전자현미경을 통한 다수의 극편모를 가진 비브리오종의 모습
1. 비브리오란?
1-1. 비브리오는 건강한 생태계의 일부이다.
– 대부분의 수생생태계속에 서식하는 일반적인 균이다.
– 건강한 생태계는 균형상태를 유지하는데
– 이 균형은 투입물과 산출물이 영양분과 다른 박테리아들의 구성요소에 영향을 줄 때 급격하게 변화하기 시작한다.
– 박테리아들은 서로 영양분에 들어가기 위해서 끊임없는 싸움을 한다.
– 비브리오균은 키틴각막(새우의 외벽) 분해를 위한 필수적인 요소이다.
1-2. 비브리오 속(屬)에 대한 일반적인 정보
– 알려진 비브리오 종류만 100종이상이며, 현재까지 119개가 이름 지어졌고 지속적으로 발견되어 분류되고 있다
– 해양 수 생태계에서 다양한 부류의 박테리아군이다.
(다당류(多糖類)가 함유된 일반적인 질소인)키틴각막 재생에 매우 중요한 역할을 한다.
– 대부분의 비브리오균은 무해하지만 특정 품종은 새우뿐만 아니라 동물과 사람에게도 유해한 질병을 일으킨다
– 한 종(種)내의 비브리오균 품종들도 질병을 일으키지 않는 경우도 있다.
– 사실상 질병을 일으킬 수 없는 대부분의 비브리오 균주와는 달리 질병을 일으키는 비브리오 균주들은 특 정 종(種)만을 대상으로 질병을 야기시킨다.
1-3. 비브리오 감염 질병
– 오랜 시간동안 인간, 어류 및 특히 새우에게 질병을 야기시켜 왔다.
– 특정 비브리오 균주들이 점점 많은 빈도로 발견이 되고 있고 새로운 품종들이 만들어진다는 면에서 신생병원균이라 할 수 있다.
– 새우 부화장과 양식장에서 새우가 폐사하는 주요한 원인이며,
– 이는 가장 큰 원인 또는 두번째로 강조되는 (폐사)원인으로 본다.
– 새우 부화장에서 손쉽게 통제가 가능하고 양식장에서도 개체수를 줄일 수 있다. (다양한 방법으로 가능하고 이 중 어떤 방법들은 EMS 기술에 기여하기도 하였다.)
– 비브리오균이 질병을 야기시키는 것과 자당 발효 기능 간에는 상관관계가 없다
(녹색 대 노랑 TCBS 선택배지는 신뢰성이 떨어진다.)
<비브리오 균의 자당 발효 기능을 분리하기 위한 선택배지 모습>
(TCBS 한천배지-역주(譯註) 티오황산 구연산 및 담즙산 염, Thiosulphate Citrate Bile Salts Sucrose)
사용시 문제점:
자당 발효는 독성과는 관련이 없다. 또한 비브리오균 뿐만 아니라 다른 많은 박테리아들도 배지안에서 증식하고 있기 때문에 비브리오균만을 배양하기 위한 최적의 배지라고 할 수도 없다. 그러나 다량의 비브리오균 배양시스템을 만들어내는 일반적인 수단으로서 유용하다 할 수 있으며, (현재는) 더 낳은 선택배지들이 있다
1-4. 비브리오 특성
– 인간에게 질병을 일으키는 비브리오
콜레라 비브리오균 (V. cholera), 비브리오 그 람 음 성 균 ( V. vulnificus), 장염비브리오균 (V. parahaemolyticus)
(어류와 새우에 질병을 야기하는 비브리오균과는 다름)
콜레라 사망자는 매년 10만명이하로 3백~5백만 건이 보고된다 (WHO자료).
