암모니아 급성노출에 따른 대왕범바리(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂)의 혈액성상 및 혈장성분의 변화 Changes of hematological parameters and plasma components in the hybrid grouper(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂) by acute ammonia exposure원문보기
본 실험에서 암모니아 급성 노출은 대왕범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 유의적 변화를 나타내었다. 본 실험의 결과 20mg L-1 이상의 급성 암모니아 노출은 대왕범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 영향을 주어 생리적 변화를 일으키며, 40mg L-1의 급성 암모니아 농도는 대량 폐사를 유발할 수 있음을 나타낸다. 향후 대왕범바리 바이오플락 양식기술 적용을 위한 양식연구에 이러한 결과를 지표로 활용할 수 있을 것이다.
본 실험에서 암모니아 급성 노출은 대왕범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 유의적 변화를 나타내었다. 본 실험의 결과 20mg L-1 이상의 급성 암모니아 노출은 대왕범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 영향을 주어 생리적 변화를 일으키며, 40mg L-1의 급성 암모니아 농도는 대량 폐사를 유발할 수 있음을 나타낸다. 향후 대왕범바리 바이오플락 양식기술 적용을 위한 양식연구에 이러한 결과를 지표로 활용할 수 있을 것이다.
Hybrid grouper(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂) (mean weight 25.7±3.5g, mean length 11.2±0.9cm) were exposed to different ammonia concentrations of 0, 5, 10, 20, and 40mg L-1 for 96 hours. The hematological hematocrit and hemoglobin parameters of the h...
Hybrid grouper(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂) (mean weight 25.7±3.5g, mean length 11.2±0.9cm) were exposed to different ammonia concentrations of 0, 5, 10, 20, and 40mg L-1 for 96 hours. The hematological hematocrit and hemoglobin parameters of the hybrid grouper were significantly decreased by 20 mg L-1 ammonia exposure. In the organic plasma components, calcium was significantly decreased, whereas there was no change in magnesium. In the organic plasma components, the glucose and cholesterol values of the hybrid grouper were significantly increased by ammonia exposure. In the enzymatic plasma components, the ALP(Alkaline phosphatase) value of the hybrid grouper was also significantly increased by ammonia exposure. The results of this study demonstrate that acute ammonia exposure to hybrid grouper induced changes in hematological parameters and plasma components. Therefore, acute ammonia exposure over 20 mg L-1 appears to be toxic to hybrid grouper and the results can be used as a major indicator in breeding hybrid grouper.
Hybrid grouper(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂) (mean weight 25.7±3.5g, mean length 11.2±0.9cm) were exposed to different ammonia concentrations of 0, 5, 10, 20, and 40mg L-1 for 96 hours. The hematological hematocrit and hemoglobin parameters of the hybrid grouper were significantly decreased by 20 mg L-1 ammonia exposure. In the organic plasma components, calcium was significantly decreased, whereas there was no change in magnesium. In the organic plasma components, the glucose and cholesterol values of the hybrid grouper were significantly increased by ammonia exposure. In the enzymatic plasma components, the ALP(Alkaline phosphatase) value of the hybrid grouper was also significantly increased by ammonia exposure. The results of this study demonstrate that acute ammonia exposure to hybrid grouper induced changes in hematological parameters and plasma components. Therefore, acute ammonia exposure over 20 mg L-1 appears to be toxic to hybrid grouper and the results can be used as a major indicator in breeding hybrid grouper.
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문제 정의
대왕범바리를 우리나라 양식어종으로 안정적인 대량생산을 위해 환경요소인 암모니아에 대한 기준 적립은 필수적이다. 따라서 본 실험의 목적은 암모니아 급성노출에 따른 대왕범바리 혈액성상 및 혈장성분의 변화를 통해 대왕범바리의 암모니아 내성한계를 마련하는데 있다.
제안 방법
각 노출 실험 수조의 실제 암모니아 농도는 암모니아 분석용 키트(Merck & Co., Inc., USA)를 이용하여 24, 48, 72, 96시간 각각 측정하였다(Table 2).
본 실험분석은 노출물질별 농도에 따른 각 6마리를 분석에 이용하였고, 모든 분석은 3반복으로 이루어졌다. 실험 분석 결과에 대한 통계적 유의성은 SPSS 통계 프로 그램(SPSS Inc.
