Study on Dietary Myoinositol Requirement for Olive Flounder (Pralichthys Olivaceus)

Abstract

Inositol은 자연계에 9개의 이성질체가 존재하며 그 가운데 myoinositol로 불려지는 sis-1,2,3,5-trans-4,6-cyclohexanehexol은 세포막의 구조적 구성성분으로 유기체 내에 9개 이성질체 중 가장 높은 생리적 활성을 갖는 수용성 비타민으로 알려졌다(Cody, 1984). Myoinositol은 식품이나 사료원 중 피틴산(phytic acid)과 이노시톨인지질(phosphatidyliositol) 및 유리상태(free myoinositol)의 3가지로 존재하며, 인지질의 구성 성분으로서 인과 에테르결합 형태로 모든 유기체에 존재한다(Combs, 1992). 대부분의 연구들이 포유동물을 대상으로 수행되었으며 세포막의 구성 성분인 phosphatidylinositol의 생리적인 기능과 지단백질 합성 측면을 다루었다(Appel and Briggs, 1980). 최근에 세포 내 칼슘 조절과 2차 신경전달 기능에 초점을 맞춘 연구가 이루어 졌다(Irvine, 1992; Hughes and Michell, 1993; Colodny et al., 1998). 양식 어류에 있어서 사료 내 myoinositol 연구는 미비할 뿐 아니라, 넙치를 대상으로 한 연구는 거의 없는 실정이다. 이전에 붉은조기와 뱀장어 및 돌돔과 방어가 대상인 연구결과는 실험사료에서 myoinositol이 결핍되었을 때 다양한 결핍증상들을 보여 식욕부진, 무기력증, 성장지연, 지느러미 부식, 채색흑화, 위 공복지연, 콜린 가수분해 효소, 그리고 특정 아미노전이효소 활성 감소 등이 보고되었다(McLaren et al., 1947; Kitamura et al., 1967b; Yone et al., 1971; Arai et al., 1972; Ikeda et al., 1988; Hosokawa, 1989). 최근 결과는 몇몇 어종에서 새로 합성된 myoinositol 양으로 결핍증을 예방할 수 있어 사료 내 myoinositol의 첨가가 필요 없는 것으로 보고되었다(Burtle and Lovell, 1989; Waagbø et al., 1997; Deng et al., 2002; Peres et al., 2004). Myoinositol 요구량은 어종에 따라 큰 차이를 나타내며 틸라피아를 대상으로 수행한 연구는 같은 어종일지라도 어류의 성장 단계에 따라 그 필요성이 다르다고 보고하였다(Peres et al., 2004; Shiau and Su, 2005). 넙치는 우리나라를 비롯하여 중국, 일본에서 주요 해산 양식어종이며 지난 10년간 우리나라에서 가장 많이 생산되고 있다. 이 연구는 넙치의 myoinositol 요구량이 아직까지 밝혀진 바가 없으므로, 넙치치어에 있어서 사료 내 myoinositol의 적정 요구량과 결핍 시 어류에 미치는 생리적 영향을 조사하려고 수행 되었다. 실험에 사용된 어류는 평균무게가 10 g인 넙치치어를 사용하였으며, 총 18개의 35 ℓ 원형수조에 각 수조당 12 마리씩(3반복구) 무작위 배치하였다. 사육실험 11주째에는 실험어의 사육밀도를 조절하려고 100 ℓ 원형수조로 재 배치하였다. 반 정제 사료원이 기초인 총 6개의 실험사료는 52 %의 조단백질과 18.3 MJ/kg diet의 에너지함량을 갖도록 조성하여 myoinositol 함량을 각각 0, 0, 200, 400, 800, 1600 mg/kg diet으로 기초사료에 첨가하였다(M0, M0+, M200, M400, M800, M1600). 실험사료 중 M0+ 사료는 항생제인 tetracycline hydrochloride (SIGMA, USA)를 0.4%로 첨가함으로써, myoinositol이 넙치 장내 미생물들에 의하여 합성되는지를 알기 위해 설계되었다. 20주간의 사육실험 결과, myoinositol이 결핍된 M0 실험구와 첨가된 실험구 사이에서 어류의 성장에 차이가 나타나지 않았다. 이전의 초기넙치 치어(Initial body weight, 1.2 g/fish)를 대상으로 한 myoinositol 요구량 실험에서는 성장지연과 같은 결핍증상을 보였으나(Lee et al., 2006), 어체 무게 약 10g인 넙치치어에서는 사료 내 myoinositol이 어류성장에 영향을 미치지 않는 것으로 보였다. 이러한 결과는 사료 내 myoinositol 요구량이 어류 성장단계에 따라 그 요구량이 변화되는 것으로 판단된다. 넙치치어 간의 myoinositol 함량을 분석한 결과에서는 사료 내 myoinositol 함량이 높아짐에 따라서 축적된 myoinositol 함량 또한 높게 검출 되었다. 간과 근육내의 지방함량 분석에서는 모든 실험구에서 차이가 나타나지 않았다. 비록 유의적 차이를 밝힐 수는 없었지만, myoinositol이 결핍된 실험구에서 지방이 축적되는 경향을 보였다. 또한 간에서의 지방산 분석결과, 고농도의 myoinositol을 섭취한 실험구에서 높은 고도불포화 지방산 함량을 나타내었다. 초기 넙치치어의 장내 미생물에 의한 myoinositol 신생합성 능력 평가를 위하여 M0 와 M0+ 실험구를 비교한 결과, 장내 미생물에 의한 inositol의 신생합성은 넙치치어에서 중요한 inositol 공급원이 아닌 것으로 판단되었다. 넙치는 성장함에 따라 사료 내 myoinositol 의존성이 감소하는 것으로 보이며, 약 10g 이상의 넙치 치어에서는 조직에서 합성되는 myoinositol 양으로도 성장 지연과 같은 결핍증상을 예방하기에 충분한 것으로 판단된다. 넙치 치어에서 myoinositol은 지방대사와 깊이 연관되어 있는 것으로 보이며, 특히 고도불포화 지방산 대사에 있어 중요한 작용을 하는 것으로 판단된다.

