위축성비염을 일으키는 요소들과 진행성 또는 비진행성 위축성비염

 이번 주제에서는 위축성비염을 일으키는 병원체와 환경에 대해 알아보겠다. 최근에 대부분 농장에서 코가 삐뚤어지는 증상을 보이는 돼지를 보는 경우가 어렵기 때문에 우리농장에는 위축성비염이 문제가 없다라고 생각할 수 있다.

 필자 또한 2014년 8월쯤 충북의 한 농장에서 책에서만 봤던 코 삐뚤어진 돼지들을 다수 관찰할 수 있었고 그 이후로는 한번도 보지 못했다. 하지만 눈에 띄지 않는다고 정말 위축성비염이 없는 것일까?

 위축성비염은 크게 비진행성과 진행성으로 나눌수 있는데 비진행성일 경우 자돈시기에 비갑개의 변성이 나타났다가 육성/비육 단계를 거치면서 점차 회복되서 출하돈 검사시 정상과 동일한 비갑개 상태를 볼 수 있다. 이럴 경우 우리농장에는 아무런 문제가 없다고 판단하기 쉽다.

 또한 진행성일 경우 비갑개의 변성이 나타나고 출하돈에서도 계속 변성이 남아있지만 반드시 코가 삐뚤어지는것은 아니기 때문에 코를 절단해 보지 않으면 비갑개 위축 정도를 파악할 수 없고 외관상 코가 삐뚤어지지 않았기 때문에 농장에서는 문제가 없다고 생각하기 쉽다.

​1. 위축성비염을 일으키는 병원체와 생산독소

* 병원체 

 파스튜렐라(P.multocida)와 보데텔라(B.bronchiseptica)에 의해 유발되는 위축성 비염은 전세계에 만연하고 돼지 질병에서 경제적으로 중요하다. 이 질병은 비갑개 뼈의 위축이 특징이며 심할 경우 코(주둥이)가 짧아지거나 변형이 된다.

 보통 보데텔라는 중간정도의 비갑개 병변을 일으키는 반면에 파스튜렐라는 보데텔라 감염후 2차 감염되고 병변을 악화시킨다. 파스튜렐라에 의한 2차 감염으로 병변이 악화된 경우를 종종 진행성 위축성비염이라고 말하며 보데텔라 단독 감염에 의한 비진행성 위축성비염과 구별한다. 하지만 요즘에는 파스튜렐라가 보데테라와 같은 다른 세균 없이 진행성 위축성비염을 유발하는 1차 병원체로 인지된다.

 * 생산독소 

 두가지 세균의 독소에 대해 조금더 자세히 알아보면 보데텔라의 독소 DNT는 골아세포(osteoblast) 또는 골세포(osteocyte)에만 병리적인 변화를 유발하는 반면 파스튜렐라 독소 PMT는 파골세포(osteoclast) 활동을 자극하고 골아세포의 뼈 형성을 손상시킨다(그림 1).

 B58GP(DNT-)에 감염된 돼지에서는 폐 병변이 나타나지 않았고 KB24(DNT-)에 감염된 돼지에서는 1두만 육안적/현미경적 폐 병변(2% 미만의 적색 경화, 약간의 조직구와 호중구성 폐렴)이 나타난 반면에 DNT 독소에 감염된 B58 그룹(4/6두)과 KM22 그룹(6/6두)의 돼지들은 육안전/현미경적 폐 병변이 크게 나타났다(표 1). 

 골세포(osteocyte)와 유사한 세포주에서 PMT가 파골세포(osteoclast) 분화에 미치는 영향을 확인하기 위해서 골세포 유사 세포주와 골수유래 대식세포를 함께 배양했을때 파골세포 분화가 증가했다(그림 2). 

2. 위축성비염을 일으키는 환경 

* 암모니아 가스 

 1주령 자돈을 이유하고 5두씩 14그룹으로 나누고 암모니아 가스 농도(0, 5, 10, 15, 25, 35, 50ppm/2그룹)를 다르게 노출시켜 실험을 진행했다.

 암모니아 가스 노출 시작 1주일 후 각 노출 농도에서 한그룹의 돼지들에게 P.multocida type D (9 x 10⁷ CFU)를 비강내로 인공감염 시키고 4주 후 비갑개 변성을 평가했다.

 비갑개 위축(MI)은 암모니아 10ppm 농도에서 파스튜렐라 감염그룹 73.8%, 미감염 그룹 61.7%로 높았다. 파스튜렐라 세균수는 편도의 경우 암모니아 농도가 증가함에 따라 급격하게 증가해서 35ppm에서 최대치에 도달하고 비강의 경우 암모니아 농도가 증가함에 따라 점차 증가하고 10~25ppm 사이에서 정체기(plateau)를 보인다(그림 3).

* 유기물 먼지

 1주령 자돈 40두를 이유해서 8그룹(A-H)으로 나누고 오염물질과 위축성 비염과 같은 상부호흡기계 질병의 연관성을 알아보기 위한 실험을 진행했다.

 A와 B그룹에는 오브알부민 오염물질, C와 D그룹에는 암모니아 가스를 그리고 E와 F그룹에는 암모니아 가스와 오브알부민을 4주 동안 노출시켰다. G와 H그룹은 오염되지 않은 신선한 공기를 노출시켰고 H그룹은 파스튜렐라(P.multocida)를 감염시키지 않은 대조군 역할을 했다.

