항생물질

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항생제 주위로는 미생물이 번식하지 못한다.

항생물질(抗生物質)은 미생물을 죽이거나 성장을 억제시키는 물질을 말한다. 이러한 물질로 만든 약을 항생제나 소독제 또는 일상적으로 마이신[mycin]이라고도 부른다.

처음에는 곰팡이 또는 토양 미생물이 자연적으로 만들어 낸 것을 이용했으나, 현재는 구조를 약간 바꾼 반합성, 또는 완전히 새로운 합성 항생제도 많이 개발되어 사용되고 있다. 주로 결핵치료에 쓰이는 방선균(放線菌)의 하나인 스트렙토미세스속(屬)에서 분리한 항생 물질인 스트렙토마이신(streptomycin)에서 유래하여 '마이신'(mycin)으로 약칭하기도 하지만, 정확한 표현은 아니다. 영어 어원인 antibiotics는, 반대/저항이라는 뜻의 anti와 삶/살아있는 것을 뜻하는 bio의 결합으로, 미생물을 죽인다 혹은 저항한다는 뜻이다.

기원[편집]

전염병의 원인이 미생물에 의해 생긴다는 것이 로베르트 코흐루이 파스퇴르에 의해 알려지면서, 사람들은 병을 치료하기 위해 미생물을 죽이는 물질을 찾기 시작했다.

  • 살바르산
  • 라이소자임(리소짐, Lysozyme)
  • 페니실린

페니실린은 최초로 알려진 항생제이다. 알렉산더 플레밍황색포도상구균을 배양하다 그것의 배양접시를 오염시킨 푸른곰팡이(Penicillium notatum이며 Penicillium chrysogenum으로도 알려짐)가 항균 작용을 수행한다는 사실을 발견했고 이후 추가 연구에서 푸른곰팡이가 분비하는 물질이 항균 작용의 원인 물질임을 밝혔다. 이렇게 발견된 페니실린은 세계 2차대전 당시 수많은 부상병의 세균감염을 막거나 치료하는 데 엄청난 위력을 발휘했다.

작용[편집]

항생제는 종류에 따라 살균 작용과 정균 작용을 수행한다. 살균은 직접 죽이는 것이고, 정균은 더 이상 번식하지 못하도록 억제하는 것이다. 이는 기본적으로 사람과 세균의 세포 내 화학작용의 차이를 이용하게 된다.

원핵세포와 항생물질[편집]

원핵세포 생물은 일반적으로 세포 내의 화학작용이 진핵세포 생물인 사람과 매우 다르다. 다음 항생제들은 각각 서로 다른 방법을 통해 원핵세포 생물의 생장을 저해하고 또는 죽이기까지 한다.

    • 페니실린 : 세포벽을 합성하지 못하도록 해 연약한 세포막이 터지도록 한다.
    • 스트렙토마이신 : 미생물의 리보솜에 작용하여 미생물이 단백질을 만들지 못하도록 방해한다.
    • 테트라사이클린 : 화학적으로 테트라사이클린핵을 가지고 있으며 미생물의 리보솜에서 t-RNA의 전사를 방해하여 단백질합성을 억제함으로써 항균작용을 한다.
    • 카나마이신 :
    • 클로람페니콜 : 리보솜에 작용하여 단백질 합성을 억제한다.

진핵세포와 항생물질[편집]

많은 항생제는 진핵세포 생물에게도 작용할 수 있다. 이러한 항생제는 곰팡이로 인한 질병 또는 에 대해 강력한 효과를 발휘할 수 있으나, 사람 또한 진핵세포 생물이므로 이 항생제에 의해 피해를 입을 수 있다. 항암성 항생제에 대해서는 화학요법계열의 안트라사이클린 항목을 참고하기 바란다.

항생물질에 대한 내성[편집]

항생제는 자연적으로 존재하던 것이었으므로, 이에 대한 저항성이 있을 것이란 것은 쉽게 예측 가능하다. 현재는 항생제 내성이 있는 미생물이 매우 많다. 이러한 미생물을 내성균이라 하며, 병의 치료 및 원내 감염이라고 불리는 상황에서 어려움을 주고 있다.

내성균의 비율은 자연적으로는 그리 많지 않았다. 그러나 페니실린의 개발 후 많은 사용에 따라 내성균의 비율이 크게 증가하였고, 이에 따라 페니실린만이 아닌 메티실린 등의 다른 항생물질이 필요하게 되었다. 또, 대체 항생물질에 내성을 가지는 슈퍼 박테리아가 발생되어 그 위험이 크게 증가하고 있다.