예방 방법은 다음과 같이 매우 단순하다
– 마실 물을 여과하고 살균할
– 하수와 마실 물을 분리시킬 것
<비브리오 그람음성균 종 모습>
패혈증 및 급성사망까지 일으키는 신생병원균 장염비브리오균주가 해산물 식중독의 가장 큰 원인
■ 어류에 질병을 유발시키는 비브리오
비브리오 앵길라룸(V. anguillarum), 비브리오 살모니시다(V. salmonicida), 장염비브리오균 (V. parahaemolyticus)
연어과 어류의 병변 모습
이러한 균주는 백신이 만들어지기 전까지는 어류의 주요한 폐사 원인이 되고 있으며, 새로운 균주가 계속 출현하고 있어 큰 문제가 되고 있다.
새우에 질병을 유발시키는 비브리오
비브리오 하베이(V. harveyi), 비브리오 알지놀리티쿠스(V. alginolyticus), 장염비브리오균(V. parahaemolyticus) 등
(수십 여종 이 상 이 이 질 병 과 연 관 되 어 있다 .)
■ 비브리오균은 직 간접적으로 질병을 일으킨다.
| 새우에 질병을 일으키는 것으로 보고된 비브리오 종으로는 다음과 같은 것이 있다(일부만 나열) | |
| 장염비브리오균(parahaemolyticus) | 족사부착쇄조개 비브리오균(orientalis) |
| 알지놀리티쿠스 비브리오균(alginolyticus) | 오르달리 비브리오균(ordalii) |
| 앤구이라룸 비브리오균(anguillarum) | 데이테라니아 비브리오균(mediterrani) |
| 담셀라 비브리오균(damsela) | 로지 비브리오균(logei) |
| 패류비브리오균(vulnificus) | |
| 페네치다 비브리오균(penaeicida) | |
| 오웨시 비브리오균(owensii) |
새우를 죽이는 많은 박테리아 종들도 발견되었으나 슈도모나스 (Pseudomonas)
|
| 니그리풀키라이튜도 비브리오균(nigropulchritudo) | |
| 캠벨리 비브리오균(campbellii) | |
| 쉬리 비브리오균(splendidus) | |
| 피셔리 비브리오균(fischeri) | |
| 참수리 비브리오균(pelagicus) | |
■ 반복적인 현상이 될 위험
중요한 특징으로서 병원체의 발현과 질병간에는 아무런 상관관계가 없다는 것이다. 병원체는 종종 질병이 없는 상태로 발현되기도 한다. 한가지 적절한 예로는 EMS 원인미생물을 들 수 있다. 많은 새우는 이러한 비브리오 균주를 몸속에 보유하지만 병에 걸리지 않는다.
질병 관리는 반응 후가 아닌 선행적으로 이루어져야 한다. (선행적인) 예방책이 병에 걸린 후 치료하는 것보다 더 용이하다.
어떠한 질병도 예방할 수 있는 가장 강력한 방법은 동물의 생산과정 중 어떠한 단계에서도 스트레스를 줄이는 것이다.
대부분의 새우 병원체들은 새우의 면역력이 약할 때만 해가 되며, 극소의 병원체만이 무조건 질병을 발생시킨다
차이점
절대적인 병원체(OBLIGATE)는 건강한 동물체라도 단지 체내 보유하고 있다는 것만으로도 매우 해가 된다.
기회주의적인 병원체(OPPORTUNISTIC)는 스트레스를 받은 동물체에게만 질병을 일으키며 보통 병독성이 약한 편이다. 이러한 병원체들은 질병을 일으키기 위해서는 많은 양이 필요하다. (EMS를 발생시키는 몇몇 균주가 이러한 형태이다.
2. 비브리오 통제의 필요성
Q. 생산시스템에서 비브리오를 제거하는 것은 가능한가?
불가능할 뿐만 아니라 바람직한 방법도 아니다. 그러나 순혈통의 세포핵을 생산하는 시설을 완벽히 통제하면 비브리오의 양을 내부 재순환 생산시스템에서 하는 것만큼 줄일 수 있다. 통제할 수 있는 정도는 매우 정교하게 통제되는 생산 시스템 에서는 사실 탐지하지 않아도 될 수준까지 최소화할 수 있다. 하지만 언제든 기회가 생기면 비브리오 양은 다시 증가할 수 있으며 최적의 생물체도 항상 좋은 상태를 유지할 수 있는 것은 아님을 유의해야한다.
