항세균제

항세균제는 항균제의 하위 분류로 미생물 중 세균의 생장이나 생존을 억제하는 천연화합물 또는 합성화합물을 말한다. 항균제와 마찬가지로 직접 미생물에서 천연화합물을 분리하거나, 이를 기반으로 일부 구조를 변경한 반합성 화합물이나 인공 화합물을 합성하는 방식으로 만들어 진다.

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1940년대 이후부터 사용된 항세균제는 시간이 흐름에 따라 안정성, 투여방식, 흡수율, 항균 스펙트럼(범위) 및 내성문제 등에 대응하는 다양한 종류가 개발되었다. 우선 항세균제에 따라 항균 스펙트럼이 다른데, 표적세균의 범위를 크게 그람양성세균, 그람음성세균(Rickettsia, Chlamydia, 나선균, 이를 제외한 그람음성세균)으로 나누어 이들 모두에 작용하면 광범위 항세균제, 이들 중 일부에 작용하면 중범위 항세균제 등으로 구분할 수도 있지만, 일반적으로는 항세균제의 구조적 특성과 작용기전에 따라 구분한다. 대표적으로 세포벽 합성 억제제, 단백질 합성 억제제, 핵산 합성 억제제, 세포막 기능 저해제로 분류한다.

세균의 세포벽은 세균 특이적 구성성분인 펩티도글리칸(peptidoglycan)의 교차결합으로 이루어져 있어 세균에 대한 선택적 항균작용의 표적이 된다. 특히, 증식 중인 세균의 세포벽 합성을 저해하면 세포는 구조적 안정성을 상실하고 결국 삼투압을 견디지 못하여 파괴된다. 세포벽 합성을 저해하는 항세균제는 작용하는 세포벽 합성 단계에 따라 분류할 수 있다.

단백질은 세균이 생장하고 세포를 유지하는데 필수적인 요소이다. 따라서 단백질의 합성이 저해되면 세균은 생장이 저해되거나 사멸하게 된다. 또한 세균의 단백질 합성 과정의 핵심인자인 리보솜(ribosome)은 인체 세포와 다르게 30S와 50S 단위체로 이루어져 선택적 항균작용이 가능하다. 단백질 합성 저해 항균제는 저해하는 표적에 따라 분류할 수 있다.

DNA의 복제와 RNA로의 전사 과정은 세균 생장과 증식 및 대사에 필수적인 과정이므로, 핵산 합성을 저해하면 항균작용이 나타난다. 핵산 합성 저해 항균제는 핵산 합성 단계 및 표적에 따라 분류된다.

RNA 합성을 특이적으로 저해하는 항세균제로는 결핵이나 나병의 1차 치료제로 사용되는 rifampicin이 있는데, 이는 rifamycin을 개량한 반합성 물질로, RNA 중합효소 β 단위체에 특이적으로 결합한다. 세균 RNA 중합효소에 대한 친화도가 진핵생물 RNA 중합효소에 비해 2,000배, 미토콘드리아 RNA 중합효소에 비해100배 이상 높기 때문에 세균에 대한 선택 적 항균활성을 보인다.

세포질을 감싸고 있는 세포막은 세포 내부의 구성물질의 농도를 조절하는 선택적 투과 장벽이다. 세포막이 투과기능을 상실하면 세포 내∙외부 간 물질의 농도 구배가 더 이상 유지되지 못하고 세포 밖으로 이온과 핵산 등의 고분자가 빠져 나와 세포가 파괴된다. 세균의 세포막은 인체 세포막과 달라 선택적 화학요법이 가능하다. Polymyxin이 대표적인 세포막 기능 저해 항균제이다. Bacillus polymyxa에서 분리된 polypeptide계 물질 중 polymyxin B와 colistin (polymxyin E)가 항세균제로 사용되고 있다. Polymyxin은 그람음성세균 세포막의 구성성분인 lipopolysccharide (LPS)에 선택적으로 결합하여 세포 외막(outer membrane)에 침투하여 세포막의 기능을 저해한다. 그람양성균은 세포벽이 두꺼워 polymyxin의 효과가 나타나지 않는다.

조유희/차의과학대학교  

이창로/명지대학교