Use of rapid diagnostic kit for the diagnosis of Korean native calf diarrhea

ISSN 1225-6552, eISSN 2287-7630 https://doi.org/10.7853/kjvs.2017.40.1.61

< Case Report >

Veterinary Service

Available online at http://kjves.org

*Corresponding author: Changyong Choe, Tel. +82-63-238-7223, Fax. +82-63-238-7235, E-mail. [email protected]

신속 진단 킷트를 활용한 한우 송아지의 설사증 원인체 검사

최창용

* ㆍ정영훈

ㆍ도윤정

ㆍ조아라

ㆍ김성범

ㆍ강희성

ㆍ류재규

ㆍ박진호

농촌진흥청 국립축산과학원¹, 전북대학교 수의과대학²

Use of rapid diagnostic kit for the diagnosis of Korean native calf diarrhea

Changyong Choe

*, Young-Hun Jung

, Yoon-Jung Do

, Ara Cho

, Seong-Bum Kim

, Hee-Sung Kang

, Jae-Gyu Yoo

, Jinho Park

1

National Institute of Animal Science, RDA, Wanju 55365, Korea

2

College of Veterinary Medicine, Chonbuk National University, Iksan 54596, Korea (Received 4 January 2017; revised 15 March 2017; accepted 15 March 2017)

Abstract

Calf diarrhea is a disease experienced by almost all of calves after birth and is one of the representative causes of damage to farmers due to mass mortality and of economic losses to them by inhibiting normal growth. In this study, we conducted quick detection of etiologic agents of diarrhea by using a rapid diagnostic kit to multiply diagnose antigens of five etiologic agents of calf diarrhea (rotavirus, coronavi- rus, Escherichia coli, Cryptosporidium, Giardia) in Hanwoo (Korean native cattle) calves. When the positive antigen proportion of the calf diarrheal feces for each farm was analyzed, rotavirus, coronavirus, Escherichia coli, Cryptosporidium, and Giardia showed antigen positive rates of 0∼67%, 0∼20%, 0∼

60%, 0∼20%, and 0∼67%, respectively. With regard to the antigen positive rate by age in days after birth, 1-week-old calves showed the antigen positive rate of 20% in rotavirus and 20% in Giardia, and 2-week-old calves showed that of 50% in rotavirus. In addition, 4-week-old calves showed the antigen positive rate of 10% in rotavirus, 10% in coronavirus, 10% in Escherichia coli, and 30% in Giardia, and 8-week-old calves showed the antigen positive rate of 17% in coronavirus, 50% in Escherichia coli, 17% in Cryptosporidium, and 33% in Giardia. Based on the results of this study, the etiologic agents of diarrhea in Hanwoo calves for each farm are widely distributed. Although younger than 2-week-old calves were strongly positive for rotavirus, older than 4-week-old calves were highly positive for Giardia and Escherichia coli. In conclusion, we considered that a rapid diagnostic kit is an effective method for quick detection of etiologic agents and would be helpful for cattle farmers and veterinarians to select appropriate therapeutic method.

Key words : Calf, Diarrhea, Rapid diagnostic kit

서 론

송아지 설사병은 질병발생에 따른 치료비, 허약한 송아지 사육, 폐사를 동반함에 따라 소 사육농가에서 가장 큰 경제적인 손실을 입히는 질병으로서, 이로

인하여 사육기반을 약화시키기도 하는 소 사육농가 에서 가장 큰 해결 과제 중의 하나이다.

국내에서 송아지 설사병의 경우 포유기 송아지의

97.6%가 감염된다고 하였으며(Kim 등, 1990), 발병시

기는 10일령 이내에 53.8%로 집중적인 발병하거나

(Kang 등, 2001), 전체 송아지 23.3%의 발병율(104두

/445두) 중에서 2∼3주령이 50두로 11.2% 발병하여

전체 송아지 설사 발생두수 중 48%를 차지하였다 (Kim 등, 1986). 해외에서도 생후 3∼30일령 송아지의 소장에 침입하여 심한 설사를 일으킨다고 하였다 (Saif 등, 1991).

