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ISSN : 2287-7991(Print)
ISSN : 2287-8009(Online)
Journal of the Preventive Veterinary Medicine Vol.36 No.3 pp.109-113
DOI :

Pathological study of Korean native pregnant cows and fetuses experimentally vaccinated with Brucella abortus RB51 in heifers and challenged with Brucella abortus 2308 in pregnancy

You-Chan Bae, Gye-Hyeong Woo, Ha-Young Kim, Moon Her, Dong-Hee Cho, Suk-Chan Jung, Jae-Ku Oem, Jae-Won Byun, Yi-Seok Joo, O-Soo Lee, Myoung-Heon Lee
Animal, Plant and Fiehries Quarantine and Inspection Agency
(Received July 02, 2012; Revised September 11, 2012; Accepted September 18, 2012)

Abstract

Bovine brucellosis causes abortion and infertility. The authors conducted this study in order to determine pathologicallesions of Korean native cows and fetuses who received experimental vaccination with Brucella abortus RB51 and werechallenged with Brucella abortus 2308. Gross and histopathological lesions in endometrium and placenta were observedin cows of the vaccinated group. Twenty-five percent of pregnant cattle in the vaccinated group showed endometritisand placentitis, which was three times lower, compared with the non-vaccinated group. The pathological lesions in theuterus and placenta in both groups were consistent with previous reports. Therefore, vaccination in heifers usingBrucella abortus RB51 may not provide adequate protection against infection with Brucella abortus virulent strain.

01 1226 배유찬(칼라123456).pdf1.15MB

서 론

소 브루셀라병은 브루셀라 아보투스(Brucella abortus)에 의해 유산과 수태율 저하를 일으키며, 전 세계적으로 경제적인 피해를 많이 일으키는 질병이다 [3, 10, 11]. 이 질병의 발생율 감소를 위해 많은 국가에서 백신 정책을 사용하고 있으며, 그 중 브루셀라 아보투스 RB51 백신을 많이 사용하고 있다. 국내에서도 이 균주를 이용한 백신을 광범위하게 접종하여 1998~1999년 유산 등의 부작용을 확인한 바 있다. 그 이후 국내에서는 이 균주에 대한 젖소와 한우 임신우에 대한 안전성 시험을 통해 백신의 부작용을 확인하였다 [6]. 또한 외국에서도 임신우에 브루셀라 아보투스 RB51 백신에 의한 유산 등 안전성을 조사한 연구 결과가 보고되었다 [8]. 

국내에서는 브루셀라병 근절정책을 추진하고 있으며, 전국적으로 1세 이상의 모든 소는 브루셀라병 검진을 받아야 하며, 이동, 판매 및 도축 시 브루셀라병 검진증명서를 의무적으로 휴대하도록 규정하는 등 브루셀라병 근절을 위한 강력한 방역정책을 지속적으로 추진하고 있다. 만약 이러한 검진 및 살처분 정책에도 불구하고 브루셀라병 감염률이 지속적으로 낮아지지 않을 경우, 백신 접종 정책도 다시 고려해 볼 필요가 있을 수 있다. 따라서 한우 송아지에 백신을 접종하여 백신의 안전성을 확인하고, 임신 시 브루셀라병 감염 및 유산에 대한 방어 효과 등 그 효능을 사전에 분석할 필요가 있다. 또한 소 품종에 따른 백신 효과의 차이를 비교할 필요가 있다. 따라서 한우 송아지에서 브루셀라 아보투스 RB51의 안전성 및 유효성 평가 시험의 일환으로 이 균주를 접종 후 브루셀라 아보투스 2308로 공격 접종한 한우 임신우 및 태아에서 병리학적 병변을 조사하였다.

재료 및 방법

총 33두의 24개월령 한우 초임 임신우를 사용하였다. 임신우는 두 그룹으로 나누어서 백신 접종군은 20두이며, 약 6개월경에 브루셀라 아보투스 RB51을 접종하였다. 비백신접종군은 대조군으로서 13두이며, 백신 접종을 하지 않았다. 두 그룹의 소를 18개월 령에 인공수정하여 임신을 확인하였고, 임신 5~6개월에 병원성 균주인 브루셀라 아보투스 2308로 공격접종하였다. 공격접종은 각각의 임신우에 1.0×107 colony forming unit로 결막에 접종하였다. 모든 임신우는 유산 혹은 정상 분만할 때까지 관찰하였고, 유산하거나 정상분만 시 부검하였다. 부검할 때는 육안 병변을 관찰한 후 임신우는 자궁, 태반 및 유선을 비롯한 18개 장기를 채취하였고, 유산 혹은 정상분만 태아는 폐와 간 등 총 7개 장기를 채취하여 10% 중성완충포르말린에 고정하였다. 고정 조직은 일상적인 병리조직처리 절차를 거쳐 파라핀 절편을 제작한 후 H & E 염색 후 현미경으로 관찰하였다. 또한 자궁과 태반 파라핀 조직은 rabbit anti-B. abortus antibody를 1차 항체로 사용하였고 streptavidin-peroxidase complex method (iView system, Ventana Medical Systems, S.A. France)을 사용하여 면역조직화학염색을 하였고, 발색제는 diaminobenzedine을 사용하였다. 

