농촌진흥청(청장 허태웅)은 젖소의 주요 질병 중 하나인 ‘케토시스’를 효과적으로 치료할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 밝혔다.
케토시스는 주로 분만 초기 젖소의 혈액 내 케톤체1) 가 증가해 과도하게 축적되면서 발생하는 영양대사성 질병이다.
- 젖소가 이 병에 걸리면 식욕감퇴, 체중 또는 유량 감소 증세가 나타난다. 또한, 자궁염, 번식장애, 도태 위험이 높아져 농가입장에서는 경제적 손실을 크다. 피해액은 마리당 약 20∼90만원으로 추정된다.2)
세계적으로 다양한 치료법이 시도되고 있지만, 치료 효과가 확실하지 않거나 부작용이 나타나 새로운 치료법 개발 필요성이 높았다.
새로운 치료 방법은 카르니틴, 비타민 비(B), 비타민 이(E), 셀레늄, 글리세린을 1일 1회 4일간 투여하여 간 기능을 개선시키고, 대사를 활성화하는 것이다.
케토시스에 걸린 개체에 치료법을 적용한 결과, 치료 직후에는 케톤체가 63.4% 줄었으며, 치료 3일 후에는 약 78.7%까지 줄었다.
- 케톤체의 원인이 되는 비에스테르지방산(NEFA)도 치료 3일 후 49% 감소했다.
혈당과 우유생산량은 치료 직후 각각 48%, 31% 증가해 케토시스 이전 수준으로 회복됐다. 치료 3일 후에는 우유생산량은 43%까지 늘어나 치료 효과가 지속됨을 확인했다.
농촌진흥청은 이번 치료방법을 특허출원3) 하고, 기술이전을 완료했다. 관련 임상결과는 국제학술지인 ‘수의학 프런티어스(frontiers in veterinary science)’에 게재4) 됐다.
농촌진흥청 국립축산과학원 한만희 낙농과장은 “이번에 개발한 케토시스 치료 방법은 영양제와 사료첨가제를 이용했기 때문에 언제든지 손쉽게 적용할 수 있다. 앞으로 현장 보급을 확대해 낙농가의 소득 향상에 기여할 수 있도록 하겠다.”라고 말했다.
이수찬 수의사(충청북도 청주시)는 “그동안 케토시스 치료법의 효과가 한시적이었다면, 이번에 개발된 방법은 치료 효과가 뛰어나고 치료 후에도 효과가 유지되기 때문에 낙농가에 큰 도움이 될 것 같다.”라고 전했다.
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젖소 케토시스 신규 치료 방법
1. 케토시스란 ○ 체내 당분이 부족하거나 당대사가 불완전하여 혈액 내 케톤체가 다량 축적되어 소화장애와 신경증상을 일으키는 질병을 말한다. ○ 소에서 케토시스는 β-hydroxybutyrate(BHBA)의 농도를 측정하는데, 통상적으로 준임상형은 1.2 mmol/L ≤ BHBA < 3.0 mmol/L, 임상형은 BHBA ≥ 3.0 mmol/L로 나눈다.
2. 케토시스 발병기전 ○ 젖소가 우유를 생산하는데 많은 포도당(에너지)이 소요되지만, 모든 젖소는 분만초기 에너지 섭취량보다 우유 생산으로 에너지 소모량이 많아서 에너지 불균형을 겪는다. 부족한 에너지는 체내 지방을 분해하여 간에서 대사하여 보충한다. ○ 간에서 대사되는 경로는 3가지로, 에너지를 생성하는 완전한 산화, 케톤체 합성, 에스테르화이다. 이 경로 모두는 분만초기 활성화된다. 이들 대사경로로 개체 특성과 지방분해 정도에 따라 상대적으로 분배된다. ○ 생성된 케톤체는 뇌나 근육에서 에너지원으로 사용될 수 있으나 과도하게 축적되면 문제를 일으킨다.
