미생물의 항생제 내성: 측정 방법

항생제는 의학의 가장 위대한 업적 중 하나로, 매년 수만 명에서 수십만 명의 생명을 구하고 있습니다. 하지만 속담처럼, 나이 든 여성도 실수를 할 수 있습니다. 예전에는 병원성 미생물을 죽이던 항생제가 이제는 예전처럼 효과가 없습니다. 그렇다면 그 이유는 무엇일까요? 항생제가 더 약해진 것일까요, 아니면 항생제 내성이 원인일까요?

항생제 내성 결정

흔히 항생제라고 불리는 항미생물제(AMD)는 원래 세균 감염을 퇴치하기 위해 개발되었습니다. 다양한 질병이 한 가지가 아닌 여러 종류의 세균이 합쳐져서 발생할 수 있기 때문에, 특정 감염원군에 효과적인 약물이 초기에 개발되었습니다.

하지만 박테리아는 가장 단순한 생물이지만, 활발하게 발달하는 유기체로서 시간이 지남에 따라 점점 더 많은 새로운 특성을 획득합니다. 자기 보존 본능과 다양한 생활 환경에 적응하는 능력은 병원성 미생물을 더욱 강하게 만듭니다. 생명에 대한 위협에 대응하여, 박테리아는 이에 저항하는 능력을 발달시키기 시작하며, 항균제의 활성 성분의 효과를 약화시키거나 완전히 무력화시키는 비밀을 분비합니다.

한때 효과적이었던 항생제가 더 이상 기능을 수행하지 못하는 것으로 나타났습니다. 이 경우, 약물에 대한 항생제 내성 발생에 대해 이야기합니다. 여기서 중요한 것은 AMP의 활성 성분의 효능이 아니라, 병원성 미생물의 증식 기전에 있습니다. 이로 인해 박테리아가 해당 미생물에 대항하도록 설계된 항생제에 내성을 갖게 됩니다.

따라서 항생제 내성은 박테리아를 파괴하기 위해 개발된 항균제에 대한 박테리아의 감수성이 감소하는 것에 불과합니다. 겉보기에 올바르게 선택된 약물로 치료해도 기대했던 결과를 얻지 못하는 이유가 바로 여기에 있습니다.

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항생제 내성 문제

항생제 치료의 효과 부족은 항생제 내성과 연관되어 질병이 계속 진행되고 악화되어 치료가 더욱 어려워집니다. 특히 박테리아 감염이 심장, 폐, 뇌, 신장 등 중요 장기에 영향을 미치는 경우는 매우 위험합니다. 이러한 경우 치료가 지연되면 사망에 이르게 되기 때문입니다.

두 번째 위험은 항생제 치료가 충분하지 않으면 일부 질병이 만성화될 수 있다는 것입니다. 환자는 특정 계열의 항생제에 내성을 가진 진화된 미생물의 보균자가 됩니다. 이제 감염원이 된 것이며, 기존 방식으로는 이 문제를 해결할 수 없습니다.

이 모든 것이 제약 과학이 다른 활성 성분을 함유한 새롭고 더 효과적인 약물을 개발하도록 이끌고 있습니다. 그러나 이러한 과정은 항균제 계열의 신약에 대한 항생제 내성 발생이라는 악순환을 반복합니다.

항생제 내성 문제가 아주 최근에 발생했다고 생각하는 사람은 크게 오산입니다. 이 문제는 지구 역사만큼이나 오래되었습니다. 아니, 그렇게 오래되지는 않았을지 몰라도, 벌써 70~75년이나 되었습니다. 일반적으로 받아들여지는 이론에 따르면, 이 문제는 20세기 40년대쯤에 최초의 항생제가 의료계에 도입되면서 시작되었습니다.

미생물 내성 문제가 더 일찍 발생했다는 주장이 있지만, 항생제가 등장하기 전에는 이 문제가 특별히 다루어지지 않았습니다. 박테리아는 다른 생명체와 마찬가지로 불리한 환경 조건에 적응하기 위해 나름대로 노력해 왔기에, 이는 매우 자연스러운 현상입니다.

병원성 세균의 내성 문제는 최초의 항생제가 등장했을 당시를 떠올리게 합니다. 물론 당시에는 그다지 시급한 문제는 아니었습니다. 당시에는 다양한 항균제 개발이 활발히 진행되었는데, 이는 어느 정도 세계 정치 상황 악화, 군사적 행동, 그리고 필요한 약이 부족하여 효과적인 치료를 받지 못하고 부상이나 패혈증으로 사망한 군인들의 상황 때문이었습니다. 당시에는 그러한 약이 존재하지 않았습니다.

