[논문]사육수의 pH변화가 숭어(Mugil cephalus)에 미치는 생리적 영향

문혜나; 박진희; 박천만; 남궁진; 김기혁; 여인규

doi:10.5657/kfas.2017.0153-159

사육수의 pH변화가 숭어(Mugil cephalus)에 미치는 생리적 영향
Physiological Responses of Gray Mullet Mugil cephalus to Low-pH Water 원문보기

한국수산과학회지 = Korean journal of fisheries and aquatic sciences, v.50 no.2, 2017년, pp.153 - 159

문혜나 (제주대학교 해양생명과학과) , 박진희 (한화 호텔&리조트) , 박천만 (제주대학교 해양생명과학과) , 남궁진 (제주대학교 해양생명과학과) , 김기혁 (제주대학교 해양생명과학과) , 여인규 (제주대학교 해양생명과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

We examined changes in the physiological responses of gray mullet Mugil cephalus exposed to acidic seawater (pH 6.0, 6.5, 7.0) and normal seawater (pH 8.0, control) for 15 days. As pH decreased, survival rate and body weight also decreased. Levels of aminotransferase, total protein and triglycerides also differed significantly with changes in pH, presumably due to stress caused by exposure to acidic water. The level of osmotic pressure was significantly higher in the pH 6.0 group than in other groups. Superoxide dismutase was significantly higher in the pH 6.5 and 7.0 groups than in the pH 8.0 group, and glutathione level was lowest in the pH 6.0 group. We conclude that decreasing the pH level of seawater induces a stress response in fish, damaging their ability to control their hematological and osmotic pressure. Antioxidant enzymes are generally sensitive to osmotic stress; in this study, antioxidant activity significantly changed with pH level. These results indicate that physiological stress induced by exposure to acidification reduces survival rates and inhibits growth in M. cephalus.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

또한 숭어는 전세계적으로 분포하는 종으로 환경 변화에 대한 지표 실험 동물로 매우 적합한 어종으로 판단되고 있다. 본 연구는 해수의 산성화가 숭어의 생리상태에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 해양표층수의 평균 pH 8.1을 기준으로 설정한 대조군(pH 8.0)과 실험군(pH 6.0, 6.5, 7.0)에서 각각 15일간 숭어를 사육한 후 생존율, 혈액생화학적 성상 및 항산화 효소 활성 변화를 조사하였다

제안 방법

각기 다른 농도의 pH 환경에서 숭어를 15일간 사육 후 어체 무게 및 생존율의 변화를 확인하였다. 결과적으로, 15일간의 사육 실험 종료 후 초기 무게 14.
본 실험에서 사용한 실험어는 전남 여수시 돌산읍에 위치한 수산종묘 배양장으로부터 양식되어진 숭어를 한화아쿠아플라넷으로 분양받아 실험 직전 약 2주일간의 순치 기간을 가진 후 실험에 사용하였다. 사육수조는 0.5 m×0.5 m×0.5 m, 250 L 용량의 일체형 수조를 이용하였으며, 실험군은 자연해수(pH 8.0)를 대조군으로 하여 pH 6.0, 6.5 및 7.0의 조건으로 설정하였다. 실험기간 동안 모든 수조는 수온 23.
해수의 pH 감소가 실험어의 체중 변화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험 개시 전과 종료 시 체중 측정을 실시하였다. 측정 전 0.

대상 데이터

본 실험에서 사용한 실험어는 전남 여수시 돌산읍에 위치한 수산종묘 배양장으로부터 양식되어진 숭어를 한화아쿠아플라넷으로 분양받아 실험 직전 약 2주일간의 순치 기간을 가진 후 실험에 사용하였다. 사육수조는 0.
항산화 활성 분석에는 채혈이 끝난 실험어로부터 간을 적출하여 superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) 및 glutathione (GSH) 활성 분석시료로 사용하였다. SOD activity의 분석은 간 조직 0.

