양식 넙치에 감염되는 스쿠티카섬모충 Philasterides dicentrarchi에 관한 연구

Abstract

스쿠티카증은 넙치양식장에서 발병되는 전체 질병 가운데 혼합감염 포함 40% 정도의 발병률을 보이고 있어 양식넙치에 가장 문제가 되는 질병중의 하나이다. 본 연구는 이와 같이 육상수조에서 양식되는 넙치에 감염되어 많은 피해를 입히고 있는 스쿠티카충의 감염예방과 치료를 위한 자료를 제공코자 수행하였다. 먼저 이 질병의 발병동향을 파악하기 위해 최근 10년 동안 제주지역 넙치양식장의 스쿠티카증 발병현황 등을 조사하였다. 다음에 스쿠티카충이 감염된 넙치의 뇌에서 스쿠티카충을 분리하여 Philasterides dicentrarchi로 동정하였으며 생육환경 등의 생물학적 특성을 조사하였다. 그리고 넙치 치어에 인위감염 시험을 거쳐 이 충의 병원성을 확인하였으며, 감염예방과 치료 자료를 제공하기 위해 어체내 감염과정을 밝히고 화합물의 종류별 in vitro 구제실험을 실시하였다. 1995년부터 2004년까지 최근 10년 동안 제주지역 넙치양식장의 스쿠티카증 발병동향을 조사한 결과 1998년도부터는 급격히 발병비율이 증가하여 2000년도 이후에는 연간 발병건수는 500건 내외, 총 발병건수 대비 스쿠티카증 발병률은 40 % 전후로 높아졌다. 월별 발병동향은 5월에서 9월까지 많이 발병되었으며, 혼합 감염되는 세균성질병은 비브리오병이 가장 많았다. 양식넙치 치어의 뇌에서 스쿠티카충을 분리하고 형태적?유전적 검토 결과 P. dicentrarchi로 동정되었으며, 세포, 세균, 넙치치어 배합사료, 뇌 조직과 로티퍼 조직 등의 유기물을 먹이로 활발히 증식하였다. 생육환경은 염분농도 5~45 ppt, pH 6~9 범위에서 증식이 이루어졌으며, 온도는 10~30℃ 범위에서 생존 및 증식이 가능하나 10~25℃ 범위에서 활발한 증식이 이루어졌다. 이 스쿠티카충의 병원성을 밝히기 위해 넙치 치어 3 ㎝ 그룹과 5 ㎝ 그룹에 인위 감염시킨 후 감염에 따른 감염율과 폐사율 등의 병원성을 조사하였다. 감염률 시험결과 3 ㎝ 그룹인 경우 4일째에 40%가 감염되었으며, 24일째에는 감염률이 90.1%로 대부분의 실험어가 감염되었다. 5 ㎝ 그룹은 접종 후 8일째 최초로 20%의 감염률을 보여 3 ㎝ 그룹에 비해서 초기 감염률이 낮았으나 24일째에는 81%에 달했다. 뇌 침투는 3 ㎝ 그룹은 충 접종 후 14일 만에, 5 ㎝ 그룹은 20일 만에 각각 확인되어 어체가 작을수록 뇌에 침투가 빨리 이루어졌다. 폐사율 실험결과, 이 스쿠티카충 감염에 의한 3 ㎝ 그룹의 피해는 치명적이었다. 접종 후 5일째부터 폐사가 시작되었으며, 28일 만에 95.6%의 높은 폐사율을 보였다. 5 ㎝ 그룹은 인위 접종 후 18일째에 처음으로 폐사되기 시작하였으며, 28일 동안 71%가 폐사하여 3 ㎝ 그룹에 비해 폐사율이 낮았다. 인위 감염시킨 실험어를 병리조직학적 관찰을 통하여 어체 감염경로를 확인한 결과 최초 감염은 주로 지느러미나 머리 부분의 부드러운 조직에 감염된 후 체내로 침투하였다. 꼬리지느러미를 통한 감염과정은 꼬리지느러미 막과 모세혈관을 따라 미병부로 침투하였으며, 척추골과 척수에 침투한 후 척수 피하조직을 따라 뇌에 도달하였다. 등지느러미와 뒷지느러미를 통한 침투는 최초에 지느러미 모세혈관이나 지느러미 막에 침투한 후 지느러미 기부 근육으로 침투하였다. 그 후 지느러미 기부 근육을 괴사시키거나 신경극이나 혈관극과 평행으로 분포하는 근조직을 따라 척추 부위로 침투하였다. 이외에도 지느러미 표피를 따라 체표로 이동한 후 근육으로 침투하는 경우도 있었다. 두부 감염은 주로 주둥이를 통해서 감염된 후 두부 골격과 이를 덮고 있는 근조직 사이로 두부 전체에 확산되었으며 안구에도 침투하였다. 안구 침투 후 시신경을 따라서 뇌로 침투하였으며, 안구에 침투하지 않은 경우에도 두부에 감염되어 두개골 외벽에 도달한 후 신경공을 통해서 뇌로 침투하였다. 뇌에 침투한 후에는 뇌 전체로 확산되고 척수로 이행된 후 꼬리 쪽으로 이행 되었다. 아가미로 감염되는 과정은 주둥이에 감염된 후 구강으로 이행하여 부드러운 연조직인 구강벽에 증식하였으며, 구강의 표피조직을 따라 세궁으로 이행된 후 새엽의 상피조직과 모세혈관에 침투하였다. 이외에도 아가미뚜껑의 부드러운 피부조직에 감염된 후 아가미 뚜껑 피부조직을 따라 아가미로 이행되었다. 이외에 복강에도 침투하였는데 뒷지느러미나 배지느러미에 감염된 후 체표를 따라 이동하면서 항문주위에서 다량으로 증식하였으며, 항문을 통하여 복강으로 침투하였다. 이 충에 대한 화합물 구제실험 결과 포르말린 300, 400 ppm에 30분, 200 ppm에 60분, 100 ppm에 90분, 50 ppm에서 120분 만에 구제효과를 보였다. 과산화수소 약욕에 따른 구제효과는 300 ppm에서 60분, 200 ppm에서 90분 만에, 150 ppm 처리구와 100 ppm 처리구에서는 150분 만에 각각 운동성을 완전히 상실하여 효과를 보였다. 새로운 구제제로 개발되고 있는 Jenoclean 약욕에 따른 형태적 변화는 농도별 약욕시간에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 500 ppm에 90분, 400 ppm에 120분, 300 ppm에 150분 약욕으로 대부분 세포가 변형되거나 lysis되어 구제효과를 보였다.