20세기 50~60년대에 가장 많은 개발이 이루어졌고, 이후 20년 동안 개선이 이루어졌습니다. 발전은 거기서 끝나지 않았지만, 80년대 이후 항균제 관련 개발은 눈에 띄게 감소했습니다. 이는 이러한 사업에 드는 높은 비용(현재 신약 개발 및 출시 비용이 8억 달러에 달함) 때문인지, 아니면 혁신적인 약물을 위한 "전투적" 활성 물질에 대한 새로운 아이디어가 부족하기 때문인지는 알 수 없지만, 이러한 이유로 항생제 내성 문제는 새로운 경각심을 불러일으키고 있습니다.

과학자들은 유망한 AMP를 개발하고 새로운 계열의 약물을 개발함으로써 여러 유형의 세균 감염을 퇴치할 수 있기를 바랐습니다. 그러나 특정 세균에서 매우 빠르게 발생하는 항생제 내성 때문에 모든 것이 그렇게 간단하지는 않았습니다. 이러한 열정은 점차 식어가고 있지만, 문제는 오랫동안 해결되지 않은 채 남아 있습니다.

미생물이 어떻게 자신을 죽이는 약물에 내성을 갖게 되는지 아직 불분명합니다. 여기서 우리는 박테리아의 "살상"은 약물이 의도한 대로 사용되었을 때만 발생한다는 것을 이해해야 합니다. 하지만 실제로 우리는 무엇을 가지고 있을까요?

항생제 내성의 원인

여기서 핵심 질문이 제기됩니다. 항균제에 노출된 박테리아가 죽지 않고 오히려 다시 태어나 인류에게 전혀 이롭지 않은 새로운 특성을 갖게 되는 것은 누구의 책임일까요? 인류가 수십 년 동안 싸워 온 수많은 질병의 원인인 미생물에서 이러한 변화가 일어나는 이유는 무엇일까요?

항생제 내성 발생의 진정한 원인은 생명체가 다양한 환경에서 생존하고 각기 다른 방식으로 적응하는 능력에 있다는 것이 분명합니다. 하지만 박테리아는 항생제라는 치명적인 투사체를 피할 방법이 없으며, 이론적으로는 이 투사체가 박테리아를 죽음으로 몰아넣어야 합니다. 그렇다면 박테리아는 어떻게 생존할 뿐만 아니라 제약 기술의 발전과 함께 진화할 수 있을까요?

문제(이 경우 병원성 미생물의 항생제 내성 발생)가 발생하면, 그 문제를 야기하는 요인들이 존재한다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 바로 이 문제를 지금 해결해 보려고 합니다.

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항생제 내성 발생 요인

건강 문제로 병원을 찾는 사람은 전문의의 자격을 갖춘 도움을 기대합니다. 호흡기 감염이나 기타 세균 감염의 경우, 의사의 임무는 질병의 진행을 막는 효과적인 항생제를 처방하고, 이를 위해 필요한 용량을 결정하는 것입니다.

의사는 다양한 약을 처방하지만, 감염에 실제로 도움이 되는 약을 어떻게 선택할 수 있을까요? 항균제 처방의 타당성을 입증하려면 먼저 병원균의 종류를 파악해야 하는데, 이는 가장 정확한 것으로 여겨지는 병인학적 약물 선택 개념에 따른 것입니다. 하지만 이 과정은 최대 3일 이상 걸릴 수 있으며, 성공적인 치료를 위해 가장 중요한 조건은 질병 초기의 시기적절한 치료라고 여겨집니다.

진단 후 며칠 동안 의사는 질병의 진행을 늦추고 다른 장기로의 확산을 막기 위해 사실상 무작위적인 조치를 취할 수밖에 없습니다(경험적 접근). 외래 환자 치료를 처방할 때, 주치의는 특정 질병의 원인이 특정 유형의 박테리아일 수 있다고 가정합니다. 이것이 바로 약물을 처음 선택하는 이유입니다. 원인균 분석 결과에 따라 처방이 변경될 수 있습니다.

그리고 의사의 처방이 검사 결과로 확인된다면 다행입니다. 그렇지 않으면 시간만 낭비하는 것이 아닙니다. 사실 성공적인 치료를 위해서는 또 다른 필수 조건이 있습니다. 바로 병원성 미생물의 완전한 비활성화(의학 용어로 "방사선 조사"라는 개념이 있습니다)입니다. 이것이 이루어지지 않으면 살아남은 미생물은 단순히 "질병을 극복"하고, "질병"을 유발한 항균제의 활성 성분에 대한 일종의 면역을 형성하게 됩니다. 이는 인체에서 항체가 생성되는 것만큼이나 자연스러운 현상입니다.

