DOI QR코드

DOI QR Code

In vitro와 in vivo에서의 온도에 따른 스쿠티카충 성장의 수리 모델

The mathematical model of temperature dependent growth of Scuticociliate Miamiensis avidus in vitro and in vivo conditions

  • 오춘영 (전남대학교 수학교육과)
  • Oh, Chun-Young (Department of Mathematics Education, Chonnam National University)
  • 투고 : 2013.04.03
  • 심사 : 2013.08.07
  • 발행 : 2013.08.30

초록

실험실에서 온도 별로 스쿠티카충을 배양한 데이터(Table 1)를 사용 스쿠티카충 개체군의 변화율(1.2)과 성장 방정식(1.3)을 in vitro 조건에서 구했다. 이 모델에서는 스쿠티카충의 증가모델 식은 로지스틱 증가함수로 두 가지 온도에서의 스쿠티카충의 증가율 매개변수를 구하였고, 기생충으로 인한 숙주인 넙치에 치명적일 수 있는 기생충의 임계밀도를 구하였다. 또 다른 데이터는 같은 온도에서 스쿠티카충 수를 다양하게 넙치의 복강에 주사하는 그룹과 동일한 스쿠티카충 수를 복강에 주사한 후 온도를 다르게 한 두 그룹의 스쿠티카충의 감염으로 폐사한 실험데이터(Table 2)에 근거하여 넙치의 감염에서 폐사가 되는 시스템 식(1.5)을 세웠다. 정리에서는 감염된 넙치와 폐사된 넙치의 미분방정식계는 감염넙치와 폐사 넙치와의 평형점을 찾고 그 평형점에 대한 안정성과 불안정성을 설명하였다. 각 온도에서의 매개변수를 사용하면 방정식 (1.6)은 시간에 대해 넙치의 누적 폐사량을 알 수 있는 방정식이다. 이 논문에서는 다양한 초기값 $P_0$값에 따른 넙치의 폐사를 중심으로 보았으므로 온도와 $P_0$가 동시에 넙치폐사에 어떠한 관계를 갖는 연구를 하기에는 제약을 갖고 있다. 이 연구의 제한점에서 언급했듯 실험을 여러 번 시행한 것이 아니기 때문에 단지 근사적인 값으로 이해를 해야 한다. 또한 넙치의 면역력을 알 수 있다면 기생충으로부터 저항력을 연구하는데 오차를 좀 더 줄인 근사치를 구할 수 있을 것을 기대할 수 있을 것이다.

Population growth equation of scuticociliate Miamiensis avidus was obtained from the experimental results of in vitro culture condition to estimate the growth rate and carrying capacity from the growth equation. In addition, intraperitoneal infections into olive flounder Paralichthys olivaceus were carried out into 2 different conditions: different concentrations of M. avidus in same water temperature and same concentration of M. avidus in different water temperatures. Olive flounder mortality was threshold dependent with both the temperature and M. avidus density parameters. In this paper, we propose a mathematical model to study M. avidus growth in olive flounder based upon the interactions between parasite and host. The mathematical model was logistic growth differential equation (1.2). The parameters were found with Matlab program through the Levenberge-Marquardt method. In theorem, equilibrium values between the infected fish population and dead population could found. Our equilibrium points were a stable equilibrium and an unstable equilibrium. From the equation (1.6), it was possible to predict the amount of cumulative mortality of olive flounder along with the time after M. avidus infection.

키워드

참고문헌

  1. Antia, R. and Koella, J.C.: A model of non-specific immunity, J. Theor. Biol. 168:141-150, 1994. https://doi.org/10.1006/jtbi.1994.1094
  2. Jung, S.J.,Kitamura, S., Song, J.Y. and Oh M.J.: Miamiensis avidus (Ciliophora: Scuticociliatida) causes systemic infection of olive flounder Paralichthys olivaceus and is a senior synonym of Philasterides dicentrarchi. Dis. Aquat. Org., 73: 227-234. 2007. https://doi.org/10.3354/dao073227
  3. Allen, Linda, J.S.: An Introduction to mathematical biology, Pearson Prentice hall, 2007.
  4. Otto, S.R. and Denier, J.P.: An Introduction to Programming and Numerical Methods in MATLAB, Springer-Verlag London, 2005.
  5. Ganusov V.V, Carl T. B., and Rustom Antia: Within-host Dynamics and the Evolution of Microparasites in a heterogeneous Host Population, Evolution, 56(2), pp. 213-223, 2002. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2002.tb01332.x
  6. Ganusov V.V and Antia R.: Trade-offs and the evolution of virulence of microparasites: do details matter?, Theor. Pop. Biol., 64, 211-220, 2003. https://doi.org/10.1016/S0040-5809(03)00063-7
  7. G. Zill, A First Course in Differential Equations, 9th ed., Brooks-Cole, Belmont, CA, 2008.
  8. XPP/XPPAUT Homepage, http://www.math.pitt.edu/-bard/xpp/xpp.html.
  9. 배민지, 임은영, 김흥윤, 정성주: 온도가 스쿠티카충 Miamiensis avidus의 증식과 넙치에 감염 시 폐사에 미치는 영향. 한국어병학회지, 22: 97-105, 2009.
  10. 이창훈, 하동수: 스쿠티카 섬모충의 배양 및 분열. 한국어병학회지, 10: 177-186, 1997
  11. 장성각, 권영철, 배명학, 미분방정식의 이해, 경문사, 2011.
  12. 전세규: 넙치의 질병과 치료, pp. 159-169, 한국수산신문사, 서울 2005
  13. 정성주: 환경인자조절에 의한 넙치의 스쿠티카섬모충 예방대책수립. 호남씨그랜트사업단 연구 보고서, 2008.
  14. 지보영, 김이청, 황윤정, 박미선: 넙치 스쿠티카충의 생활사(The biological dynamic of scuticociliatosis), 한국수산과학회, 한국수산과학회 공동학술발표요약집, Vol. 2000, No.0, 431- 432, 2000.

피인용 문헌

  1. Scuticociliate (Philasterides dicentrarchi) infection cluster in a multispecies marine aquarium system vol.144, pp.None, 2013, https://doi.org/10.3354/dao03580