육계에서 가시오갈피 급여에 따른 생산성, 혈액 생화학적 성상 및 면역 사이토카인 발현에 미치는 영향

장인석,문양수,손시환,Jang, In-Surk,Moon, Yang Soo,Sohn, Sea Hwan 한국가금학회 2015 韓國家禽學會誌 Vol.42 No.3

본 연구는 천연항산화 생리활성 소재로서 가시오갈피를 육계에게 0(CON), 0.5(AS1) 및 1.0%(AS2) 수준으로 급여하여 생산성, 면역장기 무게, 혈액 생화학적 성상 및 친염증 사이토카인 mRNA 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 전 사육기간에서 가시오갈피 급여에 따른 체중, 증체 및 사료섭취량은 유의적 차이를 보이지 않았으나, AS2구에서 사료요구율이 유의적으로(p<0.05) 저하되었다. 면역장기 무게를 관찰한 결과, 간, 비장, F-낭 및 흉선 무게는 가시오갈피 급여에 따른 영향이 없었다. 혈액 생화학적 성분에서 albumin, total protein, cholesterol, AST, ALT 등과 같은 대부분의 성분은 대조구와 처리구간 차이는 없었다. 그러나 triglycerides는 대조구에 비해 AS2구에서 현저히(p<0.05) 높았고, glucose 수준은 대조구에 비해 가시오갈피 급여구에서 현저히(p<0.05) 증가되었다. 친염증 사이토카인 mRNA 발현을 조사한 결과, 가시오갈피 급여에 따라 백혈구의 IFN-${\gamma}$ mRNA 발현이 현저히(p<0.05) 감소되었으며, IL1-${\beta}$, IL-6, TNF-${\alpha}$, iNOS 등은 유의적 차이는 없었지만, 감소되는 경향이 있었다. 비장에서 친염증 사이토카인 발현은 유의적 차이가 없었다. 간 조직에서는 0.5% 가시오갈피 급여에 따라 iNOS mRNA 발현이 유의적으로(p<0.05) 감소하였지만, 다른 친염증 사이토카인 발현은 유의적 차이는 없었다. 따라서 육계 생산성 및 친염증 사이토카인 발현에 미치는 영향 등을 고려할 경우, 0.5% 수준의 가시오갈피 급여가 가장 바람직한 것으로 판단된다. This study was performed to examine the effects of dietary Acanthopanax senticosus (AS) on growth performance, immune organ weights, blood biochemical parameters and the expression of pro-inflammatory cytokines in broiler chicks. A total of 120 4-day-old birds were given a basal diet (CON) or a basal diet supplemented with 0.5% (AS1) or 1.0% (AS2) AS powder until the birds were 35 days of age. There was no difference in body weight, total gain, feed intake or immune organ weights among the treatment groups. However, the feed conversion ratio in the AS2 group was lower (p<0.05) than that in the CON group. Serum biochemical components, including AST (aspartate aminotransferase), ALT (alanine aminotransferase), albumin and total protein, were not affected by the dietary treatments, whereas glucose and triglyceride levels increased (p<0.05) in the AS2 group compared with the CON group. The AS1 group exhibited decreased mRNA expression (p<0.05) of IFN-${\gamma}$ in white blood cells and iNOS in the liver compared with the CON group. The other pro-inflammatory cytokines were unaffected by dietary AS supplementation, although there was a trend towards decreased expression of these genes, including those encoding Il-$1{\beta}$, IL-6 and TNF-${\alpha}$. In conclusion, dietary supplementation with 0.5% AS decreased the expression of several pro-inflammatory cytokines without affecting growth performance, suggesting that this supplement might be applicable as an immunoregulatory feed additive in broiler chicks.

