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세균에 미치는 영향에 따른 분류

  • 정균 효과 (Bacteriostatic effect): 항생제와 세균 내 구조 결합이 약하면 (혹은 가역적으로 결합하면) 항생제는 세균의 증식을 억제하는 정도에만 머물고 죽이지는 못한다. 이를 정균 효과라 하며, 정균 효과를 보이는 항생제를 제거하면 세균이 다시 증식할 수 있다.
  • 살균 효과 (Bactericidal effect): 항생제가 세포와 비가역적으로 결합하여 그들이 갖는 기능을 완전히 억제한다면, 항생제는 세균의 증식을 억제하는 단계를 넘어 완전히 사멸시킨다. 이를 살균 효과라 한다.

자연물질을 이용한 시대

작용기전에 따른 분류01
  • 작용기전에 따른 분류

    • 1.세포벽 합성 억제

      • - Cell wall synthesis: Cycloserine, ,Vancomycin, Bacitracin, Penicillins, Cephalosporins, Carbapenems
    • 2. 세포막 투과의 변화

      • - Cytoplasmic membrane structure: Polymyxins, Daptomycin
    • 3. 단백 합성 억제

      • - Protein synthesis(50S inhibitors): Erythromycin(macrolides),chloramphenicol, Clindamycin, Lincomucin
      • - Protein synthesis(30S inhibitors): Teracyclines, Spectinomycin, Streptomycin, Gentamicin, Kanamycin, Amikacin, Nitrofurans
      • - Protein synthesis(tRNA): Mupirocin, Puromycin
    • 4. 엽산 합성 억제

      • - Folic acid metabolism: Trimethroprim, Sulfonamides
    • 5. 핵산 합성 억제

      • - DNA gyrase: Nalidixic acid, Ciprofloxacin, Novobiocin
      • - RNA elongation: Actinomycin
      • - DNA-directed RNA polymerase: Rifampin, Streptovaricins
작용기전에 따른 분류02
  • 항생제

    • 세포벽 합성 억제

      • - B-lactam: Penicillin, Cephalosporin, Monobactam, Carbapenem
      • - Glycopeptide: Vancomycin, Teicoplanin
    • 세포막 투과의 변화

      • - Polymyxins, Amphotericin B, Azole, Nystatin
    • 단백 합성 억제

      • - Aminoglycoside, Tetracycline, Macrolide, Linosamide, Amphenicols
    • 핵산 합성 억제

      • - Quinolone, Rifampin
    • 엽산 합성 억제

      • - Sulfonamides, Trimethroprim

Ⅰ. 미생물로부터 개발된 항생제의 시대

세균은 인체 세포에 없는 구조인 세포벽에 둘러싸여 있는데, 일부 항생제는 이러한 세포벽 합성의 각 단계를 저해하여 세균을 파괴시켜 항균작용을 보여준다. 대표적인 항생제는 베타락탐계 항생제 (penicillin, cephalosporin, monobactam, carbapenem 등)와 glycopeptide가 해당된다.

