포유자돈 성장과 생존율에 영향을 미치는 글리코겐과 글루코스 농도

 신생 포유자돈은 보통 15-30도의 환경에서 태어나고 피하지방과 털이 부족하기 때문에 저체온증을 피하기 위해서 열을 생산할 필요가 있다.

 신생 포유자돈은 갈색지방조직이 없거나 매우적기 때문에 떨림, 체내 저장된 에너지, 초유섭취를 통해 열을 발생시키고 분만사 관리자는 간호 분만을 통해서 신생 포유자돈의 몸을 닦아주고 보온등 아래에 놓아줘서 열을 발생시키기 위한 포유자돈의 에너지 이용을 최소화시킨다. 

 이번 주제에서는 신생 포유자돈의 체내 저장된 에너지 이용과 글루코스 농도 그리고 생존율에 대해 알아보겠다. 

1. 체내 저장된 에너지원(글리코겐, 지방)의 이용가능 시간

 초유를 섭취하지 않은 신생 포유자돈에서 글리코겐과 지방은 다른 에너지원의 원활한 대사작용을 지탱하는 역할을 수행하고 2가지 중요한 포인트를 주목해야 한다. 

 첫번째 특히 지방이 아닌 탄수화물은 신생자돈의 생존과 관련된 결정적 역할을 한다. 일부 이용가능한 지방 에너지원이 남아있더라도 저장된 글리코겐이 소실되면 저혈당증 상태가 된다. 저혈당증은 열생산을 저하시켜 저체온증을 유발하고 대뇌 기능의 문제를 일으켜서 혼수상태, 경련 등 증상이 나타나게 된다. 

 두번째 출생시 이용가능한 지방의 결핍은 신생 포유자돈의 탄수화물 이용을 가속화함으로써 글리코겐 저장기간을 감소시킨다. 

 신생자돈에서 저장된 지방 에너지의 양은 낮으며 18℃ 이하의 환경 온도에서 간과 근육내 글루코겐 이용을 가속화시킨다(표 1). 0~10℃ 환경은 춥기 때문에 열생산 속도가 최대로 도달하고 지방 에너지 이용이 낮아지면서 글리코겐을 먼저 소비하게 된다.

 32~38℃ 환경에서 1일령 정상자돈(1.25kg)의 이용가능한 모든 글리코겐은 출생 후 45시간까지 지속된다. 체미돈(0.75kg)의 글리코겐은 출생 후 29시간까지 지속된다(그림 1). 

 만약 간에 저장된 글리코겐이 유일한 탄수화물 에너지원이라면 정상자돈의 경우 32~38℃ 환경에서 10시간, 18~26℃ 환경에서 2시간만에 소실된다(표 1).

 그러나 실제적으로 근육에 저장된 글리코겐을 동원해서 탄수화물의 요구량을 충족하기 때문에 출생 후 12시간에 에너지가 소실된다. 따라서 18~26℃ 환경에서 초유를 섭취하지 않은 체미돈과 정상자돈은 각각 출생후 8시간, 15시간에 저체온증이 나타난다. 

2. 생시체중과 활동성에 영향을 미치는 글리코겐과 글루코스 농도 

 이 실험은 L과 N 자돈들 사이의 출생과 96시간 후 간(liver)과 앞/뒤 다리 근육의 글리코겐 농도와 혈중 글루코스 농도를 비교했다. 

 모돈 복당(평균 18.2두) 건강한 자돈 6두 중 2두를 선별했다. 10복에서 태어난 모든 자돈들의 체중을 측정하고 호흡수(0~2점)와 운동성(0~2점)을 근거로 활력도를 평가했다. 활력도 4점 중 1점 또는 2점은 낮은 활력도, 3점 또는 4점을 정상 활력도로 분류했다.

 출생시 체중과 활력도를 근거로 L 자돈(15두), N 자돈(17두) 2그룹으로 분류했다. N 자돈들은 전체 동복 중 평균 체중 범위에서 정상 활력도, L 자돈들은 동복 중 평균 체중 이하의 낮은 활력도 상태였다. 평균 생시체중은 N 자돈들은 1.37kg(±0.29)인 반면 L 자돈들은 0.79kg(±0.26)으로 낮았다. 

 출생후 N 자돈들의 글루코스 농도는 급격하게 증가한 반면 L 자돈들은 8시간이 지나서 증가했다. L 자돈들의 경우 출생 후 96h와 비교했을때 0,4,8h의 혈중 글루코스 농도는 상당히 낮았다(각각 p=0.0078, 0.0006, 0.0197). N 자돈들의 경우 출생당시 글루코스 농도는 낮았지만 시간이 지남에 따라 상당히 빠르게 증가했다(그림 2).