라이코펜 첨가 급여가 닭의 지방대사, 포도당 수송 및 친염증 유전자 발현에 미치는 영향

장인석,문양수,Jang, In Surk,Moon, Yang Soo 한국가금학회 2015 韓國家禽學會誌 Vol.42 No.3

라이코펜은 항산화제로서 많이 알려져 있지만, 최근에는 포유동물에서 염증 관련 면역과 지방대사 조절자로서 관심의 대상이 되기 시작하였다. 본 연구는 산란계에서 라이코펜의 가공 및 급이형태가 지방대사, 지방산 및 포도당 운반, 면역관련 유전자들의 발현에 미치는 영향을 관찰하고자 실시하였다. 백색레그혼(25주령) 48수를 lycopene의 첨가원에 따라 대조군(CON, basal diet(BD)), 토마토 건조분말 급여군(T1, BD+tomato powder-containing 10 mg lycopene/kg 사료), 토마토 건조분말 유화처리군(T2, BD+micellar of tomato powder-containing 10 mg lycopene/kg 사료) 및 정제 lycopene 급여군 (T3, BD+purified 10 mg lycopene/kg 사료) 등 모두 4처리구로 설정하여 5주간 사양시험을 실시하였다. 시험 종료 후 각 개체의 간으로부터 total RNA를 추출하고 real-time PCR을 이용하여 유전자들의 발현을 분석하였다. 라이코펜을 급여받은 닭은 급여형태와 관계없이 모두 PPAR${\gamma}$의 발현을 억제하였다(P<0.05). 지방합성효소 유전자 FASN의 발현은 T2에서 효과적으로 감소하였으나(P<0.05), T1, T3에서는 영향이 없었다. SREBP2와 C/EBP${\alpha}$ 또한 T2에서 효과적으로 유전자 발현이 억제됨을 보였다. 세포 내 포도당 흡수기능을 하는 GLUT8은 T2와 T3에서 유전자 발현이 증가하였다(P<0.05). 지방산 산화를 위한 지방산 운반체인 CPT-1 유전자는 라이코펜에 의한 영향을 받지 않았다. 면역 관련 염증인자인 TNF${\alpha}$와 IL6는 라이코펜에 의하여 효과적으로 그 발현이 억제되었다(P<0.05). 본 연구결과는 라이코펜의 급여 형태가 지방대사 관련 유전자 발현에 영향을 미치며, 그 중 유화처리된 라이코펜이 지방대사, 포도당 및 면역반응에 더 효과적 급이 수단이 될 수 있음을 보여주었다. The present study aimed to investigate the effects of lycopene on hepatic metabolic- and immune-related gene expression in laying hens. A total of 48 25-week-old White Leghorn hens were randomly allocated into four groups consisting of four replicates of three birds: control (basal diet), T1 (basal diet + 10 mg/kg of tomato powder-containing lycopene), T2 (basal diet + 10 mg/kg of micelles of tomato powder-containing lycopene), and T3 (basal diet + 10 mg/kg of purified lycopene). Chickens were fed ad libitum for 5 weeks, and then total RNA was extracted from the livers for quantitative RT-PCR analysis. Peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ (PPAR${\gamma}$) expression was decreased in the liver of chickens after lycopene supplementation (P<0.05). Micellar lycopene supplementation decreased the expression of PPAR${\gamma}$ target genes including fatty acid binding protein 4 (FABP4) and fatty acids synthase (FASN) in the T2 group (P<0.05). Sterol regulatory element-binding protein 2 (SREBP2) and C/EBP-${\alpha}$ were also downregulated in hens fed with micellar lycopene (P<0.05). Glucose transporter 8 (GLUT-8) was upregulated in the T2 and T3 groups (P<0.05). However, the expression of carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT-1) was not changed by lycopene supplementation. Pro-inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor ${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$) and interleukin 6 (IL-6) were downregulated by lycopene supplementation (P<0.05). These data suggest that the type of lycopene supplementation is critical and that micelles of tomato powder-containing lycopene may play an important role in the modulation of lipid metabolism and immunity in chickens.

육계에서 품종 및 사육 밀도가 생산성 및 생리적 적응성 지표에 미치는 영향

장인석,윤서현,고영현,김세윤,송민혜,김종선,손시환,문양수,Jang, In-Surk,Yun, Seo-Hyun,Ko, Young-Hyun,Kim, Se-Yun,Song, Min-Hye,Kim, Jong-Sun,Sohn, Sea-Hwan,Moon, Yang-Soo 한국가금학회 2014 韓國家禽學會誌 Vol.41 No.3

본 실험은 육계 품종(Ross vs. Cobb) 및 사육 밀도(표준 밀도구, $0.046m^2$/수 vs. 고밀도구, $0.023m^2$/수)가 생산성, 장기무게, 혈액 corticosterone, 친염증 사이토카인과 항산화 효소의 mRNA 발현에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시하였다. 전체 사육 기간 동안 품종에 따른 생산성 지표들은 차이가 없었으나, 사육 밀도에 따른 사양 성적은 두 품종 모두 고밀도 사육구(HD)에서 표준 밀도구(SD)에 비해 체중과 사료 섭취량이 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 간과 비장의 상대적 무게는 품종에 따른 유의적 차이가 나타났으나(P<0.05), 사육 밀도에 따른 차이는 없었다. 혈액 corticosterone 농도는 품종 및 사육 밀도에 따른 통계적 차이는 없는 것으로 나타났다. 육계 품종 및 사육 밀도에 따른 친염증 사이토카인과 항산화 효소의 mRNA 발현 양상으로 간 조직에서 이들 사이토카인(IL-$1{\beta}$, IL-6, IL-18 및 IFN-${\gamma}$) mRNA 발현은 품종과 사육 밀도에 따른 차이가 없었다. 한편, 항산화 유전자인 GPX mRNA 발현은 품종에 따라 현저한 반응의 차이를 보였으며(P<0.05), Ross 품종이 Cobb 품종보다 GPX mRNA 발현이 낮았다. 사육 밀도 요인에 따른 차이를 보면, SOD, GPX 및 CAT의 mRNA 발현이 모두 고밀도 사육구에서 현저히 증가되는 것으로 나타났다(P<0.05). 비장조직에서 대부분의 친염증 사이토카인은 품종 및 사육 밀도에 따른 차이가 없었으나, IL-18 mRNA 발현은 고밀도 사육 시 Cobb 종에서 발현이 감소되었다(P<0.05). 항산화 효소 mRNA 발현은 품종 및 사육 밀도 요인에 따라 SOD와 CAT에서 유의적 차이가 있었다(P<0.05). 이와 같은 결과로 보아 사양 성적은 육계 품종에 따른 요인에 영향을 받지 않았지만, 사육 밀도는 생산성을 감소시켰다. 친염증 사이토카인의 mRNA 발현은 품종 및 사육 밀도에 따른 차이는 적었으나, 항산화 효소는 품종, 사육 밀도 및 장기조직에 따른 발현의 차이가 나타나 체내 항상성 조절에 중요한 지표로서 지속적인 연구가 요구된다. The aim of this study was to determine the effects of stocking density and strain on the performance and physiological adaptive responses including the plasma corticosterone content and the level of mRNA expression of pro-inflammatory cytokines and antioxidant enzymes in broiler chicks. A total of 300 birds of two strains (150 Ross strain vs. 150 Cobb strain) aged 3-d old were allotted into two stocking densities (standard stocking density,$0.046m^2/bird$ vs. high stocking density, $0.023m^2/bird$) in battery cages by $2{\times}2$ factorial designs with ten replicates until 35 d of age. There was no significant strain effect on body weight, feed intakes and feed to gain ratio and the relative organ weights. However body weight, feed intakes and relative organ weight were found to be significantly (P<0.05) affected by the effect of stocking density. Plasma corticosterone level was not affected by both stocking density and strain effects. Hepatic mRNA expression of pro-inflammatory cytokines including interleukin-$1{\beta}$ (IL-$1{\beta}$), IL-6, IL-18 and interferon-gamma (IFN-${\gamma}$) was not significantly changed by the effects of strain and stocking density. However, the mRNA expression of glutathione peroxidase (GPX) was affected by strain, showing that Ross strain decreased (P<0.05) the GPX expression. With respect to the effect of stocking density, there was a significant (P<0.05) increase in superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) and GPX mRNA expression in the liver from high stocking density group. Splenic pro-inflammatory cytokine expression was not also affected by stocking density and strain, except that IL-18 mRNA significantly (P<0.05) decreased in Cobb strain under high stocking density. The mRNA expression of SOD and CAT was significantly (P<0.05) affected by the effects of stocking density and strain. In conclusion, growth performance was not affected by strain but stocking density. Although mRNA expression of major pro-inflammatory cytokines was not changed by stocking density and strain, antioxidant enzyme was significantly affected by stocking density, strain or even organ in birds under summer conditions. More detailed studies still needed to be explored to elucidate the effects of environmental conditions and genetic background on physiological responses in birds.