항생제 남용[편집]

이 포스터는 미국의 병원 진료소에 있는 것이다. 바이러스성 질환에는 항생제가 전혀 도움이 되지 않는 다는 것을 일깨우기 위한 목적으로 디자인 되었다.
항생제 사용에 첫 번째 규칙은 그것을 사용하지 않는 것이고, 두 번째 규칙은 되도록 이면 그것들을 많이 사용하지 않는 것이다.[1]
 
— Paul L. Marino, The ICU Book

부적절한 항생제 처방과 항생제의 과용은 항생제 내성 균들의 출현을 가속시켰다. 의료 지식을 갖추지 못한 일반인들 스스로가 처방하는 것과 농업에서 성장 촉진제로서 항생제를 사용하는 것은 더욱 더 문제를 악화시켰다. [2] 더욱이 항생제는 그 사용상의 안정성이 보장되지 못한 상태에서 종종 처방되기도 하며, 때로는 환자에 맞지 않는 약이 처방될 때도 있다. 몇몇 경우에서는 굳이 항생제를 사용할 필요가 없는 상황에서도 처방되기도 한다. [3][2] 1950년대에 들어서면서, 기적의 치료약으로 불리던 페니실린(penicillin)과 에리스로마이신(erythromycin)에 대한 내성이 모습을 드러냈다. [4] 병원에서 치료 목적으로 광범위하게 항생제를 사용한 것 역시 다양한 항생제에 내성을 가진 세균(antibiotic-resistant bacteria)들이 등장하는 데에 일조했다. [4]

여행자들이 예방 목적으로 사용하는 항생제를 포함하여 항생제를 오용하고 있는 경우는 대개 환자의 몸무게와 이전에 환자가 사용한 항생제들을 고려하지 못한 데에서 비롯한다. 두 변수 모두 항생제 처방 효과에 중대한 영향을 미치기 때문이다. 다른 오용의 경우, 처방자가 내린 투약 지시를 정확하게 따르지 않아 생기는데, 예를 들어 8시간마다 복용한다고 할 때 그냥 하루에 세 번 투약하는 것을 들 수 있다. 또 처방된 약을 끝까지 다 복용하지 않고, 중간에 투약을 중단하는 것도 문제가 된다. 이러한 습관은 항생제 내성 세균의 등장을 가속한다. 부적절한 처방 역시 문제가 된다. 그 대표적인 예로, 일반적인 감기와 같은 바이러스 감염으로 인한 질환에 아무 효과 없는 항생제를 사용하는 것이다. 호흡계 감염성 질환에 대한 한 연구는 의사들이 항생제 처방을 원하는 환자에게 더 많은 항생제 처방을 한다고 발표했다. 처방 받은 환자들 4명 중 1명 만이 실제적으로 항생제가 필요한 환자였다고 한다. 다원적인 항생제 사용 감시 체제는 오남용을 막기 위해 환자와 의사 모두에게 적용된다.

다양한 연관 기구들이 규제 풍조의 강화를 위한 로비 활동을 하고 있다. 미국에서는 항생제의 오남용에 대한 지속적인 관심 촉구를 위해 항생제 내성 대비 통합 테스크 포스 (Integracy Task Force on Antimicrobial Resistance)팀이 만들어졌으며 미국 질병 예방 관리 본부(US Centers for Disease Control and Prevention)와 식약청(FDA), 국립 보건원(NIH)와 협력하고 있다. NGO 단체들도 꾸준히 캠페인 활동을 하고 있다. 프랑스에서는 “항생제는 만병통치약이 아닙니다.”(“Antibiotics are not automatic”)라는 캠페인이 2002년에 시작되어, 불필요한 항생제의 사용을 획기적으로 줄였다. 영국의 병원 진료소에는 NHS가 제작한 포스터가 붙어 있는데 ‘항생제는 당신의 감기를 낫게 할 수 없을 겁니다’ 라고 쓰여있다. 이것은 바이러스 감염에 항생제를 처방해야 된다는 환자들의 무지를 일깨워 주는데 도움이 되었다. 대한민국에서는 법원이 항생제의 과 처방 병원 명단을 공개하라는 판결을 내려 항생제 오남용의 비율이 상당히 줄어들었으며 국민들의 인식도 크게 개선되었다.[5]