데이터처리

, USA)을 활용하여 One-way ANOVA-test 로 통계 분석을 실시하였다. 데이터 값의 유의차는 Duncan’s multiple test 사후분석을 실시하여 측정하였으며, P<0.05에서 유의성을 판단하였다.
본 실험의 모든 결과는 SPSS version 21 (SPSS Inc., USA)을 활용하여 One-way ANOVA-test 로 통계 분석을 실시하였다. 데이터 값의 유의차는 Duncan’s multiple test 사후분석을 실시하여 측정하였으며, P<0.

성능/효과

각기 다른 농도의 pH 환경에서 숭어를 15일간 사육 후 어체 무게 및 생존율의 변화를 확인하였다. 결과적으로, 15일간의 사육 실험 종료 후 초기 무게 14.83±3.41 g의 실험어는 pH 6.0, pH 6.5, pH 7.0 및 pH 8.0의 농도 증가에 따라 14.54±4.22 g, 14.52±4.10 g, 14.74±4.12 g 및 15.08±3.99 g으로 나타났다(Table 1). Saunders et al.
이상의 결과들을 종합하여 보면, 숭어가 pH의 산성화에 노출될 경우 체내 혈액성상의 변화와 삼투압 조절 장애를 유발하고, 스트레스 작용으로 항산화 효소인 SOD, CAT 및 GSH 활성에 영향을 미칠 것으로 판단되며, 이에 따라 체내의 생리적인 스트레스를 야기 함으로서 대사 에너지의 소모를 유발하여 생존율 감소 및 성장 저해 등을 유발시킬 것으로 판단된다.

후속연구

이러한 결과는 pH의 저하가 대사의 불균형을 야기하여 많은 에너지 소모를 유발하였기 때문에 pH가 저하할수록 체중의 감소가 나타나는 것으로 추정된다. 생존율 또한 pH가 저하할수록 낮아지는 것이 관찰되었으나(Table 1), 반복 실험을 통하여 통계학적인 평가가 이루어지지 않아 생존율과 pH의 변화에 대한 상관관계에 대해서는 추가적인 연구가 진행 되어야 할 것으로 판단되어진다. 수중의 pH 감소는 해양에서 서식하는 생물의 신진대사 및 산소수송기능의 저하를 야기하는 것으로 알려져 있다(Bonga, 1997).
CAT는 SOD의 작용에서 활성산소인 O₂^-를 H⁺이온과 반응하여 생성된 H₂O₂를 제거하는 효소로 작용하게 되는데 낮은 pH환경 조건하에서는 체내의 H⁺이온 농도가 이상적으로 증가하여 삼투조절 능력을 저해함과 동시에 체내 스트레스 작용요인으로 작용함으로서 H₂O₂의 과도한 생성으로 인하여 CAT의 고갈 현상이 유발되어 본 실험의 결과에서와 같이 낮은 CAT 농도를 나타낸 것으로 추정된다. 그러나 pH의 저하는 체내의 산소 수송능의 저해 또한 유발하는 것으로 알려져 있어(Bonga,1997), 이러한 산소운반능력의 저해가 항산화 관련 효소의 활성 및 생성에 직접적으로 관여할 가능성이 있으므로 이에 대한 추가적인 검토가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
McDonald and Wood(1981)에 따르면, 무지개 송어(Oncorhynchusmykiss)를 낮은 pH에 노출시키면 혈중 내 Na+과 Cl의 농도가 저하되어 아가미와 신장의 ATPase활성이 증가하고 이에 따라 Na+/H+exchange가 활성화되어 산혈증(acidosis)을 유발시키는 것으로 보고하고 있다. 본 연구에서 혈중의 산성화가 효소의 생합성 및 전자 전달계 대사 과정에 영향을 미쳐 AST의 비특이적인 급격한 감소 반응이 유발되었을 가능성이 있으므로 이와 관련한 영양 대사학적인 검토가 추가적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다. 간 조직의 손상여부 지표로서 사용되는 total protein (TP) 측정 결과, AST결과와 마찬가지로 pH가 저하함에 따라 수치가 감소하는 경향을 나타내었다(Table 2, P<0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	화석연료의 연소에 의해 방출된 CO2로 인하여 초래하는 결과는?	, 2007). 특히 화석연료의 연소에 의해 방출된 대기중의 CO2는 해양으로 흡수되어 탄산염(carbonate) 및 중탄산염(bicarbonate)을 생성하게 되고, 해양의 수소이온농도(pH)의 감소를 유도하여 해양 산성화(ocean acidification)를 초래한다(Gattuso and Buddemeier, 2000).
	수중의 pH의 변화로 해양 산성화가 어류에게 미치는 영향은?	, 2004). 현재까지 해양 산성화가 상어(Mustelus canis), 연어(Oncorhynchus gorbuscha) 및 큰 가시고기(Gasterosteus aculeatus)와 같은 어종에서 성장 저하, 감각기능 손상 및 신경 전달물질 기능의 변화로 인한 행동 변화 등 다양한 장애를 유발하고, 물질수송과정에 영향을 미쳐 어류의 호흡 및 산소수송기능의 저하를 가져오는 것으로 보고되고 있다(Pörtner et al., 2004; Dixson et al.
	자연상태 해수의 pH 농도 범위는?	일반적으로 자연상태 해수(약 35 psu)의 pH는 7.8-8.2의 범위로 일정하게 유지되며, pH가 그 이하로 내려가는 것은 극히 드물었지만, 앞서 언급 하였듯이 CO2의 방출량 증가로 인한 기후의 변화로 인해 해양의 pH가 산성화됨에 따라 해양생태계에 큰 문제를 야기할 것으로 여겨지고 있다(Knutzen, 1981). 이에 해양 산성화는 전 세계적인 문제로서 대두되고 있으며, 2000년대 초반부터 해양 산성화가 해양 생물에 미치는 영향에 관한 연구가 급격히 증가하고 있다(Gattuso and Hansson, 2011).