항생제를 잘못 선택하거나 약물의 용량 및 투여 방식이 효과적이지 않을 경우, 병원성 미생물은 사멸하지 않고, 이전에는 없었던 특성을 가지거나 변화할 수 있습니다. 이러한 박테리아는 번식을 통해 특정 그룹의 항생제에 내성을 가진 균주, 즉 항생제 내성 박테리아의 전체 집단을 형성합니다.

병원성 미생물의 항균제 효과에 대한 감수성에 부정적인 영향을 미치는 또 다른 요인은 축산 및 수의학에서 AMP(아밀로이드 플라크)를 사용하는 것입니다. 이러한 분야에서 항생제 사용이 항상 정당화되는 것은 아닙니다. 또한, 대부분의 경우 병원균 식별이 제대로 이루어지지 않거나 늦게 이루어지는데, 항생제는 주로 시간이 매우 중요하고 검사 결과를 기다릴 수 없는 심각한 상태의 동물을 치료하는 데 사용되기 때문입니다. 마을에서는 수의사조차 그러한 기회를 갖지 못하기 때문에 "맹목적으로" 행동합니다.

하지만 그건 아무것도 아닐 겁니다. 또 다른 큰 문제가 있는데, 바로 모든 사람이 자기 자신을 의사라고 생각하는 인간의 사고방식입니다. 더욱이 정보 기술의 발전과 의사의 처방전 없이 대부분의 항생제를 구매할 수 있는 상황은 이 문제를 더욱 악화시킵니다. 의사의 지시와 권고를 엄격하게 따르는 의사보다 자격 미달의 독학 의사가 더 많다는 점을 고려하면, 이 문제는 전 세계로 확산되고 있습니다.

우리나라에서는 대부분의 사람들이 재정적으로 파산 상태에 있다는 사실이 상황을 더욱 악화시킵니다. 그들은 효과적이지만 값비싼 신세대 약을 구매할 기회가 없습니다. 이 경우, 의사의 처방을 더 싼 구식 유사 약이나 절친이나 만능 친구가 추천하는 약으로 대체합니다.

"그게 나에게 도움이 됐고, 너에게도 도움이 될 거야!" - 만약 그 말이 풍부한 인생 경험을 가진 지혜롭고 전쟁을 겪은 이웃의 입에서 나왔다면 반박할 수 있겠습니까? 그리고 우리처럼 박식하고 믿음직한 사람들 덕분에 병원성 미생물이 과거에 권장되었던 약물의 영향 속에서도 오래전에 적응하여 살아남았다고 생각하는 사람은 거의 없습니다. 그리고 50년 전 할아버지께 도움이 되었던 것이 우리 시대에는 효과가 없을지도 모릅니다.

그리고 적절한 증상을 보이는 질병이 나타나자마자 스스로에게 혁신적인 치료법을 시도하려는 일부 사람들의 불가해한 욕망과 광고에 대해 우리는 무엇을 말할 수 있을까요? 신문, TV 화면, 인터넷 페이지를 통해 접하는 놀라운 약들이 있는데, 왜 이렇게 많은 의사들이 있을까요? 자가 치료에 대한 글만 해도 너무 지루해서 이제는 거의 아무도 관심을 두지 않습니다. 그리고 그것도 헛수고일 뿐입니다!

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항생제 내성의 메커니즘

항생제 내성은 최근 항균제를 개발하는 제약 업계의 최대 문제로 떠올랐습니다. 사실 항생제 내성은 알려진 거의 모든 종류의 박테리아에서 나타나는 현상이며, 이로 인해 항생제 치료의 효과가 점점 떨어지고 있습니다. 포도상구균, 대장균, 녹농균, 프로테우스균과 같은 흔한 병원균은 조상균보다 항생제에 더 취약한 내성 균주를 가지고 있습니다.

다양한 항생제군, 심지어 개별 약물에 대한 내성은 각기 다르게 나타납니다. 오래된 페니실린과 테트라사이클린, 그리고 새롭게 개발된 세팔로스포린과 아미노글리코사이드는 항생제 내성 발생이 느리고, 이에 따라 치료 효과도 감소하는 특징이 있습니다. 스트렙토마이신, 에리스로마이신, 림팜피신, 린코마이신을 활성 성분으로 하는 이러한 약물들은 이와는 다릅니다. 이러한 약물에 대한 내성은 빠르게 발생하기 때문에 치료 과정 중에도 처방이 완료될 때까지 기다리지 않고 처방을 변경해야 합니다. 올레안도마이신과 푸시딘도 마찬가지입니다.

이 모든 것은 다양한 약물에 대한 항생제 내성 발생 기전이 상당히 다르다는 가정을 뒷받침합니다. 박테리아(자연적이든 후천적이든)의 어떤 특성이 항생제가 원래 의도한 대로 방사선을 방출하지 못하게 하는지 알아봅시다.

