카바페넴

카바페넴은 베타락탐 환과 함께 피롤린 환이 융합된 형태로 페니실린류와는 다르게 황원자가 없고 이중 결합을 가지고 있으며 6번 위치에서 Acyl amino기 대신에 짧은 알킬기를 가지고 있는 형태이다. 카바페넴은 중증의 세균 감염을 치료하는데 흔히 사용하는 항생제이고, 효과 또한 매우 좋다. 카바페넴은 다제내성세균 감염에 대한 치료제로 사용되기도 한다. 카바페넴은 페니실린, 세팔로스포린과 같은 베타락탐계 항생물질로, 페니실린 결합단백질(penicillin binding protein)에 결합하고 박테리아의 세포벽을 합성하는 과정을 억제하여 박테리아를 사멸한다. 그러나 카바페넴계 항생제는 보통 세팔로스포린류나 페니실린류보다 상대적으로 다양한 균주에 대하여 항균활성을 나타낸다. 뿐만 아니라 카바페넴은 몇 가지 항생제 내성균주에도 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 K. pneumoniae 이나 카바페넴 내성 Enterobacteriaceae 등은 카바페넴 저항성 세균으로써 이러한 세균으로부터 발생된 감염을 치료하는 방법은 아직 거의 존재하지 않기 때문에 최근에 카바페넴에 대한 저항성이 증가하는 현상에 대한 우려가 증가하고 있다.

카바페넴 (출처: )

목차

카바페넴은 제약회사인 Merck & Co.에서 처음 개발되었는데, Streptomyces cattleya로부터 추출한 천연 추출물인 carbapenem thienamycin으로부터 개발되었다. 카바페넴은 말로닐 CoA을 글루타메이트-5-세미 알데히드와 축합하여 5원환을 동시에 형성한다. 이어서 베타락탐 합성 효소는 ATP를 사용하여 베타락탐과 포화된 카바페넴 핵을 형성한 후, 추가적인 산화 과정과 고리 반전 과정을 거쳐서 기본적인 화학 구조를 형성한다. 이와 관련된 항생 물질로 처음 발견된 것은 티에나마이신이며, 그 후 에피티에나마이신 올리반산, 카페티마이신 등이 추가로 발견되었다. 티에나마이신류의 경우는 광범위한 항균 활성 및 강력한 항균력이 있지만 대사적, 물리화학적으로 불안정한 형태이기 때문에 이것을 보완하기 위해 N-포름이미도일기를 도입한 형태인 이미페넴이 개발되었다. 이미페넴의 개발 이후에는 신장에서의 디히드로펩티다아제에 의해서 거의 대사가 안되기 때문에 단독 투여가 가능한 형태인 메로페넴과 비아페넴이 개발되었다.

이미페넴 (출처: )

메로페넴 (출처: )

카바페넴은 페니실린, 세팔로스포린과 같은 베타 락탐 계열의 항생제이다. 카바페넴은 페니실린류가 결합하는 단백질에 결합하기 때문에 세포벽 합성을 억제하여 세균을 사멸시킨다. 그러나, 이들 제제는 대부분의 세팔로스포린 및 페니실린과 비교하여 더 넓은 범위의 항균활성을 개별적으로 나타내게 된다.

카바페넴류의 항생물질은 그람 음성 박테리아에 대한 광범위한 스펙트럼 활성을 가진다. 그에 비해서 메티실린 내성 황색포도상구균이나 장구균 등의 그람 양성균에 대한 스펙트럼 활성은 상대적으로 좁은데 이는 그람 양성 세균의 페니실린 결합 단백질에는 결합이 어렵기 때문이다. 그렇기 때문에 카바페넴류 항생물질은 그람 양성 박테리아에 보다 넓은 항균 스펙트럼을 가지는 2차 항세균제와 함께 사용된다. 카바페넴류에서 도리페넴, 메로페넴, 그리고 이미페넴의 경우는 대부분의 Enterobacteriaceace 종을 포함하는 활성 스펙트럼 범위를 가진다. 또한 카바페넴은 세팔로스포린에 대해서 내성을 가지고 있는 E. coli나 K. pneumoniae의 대부분 균주를 상대로 대해 항생 활성을 유지한다. 또한, 이니페넴, 도리페넴 및 메로페넴은 Pseudomonas aeruginosa 및 Acinetobacter 속의 대부분의 균주에 대해 높은 활성을 가지기 때문에 폐렴 등 녹농균 감염증에도 활용된다. 다른 항생제들에 대해서 이 병원체들에 대해서 내성을 가지는 경우가 많으므로 카바페넴류 항생제가 이들에 대해서 활성을 가진다는 점은 특히 큰 장점이다. 카바페넴 류 항생제는 페니실린에 대해서 저항성을 가지는 균주에 대해서도 높은 활성을 가진다. 또한 카바페넴은 Bacteroides fragilis 등과 같은 혐기성균에 대해서도 우수한 활성을 나타내는 항생제이다.

카바페넴을 통해 치료하는 사람들에게 치명적인 알러지 반응을 일으킬 수 있다. 카바페넴류 항생물질 중에서 특히 이미페넴과 메로페넴은 고용량을 사용할 경우 발작을 일으킬 수 있기 때문에 용량을 제한하여 사용해야만 한다. 또한, 카바페넴은 광범위한 항생제이기 때문에 Clostridium difficile의 감염으로 발생되는 설사가 부작용으로 발생할 수 있다. 여기에 추가적으로 페니실린에 대해서 알러지 반응을 나타내는 환자들은 카바페넴류 복용에 대해서 교차 반응이 유발될 수 있다.

페니실린결합단백질, 황색포도상구균, 세팔로스포린, 그람양성균, 베타락탐계, 항생제 내성, 항세균제, 다제내성, 혐기성, 세포벽, 항생제, 녹농균, 장구균, 균주, 세균

유진철/조선대학교

김근필/중앙대학교