동물의 성장 촉진제로서 항생제를 사용하여 결국 항생제 내성 균이 발생함에 따라 1970년 영국에서는 그것을 금지시켰다.(Swann report 1969). 현재 유럽 연합은 광범위하게 성장 촉진제로서의 항생제 사용을 금지하고 있다. 미국에서는 70% 이상의 항생제가 병이 없는 가축(소, 돼지, 닭)에게 사료와 함께 투여되는 것으로 추정된다.[6] 가축에 사용된 항생제는 Salmonella spp., Campylobacter spp., Escherichia coli, and Enterococcus spp 등의 내성 균주들의 출현에 기여했다.[7][8] 미국과 유럽에서 나온 연구 결과에 따르면 이렇게 발생한 내성 균주들이 인간을 감염시킬 수 있으며, 기존에 처방 되던 항생제로는 치료가 불가능하다고 한다. 이런 문제들 때문에 일부 조직들 (The American Society for Microbiology (ASM), American Public Health Association (APHA) and the American Medical Association (AMA))이 축산물을 포함한 비치료 목적의 항생제 사용의 금지를 요청하고 있다. 하지만 법제화에는 몇 가지 이해관계에서 비롯된 난관이 존재하여 계속 미루어지고 있다. 특히 항생제를 파는 사업체들의 불만도 많으며 축산물에 대한 항생제 사용과 치료 불가능한 세균성 질병의 출현 사이의 직접적인 관계를 파악하는데 시간이 많이 걸린다. 대한민국에서도 가축용 사료에 대한 항생제 사용이 2011년 7월부터 전면 금지된다.

항생제 대체재 : 다중 내성 세균의 처리법[편집]

다중 내성 세균(MDRO; Multi-drug-resistant organisms)이란 일반적으로 기존의 항생제 처방으로 죽일 수 없는 세균을 의미한다. 이처럼 항생제가 무용지물이 되는 상황이 발생하기 때문에 항생제를 대체할 수 있는 방법이 필요하다.

내성-변조 약물 (RESISTANCE MODIFYING AGENTS)[편집]

내성균에 맞서는 한 가지 방법으로 근래에 개발되고 있는 기술 중 하나는 다음과 같은 원리에 근거한다. 다중 내성 세균 자체를 약물학적인 방법을 통해 다시 항생제에 영향을 받도록 하는 것이다. 일반적으로 아래의 것들이 이러한 약물의 목표가 되고 있다.

  • Efflux inhibition; Efflux mechanism-세균이 외부물질을 체외로 배설하는 메커니즘이다. Efflux inhibition은 이 Efflux 메커니즘을 방해해 항생제가 세균 바깥으로 빠져나가는 것을 막는다.
  • Beta-Lactamase inhibitors; Beta-Lactamase는 페니실린과 같은 Beta-lactam계열의 항생제들을 소화시키는 효소이다. 이 효소를 억제 하므로 인해 다시금 세균은 Beta-lactam 계열의 항생제에 감수성을 나타내게 된다.

파지 테라피(Phage Therapy)[편집]

세균을 감염시킬 수 있는 바이러스인 파지를 이용하는 방법이 파지 테라피이다. 파지는 세균에게 있어서 생태학적 동반자인데, 다양한 환경에 존재하는 세균의 개체 수를 통제해주는 역할을 한다. 이 치료법은 1920년대 미국과 동·서 유럽에서 인간에게 실제로 사용되었다. 이때의 성공적인 치료는 사실 일회적인 것이었다. 신약의 효용성을 판단하는데 사용되는 엄격한 과학적 연구에서는 파지 테라피가 매우 제한적이라는 결론이 났다. 1940년대 페니실린이 발견된 이후, 미국과 유럽은 파지 테라피에 대한 연구를 포기했다. 그리고 세균 감염에 대한 대책으로 항생제 개발에 박차를 가했다. 하지만 구 소비에트 연방은 연구를 계속했고, 그루지아의 Eliava Institute of Bacteriophage, Microbiology & Virology에서 연구를 이어나갔다. 내성균의 등장에 따라, 다시금 서방 의학계에서는 파지 테라피에 대한 관심이 나타났다. 연구는 아직도 진행 중인데, 영국의 Intralytix, Novolytics, 인도의 Gangagen와 같은 회사와 대학 그리고 미국과 유럽의 다양한 재단이 파지 테라피에 대해 연구하고 있다. 하지만 유전자 변형에 대한 문제 때문에 연구에 제한이 가해지는 것이 걸림돌이 되고 있다. 아직까지 파지 테라피가 실재적인 효용을 가지기에는 많은 연구가 필요한 단계이다.

