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793 M I C R O B I O L O G Y C H A P T E R 21 항균제 및 항균요법 학습목차 21.1 항균제의 역사  21.2 항균제의 기초 21.3 항세균제의 종류 및 실제 21.4 항진균제의 종류 및 실제 21.5 항원충제의 종류 및 실제 21.6 항바이러스제의 종류 및 실제 21.7 항균제 내성 21.8 항균제의 미래 21.9 요약 류는 항생제 antibiotics 발견으로 삶의 양상이 크게 달라졌다. 폭넓은 외과수술이 가 능해졌고 인간의 수명이 획기적으로 연장되었다. 항생제가 없던 시절의 수명은 45~50년 정도였으며, 당시에는 암과 같은 질병이 생기기도 전에 감염질환으로 사망하 는 경우가 많았다. 인류가 항생제를 처음으로 발견한 것은 고작 80여 년 전의 일이다. 재까지 개발되어 있는 항생제는 수백 가지에 이르지만, 최근 들어 이들 모두에 대해 내 성을 보이는 항생제 내성균에 의한 감염의 출현은 심각한 사회문제로까지 대두되고 있 는 실정이어서, 항생제 시장은 꾸준히 증가하는 추세이다(그림 21.1). 항균제, 즉 항미생물제 antimicrobials 는 미생물의 생장 growth 이나 생존 survival 을 억제할 수 있는 천연화합물 혹은 합성화학물을 의미하며, 항감염제 anti-infectives 라고도 일컫는 . 항균제는 주로 1 mg/ml 이하의 농도에서 작용하는 저분자(150~5,000 Da) 화합물 을 의미하므로, 라이소자임, 박테리오신, peptide 등 분자량이 크거나 생물학적으로 합 성되는 항균제는 바이오항균제 bioantimicrobials 로 구분하여 정의하기도 한다. 항균제는 작 용 대상에 따라 항세균제 antibacterials , 항진균제 antifungals , 항원충제 antiprotozoals , 항바이러 스제 antivirals 등으로 구분하기도 하고, 작용 방식에 따라 생장을 억제하는 항생제 1 와 생 1 일반적으로 항생제는 생장을 억제하는 항세균제만을 의미하기도 한다. 14,000 12,468 Cephalosporins Fluoroquinolones Macrolides and similar Others 4,216 (33.8%) ($mn) 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 ‘07 ‘09F ‘11F ‘13F ‘15F ‘17F 12,789 4,516 (35.3%) 13,181 4,779 (36.3%) 13,201 4,984 (37.8%) 13,199 13,071 5,140 (38.9%) 5,176 (39.6%) 주: 7개 국가(미국, 일본, 프랑스, 독일, 이탈리아, 스페인, 영국) 항생제 시장 규모 기준 자료: Datamonitor 그림 21.1A 세계 항생제 시장의 성장 전망

MICR OBIOL OGY CHAPTER 21 - msk.or.kr · 793 micr obiol ogy chapter 항균제 및 항균요법 21 학습목차 21.1 항균제의역사 21.2 항균제의기초 21.3 항세균제의종류

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793

M I C R O B I O L O G Y C H A P T E R

21항균제 및 항균요법

학습목차

21.1 항균제의 역사 

21.2 항균제의 기초

21.3 항세균제의 종류 및 실제

21.4 항진균제의 종류 및 실제

21.5 항원충제의 종류 및 실제

21.6 항바이러스제의 종류 및 실제

21.7 항균제 내성

21.8 항균제의 미래

21.9 요약

인류는 항생제antibiotics 발견으로 삶의 양상이 크게 달라졌다. 폭넓은 외과수술이 가

능해졌고 인간의 수명이 획기적으로 연장되었다. 항생제가 없던 시절의 수명은

45~50년 정도였으며, 당시에는 암과 같은 질병이 생기기도 전에 감염질환으로 사망하

는 경우가 많았다. 인류가 항생제를 처음으로 발견한 것은 고작 80여 년 전의 일이다. 현

재까지 개발되어 있는 항생제는 수백 가지에 이르지만, 최근 들어 이들 모두에 대해 내

성을 보이는 항생제 내성균에 의한 감염의 출현은 심각한 사회문제로까지 대두되고 있

는 실정이어서, 항생제 시장은 꾸준히 증가하는 추세이다(그림 21.1).

