항생제의 작용기전 및 작용기전에 따른 분류
항생제(Antibiotics)
항생제는 인류의 건강을 보호하는 데 사용되는 중요한 의약품입니다. 항생제란 일반적으로 감염성 질환과 미생물에 의한 세균 감염을 치료하는 데 사용되는 약물을 말합니다. 항생제는 세균의 증식과 성장을 억제하거나 세균을 죽이는 효과를 나타냅니다. 미생물이 생존 경쟁관계에 있는 세균을 억제하기 위해 만드는 물질로 자연에서 우연히 발견되었습니다. 항생제는 그 작용기전에 따라 다양하게 분류되고, 세균의 종류에 맞추어 치료에 효과적인 작용기전의 항생제를 선택하여 사용됩니다. 이 글에서는 항생제의 작용기전과 주요 분류에 대해 간단히 살펴보겠습니다.
1. 항생제의 역할
항생제는 주로 세균(박테리아)의 감염을 치료하는 데 사용되며, 일부 곰팡이, 그리고 일부 원생동물에 의한 감염을 치료하는 데에도 사용됩니다. 이러한 감염은 통증, 열, 붓기 및 일반적으로 병의 증상을 유발합니다.
2. 항생제의 작용기전
항생제의 작용기전은 크게 5가지로 분류됩니다.
2.1. 세포벽 합성 억제
세포 벽 저해 항생제는 박테리아의 세포 벽 생성을 방해하는 데 작용합니다. 이로써 박테리아는 허약해지고 사멸하게 됩니다. 해당 기전의 항생제로는 베타락탐계[페니실린(Penicillin), 세팔로스포린(Cephalosporin), 카바페넴(carbapenem), 모노박탐(Monobactam)], Disaccharide pentapeptide 유리억제 하여 세포벽 합성을 억제하는 반코마이신(Vancomycin), Lipid carrier의 활성화를 억제하여 세포벽 합성을 억제하는 포스포마이신(Fosfomycin), 바시트라신(Bacitracin) 등이 있습니다.
2.2. 세포막 투과성 변화
세포막 투과성 변화제는 박테리아의 세포막의 투과성을 변화시켜 세포막을 터뜨려 박테리아를 사멸시킵니다. 이러한 기전의 항생제는 과량 투여 시 인체 세포에도 독성을 일으키므로 사용 시 주의를 요합니다. 해당 기전의 항생제로는 폴리믹신(Polymyxin), 리포펩타이드(LIpopeptide), 암포테리신 B(Amphotericin B), 아졸계열(azole)[케토코나졸(Ketoconazole), 플루코나졸(Fluconazole), 이트라코나졸(Itraconazole)등], 나이스타틴(nystatin) 등이 있습니다.
2.3. 단백질 합성 억제
단백질 합성 억제 항생제는 박테리아의 단백질 합성을 방해하여 성장과 복제를 중지시킵니다. 세포가 생존하기 위해서는 생존에 필요한 단백질이 합성되어야 합니다. 단백질은 세포 내의 리보솜을 통해서 합성되는데, 박테리아와 인체 세포의 리보솜 구성이 달라 박테리아의 리보솜만을 억제하여 효과를 나타냅니다. 해당 기전의 항생제로는 박테리아의 30S 리보솜에 작용하는 테트라싸이클린(Tetracyclines), 아미노글리코사이드(Aminoglycosides), 50S 리보솜에 작용하는 마크로라이드(Macrolides), 린코사미드(lincosamide), 클로람페니콜(Chloramphenicol), 클린다마이신(Clindamycin), 기타로 tRNA합성효소에 isoleucine과 경합하여 isoleucyl tRNA의 양적인 고갈을 유발하여 단백질 합성을 억제하는 무피로신(Mupirocin), 옥사졸리디논계열(oxazolidinone) 항생제로 단백합성 initiation complex가 만들어지기 전단계에 작용하여 단백합성을 원천적으로 봉쇄하는 작용기전 리네졸리드(Linzolid)등이 있습니다.
2.4. 핵산 합성 억제
핵산(Nucleic acid) 합성 억제 항생제는 박테리아의 증식에 필요한 과정인 핵산 대사를 방해하여 DNA 복제와 RNA 합성을 저해합니다. 해당 기전의 항생제로 대표적으로 퀴놀론(Quinolone)[플루오로퀴놀론계(Fluoroquinolones): 시프로플록사신(Ciprofloxacin), 레보플록사신(Levofloxacin), 목시플록사신(Moxifloxacin)등]과 결핵약으로 사용되는 리팜피신(Rifampicin) 등이 있습니다. 퀴놀론은 DNA gyrase의 작용을 억제하여 항균 효과를 나타내는 기전입니다. 평상시엔 슈퍼 코일형태의 DNA가 DNA합성 시 그 슈퍼코일이 풀리게 되고, DNA gyrase라는 효소는 합성 후에 다시 풀린 DNA를 슈퍼코일로 꼬임을 생성해 주는 역할을 하는 효소입니다. 퀴놀론은 이과정을 억제하여 DNA를 파괴하는 작용을 나타냅니다. 리팜피신은 DNA dependent RNA polymerase에 결합 RNA 합성을 억제합니다.
2.5. 엽산 합성 억제
엽산(Folic acid)은 핵산 합성에 반드시 필요한 물질이며, 인체 세포와 박테리아는 생존을 위하여 서로 다른 방법으로 엽산을 얻습니다. 인체 세포는 엽산을 생합성할 수 없어서 외부로부터 음식으로 섭취하나, 박테리아는 자체 생합성을 통해 얻습니다. 박테리아의 엽산 생합성 과정을 억제하여 항균효과를 얻는 기전입니다. 대표적인 항생제로 설폰아마이드(Sulfonamide), 트리메토프림(Trimethoprim)이 있으며, 두 항생제는 박테리아의 엽산 생합성 과정 중 서로 다른 단계를 억제하여 병용하여 사용 시 항균효과를 상승시킵니다. 병용하여 임상에서 많이 사용하는 Bactrim(Trimethoprim-sulfamethoxazole)이 있습니다.
항생제의 의의
항생제는 감염 질환을 치료하는 중요한 의약품으로, 다양한 작용기전과 분류로 나뉩니다. 박테리아와 기타 병원체에 대한 효과적인 치료를 제공하며, 의료 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다.