ISSN 1225-6552, eISSN 2287-7630 https://doi.org/10.7853/kjvs.2021.44.2.113
< Case Report >
Veterinary Service
Available online at http://kjves.org
*Corresponding author: Kyoungah Jun, E-mail. [email protected] ORCID https://orcid.org/0000-0002-4310-2897
한우에서 발생한 도꼬마리 중독 증례
전경아1
*
ㆍ이동은2ㆍ정대은2경기도북부동물위생시험소1, 경기도북부동물위생시험소 북부지소2
A case report of cocklebur poisoning in Hanwoo (Korean native cattle)
Kyoungah Jun1*, DongEun Lee2, DaeEun Jeong2
1Gyeonggi Northern Animal Hygiene Laboratory Office, Yangju 11459, Korea
2Northern Branch, Gyeonggi Northern Animal Hygiene Laboratory Office, Namyangju 12035, Korea (Received 8 May 2021; revised 19 June 2021; accepted 19 June 2021)
Abstract
Cocklebur poisoning in livestock can cause sudden death, with clinical signs include depression, in- appetite, blindness, reluctance to move, hypersensitivity, ataxia and coma. The cause of cocklebur poi- soning is ingestion of cocklebur sprout or seed, which contains carboxyatractyloside. In December 2020, a 47 month-old Hanwoo suddenly developed ataxia, and died after several hours. Hay mixed cocklebur seeds was fed to Hanwoo for 4 days before the symptoms. At autopsy, petechia and ecchymosis were seen on serous membrane of rumen and intestines. Peritoneal cavities contained a yellowish fluid and, hypoglycemia (Glu ＜20 mg/dL) was measured in blood test result. Microscopic lesions were karyolysis of centriloular hepatocyte and hemorrhage. Based on autopsy, blood and histopathological test, we diag- nosed this case as cocklebur poisoning in Hanwoo.
Key words : Cocklebur poisoning, Carboxyatractyloside, Sudden death, Hypoglycemia, Hanwoo
서 론
도꼬마리(Cocklebur, 학명 Xanthium strumarium)는 전 세계적으로 분포하는 국화과 도꼬마리속에 속하는 한해살이풀로, 키는 약 1 m 정도로 전체적으로 억센 털이 있고, 8∼9월에 꽃을 피우며, 10월에 열매를 맺 는다. 열매는 길이 10∼15 mm 정도로 가시 같은 돌기 가 있고 타원형이며 그 속에 2개의 씨앗이 들어있다 (국가생물종지식정보시스템, 山岸, 2016).
도꼬마리는 carboxyatractyloside라는 독성성분을 가 지는 것으로 알려져 있는데, 이 성분은 미토콘드리아 내막의 ADP/ATP carrier에 경쟁적으로 결합하여, 산화 적 인산화와 미토콘드리아 막의 ATP 전이를 억제한다.
이로 인해 ATP가 고갈되고 미토콘드리아에 기능장애 가 일어나 세포가 사멸하게 된다. Carboxyatractyloside
는 사람뿐 아니라 가축에서도 중독을 일으키는데 북 미, 남미, 호주, 일본, 아프리카 등에서 소, 돼지, 말, 양, 가금의 중독이 보고된 바 있다(Cole 등, 1980;
Riet-Correa 등, 1998; Blough, 2007; Forero 등, 2011;
北本 등, 2014; Botha 등, 2014; Manthorpe 등, 2020).
돼지와 소에서 도꼬마리를 섭취한 후, 수 시간에서 수일 후에 침울, 식욕부진, 근육경련, 과민반응, 맹목, 기립불능, 혼수상태, 폐사 등의 증상이 나타난다. 해부 소견으로는 간 종대, 흉강 및 복강 내 황색 액체 저류, 장막의 점상 및 반상출혈, 방광 벽의 부종 등이 관찰 되며, 조직소견에서는 간 중심소엽의 충출혈을 동반 한 변성 및 괴사 등이 관찰된다(Stuart 등, 1981;
Forero 등, 2011; 北本 등, 2014; Botha 등, 2014; 최 등, 2014).
이러한 도꼬마리는 빈터나 풀밭, 하천가에서 어렵 지 않게 접할 수 있는 식물이나, 국내에서는 가축의 도꼬마리 중독에 대해 보고된 바가 없기에, 본 시험소
Fig. 1. (A) Cocklebur seed, (B) Rectal bleeding, (C, D) Petechia and ecchymosis on serous mem- brane of rumen and intestines.
에서 진단한 한우의 도꼬마리 중독 증례에 대해 보고 하고자 한다.