송아지에서 설사병을 일으키는 병원체로는 rotavi- rus, coronavirus, bovine viral diarrhea virus (BVDV) 등 이 있으며, 세균으로는 병원성 대장균(Escherichia coli), Salmonella spp, Clostridium perfringens 등이 있고, 원 충으로는 Eimeria (콕시듐), Cryptosporidium, Giardia 등이 있다.

1969년 미국 연구진에 의해 처음 분리된 rotavirus (Park, 1984)는 1개월령 이하, 특히 생후 3∼10일령의 포유기 송아지에서 많이 발생하는데(Acres와 Babiuk, 1978), 축사내에 오염되어 있던 바이러스가 송아지의 입으로 경구 감염되어 소장상부 상피세포의 세포질 내에서 증식해서 세포를 파괴하게 된다(Lyoo, 1988).

국내에서 전국적인 로타바이러스 항체 양성률을 조 사한 결과, 조사한 소의 84%에서 항체 양성률을 나 타내었다.

1972년 미국에서 신생 송아지의 분변으로부터 분 리된 코로나바이러스는 신생 송아지에서 19∼24시간 의 짧은 잠복기를 가지며 로타바이러스보다 심한 설 사, 쇠약 등의 임상증상과 장 손상을 일으킨다(Park, 1984). Takahashi 등(1980)은 검사를 실시한 소 혈청의 59%가 소 코로나바이러스 양성이었다고 하였다. 소 코로나바이러스 검사를 위해 ELISA와 RT-PCR 검사 를 실시한 결과 ELISA에서 양성을 나타낸 43개 시료 중 41개가 RT-PCR에서 양성을 나타내어 95.3%의 일 치율을 보인다고 하였다(Ahn 등, 1999). 코로나바이 러스는 젖소에서도 경제적인 손실을 입히고 있는데, Kim 등(1999)은 코로나바이러스로 인해 착유우에서 20∼50%의 유량감소를 나타낸다고 하였다.

대장균증은 신생 송아지에서 가장 많이 발생하는 질병 중의 하나로서, 설사를 주증으로 하는 장염형과 갑작스런 폐사를 동반하는 패혈증형이 있다(Ahn 등, 1992). 장독소를 산생하는 병원성 대장균(Enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC)에 의한 송아지 설사는 특히 분만 후 수일내에 가장 감수성이 높다(Snodgrass 등, 1982). 병원성 대장균에 의한 어린 송아지 설사증은 주로 균체 표면에 있는 솜털처럼 가늘고 긴 단백질 성분의 pilus에 의해 소장 상부점막에 부착, 증식하면 서 분리되는 장독소(enterotoxin)에 의해 발생된다(Kim 등, 1986). 병원성 대장균은 설사로 인한 탈수, 산성 증에 의한 폐사를 동반할 뿐만 아니라 뇌막염을 동반

하기도 한다(Cho 등, 2009).

Cryptosporidium parvum은 사람을 포함한 많은 포 유동물에서 설사를 유발하는 원충으로서 송아지에서 는 단독 감염되거나 로타바이러스, 코로나바이러스, 대장균 등과 함께 혼합 감염되어 설사를 유발하는 원 인체이다. 1912년 Tyzzer에 의해 보고된 크립토스포 리듐은 위장관 질병을 일으키는 원충으로서 감염된 동물의 분변으로 배출된 충란의 경구감염으로 전파 되며, 조류, 파충류, 어류와 사람을 포함한 포유동물 까지 감염을 일으키는 인수공통전염병이다(Baek 등, 2014). 소의 크립토스포리듐증은 2주령 내외의 송아 지에서 감수성이 높으며, 충란이 위장관 상피에 감염 되어 소화기 질환 등의 임상증상을 나타내다가 1∼2 주 후 회복되는 경우가 많지만 면역력이 약한 환축은 폐사를 일으킬 수도 있다(Bouzid 등, 2013; Baek 등, 2014). 크립토스포리듐 충란은 외부환경에 저항성이 강하고 고온 다습한 환경에서 한달 이상 생존할 수 있으므로 오염된 환경에서 사육할 경우 병원체에 노 출될 가능성이 높다(Baek 등, 2014). 회장을 비롯한 맹 장, 결장에서 발견되는 크립토스포리듐은(Bouzid 등, 2013) 2∼8 m 크기의 작은 호염기성의 원형구조물 로서 장 상피내에 침입하여 소장 점막 미세 융모의 융합, 소실, 위축을 유발하여 상피를 탈락하게 만들 며(Panciera 등, 1971), 몸으로 들어온 충란은 분열과 정을 거쳐 장 세포 표면으로 포자 소체를 배출한다 (Bouzid 등, 2013).