 앞다리 근육의 글리코겐 농도는 두그룹 사이에 차이가 없었다(그림 3A). 그러나 일령은 앞다리 근육의 글리코겐 농도에 상당한 영향을 미쳤다(p<0.0001).

 출생시 L 자돈들은 뒷다리 근육의 글리코겐 농도가 낮았고 분만 후 8시간 동안 글리코겐을 이용하지 않은 반면 N 자돈들은 점차적인 소실을 보였다. 뒷다리 근육의 글리코겐 농도는 출생 0h 두 그룹 사이에 상당한 차이가 있었다(p=0.0128)(그림 3B). 또한 뒷다리 근육의 글리코겐 농도는 일령과 체중 사이의 상당한 관련성을 보였다.

 출생시 간(liver)의 글리코겐 농도는 L 자돈들에서 50% 낮았고 실험동안 이용하지 않은 반면 N 자돈들은 출생 후 8시간 동안 50%의 글리코겐을 사용했다. 간(liver)의 글리코겐 농도는 일령과 체중 사이의 관련성이 나타났다(그림 4). L 자돈들의 경우 일령의 영향이 없었지만 N 자돈들에서 일령의 영향을 보였다(p=0.0305).  

 실험 결과들을 근거로 출생시 낮은 글리코겐 농도는 출생 후 8시간 동안 낮은 글리코겐 이용과 글루코스 농도 증가를 지연시켜 운동성에 악영향을 미칠 가능성이 존재한다. 

3. 이유전 폐사율에 영향을 미치는 글루코스 농도

 이 실험은 노르웨이 자돈생산 농장에서 31복, 생존자돈 426두를 대상으로 1일령 자돈(ODOP)의 혈중 글루코스 농도, 자궁내 성장지연(IUGR)과 이유전 폐사율 사이의 관계를 평가했다. 

 출생 후 24시간 이내 이표를 부착하고 체중측정과 혈액을 샘플링 했다. 머리 형태에 따라 자궁내 성장지연(IURG)을 1~3점으로 점수화하고 3점을 자궁내 성장지연 자돈으로 정의했다. 혈중 글루코스 농도는 휴대용 포도당 측정기를 이용했다.

 실산 426두의 이유전 폐사율은 8.22%로 391두를 이유했다. 평균 총산은 16.1두(SD=3.7), 평균 1일령 자돈(ODOP)의 체중은 1.59kg(0.56~2.83kg, SD=0.36,), 글루코스 농도는 5.48mmol/L(1.2~10.6mmol/L, SD=1.44)로 나타났다. 426두 중 자궁내 성장지연 자돈 score 2는 48%(203두), score 3은 6.3%(27두)로 평가했다.  

 1일령 자돈(ODOP)의 체중과 혈중 글루코스 농도 사이의 관계는 다음과 같다(그림 5). 생시체중이 높을수록 혈중 글루코스 농도가 높게 나타났다. 초록선은 생시체중과 혈중 글루코스 농도 사이의 관계를 나타내는 추세선이며 빨간선은 평활선으로 최적의 데이터를 표현한다. 빨간선은 2kg 이상의 생시체중 자돈은 더이상 혈중 글루코스 농도가 증가하지 않는점을 설명한다.

 1일령 자돈(ODOP)의 혈중 글루코스 농도와 이유전 폐사율 관계는 다음과 같다(그림 6). 이유할때까지 생존한 자돈들과 비교했을때 이유전 폐사했던 자돈들은 1일령 혈중 글루코스 농도가 상당히 낮았다. 생존 자돈의 평균 혈중 글루코스 농도는 5.57mmol/L인 반면에 이유전 폐사한 자돈은 4.37mmol/L로 두 그룹 사이에 1.2mmol/L의 차이가 존재했다(p<0.001).

 머리 형태를 기준으로 자궁내 성장 지연(IUGR)에 대한 평가를 1~3점으로 점수화했다. 점수 1은 196두, 점수 2는 203두(48%), 점수 3은 27(6.3%)두로 평가했다.

 정상자돈과 비교했을때 자궁내 성장 지연 자돈의 1일령 혈중 글루코스 농도는 상당히 낮았다(그림 7). IUGR 3점의 1일령 자돈은 정상 자돈과 비교했을때 1.7mmol/L 낮은 혈중 글루코스 농도를 보였다(p<0.001).

