[논문]고온스트레스가 일반 양돈농가의 돼지 생산성 및 생리 변화에 미치는 영향

오서영; 정용대; 김두완; 민예진; 유동조; 김기현; 김영화

doi:10.5762/kais.2017.18.7.130

고온스트레스가 일반 양돈농가의 돼지 생산성 및 생리 변화에 미치는 영향
Effect of heat stress on growth performance and physiological changes of pigs in commercial farm 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.18 no.7, 2017년, pp.130 - 139

오서영 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 정용대 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 김두완 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 민예진 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 유동조 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 김기현 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 김영화 (농촌진흥청 국립축산과학원)

초록
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본 연구는 고온스트레스가 일반 양돈농가의 육성돈 및 비육돈의 성장단계별 생산성 및 혈액내 생리지표에 미치는 영향 구명하고자 실시하였다. 공시동물은 각각 180두씩 3원교잡($L{\times}Y{\times}D$)의 육성돈 및 비육돈을 사용하였고 처리구는 적온기와 고온기로 나누었으며 여름철을 고온기, 가을철을 적온기로 상정하였다. 육성돈과 비육돈은 평사에 처리당 3반복, 반복당 30두씩 배치하였다. 사육기간동안 온습도변화를 통해 열량지수를 산출하였고 생산성 및 생리적 변화는 성장단계별로 확인하였다. 적온기의 평균온도와 열량지수는 각각 $16.8^{\circ}C$, 61.4이며 고온기의 평균온도는 $25^{\circ}C$ 그리고 열량지수는 74.3을 나타냈다. 육성돈의 체중, 평균일당증체량 및 평균사료섭취량은 고온기에서 적온기보다 감소했다(p<0.01). 또한, 비육돈의 모든 생산지표들은 적온기에 비해 고온기에서 저하됐다(p<0.01). 육성돈의 혈중 백혈구와 호중구는 적온기보다 고온기에서 감소했다(p<0.05). 비육돈의 혈구조성은 온도에 영향을 받지 않았다. 육성돈의 혈중 생화학적특성은 변화가 없으며 적온기에 비해 고온기의 비육돈은 혈중 총단백질 및 비에스테르형지방산 증가했고 글루오스는 감소했다. 면역글로불린 G와 코르티솔은 육성돈에서는 차이가 없으며 비육돈은 고온기에서 코르티솔이 증가했다(p<0.01). 본 실험결과, 고온은 돼지의 생산성을 저해시키며 일부 혈액내 생화학적 지표에 영향을 미친다. 그리고, 온도조절을 통한 고온스트레스 영향이 아닌 계절에 따른 사육온도에 의한 생산성저감을 의미하므로 향후 양돈농가에서 고온스트레스를 조절할 수 있는 사양기술 및 사료개발에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the effect of heat stress on the performance and blood characteristics in commercial pig farms. A total of 180 growing pigs and 180 finishing pigs were assigned to two treatments consisting of thermal-neutral period(TNP) and high-temperature period(HTP) with three replications in floor pen, respectively. Feeding trials in the TNP and HTP were individually performed in autumn and summer seasons, respectively. Temperature-humidity index(THI) was calculated by temperature and humidity. Performance and physiological responses were identified per growth stages and feeding trial. Average temperature and THI were $16.8^{\circ}C$ and 61.4 at the TNP, and $25^{\circ}C$ and 74.3 at the HTP, respectively. Growing pigs in HTP exhibited lower BW, ADG and ADFI than in TNP(p<0.01). Similarly, finishing pigs showed lower growth parameters in HTP than in TNP(p<0.01). Lymphocytes and neutrophils of growing pigs were lower in HTP than in TNP(p<0.05). The serum T-PRO and NEFA in finishing pigs were higher in HTP than in TNP(p<0.05). In HTP, finishing pigs had higher cortisol levels than in TNP. Therefore, HTP can negatively influence growth performance and nutritional metabolism in pigs. Our results may provide useful information for developing feeding programs and diets to control heat stress for swine farms.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