지알디아는 소장에서 기생하는 원충성 질환으로 설사를 주증으로 하여 전세계에서 발생하고 있다. 인 수공통전염병을 일으키는 지알디아는 광범위한 숙주 로의 감염으로 사람을 포함한 포유류 뿐만 아니라 조 류, 양서류, 파충류에서도 검출되고 있다(Kim과 Chon, 2005). 지알디아에 감염이 된 개체는 급성 및 만성 설 사, 체중감소, 구토를 일으키며 심할 경우 폐사에 이 르기도 하지만 보균체로서 임상증상을 보이지 않기 도 한다(Kim과 Chon, 2005).

Cryptosporidium과 Giardia는 물을 매개로 집단 발 병을 일으킬 위험이 있는 질병으로, 낙동강 수계에서 의 Cryptosporidium과 Giardia 농도를 분석한 결과 축 산폐수가 가정하수와 공단 유출수에 비해 높게 나타 났는데(Kim 등, 2006), 이는 축산으로 인해 인수공통 전염병인 Cryptosporidium과 Giardia가 발생하여 공중 보건에 악영향을 끼칠 우려가 높으므로 특히 축산폐 수 처리에 면밀한 주의를 기울여야 할 것으로 여겨진다.

소 사육농가에서 발생하는 송아지 질병 중 가장 높

Table 1. Ration of antigen positive in feces of Hanwoo calf using rapid test kit

Farm Prevalence of pathogenic organisms (causative agents)

Rotavirus Coronavirus E. coli Cryptosporidium Giardia

A 0% (0/4) 0% (0/4) 0% (0/4) 0% (0/4) 0% (0/4)

B 0% (0/5) 20% (1/5) 60% (3/5) 20% (1/5) 40% (2/5)

C 67% (2/3) 0% (0/3) 0% (0/3) 0% (0/3) 67% (2/3)

D 0% (0/5) 20% (1/5) 20% (1/5) 0% (0/5) 20% (1/5)

E 17% (1/6) 0% (0/6) 0% (0/6) 0% (0/6) 17% (1/6)

Total 13% (3/23) 9% (2/23) 17% (4/23) 4% (1/23) 26% (6/23)

(

A

B

Fig. 1. Reading of rapid test kit for analyzing of pathogenic oragnisms in feces of calf. (A) Negative, (B) Positive.

은 비율을 차지하는 설사는 어떤 질병보다 신속 대응 시 치료 효과를 극대화 시킬 수 있을 것으로 사료되 는데, 이를 위해서는 발병 원인체를 진단하고 이에 따른 적절한 대처가 요구된다. 현장에서 설사병의 신 속한 진단을 위한 방법중의 하나로 송아지 설사병 간 이 진단 킷트를 활용함으로써 세균, 바이러스, 기생 충 등 원인체에 따른 적절한 대응을 할 수 있을 것으 로 여겨진다. 다만, 정확한 원인체 분석을 위해서는 실험실에서의 정밀진단이 수반되어야 할 것이다.

