KR101257493B1 - 브로모페놀계열 화합물을 포함하는 항세균 및 항원충 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브로모페놀계열 화합물을 유효성분으로 포함하여 병원성세균 및 원충류로 인한 어병을 예방, 치료 또는 억제하기 위한 항세균 및 항원충 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 항세균 및 항원충 조성물은 기존에 공지된 브로모페놀류 화합물에서는 밝혀지지 않은 항세균 효과를 제공하고, 또한 기존에 공지된 브로모페놀류 화합물보다 최대 30 내지 60배 높은 항원충 효과를 나타내므로, 넙치를 비롯한 어류 양식장에서 사용할 경우 양식 어류의 스쿠티카증, 에드와드병을 비롯한 세균성 어병의 예방, 치료 및 억제에 크게 기여할 수 있다.
Description
본 발명은 브로모페놀계열 화합물을 포함하는 항세균 및 항원충 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병원성세균 및 원충류로 인한 어병을 예방, 치료 또는 억제하는데 있어서 브로모페놀계열 화합물을 유효성분으로 포함하는 항세균 및 항원충 조성물에 관한 것이다.
근래들어 우리나라에서는 집약적인 어류 양식의 발달과 환경 오염이 맞물리면서 어류의 감염성 질병이 증가하고 있다. 이에 따라, 항세균제, 항생제, 포르말린 소독제와 같은 약품이 오남용되고 있으나, 이러한 약품이 지속적으로 사용됨에 따라 내성이 생겨, 실제 임상 효과는 크지 않은 문제점이 있다.
스쿠티카증은 우리나라의 대표적 양식어류인 넙치에 빈번하게 발생하는 원충류 질병으로, 치어에 발생하면 폐사율이 아주 높고, 성어에 발생할 경우에도 양식환경 내에 유기물이 많거나 다른 질병과 복합감염이 일어날 경우에는 폐사율이 높다. 스쿠티카증에 감염된 어류는 스쿠티카충이 어류의 아가미, 체표 및 지느러미에 기생함에 따라 조직이 붕괴되고, 증상이 진행되면 근육이 노출되고, 스쿠티카충의 뇌 및 각종 내장기관 침투로 인해 조직이 괴사하게 된다.
현재 국내에서는 스쿠티카충 구제를 위해 수산용의약품으로 승인된 포르말린이 주로 사용되고 있으나, 스쿠티카충을 구제할 수 있는 200ppm 이상의 농도는 넙치에게 심한 스트레스를 주며, 넙치 체내에 침투한 스쿠티카충의 구제는 불가능하다.
대한민국 등록특허 제10-0279281호에는 알긴산염 올리고당 유도체를 유효성분으로 하는 어류 기생충 스쿠티카 살충제가 개시되어 있으며, 대한민국 특허출원 제10-2005-0048037호에는 구연산과 과탄산나트륨을 소정 비율로 혼합하여 인체에 무해하고 환경에 악 영향을 끼치지 않으면서 어류에 기생하는 스쿠티카 섬모충 등과 같은 기생충에 살충 효과를 갖는 양식어류의 스쿠티카 섬모충을 포함한 기생충성 질병 구제용 조성물이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0735038호에는 스쿠티카충의 섬모단백질의 38kDa의 재조합 항원단백질을 제작하여 이 콜라이(E. Coli)에서 발현시킨 백신을 넙치에 면역시키면 스쿠티카증을 예방 및 치료하는 효과가 있음이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0768143호에는 자외선을 차단한 수조에 안정화 이산화염소 또는 아염소산염을 0.5ppm 이상 10ppm 이하, 유기카본산을 0.015ppm 이상 0.3ppm 이하, 과산화수소를 5ppm 이상 30ppm 이하로 되도록 각각 첨가하여 어류를 약욕시킴으로써 스쿠티카 감염증에 걸린 어류를 치료할 수 있음이 개시되어 있다.
그 밖에, 스쿠티카충 구제에 관련한 선행 기술중에는 이산화염소, 부틸알데히드, 항진균제인 케토코나졸 또는 염산터비나핀을 사용하는 방법이 있으나, 상기 물질의 독성이나 어체 잔류의 문제점이 있다. 그 외 천연물 유래의 키토산, 알긴산올리고당, 송절추출물이 스쿠티카충 구제물질로 공지되어 있으나, 이들은 100ppm 이상의 높은 유효 농도로 사용될 것을 필요로 한다.
에어로모나스 살모니시다(Aeromonas salmonicida)는 그램 음성균으로, 어류의 병원성이고, 절종증(furunculosis)으로 알려진 질병을 일으킨다. 이 질병에 걸린 어류의 증상은 외부 및 내부 출혈, 항문과 신장의 팽창, 종기, 궤양, 액화 및 위창자염이다. 절종증은 어류의 꼬리썩음(tail rot)으로 통상 알려져 있고, 금붕어 및 잉어에서 흔하다. 흉터(open sore)가 있는 감염 어류는 다른 어류에 질병을 감염시킬 수 있다. 상기 균은 또한 bald sea urchin 질병의 원인이기도 하다.