Scuticociliatosis has been infamous for one of the most damaging diseases in flounder farms, showing more than 40% infection rates including mixed infection with viral and bacterial diseases. The present study has aimed to find suitable ways of minimizing the damages against the ciliates by investigating the infection routes and treatment methods. The ciliate isolated from the brain of juvenile flounder was identified as Philaseridies discentrachi by the morphological and genetic examinations, and investigated biological characters also. Since the ciliate showed distinctive pathogenic symptoms in juvenile flounder injected artificially with the pathogen, infection routes and treatment trials were also examined in vitro. The prevalence of the Scuticociliatosis in inland flounder farms in Jeju island was surveyed for ten years from 1995 to 2004. The occurrence ratio had maintained as less than 10% until mid 1990s, and shown increasing trends from year 1998. The ratio was equivalent to over 40% of overall disease occurrences in flounder farms since year 2000. The monthly infection rates by the ciliate indicated relatively higher levels from May to September, and mixed infection phenomena with bacterial disease of Vibriosis were common. The Scuticociliates has active propagation ability by utilizing organic matters obtained from cell strain, bacteria, assorted feed, brain tissue and rotifer tissue. The ciliate expressed population growth activity under the conditions of 5～45 ppt in salinity and pH 6-9. The ciliate had survived and propagated under the water temperature ranges from 10～30℃ showing active growth capability of 10～25℃ temperature range. To investigate its pathogenicity, the parasite was injected into two groups of flounder juveniles (3 and 5 cm in total length) and observed infection rate, time to brain invasion, and mortality of specimen. Smaller experimental group of 3 cm in total length had shown 40.0 and 90.1% infection rates 4 days and 24 days later, respectively. Larger group of 5 cm in total length had proved relatively late infection rates than in smaller group, showing only 20% infection rate at 8 days after inoculation, and 42% at 16 days. However the rate increased markedly as 81% at 24 days. But no infection observed at control group while test period. The days until invading to brain were 14 days and 20 days in both groups showing faster penetration in smaller fish. The ciliate had resulted in fatal casualties especially in smaller fish. The 3 cm fish group infected with ciliates was shown first mortality at 5 days after innoculation and fatal mortality of 95.6% 28 days later. The 5 cm group fish was observed first mortality on 18 days after inoculation and 71% mortality 28 days later. But ciliate infection and mortality of specimen were not shown in control groups in both size experimental groups. When the infection route traced by histopathological examination on artificially inoculated flounder, the ciliate had mainly gone through soft subcutaneous tissue such as caudal fish, mouth, and skin. The infection into caudal fin was initiated from the capillary vessel which distributed along the caudal fish membrane and soft ray and flowed into caudal peduncle. And the ciliate finally reached into brain through vertebra and spinal cord, and propagated rapidly. Infiltration from the dorsal and anal fins was started from the capillary vessel of fin rays, same as in the infection route from the caudal fin, destroyed fin membrane, and infiltrated into base muscle of the fin rays. The ciliate who penetrated into muscle had propagated by various methods such as necrotic symptoms of muscle from fins, propagation along the vertebra by infiltration into spinal column vertebra from muscle attached with neural spine and hemal arch, and infiltration into muscle from subcutaneous tissue of fins. The infection route through the head part was mainly initiated in oral part. The parasite had infiltrated into soft tissue of jaw as well as mouth, and spreaded into whole head tissue including eyes. Once the ciliate penetrated into eyes, it reached up to brain through optic nerve system. Some ciliate that did not succeed in passing into eyes could reach on brain from cranium through neural arch. After infiltrating into brain of the specimen, the ciliate had spreaded over the whole brain and proliferated up to tail part through spinal cord along the subcutaneous tissue of meninges. The infection route through the gill was observed on mouth at first stages. The ciliate moved to oral cavity after infiltration into mouth, then propagated in large quantities at soft oral cavity wall. Finally the ciliate reached into gill arch and filament. Some ciliate passed through the soft part of the operculum and reached to the gill. Other infiltration route was observed in anal or ventral fin, and moved to body surface and propagated to anus in large quantities. Also ciliates are infiltrated into abdominal cavity through anus. Some ciliates pass through into both intestine wall and pancreas tissue. Therapeutic experiments were tried with three kinds of chemical compounds of formalin, hydrogen peroxide, and Jenoclean (Bio-Resource, Korea). The extermination time of the parasites with formalin was at 30 minutes both in 300 ppm and 400 ppm, 60 minutes in 200 ppm, 90 minutes in 100 ppm, and 120 minutes in 50 ppm concentrations. In hydrogen peroxide treatments the time showed at 60 minutes in 300 ppm, 90 minutes in 200 ppm, and 150 minutes at 150 ppm and 100 ppm concentrations. And the ciliate was terminated after 90 minutes in 500 ppm, 120 minutes in 400 ppm, 150 minutes in 300 ppm of Jenoclean.