증 례

공시축 및 공시재료

전라북도 3개소, 경상남도 1개소, 강원도 1개소의 총 5개 한우 사육농가에서 태어난 송아지를 대상으 로 1회용 비닐장갑을 착용 후 직장에 자극을 주어 분 변을 채취하였다. 채취한 분변은 즉시 간이진단용 송 아지 설사병 5종 항원 진단키트(BoviD-5 Ag, 바이오 노트, 한국)를 이용하여 검사를 실시하였다. 송아지

분변을 사용하여 설사를 유발하는 원인체들인 로타 바이러스, 코로나바이러스, 대장균(E. coli K99), 크립 토스포리듐(Cryptosporidium spp/Cryptospiridium par- vum), 지알디아(Giardia lambia) 항원을 동시에 검사 하였다. 검사방법은 샘플 채취용 면봉으로 분변을 채 취하여 검체 희석액이 들어있는 샘플병에 넣고 분변 이 추출될 수 있도록 면봉을 휘저어 준 후 큰 입자가 가라앉을 때까지 약 1분간 샘플병을 세워두고 상층 액을 5개의 점적홀에 4방울 정도 떨어뜨리고 나서 10 분후 결과를 판독한다. 검사 판독은 Fig. 1에서 보는 바와 같이 대조선(C)에 위치한 하나의 밴드만 나타나 면 음성, 대조선(C)과 검사선(T)위치에 두개의 밴드가 나타나면 양성으로 판정하였다. 본 검사의 결과가 양 성인 경우 송아지 설사병을 일으키는 항원이 분변내 에 존재한다고 일차적으로 판단할 수 있는데, 정밀 검사를 위해서는 실험실적 진단이 동반되어야 할 것 이다.

분변에서의 송아지 설사병 주요 원인체 분석

3개 도의 5개 한우 농장에서 사육하고 있는 송아지

Table 2. Ration of antigen positive in feces of Hanwoo calf using rapid test kit according to age

Age Prevalence of pathogenic organisms (causative agents)

Rotavirus Coronavirus E. coli Cryptosporidium Giardia

1 week 20% (1/5) 0% (0/5) 0% (0/5) 0% (0/5) 20% (1/5)

2 weeks 50% (1/2) 0% (0/2) 0% (0/2) 0% (0/2) 0% (0/2)

4 weeks 10% (1/10) 10% (1/10) 10% (1/10) 0% (0/10) 30% (3/10)

8 weeks 0% (0/6) 17% (1/6) 50% (3/6) 17% (1/6) 33% (2/6)

Total 13% (3/23) 9% (2/23) 17% (4/23) 4% (1/23) 26% (6/23)

의 5가지 설사병 원인체를 대상으로 간이 진단 키트 를 활용하여 항원 양성률을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 농장별로 로타바이러스 0∼67%, 코로나바이러 스 0∼20%, 대장균증 0∼60%, 크립토스포리듐 0∼

20%, 지알디아 0∼67%의 양성률을 나타내었는데, 검 사 송아지 시료 전체에 대한 비율로는 로타바이러스 13%, 코로나바이러스 9%, 대장균증 17%, 크립토스포 리듐 4%, 지알디아 26%로 조사되었다.

송아지의 생후 일령별 항원 양성률

송아지의 생후 일령(주령)별 5개 원인체에 대한 항 원 양성률을 조사한 결과 Table 2와 같이 조사되었다.

로타바이러스의 경우 1주령 20%, 2주령 50% 양성반 응을 나타내어 4주령의 10%, 8주령의 0%에 비해 높 게 나타났다. 즉, 2주령 이하에서 양성률이 높게 조사 되었다. 코로나바이러스는 1∼2주령에서는 양성반응 을 확인하지 못하였으나 4주령에서 10%, 8주령에서 17%를 나타내어 로타바이러스와 비교하여 4주령 이 상의 시기에 양성률이 높게 확인되었다. 대장균증은 1∼2주령에서 0%, 4주령 10%, 8주령 50% 양성률을 나타내어 코로나바이러스와 유사하게 4주령 이후, 특 히 8주령에 높은 양성 반응이 나타났다. 크립토스포 리듐은 4주령까지 양성반응을 확인하지 못하다가 8 주령에 17%의 양성반응을 확인하였다. 지알디아는 1 주령 20%, 4주령 30%, 8주령 33% 로서 출생 초기부 터 늦은 시기까지 양성 반응이 나타나는 것으로 조사 되었다.