Bacteriocins[편집]

Bacteriocin 역시 기존의 저분자 항생제들의 대체제로서 널리 각광 받고 있다. 각기 다른 종류의 bacteriocin은 치료 약물로서 서로 다른 잠재력을 가지고 있다. 저분자bacteriocin(microcins 나 lantibiotics)들은 기존의 항생제들과 아마 닮았을 것이라 여겨진다. 치료에 사용되기 위해 새로운 분자의 진단이 필요하지만, 그만큼 내성 발생의 위험성을 줄일 수 있다. 고분자 항생제의 한 가지 결점은 그 것들이 상대적으로 막을 이동하는데 어려움 겪는 다는 것이다. 그래서 그것들은 대부분 국부나 위장에 특이적으로 사용된다. Bacteriocin이 펲티드이기 때문에 훨씬 더 쉽게 조작될 수 있다. 그로 인해 내성을 극복할 수 있을 정도로 혁신된 항생제의 개발이 가능 해 질 것이라 생각된다.

영양분 차단[편집]

영양분 차단은 항생제를 대체할 잠정적인 전략이 될 수 있다. 철분 공급의 제한은 인체 내에서 세균의 급증을 막는 한가지 수단이다. 체내에서 철분을 빼내가는 메커니즘은 병원균 사이에서 거의 공통적이다. 이러한 것을 이용해서, 많은 연구진들이 철분을 제거하는 새로운 킬레이트제를 만들고 있다. 이 킬레이트는 다른 병원균들이 사용할 철분을 미리 없애버리는 것이다. 물론 이것은 철분 과다 등 세균 감염이 아닌 다른 상황에 쓰이는 킬레이트 치료와는 다른 것이다.

백신[편집]

많은 사람들이 백신을 MDRO 대응 방책으로 거론한다. 사실 백신은 면역 조절과 증강에 의지하게 되는 대규모 치료에 적합하다. 이 방법은 감염 된 혹은 감수성이 있는 숙주의 면역계를 강화시켜, 매크로파지(macrophage)의 활동을 늘리고, 또 항체의 생산을 늘린다. 그리고 염증반응을 포함한 다른 면역 반응을 더욱 증진 시킨다.

매크로파지가 세균을 애워싸고 먹어치우는 것 처럼, 다양한 바이오테라피에서 세균을 먹어치우는 개체가 이용된다. 그러한 개체들에는 원생동물과 거머리가 대표적이다.

생균제(probiotics)[편집]

생균제는 기존의 항생제를 뛰어넘을 새로운 대체재이다. 살아있는 생물을 도입하게 되는데, 그것이 세균과 경쟁하므로 인해 콜로니를 없애는데 도움을 줄 것이라 예측된다.

항생제의 독성[편집]

항생제는 몸 속 미생물의 번식 및 작용을 억제하는 역할을 하기 때문에 몸에 유익한 미생물과 해로운 미생물의 작용을 구분하지 않고 억제한다. 이와 같은 항생제의 작용은 수많은 미생물들과 공존하는 인체 또는 동물에게 악영향을 줄 수 있다. 실제로 최근 밝혀진 바에 따르면 항생제 투여가 대장에 사는 유익한 세균인 유산균을 죽이고, 해로운 대장균의 작용을 촉진하여 대장염 등의 장 질환을 유발한다는 결과도 있다.

같이 보기[편집]

각주[편집]

  1. Marino PL. 〈Antimicrobial therapy〉, 《The ICU book》. Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins, 817쪽. ISBN 0-7817-4802-X
  2. Larson E (2007년). Community factors in the development of antibiotic resistance.. 《Annu Rev Public Health》 28: 435–447. PMID 17094768. doi:10.1146/annurev.publhealth.28.021406.144020.
  3. Slama TG, Amin A, Brunton SA, et al. (2005년 July월). A clinician's guide to the appropriate and accurate use of antibiotics: the Council for Appropriate and Rational Antibiotic Therapy (CARAT) criteria. 《Am. J. Med.》 118 Suppl 7A: 1S–6S. PMID 15993671. doi:10.1016/j.amjmed.2005.05.007.
  4. Hawkey PM (2008년 September월). The growing burden of antimicrobial resistance. 《J. Antimicrob. Chemother.》 62 Suppl 1: i1–9. PMID 18684701. doi:10.1093/jac/dkn241.
  5. [ http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=115&oid=052&aid=0000104201 항생제 과처방 명단 공개 기사]
  6. Mellon, M et al. (2001) Hogging It!: Estimates of Antimicrobial Abuse in Livestock, 1st ed. Cambridge, MA: Union of Concerned Scientists.
  7. (accessed Nov 12, 2008)
  8. (accessed Nov 12, 2008)

출처[편집]

  • 성덕모의 건강이야기2, 성덕모 지음, 가리온, 2005.

바깥 고리[편집]