 이 실험은 1일령 자돈(ODOP)에서 낮은 혈중 글루코스 농도가 자궁 내 성장지연 자돈(IUGR)과 관련이 있다는 것을 확인했다. 또한 낮은 혈중 글루코스 농도를 가진 1일령 자돈(ODOP)에서 이유전 폐사율이 증가했다. 머리의 형태로 자궁 내 성장지연 자돈(IUGR)을 판단함으로써 분만사 관리자는 해당 자돈들에게 충분한 초유, 대용유 그리고 보충사료 급여를 통해 이유전 폐사율을 감소시킬 수 있다. 

4. 건강한 자돈과 설사 자돈의 혈중 글루코스 농도와 장 점막 변화

 이 실험은 1~7일령 설사자돈 38두와 1~14일령 건강한 자돈 106두를 대상으로 두 그룹 사이의 혈중 글루코스 농도를 평가하고 설사 자돈의 소장(십이지장, 공장, 회장) 절편을 조직염색해서 관찰했다. 

 평균 혈중 글루코스 농도는 건강한 자돈의 경우 61.5 ± 10.2mg %이고 출생 12시간 후 96.5 ± 15.50mg %로 증가했다. 반면에 설사자돈의 경우 동일일령 비교시 혈중 글루코스 농도는 출생 12시간 후 22%, 1~7일령 사이에 18.55%까지 감소했다(2일령, 3일령, 5일령, p<0.05)(표 2).

 분만 저산소증을 보이는 자돈의 소장 점막의 조직병리 검사에서는 공포 변성, 혈관 투과성  증가, 융모 부종 등의 병변을 관찰할 수 있다. 결과적으로 융모 위축과 소장 상피세포 괴사로 발전한다.

 1일령 설사를 보이는 자돈에서 동일한 조직병리학적 소견을 볼 수 있다. 십이지장 점막에서 유미관(lympatic chyliferous vessel)의 종대와 융모 위축, 공장 점막에서 융모 위축, 정맥-모세혈관과 림프관 종대 그리고 회장 점막에서 융모와 혈관주위에서 부종이 나타난다. 

 이런 병변의 일차적 원인은 점막을 구성하고 에너지 대사작용을 위해 필요한 에너지 결핍이 있었기 때문이다. 

5. 출생시 글루코스 주사와 자돈의 성장 효과

 자궁내 성장지연 자돈(IUGR)은 정상 자돈과 비교했을때 출생시 낮은 직장 온도, 혈중 글루코스 농도, 낮은 글리코겐 저장 상태를 보인다. 이 실험은 출생후 에너지 보충 3회가 직장 온도, 글루코스 농도, 이유시점까지 성장율에 미치는 영향을 평가했다. 

 신생자돈 88두를 분만 후 모돈이 포유를 시작하기 전 1시간 동안 보온 램프에 두고 4그룹(따뜻한 물, 글루코스 주사, 초유성분, 초유 + 글루코스 주사)으로 분류했다. 

 글루코스 주사는 출생 0, 3, 6시간 3회, 1회당 4개 부위(양쪽 목과 서헤부)에 각각 1.5ml(포도당 50mg/ml)씩 주사했다. 

 포유 21일 동안 체중에 대한 일령 x 글루코스의 상호작용 효과가 나타났다(그림 8). 글루코스 주사는 자돈의 체중 증가에 효과를 보였다(글루코스 : 2.75kg, 미주사 : 2.53kg SEM 0.06; p=0.013). 글루코스를 주사한 자돈들은 실험 종료단계에서 가장 높은 체중을 기록했다(글루코스 : 5.25 ± 0.19kg, 글루코스 + 초유 : 5.18 ± 0.17kg, 따뜻한 물 : 4.69 ± 0.21kg, 초유 : 4.34 ±0.21kg)

 분만 후 48시간 동안 글루코스 농도에 대한 시간 x 글루코스 상호작용 효과가 나타났다(p=0.026, 그림 9A). 초유 + 글루코스 주사 그룹은 다른그룹들 보다 더 높은 글루코스 농도(4.1mmol/L)를 기록했다. 

 시간에 대한 글루코스 농도 변화는 다음과 같다(그림 9B). 포유 첫주와 3주후 사이의 글루코스 농도의 차이가 존재했다(p<0.001).

 실험결과 출생당시 글루코스 주사는 자궁내 성장지연 자돈들의 성장을 향상시킨다. 

6. 참고 문헌

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