닭에서 사육밀도 및 Lipopolysaccharide 투여가 면역장기 무게, 혈액 생화학적 성상 및 친염증 사이토카인 mRNA 발현에 미치는 영향

장인석(In-Surk Jang),송민혜(Min-Hye Song),김하나(Ha-Na Kim),문양수(Yang Soo Moon),손시환(Sea Hwan Sohn) 한국가금학회 2016 韓國家禽學會誌 Vol.43 No.3

본 연구는 닭에서 사육밀도[(대조군(SSD) 495 ㎠/수 vs. 고밀도사육군(HSD) 245 ㎠/수] 및 LPS 투여(5 mg/kg BW)가 다른 각종 생리적 스트레스 지표에 미치는 영향을 조사하기 위해 실시되었다. 대조군, HSD군 및 LPS군(5 mg/kg BW)에서 체중 및 장기 무게를 조사한 결과, SSD군과 HSD군간 비교 시 체중은 고밀도사육 시 현저히(p<0.05) 감소하였으나, 간, 비장 및 흉선 무게는 차이가 없었다. LPS 투여군에서는 대조군에 비해 흉선과 F-낭 무게가 유의적(p<0.05)으로 증가하였다. 혈액 생화학적 성분에서 AST, ALT 및 BUN 수준은 SSD군과 HSD군 간에는 차이가 없었지만, LPS군에서 증가되었다(p<0.05). 혈중 Ca, P, CK, uric acid 수준 모두 LPS군에서유의하게(p<0.05) 높았다. 혈중 corticosterone 수준은 LPS군에서 SSD군과 HSD군에 비해 유의적(p<0.05)으로 증가되었으나, SSD와 HSD군 간에는 차이가 없었다. 친염증 사이토카인 mRNA 발현을 조사한 결과, 간 조직의 IL-1β, IL-6 및 iNOS mRNA 발현은 LPS군에서 SSD군에 비해 증가되었으나(p<0.05), SSD군과 HSD군 간에는 차이가 없었다. 흉선 IL-1β, IL-6, IL-18 mRNA 유전자 역시 LPS군에서 다른 군들에 비해 유의하게(p<0.05) 증가되었다. HSD군에서 흉선의 IL-1β는 SSD군에 비해 현저히(p<0.05) 증가되었다. F-낭의 IL-1β 발현은 LPS군에서 SSD군에 비해 증가되었으나(p<0.05), 다른 사이토카인은 차이가 없었다. 이상의 결과, 고밀도사육에 따른 만성스트레스 요인은 닭의 환경적응성에 따라 생산성을 제외한 다른 지표들의 변화는 적었으나, LPS 투여는 혈액 생화학성분 및 친염증 사이토카인 mRNA 발현을 현저하게 변화시켰다. This study was performed to investigate the effects of the stocking density (standard stocking density (SSD, 495 ㎠/bird)) vs. high stocking density (HSD,245㎠/bird) and challenge with lipopolysaccharide (LPS, 5mg/kg BW) on the stress-related physiological indicators in chicks. There was a significant (p<0.05) decrease in body weight, but not in the weight of immune organs, between the SSD and HSD groups. The LPS group resulted in a significant (p<0.05) increase in the weights of the thymus and bursa of fabricius compared with the SSD group. Plasma biochemical components, including aspartate transaminase (AST), alanine transaminase (ALT), blood urea nitrogen, Ca, P, creatine kinase and uric acid, markedly (p<0.05) increased in the LPS birds, although no difference in these parameters was observed between the SSD and HSD birds. Furthermore, the birds challenged with LPS showed a significant (p<0.05) increase in the plasma corticosterone level, although this hormone did not differ between the SSD and HSD groups. In the mRNA expression of pro-inflammatory cytokines, hepatic IL-1β, IL-6 and iNOS in the LPS group significantly (p<0.05) increased compared with those in the SSD group. Thymic mRNA expression of IL-1β, IL-6 and IL-18 in the LPS group also significantly (p<0.05) increased compared with those in the other groups. In addition, mRNA expression of IL-1β in the bursa of fabricius of the LPS group increased (p<0.05) without affecting the other cytokines. Under high stocking density, thymic IL-1β was the only cytokine that was up-regulated compared with the SSD group. In conclusion, an acute stress induced by LPS challenge profoundly affected immune organ weight, blood biochemical profiles and pro-inflammatory cytokine expression, while chronic stress did not markedly affect biochemical and immunological parameters, suggesting that chicks under high stocking density could be adapted to prolonged stressors.

