[논문]Oxytetracycline의 단기 노출이 제브라피쉬의 행동 및 내분비 반응에 미치는 영향

고은성; 이승헌

doi:10.5352/jls.2015.25.2.151

Oxytetracycline의 단기 노출이 제브라피쉬의 행동 및 내분비 반응에 미치는 영향
Effects of the Acute Exposure Oxytetracycline on the Behavior and Endocrine Response in Adult Zebrafish 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.25 no.2 = no.178, 2015년, pp.151 - 157

고은성 (제주대학교 해양생명과학과) , 이승헌 (제주대학교 해양생명과학과)

초록
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Zebrafish는 약리학 연구에 널리 사용되는 실험 동물 중 하나이다. Oxytetracycline은 넓은 항균 범위를 가지는 항생제로써 단백질 합성을 억제하여 정균 작용을 가진 항생제이다. 본 연구의 목적은 OTC에 노출이 되었을 때 zebrafish에게서 나타나는 행동변화와 내분비계의 변화를 관찰하였다. OTC (50, 100 or 200 mg/l)에 노출된 zebrafish의 행동변화를 확인하기 위해 novel tank test와 open field test를 진행하였다. 또한 내분비계의 변화를 확인하기 위하여 whole-body cortisol의 수치를 cortisol kit를 이용하여 측정하였다. Novel tank test 결과 상층부에서 머문 시간과 부동 시간에서 OTC를 약욕하였을 때 통계적으로 유의성이 있는 증가현상이 확인되었다. 반면에, 총 이동거리, 과행동 시간, 유영 속도 그리고 상하 변위에서 OTC를 약욕하였을 때 통계적으로 유의성 있는 감소 현상이 확인되었다. Open field test 결과 부동시간에서 OTC를 약욕 하였을 때 통계적으로 유의성 있는 증가 현상이 확인 되었다. 그러나 OTC를 약욕 하였을 때 총 이동거리, 움직인 시간, 유영 속도에서 통계적으로 유의성이 있는 감소 현상이 확인 되었다. Whole-body cortisol에서는 zebrafish에게 약욕을 하였을 때 증가하는 경향이 관찰되었다. 이러한 결과를 통하여 OTC가 zebrafish에게 화학적 스트레스로 작용한 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Zebrafish (Danio rerio) has been more widely used to study pharmacology. Oxytectracycline (OTC) is a broad-spectrum antibiotic and works by interfering with the ability to produce essential proteins of bacteria. The aim of this study was to identify the effects of exposure to OTC on behavioral changes or endocrine response in zebrafish. The behavioral effects of exposure to OTC (50, 100 or 200 mg/l) were characterized in several novelty-based paradigms such as the novel tank or open field test in zebrafish. Moreover, to investigate effects of exposure to OTC on endocrine response, we measured whole-body cortisol level using cortisol ELISA kit. As results of novel tank test, duration in top and immobile duration were significantly increased by the exposure to OTC in a concentration-dependent manner (p<0.05). In addition, moving distance, highly mobile, velocity and zone transition were significantly decreased by the exposure to OTC in a concentration-dependent manner (p<0.05). As results of open field test, the exposure to OTC increased immobile duration significantly (p<0.05). However, moving distance, mobile duration and velocity were significantly decreased by the exposure to OTC in a concentration-dependent manner (p<0.05). Besides, the exposure to OTC elevated whole-body cortisol levels in zebrafish. These results suggest that the exposure to OTC may induce chemical stress in zebrafish.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

제브라피쉬를 이용하여 OTC에 대한 노출이 어체의 스트레스 반응이 미치는 영향에 대해서는 아직 보고 된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 OTC에 노출을 시켰을 때 나타나는 행동약리학적 변화와 cortisol 농도를 측정하여 수산양식에 사용되고 있는 대표적인 항생제인 OTC가 화학적 스트레스 요인으로써 미치는 영향에 대한 기초 자료를 얻고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 OTC를 제브라피쉬에게 노출시켰을 때 나타나는 스트레스 반응을 NTT 및 OFT, whole-body cortisol 농도를 통하여 관찰하였다. NTT와 OFT는 스트레스와 불안 정도를 측정하기 위해 많이 사용되는 행동 실험의 하나이다[10, 13, 14].

대상 데이터

본 연구에 사용된 제브라피쉬는 총 116마리의 ‘wild-type’의 성체 제브라피쉬를 사용하였으며, 제주시에 위치한 관상어매장(월드피쉬, Korea)에서 분양을 받았다. 실험 어체를 2주동안 실험실 환경에 적응시켰다.
행동실험은 10시부터 17시 사이에, 실험 환경의 온도를 일정하게 유지한 뒤에 진행되었다. 실험에 사용된 제브라피쉬는 총 48마리(group당 n=12)로, OTC가 녹아 있는 1 l 비커에 6분간 약욕시켰다. Tank (15 cm height × 28 cm top × 23 cm bottom × 7 cm width)는 1.

데이터처리

본 연구에서 데이터를 mean ± S.E.M.으로 표현하였으며, 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 한 후 p<0.05 수준에서 student-Newman-Keuls test를 이용하여 각 실험군 평균치간의 유의성을 검정하였다.

