB, Difco)를 이용하여 108 CFU/mL가 되도록 조절하였으며, FF는 증류수를 이용해서 10 mg/mL가 되도록 만든 뒤에 BHIB 배지로서 2배 계열희석을 실시하여 준비하였다.
투여가 종료된 직후를 0시간으로 간주하여 1, 5, 10, 15, 24, 30, 50, 168시간마다 5마리씩 시료를 채취하였다. 즉, 각 수조에서 1시간 및 24시간, 5시간 및 30시간, 10시간 및 50시간 그리고 15시간 및 168시간에 반복해서 채혈하였다. 실험어는 마취시키지 않고 미부혈관으로부터 주사기로 1마리 당 혈액 약 1∼2 mL를 채취, 상법에 따라서 혈청을 분리한 후 곧바로 -80℃에 보관하였다가 HPLC 분석에 이용하였다.
투여는 20마리를 대상으로 1회 강제로 실시하였으며 투여 후 5마리씩 4개의 수조에 나누어서 수용하였다. 투여가 종료된 직후를 0시간으로 간주하여 1, 5, 10, 15, 24, 30, 50, 168시간마다 5마리씩 시료를 채취하였다. 즉, 각 수조에서 1시간 및 24시간, 5시간 및 30시간, 10시간 및 50시간 그리고 15시간 및 168시간에 반복해서 채혈하였다.
5, 25, 50 ppm 농도로 이동상에 녹인 표준용액을 HPLC 에 20 μL 주입하여 도출된 피크면적에 의하여 표준곡선을 작성하였다. 회수율은 FF 표준용액을 0.1, 1, 10 ppm 농도로 넙치의 혈청에 첨가한 후, 각 농도에서 FF를 추출하여 HPLC로써 분석하였다.
대상 데이터
FF를 분리하기 위한 이동상 조성은 acetonitrile과 물을 35:65(v/v)의 비율로 조제하였으며, 측정파장은 226 nm, column 온도는 상온의 조건으로 실시하였다. HPLC는 HITACHI 6200LC 및 GILSON 712 system를 사용하였으며 기기분석 조건은 [Table 1]에 나타내었다.
harveyi, Photobacterium damselae subsp. damselae, Streptococcus iniae, S. parauberis, Lactococcus garvieae(총 8균주)를 FF의 항균활성(MIC) 실험에 사용하였다. 즉, 96 well tissue culture plate에 세균 현탁액 100 μL와 농도 별의 FF 희석액 100 μL를 혼합(1:1)하여 25℃에서 배양하였다.
본 실험에 사용한 어류는 본 연구소의 유수식 수조에 사육중인 항생제를 투여 받은 경력이 없는 건강한 넙치(Paralichthys olivaceus, 700±50 g) 20마리를 사용하였다.
이 연구에서 사용된 표준품 florfenicol(FF)은 Sigma사(USA)를 사용하였으며 FF의 구조식은[Fig. 1]에 나타내었다. 기타 HPLC 분석용 시약들은 Merck사(Germany)의 제품을 사용하였다.
(2012)의 방법에 따라서 약제 사료를 만들어서 투여하였다. 투여는 20마리를 대상으로 1회 강제로 실시하였으며 투여 후 5마리씩 4개의 수조에 나누어서 수용하였다. 투여가 종료된 직후를 0시간으로 간주하여 1, 5, 10, 15, 24, 30, 50, 168시간마다 5마리씩 시료를 채취하였다.
이론/모형
실험어는 약제의 투여 하루 전부터 먹이를 공급하지 않았으며, 어체중 kg당 20 mg이 되도록 Jung et al.(2012)의 방법에 따라서 약제 사료를 만들어서 투여하였다. 투여는 20마리를 대상으로 1회 강제로 실시하였으며 투여 후 5마리씩 4개의 수조에 나누어서 수용하였다.
약제를 투여한 넙치의 체내에서의 약물 농도 측정결과를 바탕으로 two-compartment 모델에 따라서 WinNonlin program(Pharsight Co., Inc., USA) 을 이용하여 약물동태학적 변수(pharmacokinetic parameter)를 구하였다.