항균제, 즉 항미생물제antimicrobials는 미생물의 생장growth이나 생존survival을 억제할

수 있는 천연화합물 혹은 합성화학물을 의미하며, 항감염제anti-infectives라고도 일컫는

다. 항균제는 주로 1 mg/ml 이하의 농도에서 작용하는 저분자(150~5,000 Da) 화합물

을 의미하므로, 라이소자임, 박테리오신, peptide 등 분자량이 크거나 생물학적으로 합

성되는 항균제는 바이오항균제bioantimicrobials로 구분하여 정의하기도 한다. 항균제는 작

용 대상에 따라 항세균제antibacterials, 항진균제antifungals, 항원충제antiprotozoals, 항바이러

스제antivirals 등으로 구분하기도 하고, 작용 방식에 따라 생장을 억제하는 항생제1와 생

1 일반적으로 항생제는 생장을 억제하는 항세균제만을 의미하기도 한다.

14,00012,468

Cephalosporins Fluoroquinolones Macrolides and similar Others

4,216(33.8%)

($mn)

12,000

10,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0‘07 ‘09F ‘11F ‘13F ‘15F ‘17F

12,789

4,516(35.3%)

13,181

4,779(36.3%)

13,201

4,984(37.8%)

13,199 13,071

5,140(38.9%)

5,176(39.6%)

주: 7개 국가(미국, 일본, 프랑스, 독일, 이탈리아, 스페인, 영국) 항생제 시장 규모 기준자료: Datamonitor

그림 21.1A  세계 항생제 시장의 성장 전망

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존능력의 일종인 병원성pathogenicity 또는 독력virulence을 억제하는 항독력제antipathogenics

로 구분하기도 한다.

21.1 항균제의 역사

항생제는 미생물이 생산하는 물질로 다른 미생물을 죽이거나 생장을 억제하는 물질로

대량생산을 통해 사용하기 전에도 오랜 기간 인류가 사용해 왔다. 중국에서는 치즈의 곰

팡이를 따뜻한 흙과 섞어 상처부위를 치료하였고, 영국에서는 곰팡이가 핀 빵을 갈아서

상처부위를 치료하는 데 사용하였는데, 이러한 “자연 항균제”는 20세기가 시작될 때까

지 민간요법으로 오랜 기간 사용되었다.