먼저, 박테리아의 내성은 자연적(처음에 부여된 보호 기능)과 후천적(앞서 논의한 바와 같이)으로 구분할 수 있습니다. 지금까지 우리는 주로 미생물의 특성과 관련된 진정한 항생제 내성에 대해 논의해 왔으며, 약물의 잘못된 선택이나 처방(이 경우, 거짓 항생제 내성)과는 관련이 없습니다.

원생동물을 포함한 모든 생명체는 고유한 구조와 생존을 가능하게 하는 몇 가지 특성을 가지고 있습니다. 이 모든 것은 유전적으로 결정되어 대대로 이어집니다. 항생제의 특정 활성 물질에 대한 자연 내성 또한 유전적으로 결정됩니다. 더욱이, 다양한 종류의 박테리아에서 내성은 특정 약물에 대한 것이며, 이것이 바로 특정 박테리아에 영향을 미치는 다양한 항생제 그룹이 개발되는 이유입니다.

자연 내성을 결정하는 요인은 다를 수 있습니다. 예를 들어, 미생물의 단백질 껍질 구조가 항생제가 대처할 수 없을 정도로 복잡할 수 있습니다. 하지만 항생제는 단백질 분자에만 영향을 미쳐 파괴하고 미생물을 사멸시킵니다. 효과적인 항생제를 개발하려면 약물이 표적이 되는 박테리아의 단백질 구조를 고려해야 합니다.

예를 들어, 포도상구균이 아미노글리코사이드에 대한 항생제 내성을 갖는 이유는 아미노글리코사이드가 미생물의 막을 관통할 수 없기 때문입니다.

미생물의 표면 전체는 수용체로 덮여 있으며, 특정 유형의 AMP가 이 수용체와 결합합니다. 적합한 수용체가 적거나 수용체가 전혀 없으면 결합이 일어나지 않아 항균 효과가 나타나지 않습니다.

다른 수용체들 중에는 항생제의 신호등 역할을 하여 박테리아의 위치를 알려주는 수용체들이 있습니다. 이러한 수용체가 없으면 미생물은 일종의 위장인 AMP를 통해 위험으로부터 숨을 수 있습니다.

일부 미생물은 세포에서 AMP를 능동적으로 제거하는 자연적 능력을 가지고 있습니다. 이 능력을 유출(efflux)이라고 하며, 이는 카바페넴에 대한 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 내성을 특징짓는 요인입니다.

항생제 내성의 생화학적 메커니즘

위에서 언급한 항생제 내성 발달의 자연적 메커니즘 외에도 박테리아 세포의 구조가 아닌 기능과 관련된 또 다른 메커니즘이 있습니다.

사실 체내 박테리아는 AMP의 활성 물질 분자에 부정적인 영향을 미치고 그 효과를 감소시키는 효소를 생성할 수 있습니다. 박테리아는 이러한 항생제와 상호작용할 때 손상을 입어 효과가 현저히 약화되어 감염에서 회복된 것처럼 보이게 됩니다. 그러나 환자는 소위 "회복" 후에도 한동안 박테리아 감염의 보균자로 남게 됩니다.

이 경우, 항생제의 변형으로 인해 해당 유형의 세균에 대한 활성이 감소하는 현상을 다루고 있습니다. 세균 종류에 따라 생성되는 효소는 다를 수 있습니다. 포도상구균은 베타-락타메이즈를 합성하는 특징이 있으며, 이는 페니실린 계열 항생제의 락템 고리를 절단합니다. 아세틸트랜스퍼라제 생성은 그람 음성균이 클로람페니콜 등에 내성을 갖는 이유를 설명할 수 있습니다.

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획득된 항생제 내성

다른 유기체와 마찬가지로 박테리아도 진화의 영향을 받지 않습니다. 미생물은 자신에 대한 "군사적" 공격에 대응하여 구조를 변화시키거나 약물의 효과를 감소시킬 뿐만 아니라 완전히 파괴할 수 있는 효소 물질을 대량으로 합성하기 시작할 수 있습니다. 예를 들어, 알라닌 전이효소의 활발한 생성으로 인해 "사이클로세린"은 이를 대량으로 생성하는 박테리아에 대해 효과가 없습니다.

항생제 내성은 AMP가 결합해야 하는 수용체 단백질의 세포 구조 변형으로 인해 발생할 수도 있습니다. 즉, 이러한 유형의 단백질은 박테리아 염색체에 존재하지 않거나 그 특성이 변하여 박테리아와 항생제 사이의 연결이 불가능해질 수 있습니다. 예를 들어, 페니실린 결합 단백질의 손실이나 변형은 페니실린과 세팔로스포린에 대한 불내성을 유발합니다.