Louis, MO, USA)을 사용하여 표준원액 20,000 mg L-1 를 제조한 뒤, 각 수조에 0, 5, 10, 20, 40mg L-1 의 농도로 급성으로 96시간 노출을 실시하였다. 사육수조 5개(100L 원 형수조)에 각 농도구간별 6마리씩 총 30마리를 입식 후, 노출 96시간 sampling을 실시하였다. 각 노출 실험 수조의 실제 암모니아 농도는 암모니아 분석용 키트(Merck & Co.
암모니아 노출 96시간 후, 혈액학적 분석을 위해 채혈을 실시하였다. 혈액은 헤파린(Sigma Chemical, St.
암모니아 노출에 따른 혈장성분의 변화를 분석하기 위해 채취한 혈액을 4°C에서 3,000×g로 15분간 원심분리 후 혈장을 분리하였다.
실험 전 10일간 실험 실 환경에서 순치시켰으며, 실험에 사용된 해수의 성분은 Table 1과 같다. 암모니아 노출은 NH4Cl (Sigma Chemical, St. Louis, MO, USA)을 사용하여 표준원액 20,000 mg L-1 를 제조한 뒤, 각 수조에 0, 5, 10, 20, 40mg L-1 의 농도로 급성으로 96시간 노출을 실시하였다. 사육수조 5개(100L 원 형수조)에 각 농도구간별 6마리씩 총 30마리를 입식 후, 노출 96시간 sampling을 실시하였다.
암모니아 노출 96시간 후, 혈액학적 분석을 위해 채혈을 실시하였다. 혈액은 헤파린(Sigma Chemical, St. Louis, MO, USA) 처리된 주사기를 이용해 채취 후, 즉시 적혈구 용적 (Hematocrit)과 헤모글로빈(Hemoglobin)을 측정하였다. 적혈구 용적은 모세관 내로 혈액을 넣어, Microhematocrit centrifuge (VS-12000, Vision Scientific Co.
, Korea)를 이용하여 측정하였다. 혈장 유기성분으로 글루코즈(Glucose), 콜레스테롤(Cholesterol) 및 총 단백질(Total protein)을 측정하였다. 혈당은 GOD/POD법, 콜레스테롤은 비색법, 총 단백질은 Biuret법에 의해 시판 되고 있는 임상용 kit (Asan Pharm.
, Korea)를 이용하였다. 혈장 효소활성으로 ALP (Alkaline phosphatase)를 측정하였다. ALP는 King-King법으로 500 nm에서 임상용 kit (Asan Pharm.
대상 데이터
본 실험은 평균 무게 25.7±3.5 g, 평균 전장 11.2±0.9 cm의 대왕범바리 치어를 경남고성 소재의 종묘생산장에서 분양을 받아 실험을 실시하였다.
암모니아 노출에 따른 혈장성분의 변화를 분석하기 위해 채취한 혈액을 4°C에서 3,000×g로 15분간 원심분리 후 혈장을 분리하였다. 혈장 무기성분으로 칼슘(Calcium), 마그네슘(Magnesium)을 측정하였다. 칼슘은 OCPC법, 마그네슘은 Xylidyl blue-I법에 따라 임상용 kit (Asan Pharm.
데이터처리
Values with different superscripts are significantly different (p<0.05), as determined by Tukey’s multiple range test.
실험 분석 결과에 대한 통계적 유의성은 SPSS 통계 프로 그램(SPSS Inc.)을 이용하여 ANOVA test를 실시하여 Tukey’s multiple range test를 통해 p<0.05일 때 유의성이 있는 것으로 간주하였다.
이론/모형
혈장 효소활성으로 ALP (Alkaline phosphatase)를 측정하였다. ALP는 King-King법으로 500 nm에서 임상용 kit (Asan Pharm. Co., Ltd., Korea)를 이용하여 분석하였다.
혈장 무기성분으로 칼슘(Calcium), 마그네슘(Magnesium)을 측정하였다. 칼슘은 OCPC법, 마그네슘은 Xylidyl blue-I법에 따라 임상용 kit (Asan Pharm. Co., Ltd., Korea)를 이용하여 측정하였다. 혈장 유기성분으로 글루코즈(Glucose), 콜레스테롤(Cholesterol) 및 총 단백질(Total protein)을 측정하였다.
, Korea)에서 12,000 rpm, 10분간 원심분리 후 Micro-hematocrit reader를 이용하여 측정하였다. 헤모글로빈수치는 임상용 kit (Asan Pharm. Co., Ltd., Korea)를 이용하여 Cyan-methemoglobin 법으로 측정하였다.
