새우 양식업자의 골칫거리
Vibrio alginolyticus의 특정 병원성 변종에 의해 죽은 새우의 근육 조직
전 세계의 새우 양식업자들은 양식을 쉽게 고갈시킬 수 있는 질병을 예방하고 처리하는 것과 관련된 어려움을 잘 알고 있을 것이다. Vibrio 속(屬)의 균체들은 사망의 주요 원인 중 우선적 요소이다. 양식업자들은 스트레스, 유전자 및 환경이 병리적 민감성에 중요한 역할을 하며 적절한 관리 전략에는 항생제를 우선적으로 사용하는 것이 포함되지 않는다는 것을 이해할 필요가 있다.
전 세계의 새우 양식업자들은 양식을 쉽게 고갈시킬 수 있는 질병을 예방하고 처리하는 것과 관련된 어려움을 잘 알고 있을 것이다. Vibrio 속(屬)의 균체들은 사망의 주요 원인 중 우선적 요소이다. 양식업자들은 스트레스, 유전자 및 환경이 병리적 민감성에 중요한 역할을 하며 적절한 관리 전략에는 항생제를 우선적으로 사용하는 것이 포함되지 않는다는 것을 이해할 필요가 있다.
서문
Vibrio 속(屬)은 다양한 특성 중에서 키틴을 분해하는 능력이 있는 역동적인 수생 종이다. 글을 쓰는 현재 125종이 넘으며, 그 중 대다수는 양성이며 질병과 관련이 없다.
수생 생태계에서 이 속(屬)의 편재적 특성을 감안할 때 양식 새우의 주요 폐사 원인으로 널리 믿어지는 것은 놀라운 일이 아니다. 이들은 고도로 진화된 박테리아로 어떤 경우 10분 미만의 양생 시간과 다양한 기질을 음식으로 사용할 수 있으며 유전 물질을 쉽게 교환할 수 있다. 질병의 원인과 기회성 감염 사이에는 분명한 차이가 있다. 일부 균주는 급성 질병을 유발하고 매우 적은 양으로도 새우를 죽일 것이라는 점에서 절대 병원체인 반면, 대부분의 균주는 기회감영성으로 약해진 동물을 침입한다
많은 양식업자들 사이에 흔한 오해는 자당을 분해할 수 없는 능력과 병원성 사이에 관계가 있다는 것이다. 노란색 대 녹색의 이러한 구분은 과학에서 전혀 근거가 없다. 표1은 이것이 단순히 사실이 아님을 분명히 보여준다. 또한 일부 최악의 절대병원체(예: Vibrio alginolyticus)는 TCBS배지에서 노란색이다.
표 1: 새우에 질병을 일으키는 것으로 보고된 일부 Vibrio 종
| 비브리오 종 | TCBS 한천의 콜로니 색상 |
| Vibrio parahaemolyticus | 초록 |
| Vibrio anguillarum | 노랑 |
| Vibrio vulnificus | 초록/노랑 |
| Vibrio harveyi | 노랑/초록 |
| Vibrio nigropulchritudo | 초록 |
| Vibrio ordalii | 노랑 |
| Vibrio mediterranei | 노랑 |
| Vibrio splendidus | 노랑 |
| Vibrio pelagius | 노랑 |
| Vibrio alginolyticus | 노랑 |
| Vibrio damsela | 노랑/초록 |
| Vibrio penaeicida | 초록 |
| Vibrio owensii | 노랑 |
| Vibrio campbellii | 초록 |
| Vibrio orientalis | 옅은 노랑 |
| Vibrio logei | 노랑 |
| Vibrio fischeri | 연노랑 |
기회주의적 균체와 보편적 균류
비브리오증 발병의 대다수는 스트레스에 비하면 이차적 요소이다.