특정 항생제의 파괴적인 작용에 노출된 박테리아에서 보호 기능이 발달하고 활성화됨에 따라 세포막의 투과성이 변화합니다. 이는 AMP의 활성 물질이 세포 내로 침투할 수 있는 통로를 줄임으로써 가능합니다. 이러한 특성으로 인해 연쇄상구균이 베타-락탐계 항생제에 대한 내성이 발생합니다.

항생제는 박테리아의 세포 대사에 영향을 미칠 수 있습니다. 이에 따라 일부 미생물은 항생제의 영향을 받는 화학 반응을 피하는 방법을 터득했습니다. 이는 항생제 내성 발생의 또 다른 메커니즘으로, 지속적인 모니터링이 필요합니다.

박테리아는 때때로 특정한 전략을 사용합니다. 밀도가 높은 물질에 달라붙어 생물막이라는 공동체를 형성합니다. 공동체 내에서는 항생제에 덜 민감하며, "집단" 외부에 서식하는 단일 박테리아에게는 치명적인 용량도 쉽게 견딜 수 있습니다.

또 다른 방법은 반액체 배지 표면에서 미생물을 여러 그룹으로 통합하는 것입니다. 세포 분열 후에도 박테리아 "과"의 일부는 항생제의 영향을 받지 않는 "그룹" 내에 남아 있습니다.

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항생제 내성 유전자

유전적 약물 내성과 비유전적 약물 내성이라는 개념이 있습니다. 비유전적 약물 내성은 정상적인 조건에서 번식하기 어려운 비활성 대사를 가진 박테리아를 고려할 때 다룹니다. 이러한 박테리아는 특정 유형의 약물에 대한 항생제 내성을 가질 수 있지만, 이러한 능력은 유전적으로 결정되지 않기 때문에 자손에게 유전되지 않습니다.

이는 결핵을 유발하는 병원성 미생물의 전형적인 증상입니다. 감염되더라도 수년간 질병을 의심하지 않다가 어떤 이유로 면역력이 약해질 수 있습니다. 이것이 항산균의 번식과 질병 진행의 원동력입니다. 하지만 결핵균의 후손은 여전히 그 약물에 민감하기 때문에 동일한 약물이 결핵 치료에 사용됩니다.

미생물 세포벽의 단백질 손실도 마찬가지입니다. 페니실린에 민감한 세균에 대해 다시 생각해 보겠습니다. 페니실린은 세포막을 형성하는 데 사용되는 단백질의 합성을 억제합니다. 페니실린 계열의 AMP의 영향으로 미생물은 페니실린 결합 단백질을 구성하는 세포벽을 잃을 수 있습니다. 이러한 세균은 결합할 단백질이 없는 페니실린과 세팔로스포린에 내성을 갖게 됩니다. 이는 일시적인 현상으로, 유전자 돌연변이나 유전에 의한 변형 유전자의 전달과는 관련이 없습니다. 이전 개체군의 특징적인 세포벽이 나타나면서 이러한 세균의 항생제 내성은 사라집니다.

유전적 항생제 내성은 세포와 세포 내 대사에 유전자 수준에서 변화가 발생할 때 발생한다고 합니다. 유전자 돌연변이는 세포막 구조의 변화를 일으키고, 항생제로부터 박테리아를 보호하는 효소의 생성을 촉진하며, 박테리아 세포 수용체의 수와 특성을 변화시킬 수 있습니다.

이러한 현상은 염색체와 염색체 외에서 발생하는 두 가지 방식으로 나타납니다. 항생제 감수성을 담당하는 염색체 부위에 유전자 돌연변이가 발생하면 이를 염색체 항생제 내성이라고 합니다. 이러한 돌연변이 자체는 매우 드물게 발생하며, 대개 약물의 작용으로 발생하지만, 항상 그런 것은 아닙니다. 이 과정을 제어하는 것은 매우 어렵습니다.

염색체 돌연변이는 세대를 거쳐 전달되어 점차 특정 항생제에 내성을 갖는 특정 박테리아 균주(품종)를 형성합니다.

염색체 외 항생제 내성은 염색체 밖에 존재하는 플라스미드라고 불리는 유전적 요소에 의해 발생합니다. 이 요소에는 효소 생성과 세균벽 투과성을 담당하는 유전자가 포함되어 있습니다.

항생제 내성은 대부분 수평적 유전자 전이의 결과입니다. 수평적 유전자 전이는 한 박테리아가 자신의 후손이 아닌 다른 박테리아에게 유전자를 전달하는 과정입니다. 그러나 때로는 병원균 유전체에서 관련 없는 점 돌연변이가 관찰될 수 있습니다(모세포의 DNA를 복제하는 과정에서 관찰되는 108분의 1 크기).