한방생약부산물 급여가 육계의 생산성, 장관 미생물 균총, 혈액 생화학적 성상 및 면역학적 지표에 미치는 영향

장인석(In-Surk Jang) 한국가금학회 2015 韓國家禽學會誌 Vol.42 No.4

본 연구는 한방생약부산물을 이용한 육계의 사료첨가제를 개발하기 위해 대조군(CON), HM1(한방생약부산물 0.15%), HM2(한방생약부산물 0.3%) 및 HM3(한방생약부산물 0.5%) 등 4개군에 육계 96수를 완전임의 배치하여 생산성, 장내 미생물 균총, 혈액 생화학적 지표, 면역글로블린 및 백혈구 성상의 변화에 대하여 조사하였다. 한방생약부산물 0.15% 첨가군(HM1)에서 대조군에 비해 육계전기(3∼21일령) 사료요구율이 유의적(p<0.05)으로 개선되었으나, 전 기간에서는 차이가 없었다. 장내 소화물의 E. coli 및 Lactobacili 총 균수에서도 한방생약부산물 급여는 영향을 미치지 않았다. 혈액 생화학적 지표에서는 한방생약부산물 급여 시 AST 및 glucose 수준을 유의하게(p<0.05) 감소시켰다. 면역글로불린(IgG 및 IgA)과 백혈구 감별계수에서는 처리에 따른 차이는 없었다. 결론적으로 육계에서 0.15∼0.3% 수준의 한방생약 부산물 첨가는 육계전기에 사료이용성 및 간 조직의 기능을 개선하는 효과가 있는 것으로 사료된다. The study was carried out to investigate the effects of by-products of herbal medicines on performance, enteric microflora and blood biochemical profiles and immunological parameters in broiler chicks. A total of ninety-six, 3-d-old birds were assigned to a basal diet (CON) or a basal diet supplemented with 0.15 % (HM1), 0.3% (HM2) or 0.5% (HM3) by-products of herbal medicines. There was a significantly (p<0.05) improved feed conversion ratio (FCR) in birds fed diet supplemented with 0.15% by-products of herbal medicines (HM1) compared with the control birds during starter period (3∼21 days). However, no difference in body weight, feed intake, total gain and FCR among treatment groups was observed during the entire feeding period (3∼35 days). The colony forming units (CFU) of E. coli and Lactobacilli in the digesta of ileo-cecum was not also affected by dietary treatment. Serum AST (aspartate aminotransferase) and glucose decreased (p<0.05) in birds fed diets supplemented with herbal medicines compared with those fed the basal diet. In particular, the birds fed diets supplemented with herbal medicines showed a significant (p<0.05) increase in blood mean corpuscular volume (MCV) level compared with the control birds. However, the most of blood biochemical and hematological parameters and immunoglobulins (IgG and IgA) were not affected by the dietary treatment. In conclusion, the low level of dietary herbal medicines showed beneficial effects on FCR during starter period and liver functions, suggesting that by-products of herbal medicines may be applicable as functional feed additives in birds.