혈장 유기성분으로 글루코즈(Glucose), 콜레스테롤(Cholesterol) 및 총 단백질(Total protein)을 측정하였다. 혈당은 GOD/POD법, 콜레스테롤은 비색법, 총 단백질은 Biuret법에 의해 시판 되고 있는 임상용 kit (Asan Pharm. Co., Ltd., Korea)를 이용하였다. 혈장 효소활성으로 ALP (Alkaline phosphatase)를 측정하였다.
성능/효과
대왕범바리 헤모글로빈은 암모니아 20 mg L-1 의 암모니아 노출에 의해 유의적 감소가 나타났다(p<0.05).
대왕범바리 혈장 글루코즈과 콜레스테롤은 암모니아 20mg L-1 에서 유의적 증가(p<0.05)가 나타났다.
2010). 본 실험에서 대왕범바리 적혈구 용적과 헤모글 로빈 수치는 암모니아 20 mg L-1 의 농도에서 유의적으로 감소했다. Kim et al.
또한, 콜레스테롤은 환경변화에 민감하게 변화하며, 환경적 스트레스를 판단하는 주요한 지표로 이용된다(Choi and Lee 1992). 본 실험에서 대왕범바리 혈중 콜레스테롤은 암모니아 노출에 의해 유의적 증가를 나타났다. 다른 연구에서도 암모니아 노출은 어류의 혈액학적 성상에 영향을 미치며, 잉어 Cyprinus carpio (Peyghan and Takamy 2002)와 Ctenopharynodon idellus (Xing et al.
ALP (alkaline phosphatase)는 간손상 정도를 수치로 나타내는 효소성분으로, 독성물질에 노출된 어류의 독성 정도를 판단하는 지표로 많이 사용되고 있다(Shaheen and Akhtar 2012; Kim and Kang 2016). 본 실험에서 암모니아 급성 노출에 대한 대왕범바리의 혈장 ALP는 암모니아 노출에 의해 유의적 증가가 나타났다. Peyghan and Takamy (2002)는 잉어 Cyprinus carpio의 암모니아 노출에 따른 혈장 ALP 수치변화는 대조군보다 높았으며, 이는 적혈구와 신장의 손상에 따른 것으로 보고했다.
본 실험에서 암모니아 급성 노출은 대왕범바리의 혈액 학적 성상 및 혈장 성분에 유의적 변화를 나타내었다. 본 실험의 결과 20mg L-1 이상의 급성 암모니아 노출은 대왕 범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 영향을 주어 생리적 변화를 일으키며, 40mg L-1 의 급성 암모니아 농도는 대량 폐사를 유발할 수 있음을 나타낸다.
(2017b)에서도 은대구 Anoplopoma fimbria의 적혈구 용적과 헤모글로빈 수치가 현저하게 감소했으며, 이는 암모니아 노출에 의한 저산소 상태에 따른 조혈세포 손상에 따른 것으로 보고되었다. 본 실험에서 암모니아 급성노출은 대왕범바리의 혈액학적 성상에 영향을 주어 유의적 감소를 유발하였으며, 이는 암모니아 독성에 의한 생리적 변화에 의한 것으로 판단된다.
혈중 글루코즈 수치는 외부 환경 스트레스에 의해 민감하게 반응하며 신뢰성 있는 지표로 사용된다(Lee and Ryu 2011). 본 실험에서, 암모니아 급성 노출된 대왕범바리의 혈중 글루코즈는 암모니아 노출에 의해 유의적 증가를 나타났다. 암모니아 노출은 Nile tilapia Oreochromis niloticus의 글루코즈 수치를 유의적으로 증가시켰다고 보고했다(Evans et al.
본 실험에서 암모니아 급성 노출은 대왕범바리의 혈액 학적 성상 및 혈장 성분에 유의적 변화를 나타내었다. 본 실험의 결과 20mg L-1 이상의 급성 암모니아 노출은 대왕 범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 영향을 주어 생리적 변화를 일으키며, 40mg L-1 의 급성 암모니아 농도는 대량 폐사를 유발할 수 있음을 나타낸다. 향후 대왕범바리 바이오플락 양식기술 적용을 위한 양식연구에 이러한 결과를 지표로 활용할 수 있을 것이다.
Peyghan and Takamy (2002)는 잉어 Cyprinus carpio의 암모니아 노출에 따른 혈장 ALP 수치변화는 대조군보다 높았으며, 이는 적혈구와 신장의 손상에 따른 것으로 보고했다. 본 실험의 대왕범바리의 혈장 ALP 의 유의적 증가는 암모니아로 인해 간세포의 손상에 따른 것으로 판단된다. 본 연구 결과 암모니아 급성노출은 독성으로 작용하여 대왕범바리의 혈장성분에 영향을 주었다.