에드와드시엘라 타르다(Edwardsiella tarda)는 에드와드시엘라 안구일리모르티페라(Edwardsiella anguillimortifera)로도 알려져 있으며, 인돌을 생성하고 이 콜라이(E. coli)와 생화학적으로 유사한 그램 음성균이다. 수생 동물과 파충류에서 일반적으로 발견되고, 뱀과 바다표범의 장관에서 발견된다.
에드와드시엘라 타르다는 에드와드병을 발병시키는데, 에드와드병은 넙치 양식에서 발병하는 경우 40 내지 50%의 폐사를 일으켜서 가장 피해가 큰 세균성 질병으로, 치어에서부터 성어에 이르기까지 양식 전기간에 걸쳐 발생하며, 특히 여름철 사육 수온이 20℃에서 지속되는 고수온기에 가장 많이 발생하는 치명적인 질병이다.
비브리오 앵길라륨(Vibrio anguillarum)은 대표적인 어류 병원균의 일종으로, 연어과 어류, 뱀장어, 각종 해산어, 특히 양식중인 은어의 비브리오병의 원인균으로 알려져 있다. 클로람페니콜 등의 항생물질에 감수성을 갖고 있지만 내성주도 많다.
대한민국 등록특허 제10-404244호 ‘페그마타이트를 이용한 어류의 질병 예방 및 치료 방법“에는 페그마타이트 원석 또는 페그마타이트 침출액을 양식 용수에 첨가하여 에어로모나스 하이드로필라 또는 에드와드시엘라 타르다 감염으로 인한 질병을 예방 및 치료하는 방법에 대하여 기재하고 있고, 대한민국 등록특허 제10-0876922호 ’대황 추출물을 포함하는 항세균 조성물‘에는 대황 추출물을 유효 성분으로 포함하는, 비브리오균 또는 에드와드시엘라균에 대한 항세균 조성물이 기재되어 있으나, 효능 측면에서 만족스러운 수준이 아니다 .
브로모페놀계열 화합물은 천연에서는 해조류와 같은 해양생물에서 흔히 발견되는 2차대사산물이며, 공업적으로는 연소저해제, 방오제(antifouling agent) 등으로 사용되고 있고, 대한민국 등록특허 제10-0826663호 ‘오돈탈리아 코림비퍼러로부터 분리된 브로모페놀 화합물을 함유하는 살진균용 조성물’에는 트리브로모 화합물의 살진균 용도가 개시되어 있다.
그러나, 본 발명의 브로모페놀계열 화합물이 광범위한 세균 및 원충류에 대하여 동시에 사멸 활성을 갖는다는 것에 대하여는 아직까지 보고된 바가 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 소량의 사용만으로도 뛰어난 항세균 및 항원충 효과를 갖는 조성물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 브로모페놀계열 화합물의 화학구조적 특징과 항세균 및 항원충 활성의 상관 관계를 밝히는데 있다.
본 발명에서는 하기 화학식으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 브로모페놀계열 화합물을 유효성분으로 하는 항세균 및 항원충 조성물을 제공한다:
또한, 본 발명에서는 스쿠티카충을 비롯하여 에어로모나스 균, 에드와드시엘라 균 및 비브리오 균 등 그람 음성 세균으로 인한 어병을 예방, 치료 또는 억제하기 위한 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 2-브로모페놀 구조의 4번 위치에, 벤젠 고리에 대한 전자 공여 작용기를 갖는 화합물을 유효성분으로 하는 항세균 또는 항원충 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 항세균 및 항원충 조성물은 기존에 공지된 브로모페놀류 화합물에서는 밝혀지지 않은 뛰어난 항세균 효과를 제공하고, 또한 기존에 공지된 브로모페놀류 화합물보다 최대 30 내지 60배 높은 항원충 효과를 나타내므로, 넙치를 비롯한 어류 양식장에서 사용할 경우 양식 어류의 스쿠티카증, 에드와드병을 비롯한 어병의 예방, 치료 및 억제에 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 발명자에 의해 밝혀진 브로모페놀계열 화합물의 화학구조적 특징과 항세균 및 항원충 활성 관계는 향후 항세균 및 항원충 연구에 크게 기여할 수 있다.
도 1은 스쿠티카충의 무처리군(Control), 15.6ppm의 2,4-다이브로모페놀 처리군, 1.95ppm의 bromohydroquinone 처리군 및 포르말린 처리군에서 20시간 후 스쿠티카충 상태를 촬영한 것이다.