본 연구 결과 주요 설사 원인체의 양성 반응 비율 이 로타바이러스는 생후 2주령 이내의 초기에 높게 나타난 반면, 코로나바이러스, 대장균증, 크립토스포 리듐은 생후 4주령이후의 상대적으로 늦은 시기에 나타나며, 지알디아는 생후 일령에 관계없이 분포되 는 것으로 확인되었다.

고 찰

본 연구에서 로타바이러스의 항원 양성률이 전체 검사의 13%를 나타내고, 특히 2주령이내에서 높게 나타나는 것으로 조사되었는데, 이는 송아지 설사분 변에서 로타바이러스 항원 양성률이 전체 69.7%를 나타내며, 7일령 미만의 송아지에서 96%로 가장 높 게 나타났고, 7∼14일령 65.7%, 15일령 이상 20%로 보고한 연구(Lyoo, 1988)와 1주령 미만 61.5%, 1∼4주 령 23.5%, 5∼8주령 11.1% 양성률을 보고한 연구(Ahn 등, 1997)와 비교하면 항원 양성률은 상대적으로 낮 은 편이지만, 14일령까지의 연령에서 특히 높게 나타 난 결과와 유사하게 확인되었는데, 이는 로타바이러 스는 특히 출생후 즉시 감염되어 설사에 의한 피해를 많이 볼 수 있는 질병으로 추측된다.

소 코로나바이러스는 발병율에 비해 낮은 폐사율 을 나타내는데(Yook 등, 2009), 해외에서의 감염율이 영국 42%, 미국 16.4%를 보인다고 하였고(Speicher와 Hepp, 1973), 국내에서는 17.3% (Yook 등, 2009), 35.3%

(Lim 등, 1999)로 조사된 바가 있으며, Yook 등(2009) 은 연령별 감염율을 조사한 결과 3개월 이내의 발병 건수 중 1∼3개월령이 69.2%를 차지하여 1개월 미만 (23.1%)이나 3개월령 이상(7.75)에 비해 높은 비율을 차지한다고 하였다. 본 연구에서 코로나바이러스의 양성률이 전체 조사 두수의 9%로서 이전의 연구 보 고에 비해 낮게 나타났으며, Yook 등(2009)이 보고한 1개월 미만보다는 1∼3개월령의 감염율이 높다는 내 용과는 유사한 경향을 나타내었다.

본 연구에서 대장균증의 양성률이 1∼2주령 0%, 4 주령 10%, 8주령 50%이며, 농장별로는 0∼60%로 조 사되었는데, 이는 Kim 등(1986)의 6개 목장 송아지를 대상으로 대장균증 발생율을 조사하여 1주령에서 7.4%, 2∼3주령에서 11.2%, 4∼8주령에서 4.7%를 나 타내어 전체적으로 23.3%였으며, 목장별로는 16∼

34%로 조사 된 것에 비해 생후 2주령 미만에서는 발

생율이 낮았고, 4주령 이상에서는 상대적으로 발생율 이 높게 나타났다.

크립토스포리듐의 경우 국내에서 Chon 등(2007)은 송아지 설사분변에서 10%의 검출율을 보였는데, 분 변에서 생후 7일령 까지는 검출이 되지 않다가 8∼49 일령에 검출 된다고 하였고, Yang과 Kim(2001)은 0.5% 감염율을 보고하였다. 반면 Kim 등(1990)은 한 우 송아지의 포유기간 중 Cryptosporidium sp가 검출 되지 않았다고 하였다. 해외에서 Reynold 등(1986)은 8∼14일령 송아지에서 71.9%, 22∼30일령에서 6.9%

의 검출율을 보고하였고, Bjorkman 등(2003)은 건강 한 송아지에서 5%, 설사를 앓고 있는 송아지에서 11%가 검출된다고 하였으며, Harp와 Goff(1998)은 생 후 1∼3주령의 송아지가 감염율이 가장 높다고 하였 다. 본 연구에서 크립토스포리듐은 생후 4주령까지는 양성 반응이 없다가 8주령에 17%의 양성률을 나타내 었는데, Chon 등(2007) 및 Reynold 등(1986)의 생후 7 일령 이전의 어린 시기에는 검출이 되지 않았다는 결 과와 유사하지만 최초 양성률 반응 시기는 기존의 연 구보고에 비해 늦은 경향을 나타내었다. 크립토스포 리듐은 사람에게도 전파되는 인수공통전염병으로서, 사람에서 충란검사 결과 농장 주변의 사람에게서 양 성률이 10.6%로서 도시지역의 0.5%보다 월등히 높이 조사되었으므로(Chai 등, 1996), 축산농장이나 관련 종 사자들은 위생에 세심한 주의를 기울여야 할 것이다.

