난관의 손상 개선시키고 건강을 증진시켜 산란계의 생산력 개선시킬 수 있어

타우린 급여 예비 염증인자인 Th 1 cytokine들의 발현 억제한다는 것 증명

김명진 CTO

(주)에스씨아이

서론

난관은 계란을 만드는 환경을 제공하는 기관으로 산란율과 계란의 품질을 결정한다고 할 수 있다. 난관의 4개 부분은 계란을 생산하는 다른 기능을 가지고 있다. Infundibulum은 난자를 숙성시키는 위치이고, Magnum은 계란 흰자(egg-white)를 생산하는 곳이며, Isthmus는 난각막을 형성하는 곳이고, Uterus는 난각을 형성한다.(Bae 등., 2014)

건강한 난관의 유지는 생산성 향상에 아주 중요하기 때문에 관리가 필요하다.(Rozenboim등., 2007; Fan 등., 2014)

난관에 영향을 미치는 큰 요인 중 하나는 사육환경이다. 아래 살펴볼 연구 자료에서는 방사, 저밀도 사육, 고밀도 사육을 분리하여 실험을 하였다. 실험의 산란율 등의 생산성이 현실과는 차이가 있지만 실험인 것을 감안하고 비교해보면, 저밀도 사육(Low density)이 가장 좋은 생산성을 보였다. 예상했던 방사(Free range)는 가장 생산성이 떨어졌다(Table 2). 일부 방사를 제외하고 우리는 대부분 고밀도 사육을 하고 있다. 고밀도 사육은 지방간, 복수, 신장 확대증, 산란계 창백증, 염증과 같은 대다수의 건강 문제를 동반한다.(Burt, 2002; Robins와 Phillips, 2011 ; Buijs 등., 2012) 하지만 고밀도 사육은 산란계 산업에서 가장 경제적인 사육 시스템이기 때문에 이를 버릴 수는 없다.(Xin 등., 2011) 고밀도 사육을 하지만 그래도 난관을 건강하게 하기 위한 방법을 찾아야 한다. 아래 계속 살펴볼 연구의 결과는 그 방법이 타우린 첨가임을 유추할 수 있게 해 준다.

그림 1. 타우린의 화학구조

타우린(그림 1)은 유황을 함유한 아미노산으로 1827년 오스트리아 화학자에 의해 소의 담즙에서 최초로 분리되었고, 1838년 Demarcay에 의해 타우린으로 명명되었다. 타우린은 화학적으로 베타 아미노산 형태이며 메치오닌과 시스테인의 대사과정에서 생성된다. 대부분의 동물 조직과 생체액에 유리아미노산 형태로 풍부하게 존재하는 타우린은 독성이 없다. 단백질 합성에 사용되지 않는 타우린은 세포막 안정화, 담즙 생성, 성장조절 및 항산화 작용 그리고 신경 흥분 억제에 일부 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 타우린의 생리적 기능을 활용하여 가금의 생산성 증진을 도모하고자 다양한 연구가 시도되어 왔다. 타우린의 생물학적인 기능에 대한 정보와 관심은 지난 20년 동안 계속적으로 증가되어 왔다. 황 함유 아미노산(SAA)의 최종 산물인 타우린은 성장단계에 있는 영장류(Primate)와 고양이 필수 영양소라고 보고되었고(Knopf 등., 1978), 닭과 관련된 연구에서 Monson(1969)은 어분에서 밝혀지지 않은 성장 인자 중의 하나가 타우린이라고 보고되었다.

Table 1. 산란계 실험 사료 배합비

Table 2. 사육환경 별 산란계 생산성 비교

실험방법

사육환경을 방사(Free range), 저밀도(Low density), 고밀도(High density), 총 3가지로 설정하였다. ‘C’는 대조구로 기초사료(Table 1)만을 먹였으며, ‘T’는 실험구로 기초사료에 타우린을 0.1% 혼합하여 15일 동안 급이 하였다. 생존율과 산란율, 일일 사료 섭취량, 일당 증체량을 기록하였고, 조직학적인 변화, 염증 중재자 수치(inflammatory mediator levels), 산화 및 항산화 수치를 확인하였다.

실험 결과

생산성 결과

사육 결과(Table 2)는 앞서 언급했던 것과 같이, 저밀도 사육이 방사나 고밀도 사육보다 생산성이 높았다. 우리는 고밀도 사육을 하고 있으니 사육환경은 차치하고 타우린 급여와 비 급여만을 비교해보면, 타우린을 첨가한 실험구가 기초사료만 급여 한 대조구에 비해 생존율과 산란율, 사료효율, 증체량 등 모든 면에서 좋았다.

2. 조직학적 검사 결과

조직학적 검사 결과(Fig 1)를 보면, 타우린 첨가 실험구[(d), (e), (f)]에서 난관 상피 lining 세포는 규칙적으로 배열되어있었고, 융모가 잘 분화되어있었으며, 적혈구 수도 적었고, 중성구는 submucosa와 mucosa에서 존재했다. 타우린 첨가 실험구가 대조구 보다 mucosa나 submucosa가 유의성 있게 적었다.