성능/효과
결과 중에서 넙치로부터 분리한 E. tarda, V. ichthyoenteri, V. harveyi, S. iniae, S. parauberis에 대한 MIC가 3.13 μg/mL이었으며, 본 연구에서 권장투여량의 2배인 20 mg/kg로 1회 경구 투여 하였을 때 최대혈중농도가 0.91 μg/mL로 나타났다.
그리고 25 mg/kg BW가 되게 근육 주사한 결과, Tmax는 24 h로 경구 투여보다 훨씬 느렸으나, Cmax는 18 μg/mL로 경구 투여보다 1.5배의 높은 농도를 나타내었다.
본 연구에서 넙치 혈액에 대한 FF의 회수율이 평균 89.21∼95.01%로 나타났는데, 앞선 연구자들의 회수율과 비교하여 대체로 양호한 성적을 나타내었다.
23 μg/mL로 보고하였다. 비록 넙치의 크기가 1/2 가량 작고 수온이 4.5℃ 정도 낮은 조건이지만, 본 연구보다 Tmax는 약 3시간 정도 빨랐으며, Cmax는 16.9배의 높은 농도를 나타내었다.
실험기간 동안의 사육수온은 평균 23±1.5℃로서 자연수온의 상태였으며 비교적 일정하게 유지되었다.
91 μg/mL로 나타났다. 어류병원세균에 대한 MIC와 혈액에 분포 하는 FF의 농도만을 근거로 얻어진 결과를 종합해 보면, FF를 20 mg/kg로 1회 경구 투여해서 넙치의 주요 세균성 질병을 효과적으로 치료하기 어려운 것으로 생각된다. 물론 가장 최근에 분리한 더 많은 세균을 대상으로 항균활성을 조사할 필요가 있기 때문에 성급하게 결론을 내릴 수는 없겠으나, FF를 넙치에 처방하기 위해서는 사전에 약제감수성 시험을 반드시 실시해야 할 것이다.
3배 정도 농도가 높았다. 이들의 결과에서 미루어 보면 대서양 연어에게 FF를 경구 투여할 때는 크기가 큰 경우에 혈중으로 빠르게 고농도로 흡수되었다.
투여 후 10시간째 0.91 μg/mL로 최대값을 보였으며, 24시간째는 약 절반의 값인 0.41 μ g/mL로 감소하였다.
혈청 농도-시간곡선하 면적(AUC)은 22.51 μg․h/mL, 약물의 분포상인 α상의 반감기(T1/2α)는 0.14 h, 신장으로 분포후상인 β상의 반감기(T1/2β)는 4.04 h, 최고농도에 도달하는 시간(Tmax)은 8.62 h, 최고농도(Cmax)는 0.84 μg/mL, 배설속도를 감안하여 혈중농도치가 0이 되는 시점인 예상 약물 소실시간(Et)은 약 447 h로 계산되었다.
혈청중 농도-시간곡선하 면적(AUC)은 22.51 μg․h/mL, 혈중최고농도(Cmax)는 0.84 μL/mL, 혈중최고농도에도달하는 시간(Tmax)은 8.62 시간, 약물이 혈중에서 완전히 0이 되는 시점인 예상소실시간(Et)은 447 시간으로 계산되었다.
후속연구
어류병원세균에 대한 MIC와 혈액에 분포 하는 FF의 농도만을 근거로 얻어진 결과를 종합해 보면, FF를 20 mg/kg로 1회 경구 투여해서 넙치의 주요 세균성 질병을 효과적으로 치료하기 어려운 것으로 생각된다. 물론 가장 최근에 분리한 더 많은 세균을 대상으로 항균활성을 조사할 필요가 있기 때문에 성급하게 결론을 내릴 수는 없겠으나, FF를 넙치에 처방하기 위해서는 사전에 약제감수성 시험을 반드시 실시해야 할 것이다.
62 시간, 약물이 혈중에서 완전히 0이 되는 시점인 예상소실시간(Et)은 447 시간으로 계산되었다. 본 연구에서 얻어진 결과는 넙치에 FF를 처방하여 치료 계획을 수립할때 유용하게 활용될 것으로 여겨진다.