본 연구에서 지알디아의 양성률이 전체 송아지의 26%로 조사되었고, 연령별로는 1주령 20%, 4주령 30%, 8주령 33%로 나타났는데, 이는 Abdel-Moein과 Saeed (2016)의 14.3%, Wegayehu 등(2016)의 9.6%에 비해서 높은 경향을 나타내었으나, Kim (2016)이 보고한 20.0%와 유사한 수치를 나타내었다. Wegayehu 등 (2016)은 송아지의 전 연령에서 10% 내외의 양성률 을 보고하였는데, 이는 본 연구 결과에서도 송아지의 일령별로 골고루 분포하는 것과 유사한 경향을 나타 내었다.

최근 국내에서 Kim(2016)은 송아지 분변에서 검출 된 원인체 분포를 분석한 결과 Giardia spp. 20.0%, Rotavirus 19.4%, 병원성 대장균 15.6%, Cryptosporidium parvum 13.1%, Coronavirus 5.3% 검출되었다고 하였 는데, 이는 본 연구의 결과와 대부분 비슷한 경향을 나타내는 것으로 확인할 수 있었다. 따라서 소 사육 현장에서 빈번하게 발생하는 송아지의 설사병 발생 원인체를 신속히 확인하고 그에 따른 대처 방안을 마 련하기 위하여 설사병 간이 진단 키트를 활용하는 것

이 유용할 것으로 사료된다.

결 론

송아지의 설사는 출생 후 거의 대부분 경험하는 질 병으로서, 폐사로 인한 피해뿐만 아니라 정상적인 성 장을 저해하여 농가에 경제적인 손실을 입히는 대표 적인 원인 중의 하나이다. 본 연구는 한우 송아지의 설사 원인체를 신속하게 확인하기 위하여 5가지의 설사 원인체(rotavirus, coronavirus, E. coli, cryptospori- dium, giardia)의 항원을 복합적으로 진단하는 간이 진단 킷트를 이용하였다. 농장별 송아지 설사 분변에 서의 항원 양성률을 분석한 결과 로타바이러스 0∼

67%, 코로나바이러스 0∼20%, 대장균 0∼60%, 크립 토스포리듐 0∼20%, 지알디아 0∼67%의 항원 양성 률을 확인하였고, 생후 일령별 항원 양성률은 1주령 의 송아지에서 로타바이러스 20%, 지알디아 20%로 나타났고, 2주령 송아지에서 로타바이러스 50%로 나 타났으며, 4주령 송아지에서 로타바이러스 10%, 코로 나바이러스 10%, 대장균 10%, 지알디아 30%로 조사 되었고, 8주령 송아지에서 코로나바이러스 17%, 대장 균 50%, 크립토스로리듐 17%, 지알디아 33%로 조사 되었다. 본 연구 결과 농장별 설사 발생 병원체가 폭 넓게 분포하고 있으며, 생후 2주령 이내의 송아지에 서 로타바이러스의 양성 비율이 높은 반면 4주령 이 후의 송아지에서는 지알디아와 대장균의 양성 비율 도 높게 분포되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 소 사육 농가에서는 질병의 원인체를 신속하게 확인하 고 적절한 치료 방법을 선택하기 위한 방법으로 간이 진단 킷트를 이용하는 것도 효과적일 것으로 사료된다.

감사의 글

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제명 : 산지 방목 소의 건강 및 복지관리 조건 조사연구, 세부과 제번호 : PJ01009202)의 지원에 의해 이루어진 것임.

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