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슬기로운 분만사 관리

[슬기로운 분만사 관리(2)] 포유자돈 건강한 장 만들기!

세바코리아 양돈기술지원팀 이현준 (hyunjoon.lee@ceva.com)

 

톨트라주릴 투여는 장내 미생물총 (마이크로바이옴)에 어떤 영향을 줄까?

 

 

콕시듐과 같은 병원성 원생동물(기생충)은 장내 미생물의 성숙을 방해할 수 있다. 장내 미생물총(마이크로바이옴)은 장내 병원체에 대한 저항에 있어 필수적인 역할을 하며, 콕시듐 감염에 의해 상당한 영향을 받는다. 초기 장내 미생물총의 구성과 발달이 부정적인 영향을 받으면, 병원균의 기회감염 위험이 높아지고 내성을 부여됨으로써 병리가 변화할 수 있다.

 

항콕시듐제(톨트라주릴)이 시스토아이소스포라 수이스 (Cystoisospora suis)가 유발하는 콕시듐증에 의한 초기 장내 미생물(마이크로바이옴)의 장애를 바로잡는다는 가설을 세우고 진행된 연구가 있어 이번에 소개해 보려고 한다. 특히 이 연구에서는 작년에 세바에서 출시된 이후, 이제는 분만사 포유자돈 관리의 필수품으로 자리잡아가는 ‘포세리스’(클렙토페론 철분+톨트라주릴 항콕시듐제 주사제)가 톨트라주릴의 비경구 적용을 위해서 사용되었다.

 

실험은 콕시듐(시스토아이소스포라 수이스; C. Suis)에 감염된 생후 1일령의 포유자돈을 가지고 그룹을 나눠 아래와 같이 진행되었다.

 

 

 

자돈의 직장에서 직접 분변을 채취하였으며, 일령에 따른 분변내 미생물총 구성의 변화, 다양성, 풍부함 정도를 이유 이후까지 관찰하였다. 다만, 이 연구는 분변 데이터를 기반으로 했기 때문에 장에서 발생했을 수 있는 인과관계에 대해서만 추측이 가능했다.

 

항콕시듐제는 콕시듐성 설사를 억제했으며, 자돈의 평균 체중을 향상시켰다

 

항콕시듐제(톨트라주릴)로 처치된 모든 자돈들은 충란(Oocyst) 배설이 없었고 설사도 거의 없었는데, 설사를 한 개체도 그 정도가 경미했다. 이들의 분변들은 거의 비슷한 미생물 패턴을 가지고 있었으며, 이유 후에도 별다른 설사가 관찰되지 않았다. 항콕시듐제(톨트라주릴)이 장내 미생물 다양성의 손실을 방지한 것으로 보인다.

 

그에 반해 항콕시듐제(톨트라주릴)이 적용되지 않은 대조군의 자돈들은 최소한 하루 이상 충란(Oocyst)을 배설하였으며, 모두 설사를 하였다. (설사는 보통 7일령에 시작되어 평균 3.6일간 지속) 또한 15일령에 각 그룹별 증체량을 비교해 보았는데, 항콕시듐제(톨트라주릴) 적용한 두 그룹의 증체량(1486g [13두], 1447g [13두])에 비해서, 대조군은 상당히 낮은 증체량(447g [11두])을 보였다. 항콕시듐제 적용 유무에 따라 포유자돈 증체에 큰 차이가 발생할 수 있음을 알 수 있었다.

 

항콕시듐제은 콕시듐증 예방 외에도 장내 미생물의 성숙과 안정화에 기여하였다

 

