Florfenicol 경구 투여에 따른 조피볼락 혈액의 약동학적 특성

Ⅰ. 서 론

Florfenicol(FF)은 2001년부터 수산용 동물용의약품으로 품목허가 받아 국내에 판매되었으며, 그람 양성균(gram positive bacteria) 및 음성균(gram negative bacteria)에 대하여 폭 넓은 항균 스펙트럼을 나타내는 클로람페니콜(chloramphenicol) 계열의 합성항균제이다(NIFS, 2018). FF는 방어, 송어의 유결절증 및 연쇄구균증, 뱀장어의 에드와드병 등 세균성 질병을 치료하기 위하여, 어류 무게 1 ㎏ 당 10 ㎎(역가)의 양이 되도록 사료에 첨가하여 5일 연속으로 경구 투여하도록 74개 제품이 허가 되어 있다. FF는 여러 동물 등에서 사용되고 있으므로, 국내의 식품의 기준 및 규격에서는 FF의 잔류허용기준 수치를 수생동물인 어류에서는 0.2 ppm 및 갑각류에서는 0.1 ppm으로 설정하고 있다(KFDA, 2019). 잔류허용기준 수치에 따라 양식 품종인 뱀장어, 농어의 휴약 기간은 7일, 송어, 은어, 연어는 14일, 방어는 5일로 설정되어 있다.

국내와 유사한 양식 품종을 키우는 일본에서 FF는 국내와 동일한 양식 어류의 세균성 질병 치료제로 판매되며, 용법·용량, 휴약 기간 등이 국내와 동일하다(MAFF, 2015). 미국(FDA)에서는 연어과 어류와 메기의 세균성 질병 치료 목적으로 경구 투여(역가 10 ㎎, 10일 연속투여) 방법으로 휴약 기간은 12일로 승인 판매되고(AFS, 2011), 캐나다에서는 절창병 혹은 에로모나스병(Aeromonas salmonicida)으로 알려진 연어의 질병 치료를 위해 수산용의약품으로 판매되고 있다(Health Canada, 2012).

국내에서는 집약적 고밀도 사육, 사육환경의 악화 등 환경변화 등에 따라 다양한 질병이 발생되고 있다(Seo et al., 2018). 어류의 세균성 질병 치료 효능을 얻기 위해서는 약물의 다양한 투여방법에 따른 혈중농도(Cmax), 소실반감기(CL or T1/2) 등 생체 내 약동학적(pharmacokinetics parameter) 기초 자료가 필수이다. 이러한 기초 데이타를 바탕으로 안전하고 유효한 의약품 개발을 수행할 수 있으며, 현재까지 FF의 어류에 대한 약동학적 연구는 해산 어류에서 대서양 연어(Horsberg et al., 1996; Martinsen et al., 1993), 대서양 대구(Samuelsen et al., 2003), 넙치(Jung and Seo, 2013; Lim et al., 2011), 가자미(Chang et al., 2019) 등에서 연구되었으며, 담수 어류로는 잉어(Yanong and Curtis, 2005; Zhao et al., 2011), 메기(Park et al., 2006), 틸라피아(Feng et al., 2008; Feng and Jia, 2009)등에서 다수 연구되었다.

FF의 수산용의약품으로서의 국내 판매량(역가 기준)은 2010년 2,452 ㎏에서 2018년 6,609 kg으로 사용량이 계속 증가하였다. FF의 국내 판매량으로 보았을 때 품목 허가 대상 외에 국내 주요 양식 품종인 조피볼락 등에서도 사용이 가능하다고 보아지며, 이는 법적으로 양식 현장에서 수산질병관리사 등이 약사법에 의거하여 조피볼락에 FF를 진료・처방할 수 있다. 그러나, 조피볼락의 세균성 질병 치료를 위하여 FF의 진료・처방을 위한 용법, 용량 및 휴약 기간과 관련된 연구 자료는 없다. 특히, 국내・외에서 어류를 대상으로 다양한 투여방법에 따른 약동학적 특성 연구가 이루어져 있으나, 국내 두 번째로 양식 생산량이 많은 조피볼락(Korean rockfish)에 대한 FF의 약동학적 특성 연구는 없다. 따라서, 본 연구에서는 FF를 조피볼락에 1회 경구 투여하였을 때 혈액에서의 약동학적 기초 자료를 얻고자 수행하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

3. HPLC 분석 및 전처리 방법

분석기기는 HPLC(Agilent, 1200)을 사용하였으며 기기분석 조건은 <Table 1>에 나타내었다. 간단히 설명하면, 이동상은 acetonitrile과 증류수(D.W.)를 35:65(v/v)의 비율로 주입하였으며, 검출파장은 226 nm, 칼럼(column) 온도는 상온의 조건으로 실시하였다. 조피볼락 혈액에 잔류하는 FF의 전 처리는 [Fig. 1]에서 보는 바와 같다. 간단히 설명하면, 분리된 혈청(serum)의 전 처리는 혈청 200 ㎕에 같은 양(200 ㎕)의 acetonitrile을 넣어 균질화한 다음, 상온에서 10분간 정치하고 원심분리(10,000 rpm, 20 min)를 수행하였다. 얻어진 상등액을 주사기 필터(0.45 ㎛)로 여과해서 HPLC로 분석하였다.

<Table 1>

HPLC used for the analysis of florfenicol

[Fig. 1]

Extraction process of florfenicol from the serum of Korean rockfish.