본 실험의 대왕범바리의 혈장 ALP 의 유의적 증가는 암모니아로 인해 간세포의 손상에 따른 것으로 판단된다. 본 연구 결과 암모니아 급성노출은 독성으로 작용하여 대왕범바리의 혈장성분에 영향을 주었다.
암모니아 노출에 따른 대 왕범바리 적혈구 용적은 암모니아 20 mg L-1 에서 유의적 감소가 나타났다(p<0.05).
(2003)은 암모니아 노출은 turbot Scophthalmus maximus의 이온조절에 영향을 미쳐 혈장 이온 성분의 유의적 변화를 보고했다. 혈장 이온 성분의 변화는 어류의 삼투 조절 등 기본적 생리적 변화를 유발할 수 있으며, 본 연구결과 혈장 무기 성분의 유의적 변화는 암모니아 급성 노출에 의한 이온 조절 장애에 의한 것으로 판단된다.
후속연구
1996). 따라서, 헤모글로빈 및 적혈구 용적과 같은 혈액학적 성상 및 혈장 성분은 암모니아 독성노출에 따른 생물의 생리학적 반응 과 대사 장애의 수준을 판단할 수 있는 중요한 지표가 될 것이다.
본 실험의 결과 20mg L-1 이상의 급성 암모니아 노출은 대왕 범바리의 혈액학적 성상 및 혈장 성분에 영향을 주어 생리적 변화를 일으키며, 40mg L-1 의 급성 암모니아 농도는 대량 폐사를 유발할 수 있음을 나타낸다. 향후 대왕범바리 바이오플락 양식기술 적용을 위한 양식연구에 이러한 결과를 지표로 활용할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대왕범바리는 무엇인가?
대왕범바리(Epinephelus fuscoguttatus ♀×E. lanceolatus ♂)는 대왕바리(giant grouper, E. lanceolatus)와 범바리 (tiger grouper, E. fuscoguttatus)의 교잡종으로, 고수온에 내 성(적수온 25~35°C)이 강해, 고수온 대비 조피볼락 대체 품종으로 현재 양식가능성을 연구 중인 어종이다. 하지만, 대왕범바리에 대한 암모니아 내성 연구는 거의 이루어지지 않고 있다.
암모니아는 어떤 형태로 존재하는가?
2017a). 암모니아는 이온화된 암모늄 이온(NH4 + )과 이온화 되지 않은 형태 (NH3)로 존재한다(Ip and Chew 2010). 특히, 비극성 암모니아(NH3)는 암모늄 이온(NH4 + )에 비해 지질에 쉽게 용해되지 않는 성질이 있어 매우 높은 독성을 나타낸다 (Roumieh et al.
경골어류의 혈장 총 단백의 농도 범위는 어떻게 되는가?
혈장 총 단백은 외부 스트레스 요인으로 인한 어류의 건강상태 악화를 판단하는 주요한 지표이다(Riche 2007). 정상적인 경골어류의 경우에서 약 4~7 g dL-1 정도의 농도 범위가 나타나고, 외부 스트레스 등 환경변화에 의해 영향을 받을 수 있다(Yanagisawa and Hashimoto 1984). 하지만, 본 연구에서 암모니아 노출에 따른 대왕범바리 혈장 총 단백의 유의적 변화는 나타나지 않았다.
참고문헌 (26)
Bijvelds M, JA Velden, ZI Kolar and G Flik. 1998. Magnesium transport in freshwater teleosts. J. Exp. Biol. 201:1981-1990.
Choi YS and SY Lee. 1992. Serum cholesterol and 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 21:580-593.
Das PC, S Ayyappan, JK Jena and BK Das. 2004. Acute toxicity of ammonia and its sub-lethal effects on selected haematological and enzymatic parameters of mrigal, Cirrhinus mrigala (Hamilton). Aquac. Res. 35:134-143.
Evans JJ, DJ Pasnik, GC Brill and PH Klesius. 2006. Un-ionized ammonia exposure in Nile tilapia: toxicity, stress response, and susceptibility to Streptococcus agalactiae. N. Am. J. Aquacult. 68:23-33.
Groff JM and JG Zinkl. 1999. Hematology and clinical chemistry of cyprinid fish: common carp and goldfish. Vet. Clin. N. Am.-Exot. Anim. Pract. 2:741-776.