항콕시듐제(톨트라주릴) 적용그룹은 대조군에 비해, 일령이 올라갈수록 미생물의 종이 다양해졌으며, 그 풍부함이 증가했다. 모든 일령에서 가장 풍부한 계통은, Firmicutes (46.6%), Bacteroidetes (26.9%), Fusobacteria (11.3%), Proteobacteria (11.1%) 등이었다. 항콕시듐제(톨트라주릴)가 콕시듐증과 연관된 장내 미생물 불균형을 예방하여 종의 풍부함과 다양성을 유지하게 하였음이 확인되었다. 포유자돈시기 동안 미생물들의 성숙이 진행되었고, 이유 후 고형사료로 전환되고 나서도 점진적으로 안정적인 미생물총을 형성하였다. 항콕시듐제(톨트라주릴)은 콕시듐증 예방 외에도 포유자돈시기의 장내 미생물 성숙과 안정화에 기여하는 것으로 보이며, 이를 통해 2차 세균성 소화기질환을 컨트롤하기 위한 항생제의 사용을 줄일 수 있을 것으로 생각된다.

 

 

대조군에서는 콕시듐 감염으로 인해 장내 주요 미생물의 성숙이 지장을 받았다

 

대조군과는 달리 항콕시듐제(톨트라주릴)를 처치 받은 자돈들에서는 주요 혐기성 미생물(Ruminococcaceae, Lachnospiraceae, Bacteroidales S24-7, Clostridiaceae, Erysipelotrichaceae 등)이 풍부하게 존재했다. 이 미생물들의 감소는 대조군에서의 장의 구조적 완전성 상실, 장 운동성 증가 그리고 영양소 흐름 변화 등이 일어나는 원인이 될 수 있다. 일례로 루미노코카시에(Ruminococcaceae), 라크노스피라시에(Lachnospiraceae) 등과 같은 미생물들은 낙산(butyrate) 생합성의 주요 기여자인데, 장내에서 이들의 풍부함은 세포증식 증가 및 장의 회복과 관련이 있기 때문이다.

 

 

콕시듐으로 인한 상피세포 손상은 염증질환과 관련된 미생물을 증가시키며, 증체와 관련된 미생물은 감소시켜 자돈의 성장에 영향을 줄 수 있다

 

11일령이 대조군에서 최대 유병률을 보인 시점이라는 점을 고려할 때, 콕시듐 감염과 관련된 장의 완전성 및 기능 상실은 대조군 돼지에서 미생물의 다양성 상실을 야기했을 수 있다.

 

대조군에서는 상당히 많은 베일로넬라시에(Veillonellaceae)가 발견되었다. 이는 콕시듐(시스토아이소스포라 수이스; C. suis)이 상피 내벽에 손상을 주어 발생한 강한 염증 반응과 관련이 있다고 생각된다. 이에 대한 정확한 기본 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았지만, 사람의 경우에도, 베일로넬라시에(Veillonellaceae)의 풍부함은 염증성 장질환과 관련이 있다는 보고가 있다.

 

디알리스터(Dialister), 수테렐라(Sutterella) 등도 장내 염증질환과 관련이 있으며, 이들은 감염의 급성기 동안 자돈에게 일당증체 감소 등의 부정적인 영향을 준다. 항콕시듐제(톨트라주릴)이 투여된 자돈들에서 이들 미생물의 상대적으로 낮은 양은, 항콕시듐제(톨트라주릴)의 역할을 옹호하며, 세포내 기생충의 증식과 상피세포 손상을 억제함으로써 발생한 간접적인 효과로 장내 항상성이 유지된 것으로 보인다.

 

또한 오실로스피라(Oscillospira) 등의 미생물은 염증이 발생하면 감소한다. 이 미생물들은 체중 증가와 상관관계가 있으며, 장내 건전성을 촉진하고 자돈의 신체발달을 간접적으로 지원하는 역할을 하기에 콕시듐에 의한 염증은 오실로스피라(Oscillospira) 등을 감소시켜 증체에 영향을 줄 수 있다.

 

 

포세리스를 사용했을 때 소장에서의 항콕시듐제의 농도가 더 오래 지속되었다

 

콕시듐이 선호하는 장내 부위에서의 항콕시듐제(톨트라주릴) 농도는 약리학적 효과에 있어 매우 중요하다. 이 연구에서 알게 된 흥미로운 사실 중 하나는, 포세리스를 이용한 항콕시듐제(톨트라주릴)의 ‘주사 투여’가 ‘경구 투여’에 비해 소장(공장, 회장) 조직에서 항콕시듐제(톨트라주릴) 농도가 더 지속됨을 보였다는 것이다. 이처럼 약물의 농도가 좀 더 오랫동안 높게 유지되면 장내 미생물총에도 영향을 더 미칠 수 있다.