이론/모형

OTC 노출이 불안행동에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 Robinson 등의 실험방법에 따라 novel tank test (NTT)를 실시하였다[10]. 행동실험은 10시부터 17시 사이에, 실험 환경의 온도를 일정하게 유지한 뒤에 진행되었다.
Whole-body cortisol 측정은 Grossman 등의 실험방법에 따라 진행하였다[9]. 제브라피쉬를 6분간 50-200 mg/l 농도의 OTC 용액에 약욕 시킨 후 150 mg/l 농도의 tricaine (Sigma-Aldrich, Mo)로 안락사시켰다.

성능/효과

NTT를 실시한 결과, 총 이동거리 및 과행동 지속시간, 평균속도, 상하 변위에서 통계적으로 유의성 있는 감소 현상이 관찰되었고, 부동시간에서 통계적으로 유의성 있는 증가 현상이 나타났다(Fig. 1).
제브라피쉬를 OTC에 6분 간 노출 하였을 때 평균속도에서는 농도 의존적으로 감소현상이 확인되었고 이는 OTC가 화학적 스트레스로 작용을 한 것으로 추정된다. 본 연구에서도 OTC를 농도 별로 노출시켰을 때 이전 연구와 유사하게 제브라피쉬의 총 이동거리가 농도 의존적으로 감소하는 현상이 관찰되었고 과행동 시간과 평균속도 그리고 상하 변위에서 통계적으로 유의성 있는 감소현상이 확인되었다. 위의 결과로 비추어 볼 때 OTC가 제브라피쉬에게 화학적 스트레스로 작용하였고 이로 인해 불안과 유사한 행동을 유발하는 것으로 사료된다.
이러한 현상은 Luiza 등은 제브라피쉬를 100 μg/l 농도의 microcystins에 노출 시켰을 때, NTT에서 총 이동거리가 감소하고, 부동시간이 증가하는데, 이는 microcystins가 제브라피쉬에게 화학적 스트레스 요인으로 작용하여 제브라피쉬의 행동에 영향을 미친다고 보고한 바 있다[11]. 제브라피쉬의 불안 행동 중 하나인 부동 시간은 OTC에 6분간 노출시켰을 때, 100 및 200 mg/l의 농도에서 통계적으로 유의성 있는 증가하는 현상이 관찰되었다. 이러한 결과는 microcystins를 처리 하였을 때 부동시간이 증가 하는 것과 유사 현상이며 사료되며 OTC 또한 화학적 스트레스로 작용을 하여 불안과 유사한 행동을 유발한 것으로 사료된다.

후속연구

하지만 항생제의 과도한 사용은 어체에게 스트레스 인자로 작용할 수 있음을 본 연구를 통해 확인할 수 있었다. 본 연구는 양식 산업에서 어류의 복지와 항생제 사용으로 인한 어류의 스트레스 반응에 대해서 학문적으로 기여할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제브라피쉬가 많은 행동약리학적 연구에서도 다양하게 사용되는 이유는 무엇인가?	제브라피쉬(Danio rerio)는 유전학, 생물학 등에서 널리 사용되고 있는 실험 동물 중 하나로, 최근 많은 행동약리학적 연구에서도 다양하게 사용되고 있다. 이는 제브라피쉬가 포유류와 유사한 생리학적 반응을 가지고 있기 때문이며, 포유류의 cortisol 분비과정의 경우 시상하부-뇌하수체-부신 축의 순이며, 제브라피쉬는 시상하부-뇌하수체-간신샘 축의 신호에 따라 cortisol을 분비한다[12, 15]. 즉, 제브라피쉬의 내분비계는 말초 신경계에서 보낸 신호가 시상하부를 자극하고, 이렇게 받은 신호는 corticotropin-releasing hormone (CRH)의 분비를 유도하게 된다.
	Oxytetracycline는 무엇인가?	Oxytetracycline (OTC)는 tetracycline계 항생제로서 항균스펙트럼이 넓어서 다양한 세균에 사용되며, 특히 그람 양성균, 렙토스피라, 리켓치아, 클라미다아, 마이코프라즈마 및 원충 등에 의한 감염증을 치료에 사용되는 항생제이고[2], 세균의 30S ribosome에 작용하여 단백질 합성을 억제하여 정균작용을 나타낸다. OTC의 투여량은 일반적으로 75 mg/kg/day이며, 종에 따라 2~10일 동안 투여할 수 있다[16].
	제브라 피시의 면역계는 만성 스트레스에 노출되면 어떤 반응이 일어나는가?	그리고 급성 스트레스는 초기에는 선천면역을 활성화시키고, 백혈구 운동성 증가 및 Th1세포의 반응성 증가를 유도하는 것으로 밝혀 졌다[5, 17]. 그러나 만성 스트레스에 노출되면 선천 면역을 억제하고 백혈구의 분포 및 분화를 억제하고 Th2의 반응성 증가를 유도하여 장기적인 면역 억제를 일으키는 것으로 알려져 있다[6, 18].

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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