결 과

육안병변을 조사한 결과, Table 1과 같이 백신 접종군에서는 25.0%(5/20)의 모우가, 대조군에서는 77.0%(10/13)의 모우가 자궁 내막과 태반에 황색-갈색의 막편이 부착되어 있었고, 자궁 내강에는 황갈색의 액체가 다량 저류되어 있었다(Fig. 1과 Fig. 2). 반면에 정상 분만 혹은 유산 태아에서는 대조군 태아 1두에서 비장 장막에 황색 막편이 부착된 것을 제외하고는 병변이 관찰되지 않았다. 병리조직검사 결과, Table 2와 같이 대조군 모우 7.7%(1/13)의 유선내강에 소수의 호중구와 단핵세포 침윤이 관찰되었다. 또한 육안병변이 관찰된 두수와 동일하게 자궁 내막과 태반에는 자궁내막 상피세포와 영양막세포의 심한 괴사와 염증세포 침윤이 관찰되었다(Fig. 3과 Fig. 4). 

Table 1. Gross lesions of vaccinated/non-vaccinated groups challenged with Brucella abortus 2308

Fig. 1 Uterus and placenta of a cow in vaccinated group. Note the yellow membrane on the uterine mucosa and placenta.

Fig. 2 Uterus and placenta of a cow in non-vaccinated group. Note the thick brown membrane on the uterine mucosa and placenta.

Table 2. Histopathological lesions of vaccinated/non-vaccinated groups challenged with Brucella abortus 2308

Fig. 3 Uterus of a cow in non-vaccinated group. Note the severe fibrino-necrotic endometritis. H & E, ×10.

Fig. 4 Placenta of a cow in non-vaccinated group. Note the severe necrosis of trophoblasts and inflammatory cells infiltration. H & E, ×20.

한편, 태아에서는 화농성 기관지 폐렴 병변이 백신 접종군과 대조군에서 각각 10.0%(2/20), 38.5%(5/13)에서 관찰되었다. 그 밖의 병변으로 백신 접종군 태아 간에서 만성 장막염이 10.0%(2/20)에서 확인되었고, 대조군 태아에서 비장의 섬유소성 장막염이 7.7%(1/13), 비화농성 뇌막염이 15.4%(2/13)에서 확인되었다.

면역조직화학염색 결과, 자궁에서 B. abortus 항원은 괴사된 자궁점막 상피세포 및 고유층의 대식세포의 세포질에서 다량 관찰되었다(Fig. 5). 또한 태반에서는 괴사된 영양막세포에서 관찰되었다(Fig. 6). 

Fig. 5 Uterus of a cow in non-vaccinated group. Note the numerous brown B. abortus antigens (arrows) were observed in necrotic uterine epithelium and macrophages in lamina propria. Immunohistochemistry, ×20

Fig. 6 Placenta of a cow in non-vaccinated group. Note the numerous brown B. abortus strains (arrows) were observed in necrotic trophoblasts. Immunohistochemistry, ×20.

고 찰

브루셀라균은 주로 구강을 통해 동물에 감염되는데, 주요 감염원은 감염된 태반이나 유산 태아이다 [11]. 섭취된 후 페이어스 패취의 M cell에 의해 체내로 이동한다 [11]. 그 후 주위 림프절로 이동하고 대식세포 내에서 증식한다 [10, 11]. 그 후 혈액을 통해 비장, 유방, 상유방림프절, 임신한 자궁, 고환 등 실질장기에 감염된다. 그러나 신장, 난소, 골수, 장간막림프절에는 거의 감염되지 않은 것으로 보고되었다 [10]. 

이번 연구 결과, 백신 접종군의 자궁내막과 태반의 병변이 임신우의 25%에서 확인되어 대조군의 77%에 비해 약 3배 낮게 나타났다. 그러나 25%의 임신우에서 병변이 확인되어 브루셀라균에 대한 감염을 방어하는 데는 한계가 있음을 확인하였고, 백신 접종우의 유산으로 질병의 전파 및 확산을 예방하는데 문제가 있을 수 있다고 판단된다. 

백신접종군과 대조군에서 동일한 형태의 섬유소성 괴사성자궁내막염과 태반염이 관찰되었는데, 이는 소에 B. abortus 야외주 인공 감염 예와 B. abortus RB51를 인공감염시킨 예, 임신 염소에 B. abortus 야외주 인공 감염 예, 라마에 B. abortus 야외주 인공 감염 예와 동일한 형태의 병변으로 확인되었다 [1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9]. 또한 면역조직화학염색 결과 태반의 영양막세포에서 항원이 많이 확인된 것은 이 세포가 주요 감염세포라는 것을 증명하며, 이는 기존의 보고와 일치하였다 [4, 8]. 

백신접종군과 대조군 태아에서 화농성 기관지폐렴이 각각 2두(10.0%), 5두(38.5%)가 확인되어 브루셀라감염에 의한 태아 병변 중 가장 흔한 병변으로 확인되었다. 또한 대조군 태아에서 비화농성 뇌막염이 2두(15.4%)에서 확인되었는데, 미국의 브루셀라 자연감염 유산 예에서 18%(6/33)에서 이병변이 확인되었다 [5]. 따라서 태아의 폐와 뇌에서 확인된 이들 병변은 자연 감염에 의한 유산태아를 진단할 때 좋은 참고 자료가 될 것으로 생각한다. 

감사의 글

이 연구는 농림수산검역검사본부(구 국립수의과학검역원) 수의과학기술개발 연구사업의 지원에 의해 수행되었다. 병리해부검사를 위해 많은 수고해 주신 이종형 선생님과 병리조직 표본 제작을 위해 애써주신 박중원 선생님께 깊이 감사드린다.

Reference

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