표2. 새우를 약화시키는 것으로 알려진 스트레스 요소들
| 스트레스 요소 | 논급요소 |
| 낮은 용존 산소량 (DO) |
DO 수준이 4mg/l 미만이면 스트레스를 유발할 수 있지만 많은 양식업자들은 새우가 죽지 않으면 괜찮을 것이라고 생각한다. 그러나 낮은 농도의 산소에 지속적으로 노출되면 약해져서 비브리오 감염에 대한 민감성이 높아진다. |
| 혐기성 연못(수조) 밑바닥의 황화수소 | 이것은 매우 유독한 가스이며 극소량으로도 동물 생리학에 영향을 미친다. |
| 저품질 사료 | 적절한 영양소의 부족은 병리민감성에 영향을 준다 |
| 연못 바닥에 축적된 유기 물 | 비브리오는 이 환경에서 아주 잘 자란다. 이것이 EMS(early mortality syndrome)의 중요한 요소가 될 수 있다는 강력한 징후가 있다. |
| 흰반점바이러스(WSSV)와 같은 질병 | WSSV는 동물을 약화시켜 기회주의적 비브리오의 쉬운 표적이 되게 만든다. 일반적으로 새우는 여러 병원체와 싸우고 있다. |
| 염분, 온도 등의 급격한 변화 | 새우에 스트레스를 주는 모든 것은 잠재적인 병원체의 공격에 저항하는 능력을 변경(저하)할 수 있다. |
비브리오의 통제는 기껏해야 도전적이고 그들을 제거하려는 노력은 잘못된 방향으로 흘러가고 있다. 이게 가능해질지라도 생성된 틈새는 비브리오처럼 스트레스에 약한 동물에게 영향을 줄 수 있는 다른 박테리아에 의해 빠르게 채워질 것이다. 그것들(비브리오균)을 제거하는 것이 아니라 통제할 수 있는 생산 시스템의 구성 요소에 대한 제어를 발휘하는 것이 목표가 되야 한다.
그림 1은 질병 발병이 어떻게 다인자적이며 민감성과 생산량에 스트레스, 유전자 및 환경이 모두 역할을 하는지를 보여주는 벤 다이어그램이 적용된 차트로 보여준다. 질병 과정이 복잡하고 그 자체로 기사의 주제가 될 수 있다는 것이 분명해진다.
처리 대상에 대한 지식이 있고 적절한 생물보안 프로토콜을 적용하면 전반적인 영향을 완화할 수 있다. 대부분의 병원체에 대해 무수한 기여 요인들이 잘 이해되지 않으며 자주 있는 대부분 학술적 실험들은 유용하지만 현장에서 무엇이 발생하는지에 대한 오해를 일으킨다. 연구실과 현장은 동일하지 않으며 연구실에서 작동하는 것이 현장에서 작동하지 않을 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지다.
그림 1: 질병 발생의 상호 연결된 원인
| 병원체 – 종류는 무엇인가? – 절대적인가 아니면 기회주의적인가? – 생산 시스템의 어떤 단계에서 발생되었는가 (어미, 감염된 PL 등에서 전파). – 얼마나 치명적인가? |
| 환경 – 환경의 어떤 요소가 균체의 발생과 성장을 촉진하는가? – 질병을 퍼뜨리는 데 관여하는 매개체가 있는가? – 어떤 스트레스 요인이 존재하는가? |
| 숙주 – 사육 개체군 내에서 종과 유전적 다양성에 따라 민감성에 차이가 있다. |
| 차단방역 – 성장기, 부화장, 연못 등의 열악한 생물안전성으로 인한 병원체의 전파 |
| 질병은 동물이 감염되고 면역학적으로 스스로를 방어할 수 없도록 하는 모든 상호작용 요인의 결과이다. |
Vibrio 유전자의 확산 및 발현
현재 전 세계의 새우 양식인들이 생각하는 주요 비브리오 문제는 조기 폐사 증후군이나 급성 간췌장 괴사 증후군 AHPNS(acute hepatopancreatic necrosis syndrome) 일 것이다. 초기 데이터는 이것이 V. parahaemolyticus의 특정 균주에 의한 전염병 과정임을 시사했습니다 (이들은 TCBS에서 녹색 군집을 형성하며 자당을 분해할 수 없음을 나타냄). 이 병리학적 과정에 대한 우리의 이해가 발전함에 따라 이것이 중독성을 가진 것을 뒷받침하는 증거라고 믿는 사람들이 있다.