 

경구투여는 장에서 한번 흡수되는 과정을 거쳐야 하기 때문에 장내 흡수율에 영향을 받아 일정부분이 흡수되지 않기도 하지만, 포세리스와 같이 주사를 이용한 항콕시듐제(톨트라주릴) 투약은 장에서의 흡수과정을 거치지 않기 때문에, 흡수율이 더 높으며, 빠르게 장에 작용할 수 있다.  따라서 항콕시듐제(톨트라주릴)의 소장내 농도와 지속시간의 차이는, 이러한 투여 방식(경구, 비경구)으로 인해 발생한 것으로 생각된다. 이는 포세리스로부터 유래한 항콕시듐제(톨트라주릴)와 그 대사물이 장내 미생물총(마이크로바이옴)에 경구투여보다 좀 더 오래 직접적으로 좋은 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

 

자돈의 건강한 성장을 위해, 포세리스의 역할은 점점 커질 것이다

 

이 연구에서는 항콕시듐제(톨트라주릴)가 콕시듐증을 억제하였고, 또 감염의 급성기 동안 미생물 군집의 다양성 손실과 변화를 막아, 장의 구조적 완전성과 기능의 유지를 도와준다는 사실을 알아냈다. 또한 우리는 이 연구를 통해 포세리스를 이용한 항콕시듐제(톨트라주릴)의 주사 투여는 기존의 경구투여보다 소장(공장, 회장) 내에서의 농도를 더욱 지속시키며, 장내 미생물총(마이크로바이옴)에 좀 더 직접적인 영향을 줄 수 있다는 것을 알게 되었다. 이를 통해 자돈이 좀 더 건강하고 빠르게 성장할 수 있게 하는데 있어, 포세리스가 지닌 잠재력을 확인하였다.

 

장내 미생물은 사람과 동물 모두에서 최근 가장 활발히 연구되는 소재 중 하나이다. 또한 항생제 내성균 문제의 대두로 가축에서도 항생제 사용을 계속 줄여 나감에 따라, 축산분야에서도 장내 미생물의 구성과 변화를 더 잘 이해하기 위한 관심이 점점 증가하고 있다.

 

이번 연구처럼 항콕시듐제(톨트라주릴)를 사용하여 콕시듐증의 원인체인 시스토아이소스포라 수이스(C. suis)에 의해 유발된 장내 미생물 불균형을 예방하고 조절하는 것에 대한 연구는 계속 이어질 것이다. 이를 통해 장내 항상성을 회복하고 자돈의 건강을 증진시키기 위한 장내 미생물총(마이크로바이옴) 조절 전략을 수립하는데 도움을 받을 수 있기를 기대한다.

 

Shifts in the Fecal Microbial Community of Cystoisospora suis Infected Piglets in Response to Toltrazuril

Aruna Shrestha1†, Barbara U. Metzler-Zebeli2†, Hamadi Karembe3, Daniel Sperling3, Simone Koger4 and Anja Joachim1* 1Department of Pathobiology, Institute of Parasitology, University of Veterinary Medicine Vienna, Vienna, Austria. 2Unit Nutritional Physiology, Department of Biomedical Sciences, Institute of Physiology, Pathophysiology and Biophysics, University of Veterinary Medicine Vienna, Vienna, Austria. 3Ceva Santé Animale, Libourne, France. 4Department of Farm Animals and Veterinary Public Health, Institute of Animal Nutrition and Functional Plant Compounds, University of Veterinary Medicine Vienna, Vienna, Austria

 

※ 위 기고 내용과 관련하여 궁금하신 사항은 세바코리아 (070. 8277. 4747 / 카카오톡채널: 세바코리아 / cevakorea@ceva.com)로 문의주시기 바랍니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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