그러나, 실제 사육공간인 양돈농장 내 실제온도 또는 돼지가 느끼는 체감온도는 시간이나 습도에 따라 차이가 발생한다. 따라서, 본 연구는 실험적 조건이 아닌 실제 사육환경 내 돼지가 고온에 노출 시 초래되는 영향을 구명하고자 실시하였다.
따라서 실질적으로 국내 하절기 돼지의 생산성감소에 대한 정량화가 요구되며, 농가에 미치는 영향이 어느 정도 인지 수치화 할 수 있는 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구는 일반 양돈농장 조건의 환경에서 적온기와 고온기에서 육성돈과 비육돈의 성장단계별 생산성과 혈액학적 변화를 조사하여 일반 농가수준에서의 생산성 저하 수준을 검토하고자 수행하였다.

제안 방법

EDTA가 처리된 tube에 분주한 전혈을 이용하여 자동혈구분석기(Hemavet 950FS, Drew scientific, UK)를 통해 혈액 중 leukocytes계 혈구 분석을 실시하였으며, 혈청 내 glucose, total cholesterol(T-CHO), total protein(T-PRO), triglyceride(TG), blood urea nitrogen(BUN) 및 non-esterified fatty acid(NEFA)의 농도는 자동생화학 분석기(7180, Hitachi, Japan)를 이용하여 분석하였다. 혈중 Cortisol과 immunoglobulin G(IgG)는 ELISA kit(IgG, E101-104, Bethy Laboratories, USA; cortisol, CSB-E06811p, Cusabio Biotech, China)를 이용하여 제조사의 매뉴얼에 따라 microplate reader를 이용하여 측정하였다.
생산성적조사를 위하여 시험 개시시점과 종료시점에 전자저울을 이용해 체중(Body weight, BW)을 개체별로 측정하였으며, 사료섭취량은 pen단위로 하여 시험개시 부터 종료 시까지 급여한 총 사료량에 사육기간과 pen내 공시동물 마리수를 나누어 일당사료섭취량(Average daily feed intake, ADFI)을 계산하였다. 측정된 개체체중은 사육기간으로 나누기하여 개체의 일당증체량 (Average daily gain, ADG)을 구하였다.
본 시험은 충남 세종시 연기군의 일반 양돈농장에서 시행되었으며, 시험에 이용된 공시동물은 3원교잡(Landrace×Yorkshire×Duroc) 육성돈(체중 30~70kg)과비육돈(체중 60~100kg)으로 구분하여 각 180두씩 총 360두 공시하였다. 처리구는 적온기 사육구와 고온기 사육구로 나누어 pen당 30두씩 2처리구를 3반복하였고 성장단계가 다른 육성돈과 비육돈에서 각각 사양시험을 수행하였다. 시험사육기간은 돼지의 적정 사육온도 구간에 해당하는 적온기(2015년 9월 25일부터 2015년 11월 19 일)에서 55일간, 고온 스트레스가 유발되는 사육온도 구간인 고온기 (2015년 6월 12일부터 2015년 8월 5일)에서 54일간 진행되었다.
혈액분석을 위하여 각 실험의 종료시점에서 처리당 9두씩 평균체중에 준하는 개체 총 36두를 선발하여 경정맥을 통한 채혈을 실시하였다. 채혈 직후 혈액은 EDTA가 처리된 tube와 혈청분리용 tube에 분주하였다.