V. parahaemolyticus의 특정 균주는 곤충을 죽이는 특정 박테리아에 의해 생성되는 것과 매우 유사한 2가 단백질 독소의 생성을 암호화하는 플라스미드(작은 비염색체 원형 DNA)를 포함한다. 이 독소는 질병의 표적 기관인 간췌장을 손상시키고, 간췌장은 차례로 (손상이 충분히 크면) 비록 그들(비브리오)이 지배적일 수 있지만 독소를 생성한 비브리오 균주뿐만 아니라 박테리아에 의해 쉽게 압도될 정도로 동물을 약화시킵니다.
플라스미드는 어디에나 있으며 박테리아 종의 독성에 필수적인 많은 예가 있다. 그들은 박테리아 종들 간에 쉽게 이동하며 플라스미드가 V. parahaemolyticus 이외의 다른 Vibrio 종에서 발견될 수 있다는 증거가 발표되었다. Vibrios의 특성을 감안할 때 이러한 유전자는 결국 다른 박테리아 종에서 발견될 수 있다
유전자의 존재에 초점을 맞추는 사람들도 있지만 (실제로 이것은 질병 과정의 존재를 확인하는 중요한 요소로 간주된다), 현실적으로 중요한 것은 유전자 발현이라는 부분이다. 유전자는 여러 개가 존재할 수 있지만 이것이 유전자가 발현되고 있음을 의미하지 않는다. 현 시점에는 현장의 충분하고 다양한 경험이 유전자 발현을 제어할 수 있고 그에 따른 생산 시스템에 독소 부하를 일으키는 아직 알려지지 않은 요인이 있다는 이론에 신빙성을 부여하고 있다. 유전자 발현에 영향을 미치는 요인을 제어하는 것이 영향을 완화하는 데 중요한 부분으로 밝혀질 수도 있다.
독소 유전자(AP4)에 특이적인 중합효소연쇄반응(PCR) 프라이머가 이 유전자가 널리 퍼져 있음을 시사하는 경우가 많이 있는데 (이 프라이머는 유전자에 특이적이며 어떤 박테리아 종에 속하는지, 독소가 생성되는지 여부 등은 알려주지 않습니다.), 그러나 병리학 분석은 아직 없다. 독소가 실제로 존재한다는 증거가 없기에 일부 사람들은 이것을 새우 쪽의 저항력 때문이라고 오해할 수 있다.
유전자 발현에 영향을 줄 수 있는 많은 가능성 요소가 있으며 많은 수의 플라스미드 사본을 가진 균주가 있을 수 있다는 것(이것은 이상하지 않다)을 알고 있다. 차등적인 유전자 발현은 왜 일부 영역은 그렇게 세게 타격을 받고 다른 영역은 그렇지 않은지를 설명할 수 있다. 물론 이는 생산 환경에서 Vibrios의 전체 부하를 낮추도록 설계된 사전 예방 전략을 복잡하게 만들 수도 있다. 슈퍼 독소 생산자인 균주가 있는 경우 독성이 약한 균주보다 훨씬 소량으로도 간췌장에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 V. parahaemolyticus의 전체 부하를 낮추려는 노력은 높은 독성물질을 생성하는 균주가 있는 경우 효과가 없을 수 있습니다
유전자 발현은 억제 또는 활성화 물질을 생성하는 다른 박테리아 종의 존재, 생물막 형성을 억제하는 요소 등과 같은 많은 요인에 의해 영향을 받을 수 있다. 현재 독소의 발현에 영향을 미치는 요인이 정확히 무엇인지 결정하기 위해서는 훨씬 더 많은 작업이 남아 있다. 현재로서는 문제를 예방하는 데 보편적으로 성공한 전략은 없는 것으로 보인다. 일반적으로 축적된 유기물의 제거, 생물학적 정화요소의 사용, 높은 물 교환 비율 및 사료 관리에 중점을 두는 것은 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
일반적인 질병 예방 전략
사전 예방적 전략은 방지책에 맞춰져 있다. 이것은 생산 과정을 통해 가능한 병원균의 존재와 이동을 통제하는 것을 수반하며 순혈종에서 시작한다. 스트레스 감소도 이것의 중요한 요소이다. 면역 체계를 자극하고 유익한 박테리아 (부정확하게 만들어진 프로바이오틱스)를 사용하여 경쟁 과정을 통해 잠재적으로 병원체를 제거하는 방향의 적절한 사전 관리 체계를 찾기 위한 연구가 진행 중이다. 가장 일반적인 반응적 접근 방식은 발병 이후에 항생제를 사용하는 것이다.
