돼지 대장균 설사증 진단 및 예방

 돼지 대장균 설사증은 병원성 대장균 감염에 의한 설사를 주 증상으로하는 소화기 질병이다. 특히 어린돼지에서 많이 발생하며 그 감염시기에 따라 신생자돈 설사(태어난지 수 일이내), 포유 자돈 설사, 이유자돈 설사로 나눌 수 있다. 태어난지 수일이내의 신생자돈은 위산 분비기능 및 방어체계가 미흡하기 때문에 병원성 세균에 대해 저항력을 가지지 못한다. 특히 초유의 불충분한 섭취, 주변 환경의 불량, 겨울철 불충분한 보온 등 여러가지 stress 요인이 작용할때는 그 증상이 심하며 폐사율이 높아지고 위축돈이 발생한다. 초유의 섭취를 통한 모체 이행항체의 습득은 그 지속성이 2주 이후에 소실되기 시작하여 3주 에서는 거의 소실되므로 이 시기에 역시 병원성 세균에 대한 저항력은 약해지고, 포유자돈 설사를 일으키게 된다. 이 시기에는 병원성 대장균 뿐 만 아니라, 전염성 위장염 virus, rotavirus, PED, coccidia에 의한 감염도 자주 일어나기 때문에 대장균 증과의 감별이 필요하다. 또한 이유 시기에 환경과 사료의 변화에서 오는 stress는 병원성 대장균의 감염과 발병을 용이하게 할수있다. 이시기에는 독소( LT, ST)를 생성하는 대장균의 감염뿐 아니라, verocytotoxin 생성, hemorrhagic gastroenteritis 를 일으키는 혈청형에 속하는 대장균의 감염도 관찰 되며 부종병과 합병하는 경우에는 그 피해가 크다.

1. 병인론

대장균의 감염에 의한 설사증은 병원성 대장균이 주로 오염된 사료나 물등을 통한 경구감염에 의해 전파되며 신생자돈에 있어서는 분변을 통한 감염이나 어미의 유두를 통한 감염이 주 감염 경로이다. 이후 병원성 대장균은 장관벽에 부착하여 증식하게 된다. 이때 질병을 일으키게 되는 중요한 두가지 인자가 관련되는데 colonization factor 와 toxin 생성 여부이다. 즉, 장관내로 감염된 대장균은 장관벽에 부착하여 증식한다. 이때 대장균 균체 외부에 돌출된 pilus가 장관벽에 균을 부착시키는 역할을 하며, 부착된 대장균은 장관내에서 증식하며 여러가지 독소를 생산한다. 대장균은 그 항원성에 따라 혈청형이 나뉘어지는데 그것들은 각각 O(somatic), K(capsular or microcapsular), H(flagellar), F(fimbrial)이다. 현재까지 O형 170, K형 70, H형 56가지의 항원형이 알려져 있으며 F 항원은 그 특이성이 밝혀짐에 따라 수가 점차로 늘어나고 있다. Colonization factor는 대장균이 소장 점막에 부착하는데 중요한 역할을 하는 것으로 균체 밖으로 돌출된 단백질로 이루어진 작은 머리털같은 구조를 이루며 pilus or fimbriae라고 알려져있다. 한편 대장균의 혈청형은 병원성과 어느정도 일치한다고 알려져있으며 아직까지도 혈청형은 병원성 대장균의 분류에 중요한 도구이다. 대장균증은 O:H:K 혈청형, pilus type 과 toxin 생성여부, 장관 내피세포에 대한 영향, 임상증상에 따라 크게 4가지군( Enterotoxigenic E.coli.(ETEC), Enteropathogenic E.coli. (EPEC), Enteroinvasive E.coli.(EIEC), Enterohemorrhagic E.coli.(EHEC) ) 으로 나눌 수 있다.

2. 임상증상

대장균증은 설사가 주 증상이며 그 정도는 감염된 균주, 연령, 면역상태에 따라 다르다. 신생자돈 설사는 태어난지 2-3시간 경과후에 관찰되며 한마리 혹은 동복 전체가 감염될 수있다. 감염 정도에 따라 수양성 설사에서 갈색의 색깔을 나타낸다. 증세가 심한 경우에는 체액의 손실로 인한 심한 탈수증상을 보이며 폐사한다. 적절히 치료된다면 가벼운 증세로 경과한후에 회복된다. 한편 이시기에 EIEC 형에 감염되었을때는 자돈이 패혈증 증세를 보이다가 갑자기 급사하는 경우도 있다. 신생자돈 이후 이유기 까지 돼지에서의 설사는 신생자돈 설사와 비슷하나 그 정도는 덜하다. 발생율은 신생자돈 설사와 비슷하나 폐사율은 매우 낮다. 이유후 대장균 감염은 이유 일주 전후로 많이 발생하며 보통 가벼운 증세를 보인다. 그러나 심한경우에는 체중의 급격한 손실로 인한 경제적 피해를 볼 수 있다. 한편 출혈성 위장관염이 8일령에서 이유기 사이 혹은 이유후에 발생하는데 건강한 자돈이 갑자기 폐사하며 황갈색 설사변이 종종 관찰된다.