증 례
2020년 12월 가평군 상면 소재 축우 농가에서 사육 중이던 47개월 한우 암컷이 폐사하여 경기도 북부동 물위생시험소 북부지소에 병성감정 의뢰가 접수되었 다. 당일 오후 3시경 농장에 도착하여 축주에게 폐사 경위를 청취하고 부검을 실시하였다. 4일 전부터 조사 료에 도꼬마리 열매(Fig. 1A)를 섞어 급여하였고, 이를 급여한 지 1일 후에 1두 폐사, 그리고 4일 후에 다시 1두가 폐사하였다. 첫 번째 폐사한 소는 이미 소각 처 리되어 축주에게 임상증상을 문의한 결과 식욕부진, 식은땀, 기립불능의 증상을 보이다가 폐사하였다고
한다. 두 번째 폐사한 소 역시 식욕부진을 보이다가 당일 오전 10시경 갑자기 기립불능 상태가 되었고, 오 후 12시 30분경 폐사하였다. 폐사축은 사후 강직이 일 어나기 전 상태로, 천연공에서 출혈이 관찰되었고(Fig.
1B) 구강 내 점막이 보라색으로 변색되어 있었다. 부 검소견으로는 피하조직 및 위와 장의 장막에 점상 및 반상출혈(Fig. 1C, 1D)이 관찰되었고, 복강에 노란색 액체가 소량 저류되어 있었다. 제1위 내용물은 pH 7 로 정상범위 내에 있었으나, 길이 15 mm정도의 겉면 에 가시가 돋은 타원형 모양의 열매가 다수 확인되었 다. 세균 및 바이러스 검사에서 병원성 미생물은 검출 되지 않았고, 혈액검사 결과 20 mg/dL 이하의 현저한 저혈당이 확인되었다(정상수치: 45∼70 mg/dL) (류, 2012). 병리조직검사를 위하여 조직을 10% 중성 완충 포르말린에 고정하여, 조직처리 과정을 거쳐 파라핀 포매를 한 후, 5 μm 두께로 절편을 제작하여 헤마톡
A B
C D
Fig. 2. Karyolysis (insert) of centriloular hepatocyte and hemor- rhage. H&E stain.
실린-이오신 염색한 결과, 간조직에서 전체적인 충출 혈과 간세포의 핵융해(karyolysis)가 관찰되었다(Fig.
2).
고 찰
도꼬마리는 국화과의 한해살이풀로, 그 열매는 창 이자라 하여, 한방에서는 두통, 살충, 축농증, 소양 등 에 효과가 있다고 알려져 있다. 창이자의 지방유에는 리놀렌산이 약 60∼65% 함유되어있고, 그 외에도 배 당체인 thiazinedione, xanthiazone, xanthostrumarin, ferulic acid, formononetin, ononin, β-sitosterol, hydroquinone, carboxyatractyloside 등이 포함되어 있다. 이러한 성분 들중 carboxyatractyloside가 독성성분으로 알려져 있는 데, 이는 성숙한 도꼬마리가 아닌 발아한 식물(떡잎 기, two-leaf cotyledon stage)이나 씨앗에서 발견된다.
동 성분은 발아한 식물에서 0.12%, 씨앗에서 0.457%
정도 함유되어 있으나, 발아 후에는 독소가 쉽게 사라 진다(Kamboj 등, 2010; 최 등, 2014; 山岸 등, 2016;
Kamboj 등, 2016; Fan 등, 2019).
가축의 중독은 대부분 발아된 식물이나, 지면에 떨 어진 열매를 먹고 일어난다. 서양에서는 도꼬마리 중 독이 주로 초봄이나 여름에 발생한다고 보고되고 있 으나, 일본의 사례를 살펴보면 도꼬마리 열매가 맺히 는 10월 이후(10∼12월 사이)의 중독도 여러 건 보고 되고 있다(Tamano 등, 2009; Forero 등, 2011; 北本 등, 2014; Manthorpe 등, 2020). 북미, 남미, 호주, 아프리 카 등에서는 방목을 많이 하기에 식물이 발아하기 쉬
운 계절에 중독이 보고되는 경우였으나, 일본에서는 사료 경작지 근처에 도꼬마리 군락이 있어 조사료를 수확할 때, 열매가 혼입되어 일어나는 경우였다.
도꼬마리의 발아식물에 의한 중독실험에서, 송아지 의 경우 체중의 0.75∼1%, 양의 경우 체중의 1.5∼2%, 돼지의 경우 체중의 0.75∼3%를 섭취하였을 때, 저혈 당과 간 괴사 등 도꼬마리 중독의 전형적인 징후와 병 변이 유발되었다(Stuart 등, 1981; Mendez MC 등, 1998; 최 등, 2014).