사료공급은 새우가 아닌 양식업자를 위한 활동이다.
양식업자가 새우에 사료공급을 하는 방법은 먹이 공급에 있어 장기적인 해결책의 역할을 한다고 볼 수 없는데, 특히 동물체의 소화기관이 영양분 공급시 작동되는 방식과 다르기 때문이다.
새우는 먹이가 제공되면 다소 지속적으로 섭취한다. 하루에 세번 먹이를 주고 일요일에는 주지 않는 것은(이러한 공급 습관을 받아들인) 동물체들은 병원 매개체를 소화하게 되는데 이것은 먹이속의 첨가물에 오랜 시간동안 영향을 주는 것이 어렵게 되며, 단기적으로나마 활동을 할 수 있게 되는 것이다. 자동 계량화 된 먹이 공급은 하루에 3번 먹이를 줄 때 마다 스트레스 정도가 급격히 높아져버리는 방법이 아닌 일정한 배급량을 나누어 주는 방식이다.
태양열 충전식 먹이 공급장치는 새우에게 먹이를 매일 일정하게 공급할 수 있다.
매일 소량의 먹이를 주는 이 방법은
새우의 발병가능한 병원체를 지닐지도 모를 유기 퇴적물이나 자연적으로 발생하는 먹이를 먹는 행동을 줄여준다.
또한 건강하고 깨끗한 연못 생산 시스템이 되도록 돕는다.
3. 비브리오 통제 방법들
3-1. 화학약품 사용
3-2. 환경조정(Environmental Manipulation)
3-3. 경쟁적 배제(Competitive exclusion)
3-4. 새우 개체 속 비브리오 통제
3-5. 급수 및 사료에 약품 첨가
3-6. 생산시스템의 수질 환경 관리
3-7. 음용수 및 사료에 미생물 첨가
3-8. 기타
3-1. 화학약품 사용
– 4가암모니아 복합물질 살균제(포르말린, 염소, 클로라민T 등 함유)
– 포스트라바(PL)가 최적의 효율성을 위한 단계에 민감하게 반응하게 되더라도
– 부화장 탱크는 점점 소량화 되고 생산물 또한 적은 양만 들어가게 된다
– 큰 연못은 높은 단계를 필요로 하기 때문에 비용이 많이 든다.
– 이 방법은 일시적이고 넓은 범위의 접근법이긴 하나 부분적으로 통제가 가능한 방법이다.
– 약품은 음용수나 사료에 첨가된다.
– 동물개체와 함께 속하게 되는 비브리오균의 양을 통제하는 것이 중요하다.
(부화장의 바이오 통제)
3-2. 환경조정(Environmental Manipulation)
– 이 방법은 생산환경에서 박테리아의 종류와 양을 통제하기 위한 방법으로 염분, 온도, 매개체 이동 통제 (병에 걸린 동물개체가 이동할 수 없도록 물리적인 보균체를 제거하는 방식) 등 다양한 종류 및 유형의 박테리아에 영향을 준다
– 자원 및 연못 등의 부족으로 항상 실현 가능한 방법은 아니다. 패러다임의 변화나 완전한 투입물의 통제라고 볼 수 있는가? 폐쇄된 생산 시스템에서는 이론적으로 가능한 방법이다.
생산 환경을 바꾸기보다는 민감도를 줄이는 방법을 논하는 것이 더 합리적이다.
병에 걸려 물 위에 떠다니는 새우들은 많은 새들이 쉽게 잡아먹게 되고, 이 새들이 다시 연못과 농장간 병원균의 전달 매개체 역할을 하게 된다.