(1) Penicillin의 발견과 항생제 시대의 시작

프랑스의 Ernest Duchesne (1874~1912)가 1896년에 진균류인 Penicillium의 항균

활성을 보고한 적이 있었다. Duchesne는 마구간에서 일하는 사람들이 말의 안장을 떼

어 내어 어두운 곳에서 곰팡이가 자라도록 보관하는 것이 안장 때문에 생기는 말의 상

처를 치유하는 데 효과적이라는 이야기를 듣고, 그 곰팡이(후에 Penicillium galucum으

로 동정)의 추출액으로 장티푸스에 감염된 기니피그를 치료하는 실험을 성공적으로 수

행하였다. 이 결과를 파스퇴르연구소에 논문으로 제출하였으나, 그가 젊고 알려지지 않

은 인물이라는 이유 등으로 연구결과가 무시되었다. 이후 1928년에 Alexander Fleming

(1881~1895)은 Staphylococcus aureus황색포도상구균가 자라 있는 한천평판배지에서 오염

된 푸른곰팡이(후에 Penicillium notatum으로 동정)가 균의 생장을 억제하는 현상을 바

탕으로 푸른곰팡이의 배양액에 항균활성이 존재한다는 것을 발견하였고, 이러한 결과를

1929년에 공식적으로 발표하였다. 다만, 이 화합물이 정확히 무엇인지, 감염치료를 위해

체내에서 이 화합물을 안전하게 안정적으로 유지시킬 수 있는 방법이 있는지 등에 대한

그림 21.1B  질환군별 의약약품 시장 전망

항생제 및 백신- 그람음성/슈퍼박테리아 치료제- 제3세계 시장 수요가 많음- 성인 및 프리미엄 백신 시장 증대

항암제/자가면역치료체- 고속 성장 분야- 경쟁이 매우 치열- 표적치료제 및 맞춤 치료제 대세

기타- 수액제제(14%), 안과(13%), 피부 과(8%), 호르몬제제(8%) 등 평균 성장률 상회

호흡기계- 새로운 타겟 표적 NCE 필요- Specialty시장

정신 및 신경계- Umnet needs 큼- 효력 임증에 어려움

심혈관계- 제너릭 점유율이 높아 경쟁 치열

소화기/내분비계- 새로운 MoA의 당뇨치료제 개발 활발

혈액 및 조혈- 부작용 감소 위해 다양한 MoA 시도

근골격계- NCE보다는 life cycle management 주도

성장률

미충족 수요

795

CHAPTER 21 ▶ 항균제 및 항균요법

화학적 지식이 부족했기 때문에 큰 관심을 끌지는 못했다. 하지만, 2차 세계 대전이 시작되

면서, Oxford 대학의 교수였던 Howard Florey와 Ernst Chain 등이 푸른곰팡이 배양액

의 유효성분인 penicillin을 분리하는 데 성공하였고, 동물실험을 통해 항균활성을 증명

하였다. 후에 인체 감염을 효율적으로 치료할 수 있음을 확인하면서 전쟁 기간 중 수많은

생명을 구할 수 있게 되었고, b-lactam이라는 주요 항생제군의 효시가 되었다. 이러한 공

로로, Fleming, Florey와 Chain은 1945년에 노벨생리의학상을 수상하였다(그림 21.2).

(2) sulfa제의 발견과 prodrug의 확인

비슷한 시기에 독일 Bayer(당시에는 IG Farben이라는 염료회사) 실험병리학 및 세

균학 연구소의 의사였던 Gerhard Domagk (1895~1964)(그림 21.3A)은 항균활성

이 있는 염료에 대해 연구하고 있었는데, 그의 6살 딸이 손가락 끝의 상처로부터 시작

된 Streptococcus pyogenes화농연쇄상구균 감염으로 고통받고 있었고, 팔을 절단하지 않으

면 생명이 위태로운 지경에 이르게 되었다. 그는 연구 중이던 붉은색 염료인 prontosil

을 딸에게 투여하면서, 감염부위에서 분리된 연쇄상구균에도 항균활성이 있는지 확인

하였는데, 신기하게도 분리된 연쇄상구균이 한천평판배지에서 생장하는 데에는 전혀

영향이 없었음에도 불구하고, 딸은 감염에서 완전히 회복될 수 있었다. 이는 prontosil

그림 21.2  1945년 노벨상 수상자들, 왼쪽부터 Alexander Flemming, Ernst Borix Chain, Howard 

Florey 

H2NN

H2N

H2N

*HClNH2

NH2

S S

OO

N

O

OSulfanilamide

그림 21.3A 1939년 노벨상 

수상자인 Gerhard Domagk

그림 21.3B Sulfanilamide와 prodrug인 prontosil

796

이 prodrug으로서 동물이나 인체에서만 항균활성을 가지는 물질로 전환되기 때문이었

으며, 항균활성을 띠는 부분은 sulfanilamide로 또 다른 항생제군인 sulfa제sulfonamides

의 효시가 된 것이다(그림 21.3B). Sulfa제는 대표적인 항엽산제anti-folates이며, 세균에

만 존재하는 엽산합성효소인 dihydropteroic acid synthase (DHPS)의 기질 중 하나인

p-aminobenzoic acid (PABA)의 유사체로 DHPS의 활성을 저해한다. 항균제를 이용하

여 세균감염을 치료할 수 있음을 최초로 보인 공로로, Domagk은 1939년에 노벨생리의

학상을 수상하였다.

(3) Streptomycin의 발견과 항생효과의 개념 정립

역시 비슷한 시기에 미국 Rutgers 대학교의 Selman Waksman (1888~1973)은 10,000

여 종의 토양 세균과 곰팡이로부터 항균활성이 있는 화합물을 스크리닝하였고, 1944년

Streptomyces griseus가 만드는 항생제인 streptomycin을 분리하는 데 성공하였다(그

림 21.4). 분리된 streptomycin은 Mycobacterium tuberculosis결핵균의 치료에 탁월한 효

과를 나타내었고, aminoglycosides라는 새로운 항생제군의 효시가 되었으며, 이러한 공

로로 Waksman은 1952년에 노벨생리의학상을 수상하였다. Waksman은 1953년까지

chloramphenicol, neomycin, tetracycline 등 다양한 단백질합성 저해제를 토양미생물

로부터 분리하는 데 성공하였는데, 이러한 천연항생제를 이용하여 주변의 경쟁생체를

억제하는, 이른바 항생현상antibiosis이라는 개념을 정립하게 되었다.