Coenzyme Q10 첨가 급여가 산란계의 지방대사 연관 유전자 발현에 미치는 영향

장인석(In Surk Jang),문양수(Yang Soo Moon) 한국가금학회 2016 韓國家禽學會誌 Vol.43 No.1

Coenzyme Q10(CoQ10)은 자연계에 널리 분포하는 화합물로 세포호흡과 항산화제로서 그 기능이 잘 알려졌지만, 최근 유전자들의 발현 조절자로서의 가능성도 제시되었다. 따라서 본 연구는 산란계에서 CoQ10의 첨가 급이가 콜레스테롤과 지방산 대사관련 유전자들의 발현에 미치는 영향을 관찰하고자 실시하였다. Lohmann Brown(40주령) 36수를 CoQ-10의 첨가원에 따라 대조군(CON, basal diet(BD)), CoQ10 건조분말 급여군(T1, BD+CoQ10 100 ㎎/㎏ 사료) 및 CoQ10 건조분말 유화처리군(T2, BD+micellar of CoQ10 100 ㎎/㎏ 사료) 등 모두 3처리구로 설정하여 5주간 사양시험을 실시하였다. 시험 종료 후 각 개체의 간으로부터 total RNA를 추출하고, real-time PCR을 이용하여 유전자들의 발현을 분석하였다. 콜레스테롤 합성 과정에서 주요 조절 효소인 HMGCoA reductase(HMGCR)의 유전자 발현은 대조구에 비하여 CoQ10 분말첨가인 T1과 유화처리된 T2 처리구에서 모두 약 50%씩 억제되었다(p<0.05). 내생 콜레스테롤의 합성을 촉진시키는 전사인자인 SREBP2 mRNA 발현 또한 대조구와 비교해서 T1과 T2에서 각각 30%와 40% 감소하였다(p<0.05). CoQ10의 첨가 급이는 대조구에 비하여 liver X receptor(LXR) 유전자가 약 30∼35% 그 발현이 억제되었으며, sterol regulatory element-binding proteins(SREBPs)1 또한 T2에서 약 40% 유전자 발현이 감소하였다(P<0.05). 전사인자인 PPARγ와 XBP1은 CoQ10에 의하여 약 15∼40% 수준으로 효과적으로 억제됨을 확인하였다(p<0.05). 세포 내부로의 에너지 공급원인 포도당의 흡수를 담당하는 GLUT2는 약 35∼60% 그리고 GLUT8은 약 25∼30%의 유전자발현 각각 감소함을 보였다(p<0.05). CoQ10의 섭취는 중성지방 합성을 위한 지방합성효소(FASN)의 유전자 발현을 분말처리군에서 약 30%, 유화처리군에서 약 65% 억제됨을 확인하였다(P<0.05). 본 연구결과는 CoQ10 첨가급여가 콜레스테롤 및 지방대사 관련 유전자 발현에 영향을 미치며, 세포내 콜레스테롤과 지방의 생성도 억제할 수 있음을 보여주었다. The aim of this study was to investigate the expression patterns of key genes involved in lipid metabolism in response to dietary Coenzyme Q10 (CoQ10) in hens. A total of 36 forty week-old Lohmann Brown were randomly allocated into 3 groups consisting of 4 replicates of 3 birds. Laying hens were subjected to one of following treatments: Control (BD, basal diet), T1 (BD+ CoQ10 100 ㎎/㎏ diet) and T2 (BD+ micellar of CoQ10 100 ㎎/㎏ diet). Birds were fed ad libitum a basal diet or the basal diet supplemented with CoQ10 for 5 weeks. Total RNA was extracted from the liver for quantitative RT-PCR. The mRNA levels of HMG-CoA reductase(HMGCR) and sterol regulatory element-binding proteins(SREBP)2 were decreased more than 30∼50% in the liver of birds fed a basal diet supplemented with CoQ10 (p<0.05). These findings suggest that dietary CoQ10 can reduce cholesterol levels by the suppression of the hepatic HMGCR and SREBP2 genes. The gene expressions of liver X receptor (LXR) and SREBP1 were down regulated due to the addition of CoQ10 to the feed (p<0.05). The homeostasis of cholesterol can be regulated by LXR and SREBP1 in cholesterol-low-conditions. The supplement of CoQ10 caused a decreased expression of lipid metabolism-related genes including PPARγ, XBP1, FASN, and GLUTs in the liver of birds (p<0.05). These data suggest that CoQ10 might be used as a dietary supplement to reduce cholesterol levels and to regulate lipid homeostasis in laying hens.

Lipopolysaccride 감염처리가 닭의 품종간 스트레스연관 유전자 발현에 미치는 영향

장인석(In Surk Jang),손시환(Sea Hwan Sohn),문양수(Yang Soo Moon) 한국가금학회 2017 韓國家禽學會誌 Vol.44 No.1

