신생 자돈의 설사를 통제하기 위해서는 설사병의 원인이 다양하다는 것을 이해하고, 우리 농장에서는 어느 부분을 가장 중점적으로 관리해야 하는지 아는 것이 중요하다. 이에 관련하여 지난 연재 원고들을 통해 신생 자돈 설사를 일으킬 수 있는 다양한 원인들에 대해 살펴보았다.

 

이번 원고에서는 자돈에 설사병을 일으키는 대장균의 병리 기전에 대해 살펴보고자 한다(원문 출처 : Oriol Boix Mas - Corporate Product Manager. HIPRA & Igancio Bernal Orozco - Corporate Brand Manager, HIPRA).

 

[신생 자돈 설사 예방을 위한 관리 방안]

 

1. 설사 예방을 위한 분만사 환경 점검 포인트(바로가기)

2. 자궁내 성장 제한(IUGR)과 초유 섭취의 관계(바로가기)

3. 모돈의 초유 생산량을 늘리기 위한 사료 급여 방안(바로가기)

4. 자돈의 초유 섭취량 극대화를 위한 관리 방안(바로가기)

5. 자돈 설사병과 모돈 산차의 관계(바로가기)

6. 소화기 질병 진단을 위한 올바른 가검물 채취 방법(바로가기)

7. 대장균 설사병의 발병 기전 이해하기(바로가기)

8. 올바른 백신 접종 방법과 백신 적용의 효과(바로가기)

 

 

대장균에 의한 자돈의 설사병은 어떻게 발생할까?

 

장독소성 대장균(ETEC, Enterotoxigenic E.coli)은 신생 자돈의 설사를 일으키는 주요한 원인체이다. 심한 경우 감염 시 폐사로 이어지기도 한다.

 

대장균의 감염을 효과적으로 예방하기 위해서는 대장균의 감염 및 병리 기전과 발병·독소 인자에 대한 이해가 필요하다.

 

①대장균 섬모(Fimbriae), 대장균 집락 형성의 열쇠 

섬모는 대장균 세포질막에 발현되는 단백질 부속물로, 대장균을 장세포에 부착시키는 중요한 역할을 담당한다. 이 부착은 대장균이 돼지의 장에 감염되고, 집락을 형성하기 위한 필수적인 과정이다.

 

 

장독소성 대장균(ETEC)의 섬모에는 F4, F5, F6, F41, F18 등 여러 종류가 있다. 대장균은 가지고 있는 섬모의 종류에 따라 병원성이 다양하게 나타난다. 여기서 기억해야 할 것은 '모든 섬모가 신생 자돈의 설사를 유발하는 것은 아니다'라는 것이다.

 

 

F4 섬모는 전체 신생 자돈의 설사에서 가장 많이 검출되는 반면, F5, F6, F41 섬모는 생후 며칠 뒤에는 검출율이 급격히 떨어진다(돼지 장 상피의 F5, F6, F41 섬모 항원 수용체가 사라짐).

 

특히, F41 섬모의 경우 검출율이 매우 낮을 뿐 아니라 F41 섬모 항원이 검출된 분변에서는 F5 섬모 항원이 같이 검출되기 때문에 F41 섬모와 설사병의 관련성이 불명확하다.

 

F18 섬모는 돼지부종병과 관련이 있으며, F18 섬모 항원 수용체가 발현되는 이유 이후에 질병을 일으킨다. 

 

②장독소(Enterotoxin), 설사의 직접적인 원인 

 

장독소는 대장균의 대사 산물로, 장세포의 삼투성을 변화시키는 독성 물질이다. 장독소성 대장균(ETEC)은 이열성 독소(heat-labile toxin, LT), 내열성 독소(heat-stable toxin, ST), 베로 독소(Stx2e), 장응집성 이열성 독소(enteroaggregative heat-labile toxin, EAST1) 등을 생성한다.

 

이 중 LT 독소와 ST 독소가 신생 자돈의 설사 발병에 중추적인 역할을 하지만, 아쉽게도 ST 독소에는 면역원성(면역 반응을 유발하는 능력)이 없는 것으로 알려져 있다. 

 

 

이러한 독소들이 분비되면 장세포의 세포 내 신호 전달 물질(cAMP, cGMP)의 농도가 증가하고 해당 장세포에서는 비정상적인 전해질 흡수·배출 작용이 일어난다(Cl-의 과다 분비, Na+ 및 Cl-의 흡수 저하).

 

결과적으로 장 내강의 삼투압 농도가 증가하여 이를 낮추기 위해 수분이 장 내강으로 빠져나오고, 이와 같이 유발된 설사는 자돈의 탈수 증상, 대사성 산증 및 폐사로 이어질 수 있다.

 

③각 병원성 인자들의 실제 검출율 

 

스페인에서 유럽 17개국의 400개 농장으로부터 1,080개 신생 자돈 설사 분변 시료를 모아 분석한 결과 아래 그림과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

 

 

해당 시료들은 FTA 카드(특수 결정 처리된 종이에 시료를 묻혀 병원체는 불활화시키고, 유전자만 고정시키는 도구)를 이용하여 항원 검사(PCR)를 진행하였으며, F4, F5, F6 섬모 항원과 LT 독소의 검출율을 조사하였다. 

 

분석 결과 1,080개의 시료 중 800개(74%)에서 상기의 섬모 항원 및 독소들이 하나 이상 검출되었으며, 이 중 F4 섬모 항원이나 LT 독소가 양성인 비율은 81%로 나타났다.

 

이를 토해 장독소성 대장균(ETEC)의 다양한 설사 유발 독성 인자 중 가장 큰 역할을 하는 것은 F4 섬모 항원 및 LT 독소라는 것을 짐작할 수 있다. 

 

 

이상의 내용으로 신생 자돈 설사를 예방하기 위해 백신을 선택할 때 대장균의 병리 기전과 병원성 인자 양성율을 고려하여 항원 구성이 적절한 백신을 고르는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다.

 

적절한 섬모 항원은 물론 LT 독소까지 포함된 백신은 대장균의 장 점막 상피 부착을 막고 부착 후 생성될 독소를 중화하는 상호 보완적인 방어 능력을 제공한다.