(4) Quinolone의 발견과 인공화합물 항생제 시대의 시작 

최초의 quinolone은 nalidixic acid로 1967년에 처음으로 그람음성간균에 의한 신장

감염 치료를 위해 사용된 바 있다. Nalidixic acid는 George Lesher (1926~1990)(그

림 21.5)가 항원충제인 chloroquine 합성 과정의 부산물로부터 1962년에 처음으로 발

견한 인공화합물 항생제이다. 항균범위antimicrobial spectrum나 항균효능antimicrobial efficacy

(21.2에 자세히 설명)에 비해 체내 동태가 좋지 않아 비뇨기 감염에 제한적으로 사용되

었다. 1970년대에 들어서 다양한 방식으로 약물개량을 시작하여 1976년 flumequine

과 1978년 norfloxacin처럼 C6번 위치에 불소(F)를 도입한 fluoroquinolone 시대를 열

었다. 특히, norfloxacin (1986)과 ciprofloxacin (1987) 등의 2세대 quinolone이 성공

그림 21.4  1952년 노벨상 수상자인 

Selman Waksman

표 21.1 미생물로부터 유래되는 천연항생제의 수

미생물 항생물질 기타 생리활성물질 임상용 치료제

세균류 2,900 900 9~10

방선균류 8,900 1,400 70~75

진균류 4,900 3,700 13~15

계 16,500 6,000 ~100

[자료: Berdy, J. Antibiot, 58, 1-26, 2005]

그림 21.5 George Lesher

797

CHAPTER 21 ▶ 항균제 및 항균요법

적으로 임상에 사용되었고, 현재까지 10,000개가 넘는 quinolone 화합물이 만들어지면

서 fluoroquinolone은 b-lactam, macrolide와 더불어 3대 항생제군을 이루고 있다(그

림 21.1A). Fluoroquinolone 항세균제는 항균력 범위가 넓고, 화학적 안정성이 높고, 경

구 및 비경구 투여가 모두 가능하고, 생체 내 대사가 비교적 적게 일어나며, 심각한 부작

용 발생률이 낮다. 이와 같이 quinolone은 항균제로서 이상적인 요소를 가지고 있어 이

를 기반으로 항균범위와 체내동태를 개선하면서 현재 5세대 quinolone이 개발되고 있

다(그림 21.6). 특히, 화합물의 structure-activity relationship (SAR)구조-활성관계이 명확

히 밝혀져 있어, 항생제 개발을 위한 플랫폼으로 많이 활용된다(그림 21.7).

그림 21.6 세대별 quinolone의 특성

1세대

Gram(+)cocci1970년대 합성되었으며 일부 그람음성세균에 의한 요로감염 치료에 제한적으로 사용되었다.

1980년대 합성되었으며 그람음성세균에 대한 활성이 증대되었으며 일부 그람양성세균 및 Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae(atypical organism)에도 효과를 보인다.

그람음성세균에 대한 활성은 유지되면서, 그람양성세균에 대한 스펙트럼이 개선되었으며 혐기성 세균에 대한 활성이 추가되었다.

그람음성세균에 대해 활성이 증대되었으며 일부 그람양성세균과 atypical organism에 대한 활성이 개선되었다.

Gram(+)cocci

Anaerobic organismsSpirochetesMycoplasmaChlamydiaOther

Gram(-)cocciGram(-)rods

Gram(+)bacilliGram(+)cocci

Anaerobic organismsSpirochetesMycoplasmaChlamydiaOther

Gram(-)cocciGram(-)rods

Gram(+)bacilli

Gram(+)cocci

Anaerobic organismsSpirochetesMycoplasmaChlamydiaOther

Gram(-)cocciGram(-)rods

Gram(+)bacilli

Anaerobic organismsSpirochetesMycoplasmaChlamydiaOther

Gram(-)cocciGram(-)rods

Gram(+)bacilli

2세대

3세대

4세대

그림 21.7 Quinolone의 SAR

R5

CO2H

R1

R7

O

F

NX

약효, 심장독성

약효, PK, 항균범위

약효

표적효소(gyrase) 결합, 세균막 투과

변형 제한

약효, PK, 항원성

PK, 광독성

803

CHAPTER 21 ▶ 항균제 및 항균요법

세균과 그람음성세균 일부 등)에 작용하면, 중범위medium-spectrum 항세균제 등으로 구분

할 수도 있지만, 일반적으로는 구조적 특성과 작용방식mode of action: MoA에 따라 구분한

다. 항세균제는 1) 세포벽합성 억제제, 2) 단백질합성 억제제, 3) 핵산합성 억제제, 4) 세

포막기능 저해제가 가장 대표적인 분류군이며, 주요 항세균제는 아래와 같다(표 21.3).