본 발명의 항세균 및 항원충 조성물에서 유효 성분으로 사용되는 화합물은 다음과 같다.
상기 브로모페놀계열 화합물은 시판되는 제품으로 구입하거나 당업자에게 알려진 통상적인 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 항세균 또는 항원충 조성물은 상기 브로모페놀계열 화합물을 0.001~0.1%으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 항세균 또는 항원충 조성물은 상기 브로모페놀계열 화합물 이외에 당업계에서 통상적으로 사용되는 성분을 포함할 수 있다. 예컨대, 유기산, 포르말린 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 항세균 또는 항원충 조성물은 사람을 비롯한 동물의 항세균 및 항원충의 예방, 치료 및 억제를 위해 사용될 수 있으며, 바람직하게는 어류의 항세균 및 항원충의 예방, 치료 및 억제를 위해 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 스쿠티카충, 에어로모나스 균, 에드와드시엘라 균 및 비브리오 균으로 인한 세균성 어병의 예방, 치료 및 억제를 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 항세균 또는 항원충 조성물은 처리하려는 물 1 L에 대하여 1~50 ppm 범위의 농도로 첨가되어 사용된다.
본 발명에 따른 항세균 또는 항원충 조성물은 당업계에 통상적인 처리 주기로 해수 또는 담수 등에 처리된다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 보다 상세히 설명하지만, 당업자라면 본 발명의 범위가 실시예에 한정되지 않고, 그의 변형도 본 발명의 범주에 포함된다는 것을 명백히 이해할 것이다.
실험예
1 :
브로모페놀계열
화합물의
항스쿠티카충
활성 (
in
vitro
)
배양한 스쿠티카충을 500 X g에서 5분 원심분리하고, 생성된 펠렛에 DMEM 배지 또는 해수를 넣어 스쿠티카충을 부유시켜 1-2x103충/50uL로 스쿠티카충의 농도를 조절하였다. 표 1에 기재된 브로모페놀계열 화합물(10가지 종류)을 포함한 용액 각각을 최고농도 1000ppm부터 2배 희석 계열로 만들어 1.95ppm까지 10단계의 농도로 만들어 96웰 마이크로타이트플레이트에 50uL씩 넣었다. 여기에 스쿠티카충 부유액을 1개 웰당 50uL씩 넣어 하기 표 1의 설정 농도로 조절하였다.
30분, 1시간, 2시간 및 20시간 뒤 현미경으로 관찰하고, 5.6ppm의 2,4-다이브로모페놀 처리군, 1.95ppm의 브로모하이드로퀴논 처리군 및 포르말린 처리군의 20시간 후의 스쿠티카충의 상태를 나타낸 사진을, 무처리군(Control) 스쿠티카충의 상태를 나타낸 사진과 함께 도 1에 나타내었다.
무처리군의 스쿠티카충은 모두 살아서 잘 움직이고 있는 반면, 15.6ppm의 2,4-다이브로모페놀 처리군, 1.95ppm의 브로모하이드로퀴논 처리군 및 포르말린 처리군에서는 모든 스쿠티카충이 사멸되었음을 관찰할 수 있었다.
| 번호 | 화합물 | MLC (ppm) | |
| 해수 | DMEM | ||
| 1 | 2,4-다이브로모페놀 | 15.6 | 125 |
| 2 | 3,4,5-트리하이드록시벤즈알데하이드 | 125 | 250 |
| 3 | 3-브로모-4-하이드록시벤즈알데하이드 | 500 | >500 |
| 4 | 4-브로모카테콜 | 62.5 | 62.5 |
| 5 | 브로모하이드로퀴논 | 1.95 | 1.95 |
| 6 | 3-브로모-4-하이드록시벤조니트릴 | 250 | >500 |
| 7 | 2-브로모페놀 | 500 | 500 |
| 8 | 4-브로모레소르시놀 | >500 | >500 |
| 9 | 2-브로모-p-크레솔 | 250 | 250 |
| 10 | 3-브로모-4-하이드록시벤조산 하이드레이트 | >500 | >500 |
| 포르말린 | 31.25 | 62.5 | |
| MLC: 최소 치사 농도 (minimal lethal concentration) | |||
실험 결과, 10종의 브로모페놀계열 화합물 중 브로모하이드로퀴논(5)이 해수 및 배지조건 모두에서 1.95ppm의 MLC를 나타내어서 가장 높은 스쿠티카충 구제 효과를 나타내는 것으로 증명되었다. 이러한 활성은 현재 상용되는 포르말린의 항스쿠티카충 활성보다 약 20 내지 30배 정도 높은 것이다. 이어서, 2,4-다이브로모페놀(1)이 해수에서 15.6ppm의 MLC를 나타내었다.