2015년 가을, 중국 과학자들은 돼지고기와 돼지의 내장에서 발견되는 MCR-1 유전자를 발견했습니다. 이 유전자의 특이성은 다른 생물로 전파될 가능성이 있다는 것입니다. 얼마 후, 동일한 유전자가 중국뿐만 아니라 미국, 영국, 말레이시아, 유럽 등 다른 나라에서도 발견되었습니다.

항생제 내성 유전자는 이전에는 박테리아 체내에서 생성되지 않았던 효소의 생성을 자극할 수 있습니다. 예를 들어, 2008년 폐렴간균(Klebsiella pneumoniae)에서 발견된 NDM-1 효소(메탈로-베타-락타마제 1)는 인도에서 발견되었습니다. 하지만 이후 대부분의 AMP에 항생제 내성을 부여하는 효소가 다른 나라(영국, 파키스탄, 미국, 일본, 캐나다)의 미생물에서도 발견되었습니다.

병원성 미생물은 특정 약물이나 항생제 계열, 그리고 다른 계열의 약물 모두에 내성을 보일 수 있습니다. 미생물이 박테리아와 유사한 화학 구조나 작용 기전을 가진 약물에 내성을 보이는 교차 항생제 내성도 존재합니다.

포도상구균의 항생제 내성

포도상구균 감염은 지역사회 감염 중 가장 흔한 감염 중 하나로 간주됩니다. 그러나 병원에서도 다양한 물체의 표면에서 약 45종의 포도상구균이 발견될 수 있습니다. 이는 이 감염과의 싸움이 의료 종사자의 거의 최우선 과제임을 의미합니다.

이 작업의 어려움은 병원성이 가장 강한 포도상구균인 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)과 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)의 대부분이 여러 종류의 항생제에 내성을 가지고 있다는 점입니다. 그리고 이러한 균주의 수는 매년 증가하고 있습니다.

포도상구균은 서식지에 따라 여러 유전적 돌연변이를 겪을 수 있기 때문에 사실상 무적입니다. 돌연변이는 후손에게 유전되며, 포도상구균 속(genus staphylococci)의 항생제 내성 감염균 세대 전체가 단기간에 나타납니다.

가장 큰 문제는 메티실린 내성 균주로, 베타-락탐(β-락탐 항생제: 페니실린, 세팔로스포린, 카바페넴 및 모노박탐의 특정 하위 그룹)뿐만 아니라 다른 유형의 AMP(테트라사이클린, 마크로라이드, 린코사미드, 아미노글리코사이드, 플루오로퀴놀론, 클로람페니콜)에도 내성이 있습니다.

오랫동안 감염은 글리코펩타이드의 도움으로만 제거될 수 있었습니다. 현재 이러한 포도상구균 균주의 항생제 내성 문제는 새로운 유형의 AMP인 옥사졸리디논에 의해 해결되고 있으며, 그 대표적인 예가 리네졸리드입니다.

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항생제 내성 결정 방법

새로운 항균제를 개발할 때는 그 특성을 명확하게 정의하는 것이 매우 중요합니다. 즉, 어떻게 작용하고 어떤 세균에 효과적인지 정의하는 것입니다. 이는 실험실 연구를 통해서만 확인할 수 있습니다.

항생제 내성 검사는 다양한 방법을 사용하여 수행할 수 있으며, 가장 널리 사용되는 방법은 다음과 같습니다.

• Kirby-Bayer에 따른 디스크 방법 또는 AMP의 아가로의 확산
• 연속 희석법
• 약물 내성을 유발하는 돌연변이의 유전적 식별.

첫 번째 방법은 비용이 저렴하고 구현이 용이하여 현재 가장 널리 사용되는 방법으로 간주됩니다. 디스크법의 핵심은 연구 결과로 분리된 박테리아 균주를 충분한 밀도의 영양 배지에 넣고 AMP 용액에 적신 종이 디스크로 덮는 것입니다. 디스크에 있는 항생제의 농도가 다르기 때문에 약물이 박테리아 환경으로 확산될 때 농도 구배를 관찰할 수 있습니다. 미생물이 성장하지 않는 영역의 크기를 이용하여 약물의 활성을 판단하고 유효 용량을 계산할 수 있습니다.

디스크법의 한 변형은 E-검정입니다. 이 경우 디스크 대신 폴리머 판을 사용하고, 그 위에 일정 농도의 항생제를 도포합니다.

이러한 방법의 단점으로는 농도 기울기가 다양한 조건(매체의 밀도, 온도, 산도, 칼슘 및 마그네슘 함량 등)에 따라 달라지므로 계산이 부정확하다는 점이 있습니다.