표 21.3 주요 항세균제의 종류 및 특성

구분 분류군 예 작용 메커니즘

세포벽합성 저해

b-lactam-penicillin계 amoxicillin, methicillin

PBP에 의한 peptidoglycan 사슬

의 교차결합 저해

b-lactam-cephalosporin계 cefotaxime, ceftriaxone

b-lactam-carbapenem계 imipenem, meropenem

b-lactam-monobactam계 aztreonam, sulfazecin

peptide bacitracin 전구체 수송 저해

glycopeptide vancomycin 교차결합 저해

대사물질 유도체 fosfomycin NAM 합성 억제

아미노산 유도체 D-cycloserine D-Ala-D-Ala 합성 억제

단백질합성 저해

aminoglycoside계streptomycin, kanamycin,  

gentamicin, amikacin, tobramycinmRNA 해독 오류(30S)

tetracyline계 tetracycline, minocycline tRNA 결합 방해(30S)

oxazolidinone계 linezolid, tedizolid 개시복합체 형성 저해(50S)

amphenicol계 chloramphenicol peptide 결합 형성 저해(50S)

macrolide계 erythromycin, azithromycin ribosome 이동(translocation)저

해 (50S)

ribosome 이동(translocation)저

해 (50S)lincosamide 계 clindamycin

tRNA 유사체 puromycintRNA 결합 저해

(50S)

steroide계 fusidic acids ribosome 이동 억제(EF-G)

polyketide계 mupirocin tRNA-Ile 결합 저해(IleRS)

핵산합성 저해

quinolone계nalidixic acid, norfloxacin,  

ciprofloxacin, gemifloxacinTopoisomerase II 저해(GyrA)

aminocoumarin계 novobiocin, coumermycin Topoisomerase II 저해(GyrB)

anti-folates-설파제 sulfanilamide, sulfamethoxazole DHPS 저해

anti-folates-기타 trimethoprim DHFR 저해

ansamycin계 rifampicin RNA polymerase 저해

세포막 기능 저해 peptidepolymixin, colistin, gramicidins, 

daptomycin세포막 구조 변형

기타 anti-mycobacterialisoniazid 마이콜산 생성 억제

dapsone DHPS 저해

804

(1) b-lactam 항생제

b-lactam 항생제는 약리단pharmacophore인 b-lactam환을 가지고 있으며, 세균의 세

포벽인 펩티도클리칸 사슬이 교차결합cross-linking하는 데 관여하는 다기능 효소인

PBP (penicillin-binding protein)의 활성부위에 결합하여 효소를 불활성화시키는 살

균형항생제이다(그림 21.13). PBP는 세균에만 특이적으로 존재하는 효소이기 때문

에 b-lactam은 선택적 독성을 가지는 대표적인 항생제이나, 그람음성세균의 외막을

투과하지 못하는 b-lactam 항생제는 그람음성세균에는 항균효능을 보이지 않는다.

b-lactam 항생제는 b-lactam 환을 이루는 환형구조에 따라 penicillin계(penam 환),

cephalosporin계(cephem 환), carbapenem계(carbapenem 환)와 b-lactam 환만을 가

지고 있는 monobactam계로 구분되며, 항균활성은 거의 없이 b-lactamaseb-lactam분해효

소를 저해할 수 있는 oxopenam계(oxopenam 환)도 있다. 현재 임상에서 폭넓게 사용되

는 항생제군으로서, 대부분 반합성semi-synthetic 항생물질을 사용한다.

1) penicillin계: 상용화된 최초의 항생제인 penicillin G 등의 생합성 과정을 조절하여

새로운 생합성 penicillin을 얻을 수 있었는데, 방선균의 penicillin amidase가 발견

되면서, penicillin 생합성 과정의 모핵인 6-APA (6-aminopenicillaic acid)를 생산

할 수 있는 기술이 개발되었다(그림 21.14). 6-APA의 아미노기에 여러 가지 측쇄를

화학적으로 결합시켜 1,000종이 넘는 반합성 penicillin이 개발되어 penicillin G의

단점을 극복할 수 있게 되었다. Penicillin은 체내 독성이 거의 없지만, 과민반응으로

인한 부작용으로 피부 발진, 소양증, 맥관 부종, 설사, 발열 등이 유발될 수 있다. 과

민반응은 5~8% 정도의 투여 환자에서 나타나며, 재투여 환자의 0.01% 정도는 치명

적인 과민반응을 보이므로, 과민반응 약력이 있는 경우 반드시 다른 계열의 대체약

을 사용해야 한다. 이밖에도 아목시실린은 피부반점을, 메치실린은 간질성 신염을

유발할 수 있다.