항생제
전 세계 양식업에서 항생제를 사용하고 의존하는 것은 일반적인 관행이며 대부분 본질적으로 제한이 없다. 그것들은 매우 귀중한 도구일 수 있으며 여러 가지 이유로 농부들에 의해 널리 남용된다. 표3은 새우 양식업에서 주로 사용되는 항생제들의 일부 목록이다
표3. 새우양식업에 주로 사용되는 항생제
| 항생제 | 사용법 | 복용량 (대부분 일화) |
| Erythromycin phosphate | 부화장내 세균성 괴사 및 비브리오증에 대한 무기한 목욕 | 0.5 to 2 ppm |
| Tetracyclines | 세균성 괴사 및 비브리오증 예방을 위한 무기한 목욕 | 2 ppm |
| 순혈종의 예방적 치료 | 1 ppm | |
| NHP 치료용으로 사료에 넣어 경구 흡수 | 1.5 to 5 kg/MT | |
| Furazolidone Nitrofurazone | 부화장, 사육 탱크 및 아르테미아 배양액의 세균 괴사 방지 및 세균 총량 감소를 위한 무기한 목욕 | 1-2 ppm |
| Chloramphenicol | 세균 괴사를 방지하고 세균 총량을 줄이기 위한 무기한 목욕 | 2 ppm |
| Oxolinic Acid | 비브리오증에 대해 30일 동안 경구 투여 | 35 mg/kg |
| Sarafin sarafloxacin | 비브리오증에 대해 5일 동안 경구 투여 | |
| Flumequin | 24시간 목욕 | 10 ppm |
| Enrofloxacin | 24시간 목욕. 수질 상부 도포 포함 | 8-10 ml/cu3 |
| Ciprofloxacin | 10-14일 동안 경구투여 |
참고: 저자는 이러한 화합물의 설명된 사용법 및 용량에 대한 적합성 부분에 어떠한 의견도 없음을 밝히는 바이다.
적절하게 사용하면 항생제는 매우 유용한 도구가 될 수 있다. 적시에 사용된다면 심각한 세균성 질병 문제를 신속하게 멈출 수 있다. 그러나 무책임한 사용시 단점이 있으며 그 중 일부가 표 4에 강조되어 있다. 궁극적으로, 항생제의 현명한 사용에는 최종 생산물이 판매될 시장에서 특정 항생제 사용의 합법성을 고려하는 과정을 포함해야 한다.
표4: 항생제의 장점과 단점
| 장점 | 단점 |
| 질병을 멈추기 위한 강력한 도구 | 내성 균주의 진화 |
| 사료 전환에 영향을 미치는데 유용 | 환경 잔류물의 미생물 군집 영향 미칠 가능성 존재 |
| 선제적 사용으로 질병 예방 가능 | 수확 시에 동물 내부 잔류물로 인한 생산품 거부 결과 |
| 최적의 복용량을 보장하기 위해 부적절한 보호 장치 사용 | |
| 최종 생산품의 잔류물로 인해 성장주기 후반에 사용할 수 없음 |
다음은 항생제의 책임감 있는 사용에 대한 지침 목록이다. 이것의 가장 중요한 부분은 문제의 원인이 되는 박테리아를 분리하고 박테리아를 죽일 올바른 항생제와 항생제의 복용량을 결정하는 것이다. 필요에 따라 그리고 제조업체의 제안에 따라 항생제를 사용하라
• 세균성 질병 발병 가능성을 최소화하도록 설계된 관리 철학 및 전략을 개발하고 구현하라. 여기에는 부화장 및 기타 여러 단계로 들어가는 박테리아 총량을 최소화하기 위해 모래, 목탄 및 필터와 함께 오존 또는 UV(자외선)과 같은 부화장에서 물 소독 시스템을 사용하는 것이 포함된다
• 암컷, nauplii(유생) 및 PL의 소독을 위해 확실한 기술 (깨끗한 물로 다량 세척, 요오도포(*방부제) 또는 기타 적절한 화학물질 사용)을 사용
• 연못에서는 가능한 높은 품질의 연못 환경을 유지하도록 설계된 기술을 사용. 이것은 스트레스 요인을 통제하고 최소화하고, 과식과 과영양화를 피하고, 생물학적 정화의 현명한 사용을 수반한다.