Ⅲ. 결과 및 고찰

2. 경시적 농도 변화

20 ㎎/㎏ 농도로 FF를 조피볼락에 경구 투여한 후 혈청에서의 경시적 농도 변화는 [Fig. 2]에 나타내었다. 경구 투여 후 10시간째 1.11 ㎍/㎖로 최대값을 보였으며, 24시간째는 약 절반의 값인 0.7 ㎍/㎖로 감소하였다. 이후 완만한 소실작용을 보이다가 264시간째는 0.07 ㎍/㎖이었다.

[Fig. 2]

Concentration (㎍/㎖) of florfenicol in serum of Korean rockfish after single oral medication of 20 ㎎/kg b.w., at 23±1.5℃.

3. 약동학적 검토

조피볼락의 FF 경구투여에 따른 약동학적 매개변수의 값은 <Table 2>에 나타내었다.

<Table 2>

Pharmacokinetics factors for florfenicol in serum of Korean rockfish following oral medication with 20 ㎎/㎏ b.w., at 23±1.5℃

One-compartment로 분석 시 혈중 농도-시간곡선 면적(AUC)은 31.84 ㎍·h/㎖, 최고농도 도달 시간(T_max)은 9.299 h, 혈중 최고농도(C_max)는 1.14 ㎍/㎖로 계산되었으나, Two-compartment로 분석 시 혈중농도-시간곡선 면적(AUC)은 45.52 ㎍·h/㎖, 최고 농도에 도달 시간(T_max)은 9.43 h, 최고농도(C_max)는 1.14 ㎍/㎖로 계산되었다.

어류에 대한 약동학적 연구는 약물 투여량, 공복시간, 약물의 생체 대사 및 약물 배설율 등 같은 여러 인자(factor)에 의존하며(Treves-Brown, 2000), 특히, 사육 수온에 따라 영향을 많이 받으며 잔류기간도 저수온에 비해 고수온에서 현저히 짧아진다고 알려져 있다(Björklund and Bylund, 1990; Zhang and Li, 2007). 국내・외 많은 연구자들이 어류를 대상으로 경구 투여 시 FF의 약동학적 인자 혹은 매개변수 가운데 혈중 농도-시간곡선 면적(AUC), 혈중 최고농도 도달 시간(T_max), 혈중 최고농도(C_max) 항목을 본 연구의 Two-compartment model로 얻어진 수치와 비교한 결과를 <Table 3>에 나타내었다.

<Table 3>

Comparative pharmacokinetics factors for florfenicol following oral medication in several fish species

일반적으로 약동학적 매개변수는 동일 어종, 투여 방법, 사육수온, 약동학적 분석방법 등에 따라 차이가 나타난다.

동일 어종(대서양 연어)에서 투여량 및 사육수온이 같을 경우 FF를 경구 투여할 시에 크기가 큰 어류가 작은 어류보다 혈중의 FF 농도가 빠르게 고농도로 흡수되는 것으로 보아졌다(Horsberg et al., 1996; Martinsen et al., 1993). 더불어, 동일 어종(koi carp)이지만 투여량 및 투여방법에 따라서도 FF의 경우 근육투여가 경구투여보다 C_max수치가 1.5배의 높은 농도를 나타내었으며(Yanong and Curtis, 2005), 어류를 대상으로 FF를 투여 시 근육투여가 경구투여보다 C_max수치가 높게 나타남을 알 수 있다(Park et al., 2006; Zhao et al., 2011)

본 연구에서는 증명하지 못하였으나, 향후 조피볼락에 대한 FF의 투여 회수, 투여방법별 및 사육 수온별로 다양한 약동학적 연구가 더 심도 있게 진행되어야 하겠다.

어류 질병을 치료하기 위하여 항생제인 FF를 투여 시 치료 효능을 높이기 위해서는 조직 내 분포하는 약물농도와 지속기간이 중요하다. 본 연구 결과에서 허가받은 용량보다 2배 많은 용량으로 조피볼락에 경구 투여 시 혈중 농도가 1.2 ppm으로 나타났다. 이전 논문(Jung and Seo, 2013)에 의하면 국내 조피볼락에서 분리된 병원체 세균인 Photobacterium damselae subsp. damselae와 Lactococcus garivae의 Minimum inhibitory concentration(MIC)가 각각 3.13 및 1.56 ppm으로 보고되었다. 어류의 혈중농도와 약물의 치료효능이 직접적인 상관관계를 나타내는 것은 아니나, 이전 논문(Shojaee and Lees, 2000)의 논문에 따르면 의약품은 MIC의 1배~2배 이상의 농도로 혈중 내에서 일정기간 동안 유지하여야 치료 효능이 있다고 알려져 있다. 따라서, 향후 추가 연구를 통해 1회 투여가 아닌 5일 연속 및 허가 용량의 2배 이상의 투여 시 조피볼락 혈중 및 근육에서의 잔류량을 측정하여 FF의 안전하고 유효한 용법ㆍ용량 및 휴약 기간 등을 확보하여야 할 것으로 보아지며, 이를 통해서 실제 양식장에서 조피볼락 현장 적용을 위한 용법・용량 등 가이드라인을 명확히 제시할 수 있으리라 본다.

Acknowledgments

이 논문은 국립수산과학원(RP-2020004) 지원에 의해 수행되었습니다.

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