그림 21.13  b-lactam 항생제의 환형에 따른 분류

O

OO

O

OO H

N S

S

N

COOH

NH2

NH2

SO3HCO2H

H2C

O

OO

O

O

O

HO

SS

N

COOHCOOH

O

O

R HN

N

OO

O HN

HN

N

N

O

COOH

CH2OH

HON

페남(penam) 환페니실린(penicillin)류

세펨(cephem) 환세팔로스포린(cephalosporin)류

세펨(cephem) 환세파마이신(cephamycin)류

옥소페남(oxopenam) 환클라불란 산(clavulanic acid)

카바페넴(carbapenem) 환치에나마이신(thienamycin)

모노박탐(monobactam)환설파제신(sulfazecin)

810

이들은 30S 혹은 50S 소단위체의 다양한 부위에 결합하는데, 30S에 결합하는 부위

는 중심 부분에서 다양하게 퍼져 있는데 비해, 50S에 결합하는 부위는 두 군데 정도에

집중적으로 모여 있다(그림 21.21).

1) aminoglycoside계: Streptomyces (-mycin 등으로 명명)와 Micromomospora

(-micin 등으로 명명) 속에서 생산되는 항생제들로 구조가 복잡하여 대부분 생합성

을 통해 만들어지며, polyketide — acetyl-CoA가 축합되어 만들어지는 — 계열 물질

과 더불어 합성생물학synthetic biology 기법을 통한 combinatorial biosynthesis 조합

생산를 통해 개량할 수 있다. 대부분 세균이 합성하는 관계로 내재내성을 통한 획득

내성이 문제가 되어 반합성 aminoglycoside가 개발되고 있다. Streptomycin(그림

21.22)은 30S ribosome의 S12 단백질에 결합하여 개시 tRNA인 formylmethionyl-

tRNA의 결합을 저해함으로써 번역 개시를 억제하지만, 대부분의 aminoglycoside

그림 21.20  단백질 합성 저해제의 작용 메커니즘

50 S

50 S

50 S

50 S

RibosomeLincosamide 또는 macrolide가 50S에 결합하여 ribosome의 이동을 block

mRNA

mRNA

fMet

OxazolidinoneF

DA

B

CmRNA

ChloramphenicolAmino acids

mRNA

mRNA일부 aminoglycoside가 30S의 형태 변화: mRNA의 오역 유발

Tetracycline과 일부 aminoglycoside가 tRNA의 docking site를 block

Incorrectamino acids

그림 21.21  단백질 합성 저해제의 결합 부위. (A) 30S 소단위체, (B) 50S 대단위체

A B

Spectinomycin

Tetracycline 1

Pactamycin

Hygromycin B

Streptomycin

Paromomycin.geneticin

Tetracycline 2

Macrolides

Pleuromutilins

Thiostrepton

Avilamycin

Streptogramin A,chloramphenicol,puromycin

Streptogramin B.lincosamides

820

하고 있는데, 주로 rifampicin, isoniazid 등이 사용된다.

1) isoniazid: niacin 유도체로 일반세균에 대한 작용은 약한 편이나 결핵균에 대해서는

강한 항균력을 나타낸다. 결핵균의 mycolic acid 합성에 관여하는 desaturase불포화효소

를 저해하여 생존능력을 상실시킨다. Isoniazid는 prodrug으로 결핵균이 가지고 있

는 catalase인 KatG에 의해 변형되어야 한다. 변형된 약물은 InhA (2-trans-enoyl-

ACP reductase)를 통해 불포화효소의 활성을 억제하게 된다(그림 21.38).

2) dapsone: 또 다른 항산성균 약물인 dapsone은 DHPS를 저해하는 물질이다(그림

21.39). Dapsone은 결핵균에도 유효하지만, 부작용이 강해 한센병 (나병) 치료 외에

는 사용하지 않는다.