3-3. 경쟁적 배제(Competitive exclusion)
– 가장 널리 알려진 방법으로 박테리아를 사용하는 방법인데, 일반적으로 잘 알려진 프로바이오틱스(probiotics)를 사용하는 것
– 이 용어는 잘못된 명칭인데 왜냐하면 이 방법은 소화기관을 통해 이루어지는 방식이 아니기 때문이다. 그렇다고 새로운 용어를 만들 필요도 없는 것이 이 방법은 생물학적 환경 정화이기 때문이다.
– 최초 제품은 판매 술책으로 시작되었으나 불행하게도 그 이후 지속적인 판매는 이루어 지지 않았다. 시장에서는 다양한 제품들이 있고 이 제품들은 잠복기에는 보존될 수 없는 독자생존이 가능한 박테리아 포자를 보유하고 있다. 박테리아 포자를 가지고 있는 제품이 가장 효과적이다.
– 당사는 오랜 기간 연구 결과로 PRO4000X에 대한 새우 부화장과 양식장에서 비브리오 양을 줄일 수 있는 현실 가능한 접근법임을 보여주고 있스며 이것은 하나의 방법으로서 EMS의 원인이 되는 종을 포함한 비브리오균의 총량을 줄일 수 있음이 입증되었다.
– EMS를 통제하는 방법으로도 사용될 수 있다
3-4. PRO4000X를 이용한 비브리오 발생억제
결과 실험 매개변수(2013년, 인도)
당사의 PRO4000X를 사용한 3개 연못과 아무런 실험을 하지 않은 1개의 연못의 결과는 다음과 같다.
이 실험을 통해 생산성에 막대한 영향을 주었음을 명백히 보여주고 있으며 그 원인은 다음 페이지에서 설명한다.
■ 생산주기 동안의 TCBS 녹색 비브리오 산출양의 감소 형태
PRO4000X를 사용한 연못들에서 TCBS 녹색 비브리오균의 양이 현저하게 줄어들었다.
■ 부화장에서의 녹색 비브리오 억제
부화장의 TCBS 녹색비브리오 양이 거의 제로에 가깝게 줄어들었다
■ 통제된 실험양식장의 주간별 암모니아 수준 변화 형태
PRO4000X를 사용한 양식장에서는 TCBS 노란색 비브리오균의 양이 현저하게 줄어들었다
■ 생산주기 동안의 TCBS 노란색 비브리오 산출양의 감소 형태
PRO4000X는 실험대상 양식장의 암모니아 농도를 제어할 수 있었다.
3-5. 비브리오를 억제하는 유효 방법
– 박테리아파지(Bacteriophage) 바이러스 특정 박테리아 균주만 박멸 가능하다.
– 박테리아 쿼럼감지 억제요소(QSI; Quorum sensing inhibition)
– 열충격 단백질(熱衝擊蛋白質)) 유도제 (HSP; Heat shock proteins)
열충격 단백질은 많은 다양한 생리학적 과정에 관여하고 있으며, 전달에 있어서 문제점도 지니고 있다.
– 백신치료제
– 특전 균주에 대한 면역이 있다는 증거는 없다.
박테리아에 달라붙어 감염시킨 후 죽일 수 있는 박테리아파지(Bacteriophages) 바이러스
박테리아 각각의 균주별로 박테리아파지 바이러스가 존재한다.
양식장에서 사용하기에는 어려운 방법이며, 선택적으로 균주를 죽이면서 생긴 구멍이 다른 박테리아가
들어갈 수 있는 위험이 발생한다.
이 바이러스는 부화장에서 작동하며 비용이 많이 들고 더 좋은 방법들이 있기 때문에 현실적인 방법은
아니다
<이 방법은 양날의 검인가? >
실험적이지만 과학적으로 유효한 방법이면서도 일부 위험성이 있어 대중화될 만한 좋은 방법도 아니다.