연속 희석법은 연구 대상 약물의 농도가 서로 다른 여러 가지 액체 또는 고체 배지를 만드는 것을 기반으로 합니다. 각 배지에는 연구 대상 박테리아 물질이 일정량씩 주입됩니다. 배양 기간이 끝나면 박테리아의 증식 또는 증식 여부를 평가합니다. 이 방법을 통해 약물의 최소 유효 용량을 결정할 수 있습니다.

이 방법은 박테리아를 불활성화하는 데 필요한 최소한도에 가능한 한 가까운 농도의 배지 2개만 샘플로 취하면 간소화할 수 있습니다.

연속희석법은 항생제 내성 판정의 황금률로 인정받고 있습니다. 그러나 높은 비용과 노동 집약도로 인해 국내 약리학에서는 항상 적용 가능한 것은 아닙니다.

돌연변이 식별 방법은 특정 약물에 대한 항생제 내성 발달에 기여하는 특정 세균 균주의 변형된 유전자 존재에 대한 정보를 제공하고, 이와 관련하여 표현형 발현의 유사성을 고려하여 새로운 상황을 체계화합니다.

이 방법은 구현을 위한 테스트 시스템의 비용이 많이 든다는 특징이 있습니다. 그러나 박테리아의 유전자 돌연변이를 예측하는 데 있어서 이 방법이 갖는 가치는 부인할 수 없습니다.

위의 항생제 내성 연구 방법들이 아무리 효과적이라 하더라도, 살아있는 유기체에서 전개될 상황을 완벽하게 반영할 수는 없습니다. 또한 각 개인의 신체는 개별적이며, 약물의 분포 및 대사 과정도 각기 다르게 나타날 수 있다는 점을 고려하면, 실험 결과는 실제 상황과는 매우 다를 수 있습니다.

항생제 내성을 극복하는 방법

약물이 아무리 좋다 하더라도, 현재 치료에 대한 우리의 태도를 고려할 때, 병원성 미생물의 감수성이 어느 시점에 변할 수 있다는 사실을 배제할 수 없습니다. 동일한 활성 성분을 가진 신약을 개발한다고 해서 항생제 내성 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 또한, 새로운 세대의 약물에 대한 미생물의 감수성은 근거가 없거나 잘못된 처방이 빈번하게 발생하면서 점차 약화됩니다.

이와 관련하여 획기적인 발전은 보호 약물이라고 불리는 복합 약물의 발명입니다. 이러한 약물의 사용은 기존 항생제에 해로운 효소를 생성하는 박테리아와 관련하여 정당화됩니다. 일반적으로 사용되는 항생제의 보호는 신약의 구성에 특수 물질(예: 특정 유형의 AMP에 위험한 효소 억제제)을 포함시킴으로써 달성됩니다. 이러한 물질은 박테리아의 효소 생성을 차단하고 세포막 펌프를 통해 약물이 세포 밖으로 배출되는 것을 방지합니다.

클라불란산이나 술박탐은 베타-락탐 분해효소 억제제로 흔히 사용됩니다. 이들을 베타-락탐계 항생제에 첨가하면 베타-락탐계 항생제의 효과가 향상됩니다.

현재 개별 박테리아뿐만 아니라 집단으로 결합된 박테리아에도 영향을 미칠 수 있는 약물들이 개발되고 있습니다. 바이오필름 속 박테리아와의 싸움은 바이오필름이 파괴되고 이전에 화학 신호로 서로 연결되어 있던 유기체들이 방출된 후에야 가능합니다. 바이오필름 파괴 가능성과 관련하여 과학자들은 박테리오파지와 같은 약물을 고려하고 있습니다.

다른 박테리아 "그룹"과의 싸움은 이들을 액체 환경으로 옮겨서 이루어지는데, 이곳에서 미생물은 개별적으로 존재하기 시작하며, 이제는 기존 약물로 이들과 싸울 수 있습니다.

약물 치료 중 내성 현상이 나타나면, 의사들은 분리된 세균에는 효과적이지만 병원성 미생물총에 대한 작용 기전은 서로 다른 다양한 약물을 처방하여 문제를 해결합니다. 예를 들어, 살균 및 정균 작용을 하는 약물을 동시에 사용하거나, 한 약물을 다른 계열의 약물로 대체하는 방법이 있습니다.

항생제 내성 예방

항생제 치료의 주요 목표는 체내 병원성 세균을 완전히 박멸하는 것으로 여겨집니다. 이는 효과적인 항균제를 처방함으로써만 해결될 수 있습니다.