그림 1. 대장균의 감염에의한 부검 소견으로 장관의 팽창된 모습을 보인다.

그림 2. 대장균에 감염된 신생 자돈의 패혈증으로 폐사된 모습.

3. 진단

대장균성 설사증은 먼저 다른 virus성, 원충성 설사증과의 감별이 필요하다. 이의 감별을 위한 한가지 방법으로 분변 pH를 검사하는 방법이 있다. 이 검사에서 대장균성 설사증은 alkaline pH를 보이는 반면에 다른 virus성 혹은 흡수 불량성 설사증은 산성 pH를 나타낸다. 대장균성 설사증의 진단을 위해서는 먼저 설사변을 MacConkey agar에 배양하여 대장균을 분리한다. 분리된 대장균의 혈청형을 조사하고 toxin생성능을 조사한다. 분리된 대장균의 혈청형은 각각의 O, H, K, F 항원에 대한 항혈청을 이용하여 평판응집반응, immunoblotting method 등을 이용하여 혈청형을 동정하며, fimbrial adhesins type 은 위에서 열거한 방법이외에 각각의 type별로 특이한 동물의 혈구를 이용한 혈구응집반응등을 이용한다. Toxin 생성능은 STa인 경우는 suckling mouse를 이용한 infant-mouse test, STb 인 경우는 ligated pig or rat gut loop 법을 이용하며 LT 와 VT는 cell culture assay 를 이용한다. 종종 분리된 대장균의 용혈성이 병원성 판단에 유용할 수 있으나 반드시 병원성과 일치하는 것은 아니다. 최근 발전된 기술은 monoclonal antibody를 이용하여 STa, F4, F5, F6, and F41을 검출하는 방법이 진단 kit화 되어 사용되고 있으며, gene probes 들이 ETEC주의 fimbrial adhesins 와 enterotoxins를 검출하기 위해 개발되고 있으며 다른 생물학적인 방법들과 비교할때 높은 상관 관계를 보이고 있다. 한편 앞으로 polymerase chain reaction (PCR) 기법의 본 진단법에 이용은 현재의 gene probe을 이용한 방법보다 질병 진단의 민감도를 매우 높힐 것이다.