■ 박테리아 쿼럼감지 억제요소
(QSI; Quorum sensing inhibition)
– 박테리아는 화학적 신호들을 통해 서로정보를 교환한다.
– 이러한 신호들은 박테리아의 증식, 생물막 형성, 질병 발현 또는 성장에 악영향을 줄 수 있는 환경요인에 저항력을 형성하는데 큰 역할을 한다.
– 이는 현실적으로 대규모로 수행할 수 있는 방법은 아니다.
– 틸라피아 물고기가 특정의 QSI 복합물을 만들어 내는 비브리오 종을 분비하면서 EMS/APHNS를 완화시키는 것으로 보이는 내용이 있었다.
– 연못이나 저수지의 물로 채워진 연못 등에서 새우와 틸라피아를 함께 양식하면 발생가능 한 병원체의 양을 줄일 수 있다.
– 그러나 적절한 방법으로 하지 않으면 새우와 틸라피아 합사 시 문제가 발생하며 이 방법이 꼭 일관되게 효과가 있는 것도 아니다.
■ 사료에 첨가하는 방법
– HSP(열충격 단백질(熱衝擊蛋白質)) 유도제
– 열충격단백질이라고 불리우는 샤페론 단백질을 유도하는 배합물
– 이 유도제는 질병 저항력에 영향을 줄 수 있다는 증거가 있으며, 사료에 첨가시 더욱 효과적일 수 있다.
– 위 와 같은 효과를 발생시킬 가능성이 높으며 향후 더 많은 연구가 필요하다.
– NSI(불특정 면역 기호 작물)
불특정 대상 면역 기호 작물(Non-specific immune stimulants)
■ 면역 자극제(MBXC) – 새우에게 면역력을 키워준다.
– 특정 균주에 대한 면역이 있다는 증거는 아직까지는 거의 없다.
– 불특정 균에 대한 면역 반응은 짧은 기간 동안만 효과가 있을 것으로 예상된다.
■ 질병에 대한 저항력을 키워 주는 방법
– 특히 먹이에 적용할 수 있는 방법들은 아래와 같다.
글루칸(Glucans), LPS, 키틴(Chitin), 키토산(Chitosan), 황산화 다당류(sulfated polysaccharides)
허브약초를 이용한 치료법(Herbal remedies)
기능성 미량영양 식품(Neutraceuticals)
4. 결론
– 생산시스템에서 비브리오를 제어하기 위해서는 지속적인 자원을 투입하려는 노력과 적합한 도구의 일관된 사용이 필요하다.
– 특정 환경에서의 양식업자들이 전반적인 비브리오 양을 낮추어 줄 방법들이 있지만 전체 비브리오의 양을 제어할 수 있을지는 미지수이다.
– 양식장에서 성숙기에 생물학적 방역 조치를 취함으로써 특정 비브리오 발생양은 제어가 가능하다.
중요한 점은 새우의 스트레스를 낮추고 건강한 수생태계의 양식장을 형성하는 것이다.
– 어떠한 도구(방법)를 적절하게 선택하여 사용하느냐가 큰 문제시되고 있는 비브리오에 대한 새우의 민감도에 영향을 줄일 수 있다
추가적인 고려사항
– 우리는 단지 빙산의 일각만을 보고 있는 것이다.
– 이는 프로세스의 구성요소 중 우리가 통제할 수 있다고 믿고 제어할 수 있는 부분에 불과한 것이다.
– 우리가 통제할 수 없거나 통제의 필요성을 알지 못하는 요인들이 빙산의 밑부분이라 할 수 있겠다.
– 성공적인 새우 양식은 현상황을 파악하고 통제 가능한 부분들이 불러올 (악)영향을 최소화하는 것이다.
– 적절한 양식 절차 또한 우리가 알지 못하며 발생 가능한 악영향을 줄여 줄 수 있다.