독성물질인 Carboxyatractyloside의 작용기전은 다음 과 같이 알려져 있다. 미토콘드리아는 세포 내 소기관 으로, 산소를 이용하여 영양분을 분해하고 그 에너지 를 세포 내에서 이용 가능한 ATP의 형태로 합성시킨 다. 미토콘드리아는 내막과 외막의 이중막의 구조를 가지며, 내막에는 전자 전달계와 ATP 합성효소 등 막 단백질이 다수 존재하며, 전자 전달계의 산화 환원 반 응으로부터 유래한 에너지를 이용하여 ATP를 생산하 는 산화적 인산화의 직접적인 장이 된다. 이러한 내막 에서의 물질의 투과는 각 물질에 특이적인 운반체 (carrier)를 통해서만 일어나는데, 이것을 통하지 않는 물질의 투과는 기본적으로 일어나지 않는다(Ohta 등, 2002; Klingenberg, 2008). ADP/ATP carrier (AAC)는 미토콘드리아 내막에 존재하는 막 단백질로서, 산화 적 인산화에 의해 생성된 ATP를 세포질로 배출하고, ATP의 재료가 되는 ADP를 미토콘드리아 기질로 투 과시키는 운반체이다. AAC는 물질의 운반에 따라 세 포질 측이 열리는 상태인 c-state, 기질 측이 열리는 상태 인 m-state로 입체구조가 변화한다. Carboxyatractyloside 는 AAC의 특이적 inhibitor로서, AAC를 c-state로 고정 시켜 ATP 생산에 필요한 산화적 인산화와 미토콘드 리아 막의 ATP 전이를 억제한다고 알려져 있다. 이 결과, 당신생(gluconeogenesis)과 지방산의 산화가 억 제되고, 혐기적 ATP 생산 회로인 해당계를 촉진하여 저혈당을 유발한다(Luciani 등, 1971; Majima 등, 1994;
Pebay-Peyroula 등, 2003; 北本 등, 2014; Kunji 등, 2016).
간 괴사 또한 도꼬마리 중독의 전형적인 병변으로, 간세포는 섭취한 독소에 자주 노출되는데 이는 독소 가 위장관에서 문맥을 통해 간으로 직접 전달되기 때 문이다. Carboxyatractyloside는 수용성으로 위장관에서 쉽게 흡수되며, 생체 내 변환(biotransformation)이 필요 하지 않기에 중독증상은 빠르면 수 시간 내에도 나타 난다. 가축 중 돼지가 영향을 받기 쉬운 것으로 보고 되고 있으며, 반추동물의 경우 제1위 내 미생물총의
다양한 대사 능력에 의한 보호 작용으로 비반추동물 보다 독성이 더디게 나타나는 경향이 있다(Cole 등, 1980; Witte 등, 1990; Botha 등, 2014; Manthorpe 등, 2020).
가축이 도꼬마리에 중독되면 침울, 식욕부진, 근육 경련, 과민반응, 맹목, 기립불능, 혼수상태, 폐사 등의 증상이 나타난다. 그러나 이번 가평의 한우 도꼬마리 중독 증례에서는 기존에 보고되지 않았던 다른 임상 증상이 관찰되었다. 첫 번째 폐사한 소에서 관찰된 식 은땀은 가축에서는 보고된 적이 없었으나, 사람의 도 꼬마리 중독에서 같은 임상증상이 관찰되었다(Turgut 등, 2005). 두 번째 폐사한 소에서는 천연공 출혈이 관 찰되었는데, 이는 간 괴사로 인한 혈액 응고 장애와 관련이 있을 것으로 생각된다.
소에게 급여한 조사료는 철원의 초지에서 생산한 사료로, 조사료를 수확한 초지 근처에 도꼬마리 군락 이 확인되었다. 도꼬마리는 한방에서 약용으로도 사 용되고 있기에 축주는 소에게 급여해도 문제가 없을 것으로 판단하여, 도꼬마리 열매를 조사료와 섞어 1∼
7동의 우사 중 한우를 사육 중인 6, 7동의 2곳에만 급 여하였다. 현장에 남겨진 조사료 일부를 수거하여 확 인해 본 결과, 수거 조사료 435 g 중 도꼬마리 열매가 143 g 포함되어 있었다. 4일간 도꼬마리 열매가 섞인 사료를 먹고 폐사한 일본의 화우(Wagyu) 사례에서 조 사료에 혼합된 도꼬마리 열매가 82.3 g/kg이었던 것과 비교하면, 가평의 한우 사례는 훨씬 많은 양의 도꼬마 리 열매를 섭취했을 것으로 추정된다(北本 등, 2014).
결 론
가평군 상면 소재 한우농가에서 사육 중이던 47개 월 암컷 한우가 도꼬마리 열매가 섞인 사료를 급여 받 고 섭취 4일 후, 기립불능 증상을 보이며 폐사하였다.
도꼬마리의 유독 성분인 carboxyatractyloside는 직접 검출하지 못하였으나, 급여한 사료에 도꼬마리 열매 가 다량 함유되어 있었던 점, 임상증상, 부검소견, 위 내용물 중 도꼬마리 열매의 잔존, 병리 조직학적 검사 및 혈액검사 결과를 종합하여 도꼬마리에 의한 중독 증으로 진단하였다. 독성식물에 의한 중독증을 예방 하기 위해서 축주에게 도꼬마리 열매가 섞인 사료의 급여 중지와 폐기를 지도하였고, 그 이후에는 이상 증 상이 나타나는 소가 없음을 확인하였다.
CONFLICT OF INTEREST
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
ORCID
Kyoungah Jun, https://orcid.org/0000-0002-4310-2897 DongEun Lee, https://orcid.org/0000-0003-3022-354X DaeEun Jeong, https://orcid.org/0000-0001-8337-1293
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