세균에 작용하는 기전에 따라 다른 항생제

항생제는 세균을 죽이는 기전에 따라 항생제의 단점을 보완하고, 새로운 균에 대한 항균력을 갖도록 개발되었습니다.

항생제들은 세균의 특정한 생명 유지 과정에 작용하는 기전에 따라 5가지 주요 분류로 나뉩니다. 각 분류에 속하는 항생제는

특정 세균의 성장을 억제하거나 사멸시킵니다.

항생제가 작용하는 5가지 세균 억제 과정

 

1. 세포벽 합성 억제제 (Inhibitors of Cell Wall Synthesis)

세포벽은 세균의 형태를 유지하고 외부 환경으로부터 보호하는 중요한 구조입니다. 세균의 세포벽의 주성분은 펩티도글리칸이라는 다당류의 짧은 펩티드 고리가 결합한 화합물입니다. 세균이 환경의 강한 삼투압을 견디고 독특한 형태를 유지할 수 있는 것은 펩티도글리칸층이 세포를 둘러싸고 있기 때문에 세균은 강한 삼투압에 견디고 고유의 형태를 유지합니다.

 

 

세포벽 합성 억제제는 세균 세포벽의 주요 구성 성분인 펩티도글리칸의 합성에 필요한 효소의 활성을 억제하여 세균을 사멸시킵니다. 특히, 트랜스펩티다아제(transpeptidase)라고도 불리는 페니실린 결합 단백질(Penicillin-Binding Proteins, PBPs)에 결합하여 펩티도글리칸 사슬의 교차 결합 형성을 막습니다.

 

이러한 작용 기전은 세균에 선택적으로 작용하고 인체 세포에는 세포벽이 없기 때문에 비교적 독성이 낮지만, 반면에 페니실린 알레르기와 같은 과민 반응이 나타날 수 있으며 세균은 PBPs의 변형 또는 세포벽 합성 경로의 우회 등을 통해 내성을 획득할 수 있습니다.

대표적 항생제	성분명	약품명
세포벽 합성 억제제 (Inhibitors of Cell Wall Synthesis)	페니실린 (Penicillins)	아목시실린, 암피실린 등
	세팔로스포린 (Cephalosporins)	세파클러, 세프트리악손 등
	카바페넴 (Carbapenems)	이미페넴, 메로페넴 등
	글리코펩티드 (Glycopeptides)	반코마이신, 테이코플라닌 등

 

 

2. 단백질 합성 억제제 (Inhibitors of Protein Synthesis)

 

세균은 단백질 합성을 통해 생존에 필요한 효소, 구조 단백질 등을 생성합니다. 단백질 합성 억제제는 세균의 리보솜에 결합하여 mRNA 해독, tRNA 결합, 펩티드 결합 형성 등의 과정에서 단백질 합성을 방해함으로써 세균의 성장을 억제하거나 사멸시킵니다.

이러한 작용기전은 광범위한 세균에 작용할 수 있지만, 신장 독성, 위장장애, 청각 장애 등의 부작용이 있고 세균은 리보솜 변형, 약물 배출 펌프 활성화 등을 통해 내성을 획득할 수 있습니다.

대표적 항생제	성분명	약품명
단백질 합성 억제제 (Inhibitors of Protein Synthesis)	아미노글리코사이드 (Aminoglycosides)	겐타마이신, 토브라마이신 등 (30S 리보솜에 결합)
	테트라사이클린 (Tetracyclines)	독시사이클린, 미노사이클린 등 (30S 리보솜에 결합)
	마크로라이드 (Macrolides)	에리트로마이신, 아지트로마이신 등 (50S 리보솜에 결합)
	린코사미드계(Lincosamides)	클린다마이신, 린코마이신 등 (50S 리보솜에 결합)
	옥사졸리디논계(Oxazolidinones)	리네졸리드, 테디졸리드 등 (50S 리보솜에 결합)

 

3. 핵산 합성 억제제 (Inhibitors of Nucleic Acid Synthesis)

 

 

세균의 DNA 복제, RNA 전사 등의 핵산 합성 과정은 생존에 필수적입니다. 핵산 합성 억제제는 이러한 과정을 방해하여 세균의 성장을 억제하거나 사멸시킵니다. 세균은 DNA 자이레이즈 변형, 약물 배출 펌프 활성화 등을 통해 내성을 획득할 수 있습니다.

 

퀴놀론계 항생제는 DNA 복제를 억제하여 세균의 성장을 막는 항생제입니다. 초기 퀴놀론계 항생제는 주로 요로 감염 치료에 사용되었지만, 이후 세대에서는 요로 감염, 호흡기 감염 등 광범위한 세균에 사용될 수 있도록 개발되었습니다.

대표적 항생제	성분명	약품명( 작용기전/치료제)
핵산 합성 억제제 (Inhibitors of Nucleic Acid Synthesis)	퀴놀론 (Quinolones)	시프로플록사신, 레보플록사신 등 (DNA 자이레이즈 억제)
	리팜핀 (Rifampin)	(결핵치료제)
	니트로이미다졸계(Nitroimidazoles)	메트로니다졸 (Metronidazole)

 

4. 세포막 기능 억제제 (Inhibitors of Cell Membrane Function)

세포막은 세균의 세포 내외 물질 이동을 조절하고 세포의 형태를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 세포막 기능 억제제는 세포막의 투과성을 변화시켜 세포 내 물질 누출을 유발해 세포막의 구조 또는 기능을 파괴하여 세균을 사멸시킵니다.

 

댑토마이신은 그람 양성균에 작용하며, 세포막에 삽입되어 탈분극을 유발합니다. 신장 독성, 신경 독성 등의 부작용이 나타날 수 있으나 폴리믹신은 그람 음성균에 주로 작용하며, 다제내성균 감염 치료에 사용됩니다.

 

대표적 항생제	성분명	약품명
세포막 기능 억제제 (Inhibitors of Cell Membrane Function)	폴리믹신계(Polymyxins)	콜리스틴, 폴리믹신 B 등
	댑토마이신 (Daptomycin)

 

5. 대사 경로 억제제 (Inhibitors of Metabolic Pathways)

 

세균은 생존에 필요한 특정 대사 경로를 통해 엽산, 핵산 전구체 등을 합성합니다. 대사 경로 억제제는 특정 대사 효소의 활성을 억제하고 대사 경로에 필요한 전구체의 합성을 방해하여 세균의 성장을 억제합니다.

 

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

대표적 항생제	성분명	약품명(작용기전/치료제)
대사 경로 억제제 (Inhibitors of Metabolic Pathways)	설폰아미드 (Sulfonamides)	설파메톡사졸 등
	트리메토프림 (Trimethoprim	코트리목사졸(설폰아미드 병용투여)
	아이소니아지드 (Isoniazid	(결핵균의 미콜산 합성 억제)

 

 

이러한 작용 기전을 이해하는 것은 효과적인 항생제 선택과 내성 문제 해결에 필수적입니다. 특히, 임상에서 적절한 항생제를 선택하고, 내성균의 출현을 억제하며, 새로운 항생제 개발 전략을 수립하는 데 매우 중요합니다.