05 ppm)에서 크게 벗어나지 않았다. 본 연구에서 적용한 분석법은 실험기간 동안 약제 투여한 어류를 죽이지 않고 체내 약물동태를 연구하기 위하여 고안한 방법이어서 향후 유용하게 사용될 것이다.
어체 내에서 약물동태는 약물의 투여량, 위 공복시간, 흡수, 약물의 생체 내 대사 및 약물의 배설율과 같은 여러 인자에 의존하고 있고 (Treves-Brown, 2000), 무엇보다 사육수온에 따라 약물동태학적 측정값들이 크게 차이가 있으며 약물의 어체 내 잔류기간은 저수온에 비해 고수온에서 현저히 짧아진다고 보고하였다(Björklund and Bylund, 1990; Zhang and Li, 2007). 본 연구에서는 증명하지 못하였으나, 향후 넙치에 대한 FF의 투여방법, 투여횟수 및 사육수온별 등 다양한 약물동태학적 연구가 더 심도 있게 진행되어야 할 것으로 사료된다.
8 μg/mL이었다. 약물동태학적 매개변수(AUC, Tmax, Cmax)는 같은 어종이라도 투여 방법 및 수온 등 사육조건에 따라서 전혀 다른 값을 나타내었는데, 이는 연구자 마다 각기 다른 분석 방식을 사용하고 있기 때문에 같은 분석법과 투여조건을 적용하지 않는 이상은 직접적인 비교는 어렵다고 생각한다. 따라서 [Table 4]은 이러한 사실을 잘 증명해 주었다고 본다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Florfenicol은 무엇인가?
Florfenicol(FF)은 그람 양성균 및 음성균에 대하여 폭 넓은 항균 스펙트럼을 나타내는 chloramphenicol계의 합성항균제이며, 2001년에 국내 첫 수산용 항생제로서 품목허가를 받았다(NFRDI, 2011). FF는 뱀장어, 연어, 송어, 은어,방어, 농어의 세균성 질병을 치료하기 위하여, 1일 용량으로 어체중 1 kg당 역가 10 mg의 양이 되도록 사료에 혼합해서 약 5일간 경구 투여하며, 휴약기간은 뱀장어·농어 7일, 송어, 은어 및 연어 14일, 방어 5일로 제시되었다.
FF는 어떤 어류에 사용되는가?
Florfenicol(FF)은 그람 양성균 및 음성균에 대하여 폭 넓은 항균 스펙트럼을 나타내는 chloramphenicol계의 합성항균제이며, 2001년에 국내 첫 수산용 항생제로서 품목허가를 받았다(NFRDI, 2011). FF는 뱀장어, 연어, 송어, 은어,방어, 농어의 세균성 질병을 치료하기 위하여, 1일 용량으로 어체중 1 kg당 역가 10 mg의 양이 되도록 사료에 혼합해서 약 5일간 경구 투여하며, 휴약기간은 뱀장어·농어 7일, 송어, 은어 및 연어 14일, 방어 5일로 제시되었다. 식품위생법에서는 FF의 잔류허용기준치를 어류 0.
약물의 휴약기간 설정이 필요한 이유는?
양식어류에 투여된 항생제는 일정기간 어류체 내에 잔류되어 약리대사 작용을 받기 때문에 어류를 출하하기 전에 일정한 휴약기간을 준수하여야 한다. 약물의 휴약기간을 설정하기 위하여서는 반드시 사용하는 약물의 어체내에서의 약물동태학적 연구가 선행되어야 한다.
참고문헌 (20)
American fisheries society (2011). Guide to using drugs, biologics, and other chemical in aquaculture, FCS working group on aquaculture drugs, chemicals, and biological, pp.20-48.
Bjorklund, H. and Bylund, G. (1990). Temperature-related absorption and excretion of oxytetracycline in rainbow trout (Salmo gairdneri R.), Aquaculture 84, 363-372.