  1. 베타락탐계 : 화학구조상 베타락탐고리를 기본 구조로 하는 항생제를 말한다. 의료 현장에서 가장 폭넓게 사용되고 있다.
    • 페니실린 화학구조
    • 세팔로스포린 화학구조
    • 페니실린계 : 처음 사용된 직후 그람양성균인 포도알균 감염증 치료에 아주 극적인 효과를 발휘하였으나, 사용량이 증가하여 내성을 보이기 시작하였다.
      베타락탐 분해효소를 비가역적으로 억제하는 클라블란산(clavulanic acid), 설박탐(sulbactam) 및 타조박탐(tazobactam)등 베타락탐 분해효소 억제제는 항균력은 거의 없지만 베타락탐 분해효소에 의해 가수분해가 잘되는 박테락탐 항생제와 병합된 약제로 상품에 되어 사용되고 있다.
      일반명
      페니실린 G (penicilln G)
      아목시실린 (amoxicillin)
      암피실린 (ampicillin)
      피페라실린 (piperacillin)
      아목시실린/클라불린산(amoxicillin/clavulanic acid)
      암피실린/설박탐(ampicillin/sulbactam)
      피페라실린/타조박탐(piperacillin/tazobactam)
    • 세팔로스포린계 : 세팔로스포린계 항생제는 항균영역 및 특징에 따라 1세대부터 최근 5세대까지 구분한다. 세대의 구분은 각 세대별 효과적인 항균영역의 차이가 있는 것이며, 세대가 높아진다고 해서 강력한 항생제를 의미하지는 않는다.
    • 모노박탐계 : 베타락탐 고리 단독으로 구성된 약제로, 그람음성균에 대한 항균력이 매우 좋으며 베타락탐 항생제에 과민반응을 보이는 경우에도 교차 과민반응을 갖지 않아 유용하게 쓰일 수 있다.
      일반명
      세파졸린(cefazolin)
      세팔렉신(cephalexin)
      세파클러(cefaclor)
      세프메타졸(cefmetazole)
      세포티암(cefotiam)
      세푸록심(cefuroxime)
      세포탁심(cefotaxime)
      세프트리악손(ceftriaxone)
      세프타지딤(ceftazidime)
      세페핌(cefepime)
    • 카바페넴 : 항균 영역이 넓은 항생제로 그람양성균 음성균에 모두 항균력이 좋은 항생제이다.
      일반명
      이미페넴/실라스타틴(imipenem/cilastatin)
      메로페넴(meropenem)
      도리페넴(doripenem)
      에르타페넴(artapenem)
  2. Glycopeptide : 주로 그람양성균에만 작용하는 비교적 좁은 항균 영역을 가지고 있으며 vancomycin과 teicoplanin이 포함된다.

Ⅱ.세포막 투과의 변화

세포막은 투과 장벽으로 선택적 능동수송을 수행함으로써 세포 내/외의 고분자 물질과 이온의 균형을 이루게 한다. 일부 항생제는 능동수송에 관여하는 세균의 세포막의 기능을 변화시켜 세균을 사멸시키는데 대표적인 것으로 polymyxin과 항진균제(amphotericin B, ketoconazole, fluconazole, itraconazole 등)가 해당된다. 이러한 항생제는 대량 투여시 인체 세포에도 독성을 일으키므로 사용시 주의를 요한다.

Ⅲ.단백 합성 억제

세포가 생존하기 위해서는 생존에 필요한 단백질이 세포질 내에서 합성되어야 한다. 단백질은 리보솜을 통해서 번역되는데, 세균과 인체 세포의 리보솜 구성이 달라 세균의 리보솜만을 억제함으로서 항균작용을 보이는 항생제들이 있다. Aminoglycoside, tetracycline, macrolide, lincosamide, chloramphenicol 등이 이에 해당된다.

[Aminoglycoside]
일반명
켄타마이신(gentamicin)
토브라마이신(tobramycin)
아미카신(amikacin)
[Tetracycline]
일반명
테트라사이클린(tetracycline)
독시사이클린(doxycycline)
미노사이클린(minocycline)
타이제사이클린(tigecycline)
[Macrolide]
일반명
에리스로마이신 (erythromycin)
클라리스로마이신 (clarithromycin)
아지스로마이신 (azithromycin)

Ⅳ.핵산 합성 억제

세균 증식에 필요한 과정인 DNA 복제와 전사, RNA 생성을 방해하여 항균작용을 보이는 항생제들이 있다. 대표적인 항생제가 quinolone과 항결핵제로 사용되는 rifampicin이다.

[Fluoroquinolone]
일반명
시프로플록사신(ciprofloxacin)
레보블록사신(levofloxacin)
목시플록사신(moxifloxacin)

Ⅴ.엽산 합성 억제

엽산은 핵산 합성에 반드시 필요한 물질이며, 인체 세포와 세균은 생존을 위하여 서로 다른 방식으로 엽산을 얻는다. 인체 세포는 엽산을 생합성할 수 없어 외부 음식으로 섭취함으로써 얻으나, 세균은 자체 생합성을 하여 얻는다. 따라서 엽산 생합성 과정에 장애를 주어 항균작용을 보이는 항생제들이 있다. Sulfonamide와 trimethoprim이다. 두 항생제는 서로 다른 합성 단계를 억제하여 병용사용 시 항균효과를 상승시키는 역할을 한다.

출처
최수미, 적절한 항균제 선택의 원칙. J Korean Med Assoc. 2019 Jun;62(6):335-344.
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안상현(역), 아마사와 히로 , 항생제 마스터 도서출판 대한의학, 2018. p.94 -138