전이금속 갈륨을 이용한 양식넙치 (Paralichthys olivaceus)의 세균성 질병에 대한 Biofilm 형성 억제

Abstract

Streptococcus parauberis and Streptococcus iniae Edwardsieela tarda have been isolated from 5 locations in and around Jeju Island. In antibiotic susceptibility test, growth experiments, biofilm formation and inhibitory activity were assessed, of which the biofilm forming capability appeared to be in a non-specific pattern. The growth pattern of S. parauberis was higher when compared to that of S. iniae. In antibiotic susceptibility test, about 32 strains were tested against 14 different antibiotics, in that 4 and 4 were susceptibile and resistance respectively. The bacterial culture (24 hrs) was grown along with 3 different concentration of gallium(Ga(No3)3) such as 100 mM, 200 mM, and 500 mM, for about 24 to 72 hours to measure the bioflim formation. Most of the assayed pathogenic microbes showed zone of inhibition (ZI) at 200 mM and 500 mM of gallium with the minimum inhibitory concentration (MIC) ranged from 12.5 to 50 mM. Hence, the results indicated that gallium inhibit the growth and induce the bioflim formation in pathogenic microbes.

본 논문은 제주 지역의 양식 넙치 사업이 활발히 진행되고 있는 가운데 어류질병 유발균으로 인한 피해를 줄이고자 연구를 진행하였다. 제주도의 육상양식장 5개소에서 어류질병 유발균 중 동정과정을 거쳐 Streptococcus parauberis 25균주, Streptococcus iniae 3균주, Edwardsiella tarda 4균주를 분리하였으며, 14종의 항생제 실험을 하였다. Amoxycillin외 3종의 항생제에서 모든 균주가 감수성을 보였으며, Neomycin외 3종의 항생제에서 모든 균주가 내성을 보였다. 항생제 내성과 바이오필름간의 연관성을 확인한 결과, 확연히 유의적인 연관성을 확인할 수 없었으며, 이는 몇몇 항생제 내성은 유전적인 변이나 내성유전자의 유무에 의해 결정되기 때문이라고 사료된다. 바이오필름의 형성이 높은 S. parauberis, S. iniae, E. tarda 균당 3균주씩 선발하였다. 선발된 9균주를 이용하여 갈륨 자체의 항균작용 테스트를 시행하였다. 측정 결과 비교적 낮은 농도인 100 mM에선 대부분의 균주에 대해 갈륨의 항균활성이 약하였으며, 농도가 비교적 높은 200 mM, 500 mM에선 대부분의 균주에서 항균활성이 나타났다. 이러한 점을 토대로 갈륨 자체에도 항균작용효과가 있다고 사료된다. 바이오필름 억제실험에선 선발된 균주를 배양 후 갈륨을 100 mM, 200 mM, 500 mM의 농도별로 처리하여 바이오필름 형성을 측정하였을 때, 선별한 9균주 대해서 모두 바이오필름의 형성이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 항생제 내성을 가지는 균주와 내성이 약한 균주 모두 유사한 항균활성을 보여 기존의 항생제 내성기작과 관계없이 항균작용을 하는 것을 확인 하였다. 또한 이미 형성된 바이오필름 자체를 파괴하는 효과가 있으며, 바이오필름의 형성능이 높고 낮음에 상관없이 바이오필름을 억제하였기 때문에 매우 긍정적인 결과라 할 수 있다. 또한 갈륨과 합성항생제인 oxytetracycline을 비교 실험한 결과 항생제를 단독으로 사용하였을 때 보다 항생제와 갈륨을 혼합하여 사용하였을 때, 비교적 낮은 생육저해를 확인할 수 있었다. 이는 항생제에만 의존을 하는 양식장에 큰 도움이 될 것으로 사료된다. 이러한 갈륨을 단독으로 사용하기 보다는 항생제의 농도를 낮추고, 이에 갈륨을 첨가하여 사용을 하게 되면 그 효과가 더욱 증가할 것으로 사료된다. 추후 연구 방향으로 항생제의 최소 농도와 갈륨을 혼합하여, 양식 넙치에 투여하였을 경우, 어류질병균의 저해와 어체내에 항생제 잔여량을 낮추는 방향에 대한 실험을 진행 할 계획이다.