[약물정리] 작용기전별 항생제 종류 및 특징 정리

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안녕하세요. 널스드림입니다.

임상에서 가장 자주 다루고 투여하는 항생제에도 작용기전에 따라 나뉜다는 거 알고 계신가요? 대표적으로 세포벽 합성 저해 항생제, 세포막 파괴 항생제, 증식 저해 억제제 이 3가지가 대표적이라고 할 수 있는데 이번에는 이 3가지의 작용기전에 따른 항생제에 대해 정리해 봤습니다. 일후에 좀 더 세부적으로 대표적안 주요 항생제에 속하는 계열별 항생제에 속하는 대표적인 항생제에 대해 세부적으로 다루어 보겠습니다.

 

 

1. 세포벽 합성 저해 억제제 

이 항생제에 대한 원리는 세균은 세포벽에 둘러 싸여 있는데 이 세포벽은 세균을 지키고 방어하는 역할을 합니다.

- 인체 세포는 세포벽이 없어 사람에게는 영향을 주지 않으면서 세균은 죽이는 역할을 합니다.

세균이 세포벽을 합성하려면 PBP(Penicillin-Binding Protein)라는 것이 필요한데, 대표적으로 β-Lactam계 항생제가 대표적이라고 할 수 있습니다. β-Lactam계 항생제는 이 PBP에 결합하여 세포벽 합성을 억제하여 항균 작용을 합니다. 여기에는 페니실린 · 세팔로스포린 · 모노박탐 ·  카바페넴 등이 있습니다.

 

*참고

페니실린 결합 단백질 (PBP)은 페니실린에 대한 친화성과 결합을 특징으로 하는 단백질 그룹입니다. 그들은 많은 박테리아의 정상적인 구성 요소입니다. 이름은 단백질이 발견된 방식을 반영할 뿐입니다. 모든 β-lactam 항생제 ( glutamine synthetase를 억제하는 tabtoxinine-β-lactam 제외 )는 박테리아 세포벽 합성에 필수적인 PBP에 결합합니다. PBP는 트랜스펩티다아제 라고 하는 효소 하위 그룹의 구성원입니다.

 

반면에, Non β-Lactam계 항생제도 있는데, 이것은 다른 경로로 세포벽 합성을 억제하여 항균 작용을 하며 여기에는 반코마이이신 · Bacitracin · Fosfomycin · Cycloserine이 대표적입니다. 반코마이신은 이당류 펜타펩타이드(Pentapeptide)라는 것을 유리를 억제하고, Bacitracin · Fosfomycin은 지질 운반체의 활성화 억제 작용을 하고, Cycloserinedms 새포벽 전구물질이라고 불리는데 D-Alanine과 결합하여 항균 작용을 합니다.

 

*참고

펜타펩타이드에서 펜타는 5가지를 의미하고 펩타이드는 아미노산 단위체들이 인공 혹은 자연적으로 결합한 종합체를 의미합니다.

 

2. 세포막 파괴 항생제

이 항생제는 세균의 세포막 투과성을 변화시켜서 세포막의 기능을 억제하여 세균을 사멸하는 원리입니다. 세포를 보호하는 세포막은 선택적 능동수송 능력이 있어 이를 통해 세포 내 구성물질을 조절할 수 있습니다. 투과성의 변화로 고분자 물질 혹은 이온이 세포 외로 빠져나가면 세포는 죽게 되는 것입니다. 여기서 그람음성균에 사용하는 항생제와 진균에 사용하는 항진균제로 구분되어집니다.

그람음성균에 사용하는 항생제인 Polymyxin은 세포막의 인지질에 작용하여 세포막을 파괴하고 구성물질이 세포 외로 빠져나가게 만들어 세균을 죽게 합니다. 특히, 인체 세포에도 독성과 부작용을 보여 거의 외용제인 연고나 안약에도 사용하기도 합니다.

진균에 사용하는 항진균제에서는 Polyene와 Azole계가 있는데 이는 여성에게 흔히 있는 질환인 칸디다증과 백선에 사용하기도 합니다.

Polyene계는 대표적으로 니스탄틴이 있는데 진균의 세포막의 에르고스테롤과 결합하여 세포막의 투과성을 변화시켜 진균을 사멸합니다. 반면에 Azole계는 Triazole계와 Imidazole계로 나뉘는데 Sterol-α-demethylase라는 효소를 억제하여 세포막에 에르고스테롤의 합성을 방해합니다.

 

3. 증식 저해 항생제

세균이 증식하기 위해서는 엽산이라는 물질을 이용하여 유전 물질인 DNA와 RNA를 만들고, 만들어진 DNA와 RNA에서는 단백질을 합성합니다. 또 리보솜이라는 물질은 세포질의 세포 소기관에 속하며 RNA를 인식하여 단백질을 합성합니다. 여기서 증식 단계 중에서 어느 부분을 억제하느냐에 따라서 엽산 합성 저해 억제제, 핵산 합성 저해 항생제, 단백질 합성 저해 항생제로 분류 됩니다.

엽산 합성 저해 항생제

세균은 핵산 합성에 필요한 엽산을 자체적으로 생합성 할 수는 있어도 외부에서 만든 엽산은 이용할 수 없다는 점을 이용하여 세균을 죽이는 항생제입니다. 엽산은 핵산과 단백질 합성에 중요한 전구물질로 작용합니다.

대표적으로 Sulfonamide와 Trimethoprim이 있는데 이는 엽산 합성 과정의 다른 과정을 차단하여 병용 투여하면 상승작용 효과가 있어 복합체로 많이 사용합니다.

핵산 DNA 합성 저해 항생제

세균의 DNA 해석 및 RNA 형성을 방해하여 세균을 죽게 하는 항생제입니다. 대표적으로 Ouinolone이 있는데 DNA Gyrase에 작용하여 DNA 합성을 방해합니다. 이 DNA Gyrase는 DNA 합성 시 DNA 가닥을 꼬거나 푸는 역할을 합니다.

핵산 RNA 합성 저해 항생제

Rifampicin이 DNA 주형으로 하여 RNA를 합성하는 RNA 종합 효소를 억제하여 DNA-의존 RNA 합성 과정을 방해함으로써 세균 세포를 죽게 합니다.

 

단백질 합성 저해 항생제

세균의 리보솜에 작용하여 단백 합성을 방해함으로 세균을 죽게 합니다. 세균의 리보솜은 70s 복합체로 30s와 50s가 결합된 2개의 단위체입니다. 반면에 인체 세포의 리보솜은 80s 복합체(40s+60s)로 항생제의 영향을 받지 않습니다.

- 30s 리보솜 억제 항생제로 Aminoglycoside계 · Tetracycline계가 대표적입니다. Aminoglycoside계는 30s와 결합 m-RNA의 전달암호를 잘못 판단하게 하여 불필요한 단백질을 만들게 하고, Tetracycline계는 t-RNA와 m-RNA가 결합하는 것을 방해합니다.

- 50s 리보솜 억제 항생제에는 Macrolide ·Lincosamide ·Chloramphenicol 등이 있습니다.

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참고문헌
주혜선. 2019. 암또의 임상노트2. 포널스 출판사
위키백과. 우리 모두의 백과사전

생화확백과