• 항생제는 필요할 때만 사용하라. 순혈종에서의 예방적 사용은 허용되지만 (적절한 항생제, 정확한 용량 등 사용시) 잠재적인 문제를 예방하기 위한 일상적인 도구로 사용해서는 안 된다
• 치료 수준보다 낮은 양의 항생제를 사용하면 항생제 내성 박테리아가 생성될 수 있다. 박테리아는 끊임없이 진화하고 내성의 발달은 자연스럽고 불가피하며, 항생제를 책임감 있게 사용하지 않으면 더욱 그러하다. 내성은, 쉽게 퍼질 수 있고 잠재적으로 다른 동물과 인간에게 위협이 될 수 있는, 후속 감염을 치료하기 어렵게 만든다.
• 세균성 또는 리케차 감염이 있는 경우에만 항생제를 사용하라. 질병 과정과 관련된 2차 세균성 병원체가 있다는 사실을 알고 있지 않는 한 곰팡이, 바이러스 또는 원생 동물 감염을 치료하는 데 사용하지 마라
• 권장되는 전체 기간 동안 치료하라. 단순히 동물이 더 건강해진 것으로 보인다고 해서 중단하려는 유혹을 받지 마라
• 신뢰할 수 있는 출처의 항생제를 사용
• 가능하면 항생제를 사료에 분쇄하라. 이는 사료를 연못에 첨가한 직후 항생제가 새어 나오지 않는다는 점을 보장한다
• 일반적으로 복용량, 종 및 온도에 따라 다르지만 적절한 중단 기간(대부분의 경우 21일이 적절한 것으로 간주됨)을 가져라
• 그리고 항생제가 함유된 사료를 장기간 보관하지 마라
nauplii (유생)에 연결된 생산 시스템에 들어갈 수 있는 Vibrio 균 총량을 제어하려면 nauplii(유생)의 적절한 수집 및 표면 소독이 필수적이다
면역 자극제에 대한 지속적인 작업
면역 자극제는 여러 범주로 나누어진다: 세포 생리학에 간접적으로 작용하는 영양소; 백신과 같이 특정한 방식으로 작용하는 것; 베타 1-3 글루칸, 알기네이트 및 지질다당류 기반 물질과 같이 본질적으로 비특이적인 물질 (많은 다른 물질이 있음). 새우는 매우 복잡하고 고도로 진화했지만 척추동물의 면역 체계와 같지 않은 면역 체계를 가지고 있다. 새우는 어떤 유형의 항체(특정 병원체에 대한 반응으로 백혈구에 의해 생성되는 특정 단백질)도 생성하지 않으며 면역 반응의 구성 요소가 백신에서 발생하는 정도의 특이성을 갖는다는 증거는 없다. 대신, 그들은 렉틴과 유사하고 항체와 유사한 기능을 하는 단백질을 생산하지만, 본질적으로 대체로 비특이적이다. 또한 그들은 면역학적 기억을 갖고 있지 않은 것으로 보이며, 적어도 척추동물과 같은 수준에서 작동하는 것은 아니다
일반적으로 새우 양식에서 면역 자극제의 사용은 아직 초기 단계에 있다. 몇 가지 성공을 거둔 적이 있지만 이는 해결책이 아닌 도구이다
Stephen Newman 박사는 그의 경력 초반기에 최초의 상업용 어류 백신 개발에 초점을 맞춘 해양 미생물학자이다. 1990년대 초반부터 그는 새우를 양식하는 거의 모든 국가의 새우 양식인들과 긴밀히 협력해 왔다. 1996년에 그는 국제 양식 커뮤니티에 다양한 제품과 컨설팅 서비스를 제공하기위해 Aquaintech Inc.를 설립하였다. 그는 양식업 분야에서 국제적으로 인정받는 전문가이며 사업 계획 준비 및 실사에서 생산성 향상을 목표로 하는 운영 감사에 이르기까지 다양한 주제에 대해 제품 개발 및 판매 그리고 고객과의 컨설팅 분야에서 광범위한 경험을 보유하고 있다.
더 많은 사항은 이곳에서 알 수 있다