참고문헌 (37)

ArasHisar S, Hisar O, Yanik T and Aras SM. 2004. Inhibitory effects of ammonia and urea on gill carbonic anhydrase enzyme activity of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Environ Toxicol Pharmacol 17, 125-128.

상세보기
Arrigo KR. 2007. Carbon cycle: Marine manipulations. Nature Reports Climate Change, 100-101. http://dx.doi.org/10.1038/450491a.

상세보기
Aksnes A and Njaa LR. 1981. Catalase, glutathione peroxidase and superoxide dismutase in different fish species. Comp Biochem Physiol B 69, 893-896. http://dx.doi.org/10.1016/0305-0491(81)90402-8.

상세보기
Bonga SW. 1997. The stress response in fish. Physiol Rev 77, 591-625.

상세보기
Calabrese A and Davis HC. 1966. The pH tolerance of embryos and larvae of Mercenaria mercenaria and Crassostrea virginica. Biological Bull 131, 427-436. http://dx.doi.org/10.2307/1539982.

상세보기
Chen CY, Wooster GA and Bowser PR. 2004. Comparative blood chemistry and histopathology of tilapia infected with Vibrio vulnificus or Streptococcus iniae or exposed to carbon tetrachloride, gentamicin, or copper sulfate. Aquaculture 239, 421-443. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2004.05.033.

상세보기
Dalton DA, Langeberg L and Treneman NC. 1993. Correlations between the ascorbate-glutathione pathway and effectiveness in legume root nodules. Physiol Plant 87, 365-370. http://dx.doi.org/10.1111/j.1399-3054.1993.tb01743.x.

상세보기
Dixson DL, Jennings AR, Atema J and Munday PL. 2015. Odor tracking in sharks is reduced under future ocean acidification conditions. Glob Chang Biol 21, 1454-1462. http://dx.doi.org/10.1111/gcb.12678.

