개요

장염비브리오균(Vibrio parahaemolyticus)은 급성간췌장괴사증(acute hepatopancreatic necrosis, AHPN)과 관련된 병원균이며 독성이 있는 양성 균주입니다. 새우 위장의 생물막(biofilm)에 서식하기 때문에 항생제나 여러 치료제로부터 스스로를 보호합니다. 비브리오 콜레라(V. Cholera)균과 마찬 가지로, 장염비브리오균도 다양한 염도와 산성도, 온도에서 생존할 수 있습 니다. 두 종(species) 모두 해양 플랑크톤에 쉽게 기생하며 해류를 통해 퍼 져 나갈 수 있습니다. 악성 장염비브리오균은 감염된 모하와 유충 후 새우를 통해 전파되기도 합니다.

AHPN 병원균과 관련된 틈새가 아주 많습니다.

비브리오균은 담수를 포함해 대부분의 수생 생태계에 서식하는 그람 음성 박테리아 속(屬)입니다. 2013년말 현재 최소 98종이 파악되었으며 이 수치보 다 더 많은 후보 종도 존재합니다. 비브리오균은 새우와 여러 절지동물의 외 골격을 구성하는 주요 성분인 고분자 n-아세틸글루코사민(일반적으로 키틴 이라고 함)을 포함해 영양소의 재순환에 치명적 영향을 미칩니다.

대부분의 비브리오균은 양성입니다. 많은 종이 키틴가수분해효소(Chitinase) 를 생성해 키틴을 분해하는 능력이 있으며, 키틴성 무척추동물에 쉽게 부착 합니다. 또한 조류(algal)와 동물성 플랑크톤과도 관련이 있는 경우가 있는 데, 이 생물들이 수생 환경 내에서 박테리아의 중요한 이동수단을 제공하고, 박테리아가 이 생물들의 생태적 안정성 유지에 기여하기 때문입니다.

질병을 유발하는 비브리오균

대부분 양식장에 있는 새우와 달리 자연산 새우는 서식 밀도가 낮고 필요할 때 스트레스가 적은 환경으로 이동할 수 있습니다. 양식 과정에서 스트레스 는 필수불가결한 요소일 수 있습니다. 양식 새우의 경우 비교적 적은 수의 비브리오균이 질병을 유발합니다. 대부분은 기회감염균인데 그 이유는 숙주 동물이 스트레스를 받거나 면역력이 떨어졌을 때 질병을 일으키기 때문입니 다. 그 존재만으로 건강하거나 면역력이 떨어진 동물에 질병을 일으키는 절 대감염균(obligate pathogen)은 많지 않습니다. 가장 악성인 박테리아는 물 속에서 아주 낮은 수준으로 노출되거나 체내에 침투해도 새우를 죽입니다. 비브리오균은 다른 박테리아 종뿐만 아니라 서로 간에도 유전물질을 쉽게 교환하기 때문에 끊임없이 진화합니다. 유전자 정보를 습득하는 이러한 특성 으로 인해 항생제 내성이 급격하게 변화합니다. 급성간췌장괴사증(AHPN)과 새우 조기폐사증에서 발견되는 병원균을 포함해 다른 표현형질도 변화할 수 있습니다.

도날드 라이트너 박사팀와 연구팀은 비교적 흔한 박테리아인 장염비브리오

균의 독특한 균주인 AHPN 병원균를 식별해냈습니다. 라이트너 박사는 파지 (phage)라고 알려진 바이러스에 의해 비브리오균에 감염될 수도 있으며, 이 로 인해 비브리오가 강력한 독을 배출할 수 있다는 점을 확인했습니다. 장염비브리오균은 바다와 하구 그리고 일부 담수 생태계에서 흔하게 발견됩 니다. 대부분의 균주는 병원성이 없으며 섭취해도 무해합니다. 하지만 자연 산 어류에서 발견되는 이 박테리아의 독성 균주가 많은 국가의 해산물 식중 독의 주요 원인입니다.