4. 치료 및 예방

병원성 대장균의 분리와 분리된 대장균에 감수성 있는 항생제의 선발이 중요하며 항생제가 선발 되기 전에 야외에서 효과가 인정된 광범위 항생제를 쓸 수 있다. 손실된 체액을 보충하기 위해 전해질액을 투여할 수 있으나 감염된 개체가 많을때에는 수행하기 곤란하다. 한편 감염된 개체는 적절한 보온이 매우 중요하다. 대개 주위의 온도를 30-340C 로 유지시켜 주어야한다. 대장균 감염증을 예방하기 위해서는 중요한 환경적인 요소로 적절한 온도의 유지(이유전 32∼348℃, 이유후 28∼30℃)와 분만사의 위생적인 관리를 들 수있다. 분만사의 바닥은 어미의 분변이 신속 하게 제거될 수 있게 설계 되어야 하며, 습기가 적고 보온이 잘 된 환경은 대장균의 분포를 줄일 수 있다. 분만사는 분만전에 깨끗히 청소되고 완전히 소독 되어야하며, all-in / all-out 분만 체계를 유지 하는 것이 이상적이다. 음용수에 Lactic acid의 첨가나 혹은 사료에 Streptococcus faecium의 첨가는 설사 발생을 줄일 수 있다는 보고도 있다. 이유후 설사를 예방하기위해 사료의 섭취에 주의를 기울여야 하는데 음식물의 소화가 불 완전한 경우에는 섭취를 제한하여야하며 자극적인 음식 이나 저 단백질 사료는 피해야 한다. 장관내 대장균 감염에 대한 면역은 체액성 면역이며, 특이 항체는 주로 초유를 통해 자돈에게 전달되며 이어서 침입한 항원에 대해서 장관내 국소 면역 반응을 일으키게 된다. 병원성 대장균에 특이한 항체는 대장균의 장관내 부착을 억제하며, 생성된 toxin을 중화시킨다. 새로 태어난 자돈은 태어난후 1주 동안 장관 면역 체계를 형성하며 면역 글로 블린을 합성하기 시작한다. 초기에는 주로 IgM이 대부분을 차지하며 2∼3주 후에 장관 면역에 중요한 IgA로 바뀌기 시작한다. 그러므로 태어난후 1주 동안은 초유가 자돈의 면역 방어에 중요한 요소이다. 그러므로 갓 태어난 돼지의 초유섭취는 매우 중요하다. 한편 초유에 의한 방어가 불 완전할 때가 있는데 어미가 주위에 존재하는 ETEC주에 노출되지 않은 경우 그 어미의 초유는 새끼들을 방어할 만한 특이한 항체를 포함하지 못한다. 어미의 전신성 감염증, 유방염, 손상받은 유두 등은 초유의 생산을 감소시킬 수있다. 또한 태어난 자돈이 허약하거나 기형 등으로 인해 충분히 초유를 섭취 못하는 경우가 있다. 이런 경우에는 비슷한 시기에 출산한 젖이 풍부한 다른 어미 돼지에게 옮겨서 초유를 먹이거나, 인공적으로라도 반드시 초유를 공급 하여야 한다. 어미 돼지의 백신 접종을 통한 자돈의 수동 면역법이 현재까지 신생자돈 설사를 예방하는데 가장 효과적인 방법으로 알려져 있으며 이들 백신은 사균체와 정제된 fimbrial을 포함한다. 이들 백신은 분만 2주와 6주전에 두번 접종되며, 다른 방법으로 설사가 있는 돼지의 소장 내용물을 우유중에 배양하여 어미돼지에게 분만 2주전에 먹이는 실제적인 방법도 있다. 하지만 이 방법은 어미 돼지의 분변을 통해 병원성균이 오히려 확산 될 수 있고, 또한 어미 돼지에게 투여된 균이 문제가 되는 원인체가 아닐 경우도 있기 때문에 실제 적용에 있어서는 주의가 요망된다. 현재 사용되고 있는 백신이 효과적이지 못한 경우도 있는데 이느 기존의 설사증을 유발하는 균주의 양상이 변화했거나 새로운 혹은 변화된 형태의 fimbrial antigen의 출현으로 인해서 백신주가 효과적인 방어능을 가지지 못하기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 우선 계속적인 야외조사를 통한 야외 분리주의 혈청형 조사 및 특성조사가 수행 되어야 하며, 또한 vaccine의 효능을 높히기 위하여 LT 와 STa의 결합된 형태가 fimbrial vaccine에 첨가되고 있으며, 생균 혹은 사균의 ETEC vaccines을 자돈에게 경구적 혹은 비 경구적으로 투여 함으로서 이유후 자돈설사를 감소시키고, 조기 이유돈의 성장율을 높히려는 방법도 있다. 이밖에도 monoclonal antibodies를 신생자돈에게 경구투여 하거나, 생균제재를 이용하는 예방법도 제안되고있다. 결론적으로 신생자돈 설사를 포함한 자돈설사를 예방하기 위해서는 첫번째로 위생적인 사양관리가 매우 중요하다. 특히 갓 태어난 자돈의 적절한 보온과 분만사의 철저한 위생관리가 반드시 지켜져야 한다. 두번째로는 적절한 백신의 접종과 충분하고 신속한 초유의 공급이다. 갓 태어난 신생자돈은 면역체계가 불 완전함으로 초유를 통한 특이항체가 방어에 중요한 역할을 하기 때문에 신속한 초유의 섭취는 매우 중요하다. 한편 초유를 통해 전달된 항체는 2주 이후부터 소실되기 시작하므로 이때에는 주변환경을 청결히 유지하고 돼지에게 올 수 있는 각종의 stress요인들이 피해져야한다. 자돈 설사가 발생 했을때는 신속하게 원인체를 분리하여 감수성있는 항생제를 선발하여 투여하며, 발생 돈군으로부터의 오염원을 신속하게 제거하고, 수액투여, 보온등 적절한 조치를 취하여 빨리 회복하도록 하여야 한다. 대장균 설사증은 어린돼지에서 문제가 되며 적절한 예방대책을 세우지 못했을때는 발생율이 높고 그에 따른 경제적 손실도 막대 하므로 항상 염두에 두고 대비하여야 한다.

[참고문헌]

  1. MANUAL OF STANDARDS for diagnostic tests and vaccines., OIE second edition 1992.
  2. CLINICAL VETERINARY MICROBIOLOGY., Wolfe publishing 1994.
  3. HAGAN AND BRUNER`S DISEASES OF DOMESTIC ANIMALS., conell university, eighth edition, 1988.
  4. 수의전염병학., 경북대학교 출판부, 1994.
  5. DISEASE OF SWINE., Iowa state university press seventh edition, 1992.