상세보기
Doney SC, Fabry VJ, Feely RA and Kleypas JA. 2009. Ocean acidification: the other $CO_2$ problem. Ann Rev Mar Sci 1, 169-192. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.marine.010908.163834.

상세보기
Forman HJ and Fridovich I. 1973. On the stability of bovine superoxide dismutase the effects of metals. J Biol Chem 248, 2645-2649.
Gabryelak T, Piatkowska M, Leyko W and Peres G. 1983. Seasonal variations in the activities of peroxide metabolism enzymes in erythrocytes of freshwater fish species. Comp Biochem Physiol C Pharmacol Toxicol Endocrinol 75, 383-385. http://dx.doi.org/10.1016/0742-8413(83)90210-4.

상세보기
Gattuso JP and Buddemeier RW. 2000. Ocean biogeochemistry: calcification and $CO_2$ . Nature 407, 311-313. http://dx.doi.org/10.1038/35030280.

상세보기
Gattuso JP and Hansson L. 2011. Ocean acidification. Oxford university press. New York, U.S.A.
Grottum JA and Sigholt T. 1996. Acute toxicity of carbon dioxide on European seabass (Dicentrarchus labrax): Mortality and effects on plasma ions. Comp Biochem Physiol A Physiol 115, 323-327. http://dx.doi.org/10.1016/S0300-9629(96)00100-4.

상세보기
Hannedoeche T, Lazaro M, Delgado AG, Boitard C, Lacour B and Grunfeld JP. 1991. Feedback-mediated reduction in glomerular filtration during acetazolamide infusion in insulindependent diabetic patients. Clin Sci 81, 457. http://dx.doi.org/10.1042/cs0810457.

상세보기
Kaur M, Atif F, Ali M, Rehman H and Raisuddin S. 2005. Heat stress-induced alterations of antioxidants in the freshwater fish Channa punctata Bloch. J Fish Biol 67, 1653-1665. http://dx.doi.org/10.1111/j.1095-8649.2005.00872.x.

상세보기
Kikkawa T, Ishimatsu A and Kita J. 2003. Acute $CO_2$ tolerance during the early developmental stages of four marine teleosts. Environ Toxicol 18, 375-382. http://dx.doi.org/10.1002/tox.10139.

상세보기
Kikkawa T, Kita J and Ishimatsu A. 2004. Comparison of the lethal effect of $CO_2$ and acidification on red sea bream (Pagrus major) during the early developmental stages. Mar Pollut Bull 48, 108-110. http://dx.doi.org/10.1016/S0025-326X(03)00367-9.

상세보기
Kim YK, Jeong JB, Lee MK, Park SI, Park MA, Choe MK and Yeo IK. 2011. Pathophysiology of olive flounder Paralichthys olivaceus suffering from emaciation. J Fish Pathol 24, 11-18. http://dx.doi.org/10.7847/jfp.2011.24.1.011.

원문보기 상세보기
Knutzen J. 1981. Effects of decreased pH on marine organisms. Mar Pollut Bull 12, 25-29. http://dx.doi.org/10.1016/0025-326X(81)90136-3.

상세보기
Kuwatani Y and Nishii T. 1969. Effects of pH of culture water on the growth of the Japanese pearl oyster. Bull Jpn Soc Sci Fish. 35, 242-250. http://dx.doi.org/10.2331/suisan.35.342.

상세보기
Lai F, Jutfelt F and Nilsson GE. 2015. Altered neurotransmitter function in $CO_2$ -exposed stickleback (Gasterosteus aculeatus): a temperate model species for ocean acidification research. Conserv Physiol 3, cov018. http://dx.doi.org/10.1093/conphys/cov018.

상세보기
Lie O, Waagbo R and Sandnes K. 1988. Growth and chemical composition of adult Atlantic salmon (Salmo salar) fed dry and silage-based diets. Aquaculture 69, 343-353. http://dx.doi.org/10.1016/0044-8486(88)90341-9.