This study was conducted to examine the essentiality and requirement of inositol in diets for olive flounder Paralichthys olivaceus because no information is available in this species. Six casein-gelatin based semi-purified diets were formulated to contain five different levels of myoinositol (0, 0+antibiotic, 200, 400, 800, and 1600 mg/kg designated as M0, M0+, M200, M400, M800, and M1600, respectively). One experimental diet (M0+) contained the antibiotic without myo-inositol supplementation to prevent the fish from intestinal synthesis of myo-inositol by microflora. Juvenile olive flounder (initial body weight 10.0±0.1 g) were randomly distributed into eighteen 35 L tanks (12 fish/tank) and fed with the experimental diets (3 replicates per diet) for 20 weeks. The fish were fed twice at a 4 - 1% of body weight per day. Weight gain, feed intake, specific growth rate, protein efficiency ratio, feed efficiency ratio, and survival of fish fed myo-inositol deficiency diet were not different compared to the fish fed dietary myoinositol. In this study, de novo synthesis of myoinositol by intestinal micro flora was not an important source in olive flounder. Myoinositol synthesis in tissue seems to sufficient to prevent the growth retardation in juvenile olive flounder. Liver lipid concentration exhibited a tendency of decreasing as dietary myoinositol increased, although there was no significant difference among all treatments. In addition, polyunsaturated fatty acid content in the liver of the fish fed the diets containing high levels of myoinositol was significantly increased. This study indicates that the dietary requirement of myoinositol for juvenile olive flounder could be decreased depending on fish size or growth stage. The biosynthesis of myoinositol in tissue seems to sufficient to prevent the growth retardation in juvenile olive flounder. However, we recommend the addition of myoinositol in juvenile olive flounder diet, because the change of environmental condition could require dietary myoinositol.