게놈 분류

게놈 분류학이 출현하면서 기존의 생화학 시험으로는 표현형 및 생화학적으 로 동일한 것으로 보이던 분리균(isolates)을 구별할 수 있는 중요한 전기가 마련되었습니다. 그러한 특성은 반드시 발견되어야 하지만 일부 종을 잘못 식별할 위험도 상당합니다. AHPN 병원균의 박테리아는 특히 이런 위험이 높 습니다. 아주 작은 차이라도 일관성이 있으면 병원균의 위치 파악에 필요한 중요한 도구를 개발하는데 활용할 수 있으며, 병원균의 환경 내 위치, 발생 지점 및 관리 방법을 보다 완전하게 파악하는데 도움이 될 수 있습니다. 이 러한 도구를 사용할 수 있을 때까지는, 모든 AHPN의 사례를 박테리아의 단 일 균주 탓으로 돌리지 않도록 주의해야 합니다. 단, 이 균주는 새로운 비브 리오 종이 될 수 있는 가능성은 충분히 있습니다. 양식업 종사자들은 어떤 종류의 박테리아를 완전히 박멸하는 것이 가능하지 않을 뿐 아니라 아주 어 렵다는 점을 알아야 합니다. 또한 반드시 바람직한 것만도 아닙니다. 대부분 의 비브리오균이 양성이고 유익한 용도로도 사용되기 때문에 이 박테리아를 제거해 버리면 양성이 아닐 수도 있는 다른 종에게 새롭게 적합한 환경을 열어 줄 수도 있습니다.

비브리오 콜레라균

AHPN 병원균인 비브리오 박테리아는 비브리오 콜레라균과 비슷한 특성을 보이는데, 비브리오 콜레라균의 일부 균주는 오염된 물을 마시거나 일반적으 로 한 번에 수백만 개 이상의 박테리아를 섭취한 인간의 생명을 위협할 수 도 있는 콜레라와 유사합니다. 합병증의 위험을 줄이기 위해 일반 항생제와 함께 전해질 불균형 회복 치료를 하면 콜레라와 장염비브리오 식중독은 쉽 게 치료할 수 있습니다.

다소 흔하게 발견되는 이러한 비브리오 병원균은 주로 숙주의 내장을 통해 기능합니다. 다른 많은 비브리오 종과 마찬가지로 비브리오 병원균은 생물막 을 생성합니다. 일반적으로 콜레라는 상수도와 하수도 시스템이 적절하게 분 리되지 않았을 때 문제가 됩니다. 마찬가지로 양식업을 하면서 제대로 처리 하지 않은 방류수를 재사용할 때 문제가 생깁니다. 방류수가 포함된 조류 (currents)는 아주 멀리까지 광범위한 영역에 걸쳐 매개체 역할을 합니다.

1990년대 초에 1,600km 이상의 페루 해안을 따라 짧은 시간에 콜레라가 퍼 졌고, 강과 하천으로도 번져서 남아메리카의 많은 지역에 감염이 발생했습니

다. AHPN 병원균이 유사한 방식으로 확산되었을 수도 있다는 증거가 있습니 다.

비브리오 콜레라균과 마찬가지로 장염비브리오균도 다양한 범위의 염도와 산성도, 온도, 영양 상태에서 생존할 수 있습니다. 이 두 종류의 박테리아는 언제든 광범위하게 퍼질 수 있습니다. 예를 들어, 비브리오 콜레라균과 장염 비브리오균은 모두 해양 플랑크톤과 많은 관련이 있습니다. 박테리아는 키틴 과 조류 표면, 다른 유사한 기질에 쉽게 달라 붙습니다.

악성 장염비브리오는 감염된 번식용 성숙어류와 유충후기단계 생물을 통해 전파되기도 합니다. 분명히 AHPN 병원균과 관련된 틈새가 아주 많습니다. 이를 통해 병원균이 어떻게 그렇게 쉽게 이동하는 것처럼 보이는지 그리고 박멸과 관리가 쉬운 문제가 아니라는 점을 설명할 수 있습니다.