상세보기
McDonald DG and Wood CM. 1981. Branchial and renal acid and ion fluxes in the rainbow trout, Salnro guirdneri, at low environmentaI pH. J Exp Biol 93, 181-118.
Molander DW, Wroblewski F and LaDue JS. 1955. Serum glutamic oxalacetic transaminase as an index of hepatocellular integrity. J Lab Clin Med 46, 831.

상세보기
Ou M, Hamilton TJ, Eom J, Lyall EM, Gallup J, Jiang A, Lee J, Close DA, Yun SS and Brauner CJ. 2015. Responses of pink salmon to $CO_2$ -induced aquatic acidification. Nat Clim Chang 5, 950-955. http://dx.doi.org/10.1038/nclimate2694.

상세보기
Parihar MS, Dubey AK, Javeri T and Prakash P. 1996. Changes in lipid peroxidation, superoxide dismutase activity, ascorbic acid and phospholipid content in liver of freshwater catfish Heteropneustes fossilis exposed to elevated temperature. J Therm Biol 21, 323-330. http://dx.doi.org/10.1016/S0306-4565(96)00016-2.

상세보기
Parihar MS, Javeri T, Hemnani T, Dubey AK and Prakash P. 1997. Responses of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and reduced glutathione antioxidant defenses in gills of the freshwater catfish (Heteropneustes fossilis) to short-term elevated temperature. J Therm Biol 22, 151-156. http://dx.doi.org/10.1016/S0306-4565(97)00006-5.

상세보기
Portner HO, Reipschlager A and Heisler N. 1998. Acid-base regulation, metabolism and energetics in Sipunculus nudus as a function of ambient carbon dioxide level. J Exp Biol 201, 43-55.

상세보기
Portner HO, Langenbuch M and Reipschlager A. 2004. Biological impact of elevated ocean $CO_2$ concentrations: lessons from animal physiology and earth history. J Oceanogr 60, 705-718. http://dx.doi.org/10.1007/s10872-004-5763-0.

상세보기
Roche H and Boge G. 1996. Fish blood parameters as a potential tool for identification of stress caused by environmental factors and chemical intoxication. Mar Environ Res 41, 27-43. http://dx.doi.org/10.1016/0141-1136(95)00015-1.

상세보기
Saunders RL, Henderson EB, Harmon PR, Johnston CE and Eales JG. 1983. Effects of low environmental pH on smolting of Atlantic salmon (Salmo salar). Can J Fish Aquatu Sci 408, 1203-1211. http://dx.doi.org/10.1139/f83-137.

상세보기
Schreck CB. 1982. Stress and rearing of salmonids. Aquaculture 28, 241-249. http://dx.doi.org/10.1016/0044-8486(82)90026-6.

상세보기
Solomon S, Qin D, Manning, M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M and Miller HL. 2007. Climate change 2007: The physical science basis: contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, New York, U.S.A., 97.
Winston GW and Di Giulio RT. 1991. Prooxidant and antioxidant mechanisms in aquatic organisms. Aquat Toxicol 19, 137-161.

상세보기
Young G, Bjornsson BT, Prunet P, Lin RJ and Bern HA. 1989. Smoltification and seawater adaptation in coho salmon (Oncorhynchus kisutch): plasma prolactin, growth hormone, thyroid hormones, and cortisol. Gen Comp Endocrinol 74, 335-345. http://dx.doi.org/10.1016/S0016-6480(89)80029-2.

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Zhang J, Shen H, Wang X, Wu J and Xue Y. 2004. Effects of chronic exposure of 2, 4-dichlorophenol on the antioxidant system in liver of freshwater fish Carassius auratus. Chemosphere 55, 167-174. http://dx.doi.org/10.1016/j.chemosphere.2003.10.048.

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표제어: PCR

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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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