3. 케토시스 증상, 발생현황, 및 피해규모 ○ 케토시스에 이환된 소는 식욕감퇴, 눈에 띄는 체중감소, 유량감소, 신경증상 등을 보이며, 전위, 자궁염, 파행, 번식장애, 그리고 도태 위험이 높아져 생산력이 감소한다. ○ 국내 연구에 따르면 92%(13농가 조사결과 12개 농가)농가에서 발생하였고 발생률은 농장에 따라 6.3~57.1%이었다.5) ○ 북미 낙농농가의 80%가 발생하고 착유두수의 40%가 발생한다.6) ○ 피해액은 네덜란드 연구결과 임상형은 709유로, 준임상형은 150유로 추정된다.7)
4. 기존 케토시스 치료방법의 제한성 ○ 50% 포도당 500ml을 정맥으로 투여하는 방법은 효과가 1일 이내로 끝났고, 케토시스가 재발했을 뿐만 아니라 4위 운동을 저하시켰다. 또한, 신장에서 갑자기 증가한 포도당을 제거로 전해질 불균형이 발생하였다. ○ Glucocorticoids는 케토시스 치료효과가 명확하지 않고, 면역능력을 떨어뜨릴 수 있다. ○ 인슐린은 케토시스에 효과가 있으나 비싼 비용으로 널리 사용되기 어렵다. ○ 비타민 B12와 인을 이용한 치료방법은 치료는 되었으나 유량 회복은 확인되지 않았다. ○ 위에 제시한 방법들을 다양하게 조합했지만, 명확한 치료방법은 나오지 않았다. 확실하게 확인된 방법은 propylene glycol을 하루에 한번 5일간 먹이는 것이었다. 그러나 propylene glycol은 케토시스 치료에 널리 쓰이나 이번 연구에 사용된 글리세린에 비해 독성이 강하다.
5. 케토시스 신규 치료방법 및 적용 결과 ○ 카니틴, 비타민B군, 비타민E, 셀레늄, 및 글리세린을 케토시스 질병정도가 심한 임상형 케토시스에 걸린 젖소에 투여하였다. ○ 신규 치료법을 적용한 결과 케토시스가 개선(케톤체와 비에스테르화지방산 감소, 혈당과 유량 증가)되었다. - 케톤체(BHBA) (4.23 mmol/L → 0.9 mmol/L) 감소 - 혈당 (39.83 mg/dL → 59 mg/dL) 증가 - 유량 치료 후: 31%, 치료 3일 후: 43 % 증가 - 케톤체 원료인 비에스테르지방산 (0.96 mEq/L → 0.49 mEq/L) 감소
6. 파급효과 ○ 기존에 확실한 치료법이 없던 영양대사성 질병인 케토시스에 대한 치료방법을 제시하였다. ○ 이 치료방법을 적용한 결과, 젖소의 대사능력이 개선되었고 우유 생산력도 증대되었다. |
1) 지방산이 간에서 대사되어 생긴다. 일정한 농도의 케톤체는 뇌와 근육 등에서 에너지원으로 사용되 지만, 과도하게 발생할 경우 케토시스를 유발한다.
2) 케토시스로 인한 경제적 피해액 마리당 약 150∼700유로. 출처 : Estimating the combined costs of clinical and subclinical ketosis in dairy cows, (PLOS ONE, 2020)
3) 특허명: 카르니틴, 비타민 B군, 비타민 E, 셀레늄, 및 글리세린을 이용한 케토시스 치료방법
특허출원번호: 2021-0078449
4) Therapeutic effects of levocarnitine or vitamin B complex and E with selenium on glycerin-treated Holstein Friesian cows with clinical ketosis (2021.10).
5) 젖소 장내 미생물 균총과 대사성 질병 및 우유 품질간의 상호관계 구명(국립축산과학원, 2017~2018)
6) Ketosis treatment in lactating dairy cattle, Veterinary clinics of North America food animal practice
7) Estimating the combined costs of clinical and subclinical ketosis in dairy cows, (PLOS ONE, 2020)