 오염물질 노출 1주 후 A,C,E,G 그룹은 비강으로 파스튜렐라 타입 D를 인공감염 시켰고 오염물질 노출 4주 후 안락사를 시키고 형태측정 지수(MI)를 이용해서 비갑개 위축 정도를 평가했다(표 2).

 정상 대조군 역할의 H그룹은 정상 비갑개 상태(MI 41.12%)를 보이고 오염물질만 노출시킨 B,D,F 그룹은 약간의 비갑개 위축을 보이며 MI값은 각각 49.65%, 51.04%, 49.88%을 나타냈다. 오염물질 노출시키지 않고 파스튜렐라 인공감염시킨 G그룹도 유사한 비갑개 위축과 MI 50.77% 수치를 보였다. 

 오염물질 노출 뿐만 아니라 파스튜렐라 인공감염시킨 A,C,E 그룹은 중간 ~ 심한 비갑개 위축(MI 64.93%, 59.18%, 73.30%)을 보였다. 암모니아와 먼지(오브알부민)를 동시에 노출시킨 E그룹에서 가장 심한 비갑개 위축과 실험 말기 조직 g당 편도와 비강점막에서 가장 많은 파스튜렐라 세균을 보였다.

 오염된 공기는 직접적으로 약간의 비갑개 위축을 발생시킬 뿐만 아니라 상부호흡기 계통에 파스튜렐라 세균의 군락 형성을 용이하게 만들어서 심한 비갑개 위축 증상이 발생할 수 있게 도움을 준다. ​

3. 진행성 vs 비진행성 위축성비염 

 위축성 비염은 보데텔라에 의한 비진행성과 독소를 생산하는 파스튜렐라에 의한 진행성 형태로 구분된다. 두가지 형태의 병리적 차이점을 비교하기 위해서 보데텔라 단독 감염 또는 보데텔라와 파스튜렐라 혼합 감염에서 돼지의 비강 상태를 CT 촬영했다.

 보데텔라 단독 감염은 중간정도의 비갑개 위축을 일으키고 도축시기쯤 병변은 완전히 재생됐다. 4일령 보데텔라 세균에 감염된 돼지의 비갑개는 점차 위축되서 45일령(비갑개 위축 12점/18점)에 가장 심한 상태를 보였으나 105일령에 완전히 회복된 상태를 보였다(그림 4). 

 4일령 보데텔라와 8일령 파스튜렐라 혼합감염의 경우 일령이 진행됨에 따라 심한 비갑개 위축과 비중격 변형(비갑개 위축 16~18점/18점)이 나타났다(그림 5). 

 그러나 일부 보데텔라와 파스튜렐라 혼합감염의 돼지(6주령 감염되서 심각한 비갑개 위축 보임)에서도 비갑개 구조의 완전한 재생이 나타나기도 한다.

 케냐의 한 농장에서 발생한 진행성 위축성 비염의 사례는 다음과 같다. 117두 중 42두 돼지에서 진행성 위축성 비염 임상 증상을 보였고 주요 증상은 재채기, 기침, 눈물흘림, 장액성 ~ 점액화농성의 콧물 그리고 비출혈(코피)로 나타났다.

 3두는 외측으로 코가 휘어졌고 4두는 안면의 분명한 변형과 함께 하악단소증(brachygnathia)을 보였다. 급성 감염된 이유자돈 4두는 허약했고 만성 감염된 7두는 같은 일령 보다 매우 작았다.

 임상 진단 2개월 후 15두는 도축되고 만성으로 감염된 돼지 도체의 체중은 같은 일령의 정상 출하체중 보다 15% 낮았고 약 13.7달러의 경제적 손실을 보였다. 

4. 참고 문헌

1. Horiguchi Y. Swine Atrophic Rhinitis Caused by Pasteurella multocida Toxin and Bordetella Dermonecrotic Toxin. Microbiology and Immunology (2012) 361: 113–129.

2. Brockmeier SL, Register KB, Magyar T, Lax AJ, Pullinger GD, Kunkle RA. Role of the Dermonecrotic Toxin of Bordetella bronchiseptica in the Pathogenesis of Respiratory Disease in Swine. Infect Immun. 2002 Feb;70(2):481-90.

4. Nakai T, Kume K, Yoshikawa H, Oyamada T, Yoshikawa T. Adherence of Pasteurella multocida or Bordetella bronchiseptica to the Swine Nasal Epithelial Cell In Vitro. Infect Immun. 1988 Jan;56(1):234-40. 

5. Hamilton TDC, Roe JM, Webster AJF. Synergistic Role of Gaseous Ammonia in Etiology of Pasteurella multocida-Induced Atrophic Rhinitis in Swine. JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY, Sept. 1996, p. 2185–2190.

6. Hamilton TD, Roe JM, Hayes CM, Jones P, Pearson GR, Webster AJ. Contributory and Exacerbating Roles of Gaseous Ammonia and Organic Dust in the Etiology of Atrophic Rhinitis. Clin Diagn Lab Immunol. 1999 Mar;6(2):199-203.

7. Magyar T, Donkó T, Repa I, Kovács M. Regeneration of toxigenic Pasteurella multocida induced severe turbinate atrophy in pigs detected by computed tomography. BMC Vet Res. 2013 Oct 30;9:222.

8. Wabacha JK, Maribei JM, Thaiya AG, Munyua SJ, Karanja DN, Njoroge EM. Progressive atrophic rhinitis in a medium-scale pig farm in Kiambu, Kenya. J S Afr Vet Assoc. 2000 Jun;71(2):122-4.