Drug metabolism system associated with the exposure of benzo[a]pyrene and trichlorfon in rockfish (Sebastes schlegelii)

Abstract

Cytochrome P450 (CYP)는 대부분의 약물이나 환경물질들 등의 다양한 외인성 물질 또는 스테로이드나 지질 등의 내인성 물질에 대해 Phase I 산화적 대사 작용을 하는 햄단백질 (Hemeprotein) 로 약물대사학적으로 중요한 효소이다. 본 연구에서는 조피볼락에 존재하는 CYP1 family (CYP1A, CYP1B, CYP1C1, CYP1C2)의 서열을 밝히고 benzo[a]pyrene과 trichlorfon 노출을 통한 조피볼락의 약물대사 특성을 분석하고자 하였다. CYP1A는 간, 심장, 신장에서 주로 발현되고, CYP1B는 아가미에서, CYP1C1는 근육, 아가미, 비장, CYP1C2는 근육, 심장, 생식소, 뇌에서 특징적으로 발현되었다. 또한 AhR agonist 안 B[a]P 농도 별 노출 시, 아가미, 간, 신장, 비장의 CYP1A, CYP1B, CYP1C1, CYP1C2 발현이 대부분 증가하였다. 그 중에서 CYP1A의 ELISA법과 EROD assay를 분석한 결과, B[a]P 노출 농도가 높아짐에 따라 CYP1A의 발현 정도가 증가하였으며 이는 조직면역염색(IHC) 결과를 뒷받침하였다. 이로써 B[a]P 노출시 조피볼락의 CYP1 family의 유전자 발현을 증가시키고, 특히 간 내 CYP1A의 단백질 발현을 크게 유도시킴을 알렸다. 양식산업의 급속한 성장으로 수산생물의 생산량 증가와 함께 양식생물의 질병 발생 피해도 증가하였다. 그 중 기생충에 의한 피해는 상당한 수준일 뿐만 아니라, 이에 대한 대책으로 현재 국내에서 5종 정도의 구충제가 허가되어 사용되고 있다. Trichlorfon (TCF)는 흡충, 조충, 선충, 구두충 등 기생충성 질병 치료에 가장 빈번하게 사용되고 있는 유기인계 구충제이다. 하지만 TCF는 잔류허용기준(MRL)이 설정되어 있지 않은 채 국내 제조 및 수입사에서 제조 판매되고 있는 상황이다. 따라서 정확한 용법과 용량 설정을 위한 기초데이터 확보를 위해 TCF를 조피볼락 (체중 100±5 g) 에 30, 150 mg/kg bw 농도로 15℃ 및 25℃에 약욕시킨 후, 경시적 (0, 0.5, 1, 3,6,12, 24, 48, 96, 192, 336 시간)으로 혈청, 근육, 간 내 TCF의 잔류량을 LC-MS/MS로 분석하였다. TCF 약욕에 따른 조피볼락 체내 약물 잔류 농도 측정 결과를 바탕으로 JECFA tool 를 사용하여 임시적 MRL과 WT 1.4 를 사용하여 withdrawal period를 계산하였다. 그리고 Non-compartment model로 PK Solver를 이용하여 TCF의 흡수, 배설, 반감기 등 약물동태학적 매개변수(parameter)를 조사하였다. 또한 TCF 노출에 따른 어류의 항산화, 코티솔, 신경독성, 약물대사 Phase I, Phase II 를 분석해 조피볼락의 약물대사특성을 연구하였다. 수온 및 농도에 따른 전체적인 실험 결과, 15℃에 TCF 150 mg/kg bw 약욕 후 0.01mg/kg 의 MRL 과 약 24일의 휴약기간을 제안하였다. 본 연구는 조피볼락의 CYP1 family의 역할과 B[a]P와 TCF 노출에 따른 획기적인 어류 약물대사 시스템을 알리고, TCF에 대한 조피볼락의 체내 생화학적 변화, 조직 별 잔류농도, MRL, 휴약기간을 제시한 점에서 해수어종에 대한 수산용의약품 확대 사용 가능성을 처음으로 알리고 조피볼락의 약물동태학적 및 약물대사 특성 연구의 새로운 가능성을 제시한다.