대상 데이터

본 시험은 충남 세종시 연기군의 일반 양돈농장에서 시행되었으며, 시험에 이용된 공시동물은 3원교잡(Landrace×Yorkshire×Duroc) 육성돈(체중 30~70kg)과비육돈(체중 60~100kg)으로 구분하여 각 180두씩 총 360두 공시하였다. 처리구는 적온기 사육구와 고온기 사육구로 나누어 pen당 30두씩 2처리구를 3반복하였고 성장단계가 다른 육성돈과 비육돈에서 각각 사양시험을 수행하였다.
시험기간 동안의 실제 환경온도를 분석하기 위하여 시험 농장 지역의 온·습도 데이터를 기상청의 자료를 이용하여 분석하였다(Table 2). 분석된 온도와 습도를 이용하여 Dikmen과 Hansen(2008)이 제시한 공식을 이용하여 열량지수(THI, Temperature and Humidity Index)를 산출하였다.
시험사육기간은 돼지의 적정 사육온도 구간에 해당하는 적온기(2015년 9월 25일부터 2015년 11월 19 일)에서 55일간, 고온 스트레스가 유발되는 사육온도 구간인 고온기 (2015년 6월 12일부터 2015년 8월 5일)에서 54일간 진행되었다. 시험사료는 한국 사양표준(2012)에 충족하는 시판사료를 이용하였으며 시험사료의 화학적 조성은 Table 1에 나타내었다. 시험기간 동안 사료와 음수는 자유채식을 실시하였다.

데이터처리

성장성적의 분석된 모든 데이터는 pen(n=3) 단위로 처리하였고 혈액특성은 처리구당 수집한 혈액샘플(n=9)을 sample size로 하여 분석하였다. 처리구간의 유의성검증은 t-test를 이용하여 분석하였으며, 유의수준은 p value가 0.05이하에서 통계적인 유의성을 인정하였다.

이론/모형

시험기간 동안의 실제 환경온도를 분석하기 위하여 시험 농장 지역의 온·습도 데이터를 기상청의 자료를 이용하여 분석하였다(Table 2). 분석된 온도와 습도를 이용하여 Dikmen과 Hansen(2008)이 제시한 공식을 이용하여 열량지수(THI, Temperature and Humidity Index)를 산출하였다. 산출식은 다음과 같다.

성능/효과

다만, 돼지의 경우에 있어서는 체중이 증가할수록 환경 스트레스에 대한 민감도는 더욱 높아지는 것으로 알려져 있다[31]. 따라서, 본 연구의 결과에서 육성돈에서 혈액생화학성분 변화에 대한 유의미한 영향을 얻지 못한 것은 성장단계에 따른 고온스트레스에 대한 민감도의 차이에서 올 수 있음을 고려할 수 있다.
본 연구의 결과를 종합해보면, 국내 하절기 동안 돼지 생산성은 적온기인 가을철 사육에 비하여 체중 30~70kg 구간인 육성돈에서 사료섭취량이 22% 감소하고 증체량이 25% 감소되는 것으로 나타났다. 체중 60~100kg 구간인 비육돈에 있어서는 사료섭취량이 17% 감소하였고, 일당증체량은 30%가 감소되는 것으로 관찰되었다.
NEFA의 경우에 체내 에너지 요구량에 비하여 흡수되는 에너지의 수준이 낮을 경우에 이를 보충하기 위하여 체 지방조직으로부터 유리되어 나오는 지방산의 일종으로 glucose 함량 감소와 함께 에너지 이용률이 저하되어 있는 생리적인 상태를 나타낸다[29,30]. 본 연구의 결과에서 적온기의 혈중 NEFA 수준에 비하여 고온기에 고도의 유의성으로 가지고 증가하는 것이 관찰되었다. 이러한 생화학지표들의 변화는 고온기에 사료섭취량 감소와 더불어 영양소 이용률 저하됨을 시사한다.
혈중 면역단백질 중 하나인 IgG의 함량은 고온스트레스에 의한 차이를 나타내지 않았다. 스트레스 호르몬인 cortisol의 농도는 육성돈의 경우 높은 환경온도에 의한 영향이 관찰되지 않았지만, 비육돈의 경우에는 적온기에 비해 고온기에서 유의하게 증가했다(p<0.01).
고온 스트레스가 혈중 생화학 성분에 미치는 영향은 Table 5에 나타내었다. 육성돈에 있어서는 고온 스트레스가 혈액생화학 성분에 미치는 유의한 영향은 관찰되지 않았으나, 혈중 요소태질소(BUN)의 함량은 고온기에서 적온기보다 감소하는 경향을 나타냈다(p=0.053; 13.7 vs. 10.