3. NF-κB DNA binding activity에 대한 밀집 사육 정도와 타우린의 투여 효과

기초사료만 급이 한 대조구의 NF-κB DNA binding activity은 방사 및 저밀도 사육보다 고밀도 사육에서 높았다.(Fig. 2a) 타우린 급여한 실험구는 고밀도 사육에서 유의성 있게 NF-κB DNA binding activity이 낮았다.(Fig 2b)

4. Gene발현에 대한 Real-time quantitative RT-PCR분석

타우린의 첨가는 저밀도 사육에서 IFN-γ mRNA 발현을 유의성 있게 감소시켰다.(Fig4(b)) IL-4 mRNA 발현은 방사에서 보다 저밀도와 고밀도 사육에서 유의성 있게 더 높았다.(Fig4(c)) IL-10 mRNA 발현은 방사와 저밀도 사육 대조구 보다 고밀도 사육 대조구에서 더 높았다. 타우린의 첨가는 고밀도 사육에서 IL-10 mRNA 발현을 유의성 있게 감소시켰다. 이점은 고밀도사육을 하는 관점에서 중요한 결과이다.

결론

위의 연구에서 증명했듯이 저밀도 사육 시 생산성이 가장 좋았다. 타우린 급여는 다른 많은 논문들의 결과와 같이 생산성이 개선되었다.(Wang 등., 2010) 그러므로 타우린의 급여와 밀집 사육 정도를 줄이는 것은 산란계의 생산 Performance를 개선시킬 수 있다.

난관의 건강은 생산 performance와 밀접하게 관련되어있다. 적혈구와 중성구는 방사와 저밀도 사육 보다 고밀도 사육 시 더욱더 난관을 공격했다. 염증세포 공격은 타우린 첨가구 보다 기본 사료만 급여한 대조구에서 더욱 더 심각했다. 염증세포 공격은 대사과정과 염증 질병에 서 첫 번째 단계라고 보고하였다.(Grisham 등., 1986 ; Miao 등., 2012) 그래서 고밀도사육의 개선방안은 저밀도사육을 선택하는 것과 타우린의 첨가가 대안이다.

NF-κB는 거의 모든 조직에서 지속적으로 발현되는 Transcription factor로, 스트레스와 감염에 Transcriptional regulator 반응에 중대한 역할을 한다. 정상적으로 NF-κB에 의해서 영향을 받은 신호 경로는 예비 염증과 항 세포 사멸(Anti-apoptotic) 둘 다 고려할 수 있고 발암과 염증의 장애를 포함하는 많은 병원성 질병에 연관된다.(Robinson과 Mann, 2010 ; Baker 등., 2011 ; He와 Karin, 2011) 대사 질병과 NF-κB DNA binding activity은 세포 손상에 중요한 역할을 전개한다.(Yin 등., 2012) 실험 결과 NF-κB DNA binding activity은 저밀도 사육 그룹과 자유방사형 그룹에서 유의성 있게 낮았다. 타우린 급여는 고밀도 사육에서 NF-κB DNA binding activity을 감소시켰다. 그러므로 타우린의 급여가 염증 활성을 줄이고 저밀도 사육이 난관의 손상을 줄인다고 할 수 있다.

TNF-κB DNA binding activity과 iNOS activity을 측정은 이러한 결론에 힘을 더 실어준다. 그리고 그것은 NF-κB 경로의 downstream effector molecules이었다. 실험 결과는 TNF-α mRNA 발현이 타우린의 급여와 저밀도 사육으로 인하여 현저하게 줄어들었다.

면역 세포 공격은 조직에서 염증 반응의 다른 특징과 면역 세포의 상태가 가축 건강을 평가하기 위한 믿을 수 있는 측정이다. CD4+ helper(Th) lymphocytes는 효과적인 면역 반응에 대한 필요불가결한 것이다. CD4+ T 세포들은 두 가지 큰 축인 Th1와 Th2로 분류되어 왔다(Crews 등., 2006 ; Miao 등., 2009). INF-γ는 근본적인 예비 염증 Th1 cytokine중의 하나이다. 난관에서 INF-γ mRNA 발현은 고밀도 사육에서 증가되었다. 타우린의 급여가 난관에서 INF-γ mRNA 발현을 감소시켰다. 타우린 급여가 예비 염증인자인 Th 1 cytokine들의 발현을 억제한다는 것을 증명하는 것이다.

IL-4와 IL-10은 주요한 항염증인자 cytokine들이다. 난관에서 IL-4와 IL-10 mRNA의 발현이 고밀도 사육에서 유의성 있게 증가되었다. 타우린의 첨가와 저밀도사육은 IL-4와 IL-10를 감소시켰다(타우린의 첨가가 고밀도 그룹에서 IL-10 mRNA 발현을 유의성 있게 감소시켰다). 타우린 첨가와 저밀도 사육은 Th1/Th2의 균형을 더 좋게 하고 난관의 염증을 예방한다.

복잡한 실험결 과들을 요약하면 타우린의 첨가는 난관을 손상으로부터 보호하는 효과가 있다.

저밀도 사육과 타우린의 첨가는 생산성 향상과 난관의 건강에 효과적이다. 현실적으로 고밀도 사육을 변경할 수 없기 때문에 우리는 다른 방법을 찾아야한다. 그 방법 중 하나가 타우린의 첨가이다. 타우린의 첨가는 난관의 손상을 개선시키고 건강을 증진시켜 산란계의 생산력을 개선시킬 수 있는 좋은 수단이다.

참고문헌 : Journal of Zhejiang University-SCIENCE B(Biomedicine&Biotechnology)

2015 16(6) : 456-464