Hrubec TC, SA Smith and JL Robertson. 1996. Nitrate toxicity: a potential problem of recirculating systems. In: Aquacultural Engineering Society Proceedings II: Successes and Failures in Commercial Recirculating Aquaculture. Northeast Regional Agricultural Engineering Service Cooperative Extension (NRAES). Ithaca, NY.
Ip YK and SF Chew. 2010. Ammonia production, excretion, toxicity, and defense in fish: a review. Front. Physiol. 1:134.
Kim JH and JC Kang. 2014. The selenium accumulation and its effect on growth, and haematological parameters in red sea bream, Pagrus major, exposed to waterborne selenium. Ecotox. Environ. Safe. 104:96-102.
Kim JH and JC Kang. 2016. The chromium accumulation and its physiological effects in juvenile rockfish, Sebastes schlegelii, exposed to different levels of dietary chromium (Cr6 $^+$ ) concentrations. Environ. Toxicol. Pharmacol. 41:152-158.
Kim JH, KW Kim, SH Bae, SK Kim, SK Kim and JH Kim. 2017a. Alterations in hematological parameters and antioxidant responses in the biofloc-reared flatfish Paralichthys olivaceus following ammonia exposure. Korean J. Fish. Aquat. Sci. 50:750-755.
Kim JH, HJ Park, IK Hwang, JM Han, DH Kim, CW Oh and JC Kang. 2017b. Alterations of growth performance, hematological parameters, and plasma constituents in the sablefish, Anoplopoma fimbria depending on ammonia concentrations. Fish. Aquat. Sci. 20:4.
Kim JH, EH Jeong, SR Kim, SK Kim, SK Kim and YB Hur. 2019. Changes in water quality and hematological parameters according to the stocking density of olive flounder, Paralichthys olivaceus raised in bio-floc environment. Korean J. Environ. Biol. 37:155-163.
Kim SH, JH Kim, MA Park, SD Hwang and JC Kang. 2015. The effects of ammonia exposure on antioxidant and immune responses in Rockfish, Sabestes schlegelii during thermal stress. Environ. Toxicol. Pharmacol. 40:954-959.
LC Folmar. 1993. Effects of chemical contaminants on blood chemistry of teleost fish: A biblography and synopsis of selected effects. Environ. Toxicol. Chem. 12:337-375.
Lee KS and HM Ryu. 2011. The acute toxicity of naphthalene on hematologic properties in juvenile flounder Paralichthys olivaceus. J. Korean Soc. Mar. Environ. 17:191-196.
Peyghan R and GA Takamy. 2002. Histopathological, serum enzyme, cholesterol and urea changes in experimental acute toxicity of ammonia in common carp Cyprinus carpio and use of natural zeolite for prevention. Aquacult. Int. 10:317-325.
Riche M. 2007. Analysis of refractometry for determining total plasma protein in hybrid striped bass (Morone chrysops x M. saxatilis) at various salinities. Aquaculture 264:279-284.
Robert MD, MC David and WB Martin. 1997. Ammonia in Fish Ponds. Publication No. 463. Southern Regional Aquaculture Center (SRAC). Stoneville, MS.
Roumieh R, A Barakat, NE Abdelmeguid, J Ghanawi and IP Saoud. 2013. Acute and chronic effects of aqueous ammonia on marbled spinefoot rabbitfish, Siganus rivulatus (Forsskal 1775). Aquac. Res. 44:1777-1790.
Ruyet JPL, A Lamers, AL Roux, A Severe, G Boeuf and N Mayer-Gostan. 2003. Long-term ammonia exposure of turbot: effects on plasma parameters. J. Fish Biol. 62:879-894.
Shaheen T and T Akhtar. 2012. Assessment of chromium toxicity in Cyprinus carpio through hematological and biochemical blood markers. Turk. J. Zool. 36:682-690.
Thangam Y, M Perumayee, S Jayaprakash, S Umavathi and SK Basheer. 2014. Studies of ammonia toxicity on haematological parameters to freshwater fish Cyprinus carpio (Common carp). Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 3:535-542.
Xing X, M Li, L Yuan, M Song, Q Ren, G Shi and R Wang. 2016. The protective effects of taurine on acute ammonia toxicity in grass carp Ctenopharynodon idellus. Fish Shellfish Immunol. 56:517-522.
Yang W, F Xiang, H Sun, Y Chen, E Minter and Z Yang. 2010. Changes in the selected hematological parameters and gill Na $^+$ /K $^+$ ATPase activity of juvenile crucian carp Carassius auratus during elevated ammonia exposure and the post-exposure recovery. Biochem. Syst. Ecol. 38:557-562.
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