본 연구는 한국재래계(KNC)와 백색레그혼(WLH)에서 lipopolysaccharide(LPS) 감염 스트레스가 닭의 품종간 스트레스 연관 유전자들의 발현에 미치는 영향을 비교․분석하고자 실시되었다. 공시계를 대상으로 생리식염수(대조구)와 LPS(처리구)를 복강에 투여한 후, 시간(0, 48 hr) 및 처리별 각 개체로부터 간 조직을 취하고, microarray 및 quantitative RT-PCR(qRT-PCR) 분석을 하였다. 처리에 따른 유전자 발현차이를 보면, KNC(대조구)와 KNC에 LPS를 처리한 경우(KNC-LPS)를 비교한 결과, 대조구 대비 2배 이상 유전자의 발현이 증가한 유전자의 수는 1,044개, 발현이 감소한 유전자의 수는 1,000개였다. WLH(대조구)를 WLH-LPS와 비교한 경우, 유전자의 발현이 증가한 유전자의 수는 1,193개, 발현이 감소한 유전자의 수는 1,072개였다. LPS 처리에 따른 스트레스 연관 유전자들의 microarray 발현에서 스트레스연관 유전자들의 발현은 두 품종 모두에서 감소하였으며, 품종 간 차이는 없는 것으로 나타났다. Microarray의 결과를 바탕으로 HSP90, HMGCR, ATF4, SREBP1, XBP1 등의 유전자 발현을 qRT-PCR을 이용하여 검증한 결과, 대조구와 LPS 감염구 간에 유의적 차이를 나타내었다(P<0.05). 세포수준의 스트레스(ER 스트레스)에서 ATF4, XBP1, SREBP1은 화이트레그혼에서 microarray와 qRT-PCR에서와 같이 이들 유전자들의 발현이 억제되는 것을 보여주었다. 그러나 한국재래계에서는 ATF4를 제외한 유전자들은 LPS에 의해 영향을 받지 않거나(XBP1), 오히려 증가(SREBP)하는 양상을 보였다. ER-stress 연관 유전자들의 발현 양상으로 볼 때, KNC이 WLH에 비하여 LPS 감염에 더 민감하게 반응하는 것으로 보인다. HMGCR은 두 품종간에 LPS에 의한 상호작용이 없는 것으로 보아, HMGCR 발현에 의한 감염 차이점을 찾을 수 없었다. 한국재래계에서 HSP70은 LPS 처리 후에 대조구에 비하여 약 2.5배 이상 높은 발현을 보였으나, 백색 레그혼에서는 낮은 발현 양상을 나타내었다. 스트레스지표 유전자들의 종류뿐만 아니라, 스트레스 종류(예: 환경스트레스, 감염스트레스)에 따라 유전자들의 발현 반응에 차이가 있음을 보여주었다. LPS 감염스트레스에 따른 스트레스연관 유전자 발현연구는 닭의 품종별 질병 저항성 및 동물복지 관련 지표의 탐색에 기여할 것으로 사료된다. The objective of the present study was to determine the expression of genes associated with lipopolysaccharide (LPS)-induced stressor in two breeds of chickens: the Korean native chicken (KNC) and the White Leghorn chicken (WLH). Forty chickens per breed, aged 40 weeks, were randomly allotted to the control (CON, administered the saline vehicle) and LPSinjected stress groups. Samples were collected at 0 and 48 h post-LPS injection, and total RNA was extracted from the chicken livers for RNA microarray and quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analyses. In response to LPS, 1,044 and 1,193 genes were upregulated, and 1,000 and 1,072 genes were downregulated in the KNC and WLH, respectively, using a≥2-fold cutoff change. A functional network analysis revealed that stress-related genes were downregulated in both KNC and WLH after LPS infection. The results obtained from the qRT-PCR analysis of mRNA expression of heat shock 90 (HSP90), 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGCR), activating transcription factor 4 (ATF4), sterol regulatory element-binding protein 1 (SREBP1), and X-box binding protein 1 (XBP1) were confirmed by the results of the microarray analysis. There was asignificant difference in the expression of stress-associated genes between the control and LPS-injected KNC and WLH groups. The qRT-PCR analysis revealed that the stress-related HSP90α and HMGCR genes were downregulated in both LPS-injected KNC and WLH groups. However, the HSP70 and HSP90β genes were upregulated only in the LPS-injected KNC group. The results suggest that the mRNA expression of stress-related genes is differentially affected by LPS stimulation, and some of the responses varied with the chicken breed. A better understanding of the LPS-induced infective stressors in chicken using the qRTPCR and RNA microarray analyses may contribute to improving animal welfare and husbandry practices.

닭의 고밀도사양 스트레스가 품종 간 체내대사 유전자 발현에 미치는 영향

손시환(Sea Hwan Sohn),장인석(In Surk Jang),안영숙(Young Sook An),문양수(Yang Soo Moon) 한국가금학회 2015 韓國家禽學會誌 Vol.42 No.1