Feng, J.B. and Jia, X.P. (2009). Single dose pharmacokinetic study of florefenicol in tilapia (Oreochromis niloticus ${\time}$ O. aureus) held in freshwater at 22 $^{\circ}C$ , Aquaculture 289, 129-133.
Feng, J.B. Jia, X.P. and Li, L.D. (2008). Tissue distribution and elimination of florefenicol in tilapia (Oreochromis niloticus ${\time}$ O. aureus) after a single oral administration in freshwater and seawater at 28 $^{\circ}C$ , Aquaculture 276, 29-35.
Health Canada (2012). http://www.hc-sc.gc.ca/dhp-mps/vet/legislation/pol/aquaculture- eng.php.
Horsberg, T.E. Hoff, K.A. and Nordmo, R. (1996). Pharmacokinetics of florefenicol and its metabolite florefenicol amine in Atlantic salmon, Journal of Aquatic Animal Health 8, 292-301.
Jung, S.H Seo, J.S. and Park, M.A. (2012). Residues of ampicillin in blood of cultured olive flounder by oral, injection and dipping administration, Journal of Fish Pathology 25(3), 211-219.
Lim, J.H. Kim, M.S. Hwang, Y.H. Song, I.B. Park, B.K. and Yun, H.I. (2010). Pharmacokinetics of florefenicol following intramuscular and intravenous administration in olive flounder (Paralichthys olivaceus), Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics 34, 206-208.
Martinsen, B. Horsberg, T.E. Varma, K.J. and Sam, R. (1993). Single dose pharmacokinetic study of florefenicol in Atlantic salmon (Salmo salar) in seawater at 11 $^{\circ}C$ , Aquaculture 112, 1-11.
Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries (2011). Manual of fish drug to aquaculture farmer, vol. 24, pp. 9-14, Food Safety and Consumer Affairs Bureau, Animal Products Safety Division.
National Fisheries and Development Institute (2011). Explanation of the manual about products of fish drug, pp. 24-28, Fish Pathology.
Park, B.K. Lim, J.H. Kim, M.S. and Yun, H.I. (2006). Pharmacokinetics of florefenicol and its metabolite, florefenicol amine, in the Korean catfish (Silurus asotus), Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics 29, 37-40.
Park, Min-Cheol Kim, Hwan-Yeong and Jo, Eun-Hee (2009). The Study on pharmacokinetics according to the administration route, The Journal of Korean Oriental Ophthalmology & Otolaryngology & Dermatology 22(3) 95-107.
Samuelsen, O.B. Bergh, O. and Ervik, A. (2003). Pharmacokinetics of florefenicol in cod Gadus morhua and in vitro antibacterial activity against Vibrio anguillarum, Diseases of Aquatic Organisms 56, 127-133.
Shojaee AliAbdabi, F. and Lees, P. (2000). Antibiotic treatment for animals: effect on bacterial population and dosage regimen optimization, International Journal of Antimicrobial Agents 14, 307-313.
Treves-Brown, K.M. (2000). Tetracyclines. In Applied Fish Pharmacology, pp. 64-82. Kluwer Academic Publishers, Boston.
Vue, C. Schmidt, L.J. Stehly, G.R. and Gingerich, W.H. (2002). Liquid chromatographic determination of florfenicol in the plasma of multiple species of fish, Journal of Chromatography B 780, 111-117.
Yanong, R.P.E. and Curtis, E.W. (2005). Pharmacokinetic studies of florefenicol in Koi carp and threespot Gourami Trichogaster trichopterus after oral and intramuscular treatment, Journal of Aquatic Animal Health 17, 129-137.
Zhang, Q. and Li, X. (2007): Pharmacokinetics and residue elimination of oxytetracycline in grass carp, Ctenopharyngodon idellus, Aquaculture 272, 140-145.
Zhao., H.Y. Zhang, G.H. Bai, L. Zhu, S. Shan, Q. Zeng, D.P. and Sun, Y.X. (2011). Pharmacokinetics of florefenicol in crucian carp (Carassius auratus cuvieri) after a single intramuscular or oral administraion, Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics 34, 460-463.
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