약물의 효능은 활성 스펙트럼(확인된 병원균이 이 스펙트럼에 포함되는지 여부), 항생제 내성 기전을 극복하는 능력, 그리고 병원성 미생물총을 사멸시키는 최적의 용량 요법에 의해 결정됩니다. 또한, 약물 처방 시에는 부작용 발생 가능성과 각 환자에 대한 치료 가능성도 고려해야 합니다.

세균 감염 치료에 대한 경험적 접근 방식에서 이러한 모든 측면을 고려하는 것은 불가능합니다. 처방이 부당하게 이루어지지 않고 항생제 내성이 발생하지 않도록 의사의 높은 전문성과 감염 및 효과적인 약물에 대한 정보의 지속적인 모니터링이 필요합니다.

첨단 장비를 갖춘 의료 센터를 설립하면 병원균을 짧은 시간 안에 먼저 확인하고 효과적인 약물을 처방하는 병인치료법을 실시할 수 있습니다.

항생제 내성 예방은 약물 처방에 대한 통제로 간주될 수도 있습니다. 예를 들어, 급성 호흡기 바이러스 감염증(ARVI)의 경우 항생제 처방은 어떤 식으로든 정당화되지 않으며, 오히려 현재 "휴면" 상태에 있는 미생물의 항생제 내성 발달에 기여합니다. 사실 항생제는 면역 체계를 약화시켜 체내에 숨어 있거나 외부에서 유입되는 세균 감염의 확산을 유발할 수 있습니다.

처방된 약물이 달성해야 할 목표에 부합하는 것이 매우 중요합니다. 예방 목적으로 처방된 약물조차도 병원성 미생물총을 파괴하는 데 필요한 모든 효능을 갖춰야 합니다. 약물을 임의로 선택하면 기대하는 효과를 얻지 못할 뿐만 아니라 특정 유형의 박테리아가 약물에 내성을 갖게 되어 상황이 악화될 수 있습니다.

용량에 특히 주의해야 합니다. 감염과 싸우는 데 효과가 없는 소량은 병원성 미생물의 항생제 내성 발생으로 이어질 수 있습니다. 하지만 항생제 치료는 환자의 생명에 위험한 독성 효과와 아나필락시스 반응을 유발할 가능성이 매우 높으므로 과용해서는 안 됩니다. 특히 의료진의 감독 없이 외래 환자를 대상으로 치료를 진행하는 경우에는 더욱 그렇습니다.

언론은 항생제 자가 투약의 위험성과, 박테리아가 사멸하지 않고 오히려 항생제 내성 기전이 발달하여 활동성이 약해질 뿐인 미완성 치료의 위험성을 사람들에게 알려야 합니다. 불법 제약 회사들이 기존 약물의 저가형 유사 약물로 포장하는 저렴한 무허가 약물도 동일한 효과를 냅니다.

항생제 내성 예방에 매우 효과적인 조치는 기존 감염원을 지속적으로 모니터링하고, 지역이나 지역 차원뿐 아니라 국가(심지어 전 세계) 차원에서 항생제 내성 발생을 감시하는 것입니다. 하지만 이는 꿈에 불과합니다.

우크라이나에는 감염 관리 시스템이 없습니다. 개별적인 규정만 채택되었을 뿐이며, 그중 하나(2007년!)는 산부인과 병원에 대한 다양한 병원 내 감염 모니터링 방법 도입을 규정하고 있습니다. 하지만 결국 모든 것은 재정 문제로 귀결되며, 이러한 연구는 일반적으로 국내에서 수행되지 않으며, 다른 의학 분야 의사들은 더욱 그렇습니다.

러시아 연방에서는 항생제 내성 문제가 더욱 책임감 있게 다뤄졌으며, "러시아 항생제 내성 지도" 프로젝트가 이를 증명합니다. 항균 화학요법 연구소, 미생물학 및 항균 화학요법 지역간 협회, 그리고 연방 보건사회개발청의 주도로 설립된 항생제 내성 모니터링 과학 및 방법론 센터와 같은 대규모 기관들이 이 분야 연구에 참여하여 정보를 수집하고 체계화하여 항생제 내성 지도를 작성했습니다.

이 프로젝트에서 제공되는 정보는 지속적으로 업데이트되며, 항생제 내성 문제와 감염성 질환의 효과적인 치료에 대한 정보가 필요한 모든 사용자가 이용할 수 있습니다.

병원성 미생물의 감수성을 낮추고 이 문제에 대한 해결책을 찾는 것이 오늘날 얼마나 중요한지 이해하는 것은 점진적으로 이루어지고 있습니다. 하지만 이는 이미 "항생제 내성"이라는 문제를 효과적으로 해결하기 위한 첫걸음이며, 매우 중요합니다.