생물막

생물막은 어디에서나 생성됩니다. 아마도 인간에게 가장 친숙한 생물막은 바 로 우리가 양치질을 하는 이유가 됩니다. 생물막은 수많은 질병과 관련이 있 으며 박테리아를 효과적으로 확산시키는 메커니즘입니다.

생물막은 새우 양식장 바닥의 찌꺼기나 AHPN의 경우 새우의 위장과 같은 표면에 부착된 유기물의 집합체를 말합니다. 생물막은 항생제의 작용과 적합 한 환경을 차지하려는 다른 박테리아로부터 박테리아를 보호하는 역할을 합 니다.

생물막이 생성되면서 박테리아는 먼저 새우의 키틴질 위장과 위분쇄기관 표 면에 달라 붙습니다. 그런 다음 점성이 있는 발열고분자를 생성해 표면에 “접착”합니다. 이후 생물막이 더 생성되어 소집락(microcolony)이 형성되면, 엑소폴리사카라이드(다당류)가 항생제, 살균제, 허브 추출물, 기타 치료제로 부터 박테리아를 보호해서 정상적인 대사 세포활동을 할 수 있도록 합니다. 마지막 단계에서 생물막이 분리되기 시작하면 그 세포가 환경 내로 퍼져서 새로운 생물막을 생성합니다.

AHPN 통제

AHPN을 통제하기 위한 노력은 그 정체가 밝혀지기 오래 전부터 이미 시작되었습니다. AHPN으로 의심되는 질환이 4년여 전에 중국에서 처음으로 보 고되었으며 다른 많은 국가로 번져 나갔습니다. 저자의 의견으로는 이 비브 리오 균주가 현존하는 다른 박테리아 종을 누르고 우세종으로 자리잡을 수 있는 환경으로 퍼져나갈 가능성이 높습니다.

비브리오 분류군의 특성이 복잡하다는 점을 감안해 볼 때, 여러 요인으로 인 해 AHPN은 간단히 해결할 수 있는 문제가 아닙니다. 병원균이 질병을 일으 키는 방식을 보면 새우에서는 아주 이례적으로 발생합니다. 박테리아가 제한 된표면에 군집을 형성하고 독소가 손상을 끼치는 독성 기반의 질병의 진행 이 나타나기 때문에 콜레라와 더 유사하다는 점은 분명합니다. 대부분의 다 른 병원성 비브리오균은 동물에게 침입해 다양한 독소와 세포벽 구성성분인

지질다당류를 통해 동물의 자가방어 능력을 무너뜨린 뒤 쇠약해져서 죽음으 로 이르게 합니다.

장염비브리오균은 상처나 다른 메커니즘을 통해 동물의 혈액림프에 침투한 다는 점에서 침습성으로 보이지는 않습니다.

바로 이 점이 항생제로 AHPN 감염을 막지 못하는 이유입니다. 항생제가 병 원균에 영향을 미칠 수 있을 정도의 충분한 수준으로 접촉하지 못하면 그 효과가 없을 것입니다.

지난 몇 년간 새우 양식장의 항생제 남용에 대한 우려의 목소리가 있었기 때문에-항생제를 적절하게 사용할 여지는 있지만-항생제를 부적절하게 사용 하는 하나의 예시입니다. 게다가 병원균이 위장의 생물막에 존재하는 경우 이론적으로 박테리아를 죽일 수 있는 다양한 합성제제의 작용으로부터 박테 리아를 보호합니다. 이 문제는 치료법 개발 노력에 심각한 방해 요인이 될 것입니다.

비브리오 분류군의 특성이 복잡하다는 점을 감안해 볼 때, 여러 요인으로 인 해 AHPN은 간단히 해결할 수 있는 문제가 아닙니다.