후속연구

이들 이외에도 고온스트레스에 대한 혈구의 변화에 대하여 많은 연구자들 사이에서 일치하지 않는 결과가 보고되고 있다[23-25]. 이는 혈액 내 혈구의 수준은 다양한 내·외인적 요인(성별, 생리적 상태, 나이, 사료, 사육환경, 온도, 조명 등)에 의하여 그 수준 및 정도가 달라진다고 보고되고 있어[26-27] 고온 스트레스에 의한 hematological parameters의 변화에 관한 연구는 향후 더욱 정밀한 조건에서 연구되어야 할 필요성이 있다.
5일까지 지연시킬 수 있는 것으로 결론지어 며, 이는 통제된 조건에서의 고온스트레스 영향이 아닌 일반적인 사육환경에서 계절에 의한 생산성 저하의 개념에서 의미가 있다. 이러한 결과는 향후 양돈농가에서 고온스트레스를 저감할 수 있는 사양기술, 사료개발에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고온 스트레스는 돼지에게 어떤 영향을 미치는가	하절기의 고온 스트레스는 가축의 성장과 건강에 영향을 미치는 주된 환경학적 요인이다[1]. 고온 스트레스는 돼지에서 성장, 사료섭취량 감소, 영양소 소화 및 흡수율 저하 그리고 육질에 부정적인 영향을 미치는 것으로 많은 이전 연구들에서 보고되고 있다[2-5]. 또한, 경제동물들 중 돼지는 다양한 요인들의 복합적인 작용으로 인하여 다른 가축들보다 고온 환경에 취약하다.
	돼지가 다른 가축들보다 고온 환경에 취약한 이유는 무엇인가	또한, 경제동물들 중 돼지는 다양한 요인들의 복합적인 작용으로 인하여 다른 가축들보다 고온 환경에 취약하다. 그 원인은 생리적으로 체온조절기능이 잘 발달되어 있지 않으며, 각질화된 땀샘으로 인해 피부를 통한 땀 배출기능이 미비하고 더불어 두꺼운 피하지방층은 체내의 열 발산을 어렵게 만든다[6,7].
	혈액학적 분석을 통해, 고온스트레스는 어떤 변화를 야기하는가	체중 60~100kg 구간인 비육돈에 있어서는 사료섭취량이 17% 감소하였고, 일당증체량은 30%가 감소되는 것으로 관찰되었다. 또한 혈액학적 분석을 통해 고려하였을 때, 고온스트레스는 영양소 이용성을 저하시키고 체내 대사 변화를 야기하는 것으로 나타났다. 이러한 영향을 고려하였을 때, 하절기 동안의 생산성 저하는 산술적인 계산에서 출하일령을 최소 17일에서 최대 28.

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K. Z. Mahmoud, F. W. Edens, E. J. Eisen, G. B. Havenstein, "Ascorbic acid decreases heat shock protein 70 and plasma corticosterone response in broilers (Gallus gallus domesticus) subjected to cyclic heat stress", Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology, vol. 137, no. 1, pp. 35-42, 2004. DOI: http://doi.org/10.1016/j.cbpc.2003.09.013

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T. W. Pace, R. I. Gaylord, E. Jarvis, M. Girotti, R. L. Spencer, "Differential glucocorticoid effects on stress-induced gene expression in the paraventricular nucleus of the hypothalamus and ACTH secretion in the rat", Stress, vol. 12, no. 5, pp. 400-411, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10253890802530730

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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