& & 본 연구는 밀사에 의한 환경스트레스가 닭의 품종에 따라 스트레스 및 대사 연관 유전자들의 발현에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다. 공시계는 한국재래닭과 백색 레그혼으로 두 품종 모두 40주령 때 대조구(540 cm2/수) 및 고밀도구(311 cm2/수)로 분리하고, 50주령까지 10주간 사육하였다. 사양시험 종료 후, 각 개체의 간으로부터 total RNA를 추출하고, 스트레스, 소포체(ER) 스트레스 및 대사 연관 유전자들의 발현을 real-time PCR을 이용하여 분석하였다. 한국재래계는 분석된 모든 스트레스 표지 유전자들의 발현이 밀사구와 대조구 사이에 유의적인 변화를 보이지 않았다. 그러나 백색레그혼의 경우, HSP70과 HSP90α 유전자의 발현이 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 분석된 ATF6, GRP78, SREBP2 등의 발현은 품종 간 차이를 볼 수 없었지만, XBP1의 경우 백색레그혼이 한국재래계에 비하여 높은 발현을 보였다(P<0.05). 분석된 유전자들 중 FABP4, FATP1, ACSL1 등의 경우, 한국재래계에 비하여 백색레그혼에서 높은 유전자 발현을 보였다(P<0.05). GLUT의 발현은 품종 간에는 영향을 받지 않지만, 밀사에 의한 영향을 받고 있음을 보여주었다. 고밀도사양 체계는 닭의 품종과 관계없이 스트레스 요인이 될 수 있으며, 닭의 품종이나 개량의 정도에 따라 스트레스 반응에 대한 유전적 차이가 있음을 시사하고, 또한 밀사와 같은 환경적 스트레스는 간의 지방 및 포도당 대사에 영향을 미칠 수 있음을 보여주었다. & & Chickens are exposed to the external and internal stressors such as low and high temperature, high stocking density, feed restriction and disease. There have been a few studies on gene expressions through the investigation of chickens under direct exposure to the stress of high stocking density. The objective of the present study was to determine the expressions of genes associated with stress, endoplasmic reticulum (ER)-stress, lipid and glucose metabolism in two strains of chickens, Korean Native Chicken (KNC) and White Leghorn (WL), raised in high stocking density. A total of 164 chickens aged 40 weeks were randomly allotted to a 540 cm<SUP>2</SUP>/bird stocking density (control), whereas the chickens in a high density group were assigned in a 311 cm<SUP>2</SUP>/bird stocking density with feeding ad libitum for 10 weeks. Total RNA was extracted from the live for qRT-PCR. The expression levels of hsp70 and hsp90α were higher in WL subjected to stress with high stocking density compared with those genes in control (P<0.05), while the expressions of genes were not affected in KNC. ER stress marker gene XBP1 was also highly expressed in WL with stress (P<0.05), but the stress of high stocking density did not influence to ER stress marker genes in KNC. Lipid metabolism associated genes including FABP4, FATP1 and ACSL1 were highly expressed in WL compared with KNC when subjected to high stocking density stress (P<0.05). The expression of glucose transport gene GLUT2 and GLUT8 were increased in chickens exposured to the stress of high stocking density (P<0.05). The data indicate that WL is more sensitive to the stress of high stocking density compared with KNC and the stress may influence the modulation of lipid and glucose metabolism in the liver of chickens.

절식이 흰쥐 대뇌겉질의 Nitric Oxide Synthase 발현에 미치는 영향

피영호(Young Hao Pi),허영범(Young Buhm Huh),강경란(Kyoung Lan Kang),장인석(In Surk Jang),조정식(Jung Sik Cho),김정혜(Jung Hye Kim),유진화(Jin Hwa Yoo),안희경(Hee Kyung Ahn) 대한해부학회 2000 Anatomy & Cell Biology Vol.33 No.4

흰쥐에게 자유급여량의 50%로 줄인 절식을 시행한 후 시간 경과에 따른 대뇌겉질의 nitric oxide synthase (NOS) 신경세포의 변화를 관찰하였다. Neuronal NOS (nNOS)의 변화를 알아보고자 NADPH-diaphorase (NADPH-d) 조직화학을 시행하고, inducible NOS (iNOS) 면역조직화학을 시행하여 iNOS의 발현을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 절식후 3일군에서는 iNOS에 염색되는 신경세포는 관찰되지 않았다. 절식 1주군에서는 동종겉질에서 많은 iNOS 신경세포들이 관찰되었는데 특히 일차운동감각겉질, 이차운동감각겉질, 청각겉질 및 시각겉질에서 특히 많이 유도되었다. 이종겉질의 1주군에서는 팽대뒤겉질에서 iNOS 신경세포가 관찰되었고 다른 영역에서는 발현된 iNOS가 관찰되지 않았다. 4 주군 에서는 후각뇌바깥겉질과 후각뇌주위겉질에서 적은 수의 iNOS 신경세포가 관찰되었다. 9주군에서는 팽대뒤겉질에서만 iNOS 신경세포가 관찰되었고 다른 대뇌겉질에서는 발현된 iNOS 신경세포들은 관찰 할 수 없었다. NADPH-d 조직화학을 시행한 결과 NADPH-d 신경세포는 iNOS와 공존하지 않았다. NADPH-d 신경세포에 대해 densitometry로 염색성을 측정한 결과 절식후 3일군에서는 대조군보다 감소된 염색성을 보였으나 1주군에서는 다시 증가한 결과를 보였고 9주군에서는 대조군보다도 많이 감소된 염색성을 보였다. 이상의 결과로 보아 절식후 대뇌겉질에서 nNOS의 효소활성이 변화하며, 대뇌겉질의 특정부위에서 iNOS가 신경세포에서 유도되고, 유도된 iNOS는 NOS 효소활성이 없는 것을 알 수 있었다. 뇌에서 NO는 NOS에 의해 생성되며 혈관확장과 신경전달에 관여한다. 따라서 절식후에 유도되는 iNOS 신경세포와 NADPH-d 효소활성 증가는 절식후 대뇌겉질의 신경활성작용에 영향을 줄 것으로 생각된다. Nitric oxide is synthesized by cells containing the nitric oxide synthase (NOS), and NADPH-diaphorase (NADPH-d) is a selective histochemical marker for the NOS in the brain. The influence of feeding rats only half the amount of their normal daily intake of a purified diet on NOS was measured in the cerebral cortex by immunohistochemistry and NADPH-d histochemistry. iNOS was not detected in the cerebral cortex of control group. iNOS-positive neurons were induced in the cerebral cortex at 1 week after food restriction and found in specific cortical areas, such as primary motor cortex, secondary motor cortex, primary somatosensory cortex, secondary somatosensory cortex, parietal association cortex, auditory cortex, visual cortex, temporal association cortex and retrosplenial cortex. At 2 weeks after food restriction, iNOSpositive neurons were not found in all cortical areas. At 4 weeks after food restriction, iNOS-positive neurons were found in ectorhinal cortex and perirhinal cortex. In samples obtained 3 days after food restriction, the staining intensity of NADPH-d-positive neurons was decreased in most cortrical regions compared to the control group. At 1 week after food restriction, the staining intensity of NADPH-d was significantly increased in isocortical regions compared to the control group. At 9 weeks after food restriction, the staining intensity of NADPH-d was significantly decreased in all cortical regions. NO, a free radical synthesized in the brain by NOS, is a messenger molecule that mediates vascular dilatation and neural transmission. Therefore, neurons showing induced iNOS-positivity and upregulated NADPH-dpositive neurons may affect the neuronal activity in the cerebral cortex after food restriction.