실험 결과로부터 알 수 있듯이, 브로모페놀계열의 화합물은 다양한 항스쿠티카충 활성을 나타내었는데, 이는 화합물의 구조적 특징과 상관 관계를 갖는다.
표 1의 10종 브로모페놀계열 화합물의 항스쿠티카충 활성을 살펴보면, 2-브로모페놀(7)의 구조에서 4번 위치에 붙은 작용기를 중심으로, -OH>-Br>-CH3>-H>-CHO>-COOH 순으로 활성이 감소하는 것으로 나타났다. 즉, 벤젠 고리에 대한 전자 공여기(electro-donating group)가 있으면 항스쿠티카충 활성이 높고, 벤젠 고리에서 전자를 가져가려는 경향이 있는 작용기(electro-withrawing group)가 있으면 항스쿠티카충 활성이 감소하였다.
실험예 2 : 브로모페놀계열 화합물의 주요 그람음성 어병세균에 대한 in vitro 항세균 활성
항세균 활성을 알아보기 위한 실험에서는 Aeromonas salmonicida, Edwardsiella tarda 및 Vibrio anguillarum을 사용하였다. 상기 세균을 시험 24시간 전에 배양하여 106CFU/ml로 조정하였으며, 시료와 동량 (1:1)으로 96-well microplate에서 혼합하여 20시간동안 15℃ 인큐베이터에서 배양하였다. 상기 세균의 증식을 억제하는 최소농도를 최소생장억제농도 (minimal inhibitory concentration:MIC)로 하고, 육안으로 재확인하기 위해 20시간동안 배양된 96 well plate에 0.2mg/ml의 p-iodonitrotetrazolium violet (p-INT) 30 ㎕를 넣고, 2시간 동안 암조건에서 배양한 후에 INT formazan 생성에 의한 red color가 발색되지 않은 농도를 재확인하여 최소생장억제농도(MIC)를 결정하였다. 그 결과를 표2에 기재하였다.
| 번호 | MIC (㎍/㎖) | Bacterial strains | ||
| A.salmonicida | E.tarda | V.anguillarum | ||
| 1 | 2,4-다이브로모페놀 | 62.5 | 62.5 | 125 |
| 2 | 3,4,5-트리하이드록시벤즈알데하이드 | 125 | 125 | 500 |
| 3 | 3-브로모-4-하이드록시벤즈알데하이드 | 500 | 1000 | 500 |
| 4 | 4-브로모카테콜 | 62.5 | 250 | 250 |
| 5 | 브로모하이드로퀴논 | 15.6 | 62.5 | 62.5 |
| 6 | 3-브로모-4-하이드록시벤조니트릴 | >1000 | 250 | 125 |
| 7 | 2-브로모페놀 | >1000 | >1000 | 500 |
| 8 | 4-브로모레소르시놀 | 250 | 1000 | 1000 |
| 9 | 2-브로모-p-크레솔 | 125 | >1000 | 500 |
| 10 | 3-브로모-4-하이드록시벤조산 하이드레이트 | >1000 | >1000 | >1000 |
| 옥시테트라사이클린(OTC) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | |
| MIC: 최소생장억제농도 | ||||
표 2로부터 확인되듯이, 10종의 브로모페놀계열 화합물 중 브로모하이드로퀴논(5)이 A. salmonicida에 대하여는 15.6㎍/ml, E. tarda 및 V. anguillarum에 대하여는 62.5㎍/ml의 MIC를 나타내어, 가장 높은 항세균 활성을 나타내었다.
브로모페놀계열 화합물은 항세균 활성에서도 항스쿠티카충 활성과 동일한 구조적 특징-항세균 활성의 상관관계를 보여주었다. 즉, 벤젠 고리에 전자를 공여할 수 있는 작용기(electro-donating)를 갖는 화합물에서는 높은 항세균 활성을 나타낸 반면, 벤젠 고리에서 전자를 가져가려는 경향이 있는 작용기(electro-withrawing)를 갖는 화합물에서는 비교적 낮은 항세균 활성을 나타내는 것을 관찰할 수 있었다.
Claims (3)
- 하기 화학식으로부터 선택된 1종 이상의 브로모페놀계열 화합물을 유효성분으로 함유하는 세균성 어류 질환 예방 및 치료용 항세균 또는 항원충 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
그람 음성의 에어로모나스(Aeromonas) 세균, 에드와드시엘라(Edwardsiella) 세균 또는 비브리오(Vibrio) 세균임을 특징으로 하는 세균성 어류 질환 예방 및 치료용 항세균 조성물.
- 2-브로모페놀 구조의 4번 위치에, 벤젠 고리에 대한 전자 공여 작용기를 갖는 화합물을 유효성분으로 함유하는 항세균 또는 항원충 조성물.
여기서, 작용기는 -OH, -Br, -CH3, -H, -CHO, -COOH 중 어느 하나이다.
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