그림 21.36  (A) gramicidin A, (B) gramicidin이 세포막에 결합되어 있는 구조

NHNH

OH

HN

NH

NH

NH

NH

NH

NH

NH

NHNH

NH

HN

HN

HN

HN

HN

O

O

O OOOOOO

O O

NH

HN

OOOO

A

Gramicidin is peptide antibiotic that affects membrane integrity

Gramicidin channel

side_view

Gramicidin

Lipid bilayer

top_view

B

821

CHAPTER 21 ▶ 항균제 및 항균요법

그림 21.37  Daptomycin

HN

HN

HN

HN

NH

NH

NH

HN

HO

NH

NH

NH

NH

NH

NH

O

O

O

OO

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

CONH2

H3N1

COOH

HOOCHOOC

HONH2

그림 21.38  Isoniazid의 항균 메커니즘

NKatG

NADHADP-ribose

NADH

Isoniazid INH Pyridomycin

NAD+

Lipoarabinomannan

Mycolic acid

Arabinogalactan

Peptidogllycan

Mannophosphoinositide

Cytoplasmicmembrane

InhA

ONH

N

O

S-Acylcarrier protein

R

NR

N

N

O

O

NH2

H2NO

S-Acylcarrier protein

R

O

OO

NH

NH

OH

HO

그림 21.39  Dapsone

H2N NH2

S

OO

822

21.4 항진균제의 종류 및 실제

항진균제는 주로 구조적 특성에 따라 구분하는 것이 일반적이며, 정확한 작용 메커니즘

이 알려지지 않은 경우도 있으며, 종종 drug repositioning (DR)신약재창출에 의해 새로운

항균제로 용도가 변경되는 사례가 있다. 주요 항진균제군으로는 1) polyene계, 2) azole

계, 3) allylamine계, 4) echinochandin계 등을 들 수 있으며, 주로 진균특이적 세포막

구성성분인 ergosterol과 관련되는 항진균제가 많다(표 21.5).

(1) Polyene계 항진균제

Polyene계 항진균제는 macrolide의 일종으로 Streptomyces 속 균주에서 주로 생산되며,

이중결합의 수에 따라 triene, tetraene, pentaene, heptaene으로 구분되고, 이중결합이

많을수록 항균력이 커지는 경향이 있다. 하지만, 이중결합은 광분해되기 쉬워 보관 상의

주의가 필요하다. Polyene계 항진균제는 세포막에 존재하는 sterol 화합물, 특히 진균 및

일부 원충의 ergosterol과 선택적으로 복합체를 형성한다. 이때 수산기가 나열된 부분이

노출되면서 이들 간의 반발로 인해 이온채널이 형성되어 K1, Mg21 이온의 소실을 가져

옴으로써 세포막의 기능을 저해한다. 이와 더불어 세포막이 응집하여 구조가 변형되면

서 세포막의 수송 기능을 방해한다. 동물세포의 cholesterol에 대한 친화도는 낮아 선택

적 독성을 나타내지만, 고농도에서는 동물세포에도 영향을 미친다. 주로 전신감염 진균

증에 효과가 있고, 피부 진균증에는 효력이 없다. 경구 투여하는 경우에는 구토, 오심 등

소화불량 증상을 나타낸다.

1) amphotericin B: 1955년에 Streptomyces nodosus에서 처음 분리되었으며 38환 크기

의 락톤 환 내에 heptaene을 지니고 있다(그림 21.40). Ergosterol에 대해 친화도가

높아 항진균활성이 우수하며, 특히 Candida, Cryptococcus, Histoplasma 속 효모에

강한 살균작용을 보이나 사상성진균에 대한 활성은 약하다. 주로 병원성 효모에 의

한 전신감염증에 정맥주사제로 이용되지만, 신독성과 심독성으로 인해 혈압강하 및

표 21.5 주요 항진균제의 종류 및 특성

분류군 예 작용 메커니즘

Polyene계 amphotericin B, nystatin ergosterol에 결합(세포막 기능 저해)

Azole계ketoconazole, 

itraconazoleergosterol 생합성 억제

Allylamine계 terbinafine, butenafine lanosterol 생합성 억제

Echinochanin계 caspofungin b-glucan 생합성 억제

기타 griseofulvin tubulin 기능 억제

flucytosine 핵산 합성 억제

ciclopirox ATP 분해효소 저해, 철이온 결합