사료 내 은행잎과 호박 첨가 급여가 육계의 성장, 소장 내 미생물 균총, 혈액 생화학 분석 및 체조직 내 항산화 작용에 미치는 영향

고영현(Young-Hyun Ko),이성실(Seong-Sil Lee),장인석(In-Surk Jang) 韓國家禽學會 2010 韓國家禽學會誌 Vol.37 No.1

은행잎 및 호박 분말 첨가가가 육계의 성장, 혈액내 생화학분석, 체 조직내에 항산화 방어 체계 및 소장내 미생물 균총에 미치는 영향을 조사하기 위하여 3일령 육계 120수를 각 처리구당 24수씩 대조구(CON) 및 은행잎 2.5%(GK2.5), 5.0%(GK5.0)와 호박 2.5%(PK2.5), 5.0%(PK5.0) 등 5처리구에 완전 임의 배치하여 사양 시험을 실시하였다. 전체 시험 기간(3∼35일령)의 사료 섭취량은 PK2.5구에서 GK5.0 및 PK5.0구들에 비해 유의하게(P<0.05) 낮았으며, 사료 요구율은 은행잎과 호박을 각각 5.0% 급여한 GK5.0구와 PK5.0구가 다른 처리구들과 비교하여 유의적으로(P<0.05) 증가되었다. 혈액내 중성지방은 PK5.0구가 다른 첨가구들보다 높았으며(P<0.05), ALT는 GK5.0 및 PK5.0구에서 GK2.5구보다 현저히(P<0.05) 높았다. 소장점막세포의 SOD 및 GSH-Px 활성도는 은행잎 및 호박 첨가 급여구가 대조구보다 유의적으로 증가되었다(P<0.05). 간 조직에서는 GK2.5구에서 대조구에 비해 SOD, GST 및 GSH-Px 활성도가 유의적으로(P<0.05) 증가되었다. 또한 근육조직에서도 GST 활성도는 은행잎 및 호박 첨가 급여구가 대조구보다 유의적으로(P<0.05) 높았다. 그러나 소장점막세포 및 근육조직의 지질과산화(MDA) 수준은 PK5.0구에서 타 처리구에 비해 증가되는(P<0.05) 결과를 보였다. 장내 소화물의 총 E. coli 균총(CFU)은 은행잎이나 호박을 첨가한 급여구에서 대조구에 비해 현저히(P<0.05)감소되었다. 이상의 결과를 보아, 은행잎 및 호박 분말 2.5%수준은 육계의 소장 점막세포, 간 및 근육조직의 특정 항산화효소 활성도를 증가시키며, 대장에서 대장균 총균수를 감소시켜 육계의 사료내 천연 항산화 소재로서 이용이 가능할 것으로 사료된다. The current study was performed to develop natural bio-active substances as additives for the production of high quality broiler chickens. A total of 120 male 3 day-old broiler chicks were randomly allocated to CON (control), GK2.5 (ginkgo leaf 2.5%), GK5.0 (ginkgo leaf 5.0%), PK2.5 (pumpkin 2.5%) and PK5.0 (pumpkin 5.0%) of five groups in cages (24 birds per group). All birds were fed corresponding diets from 3 to 35 d of age and determined growth performance and biological parameters including blood biochemical profiles, antioxidant status and intestinal microflora. During the entire feeding trial, GK5.0 and PK5.0 groups resulted in a significantly (P<0.05) higher FCR than GK2.5 and PK2.5 groups. Plasma triglyceride significantly (P<0.05) increased in GK5.0 group compared with the other groups, and the level of alanine transaminase (ALT) increased (P<0.05) in GK5.0 and PK5.0 groups compared with that in PK2.5 group. Dietary addition of ginkgo leaf and pumpkin significantly (P<0.05) increased superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GSH-Px) in the small intestine. Also, the addition of 2.5% ginkgo leaf significantly (P<0.05) increased the activities of SOD, GSH-Px and glutathione-S-transferase (GST) in the liver. Futhermore, muscle GST activity significantly (P<0.05) enhanced by dietary addition of ginko leaf and pumpkin. However, the level of lipid peroxidation (MDA) in the small intestine and muscle turned to be higher (P<0.05) in PK5.0 group. The colony forming units (CFU) of E. coli in intestinal digesta significantly (P<0.05) decreased in both ginko leaf and pumpkin supplemented groups compared with CON group. In conclusion, dietary addition of 2.5% ginko leaf and pumpkin as dietary sources can be applicable for the production of high quality broiler chickens.