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[의약학, 생명과학] 항생제 내성

by 바이오 노마드 (Bio-Nomad) 2024. 3. 28.
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[의약학, 생명과학] 항생제 내성

 

항생제 내성이란?

'항생제'는 세균을 제거하거나, 세균 증식을 억제하는 작용을 하는 세균 감염 치료에 사용되는 약입니다.

'항생제 내성균'이란, 특정 항생제에 노출되어도 약물에 저항하여 생존할 수 있는 능력을 가지는 세균을 뜻합니다.

항생제 내성균에 의한 감염이 발생할 경우, 항생제를 통한 감염증 치료가 어려워질 수 있으며, 의료비용 증가로 인한 사회 경제적 질병 부담이 증가할 수 있습니다.

 

항생제 내성균의 발생과 전파

항생제 내성은 세균의 유전적 변이나, 과거의 항생제 노출 등으로 인해 세균에게 자연적으로 발생할 수 있습니다.

항생제의 부적절한 사용은 항생제 내성균의 발생과 증식을 촉진하는 원인이 됩니다.

항생제의 사용에도 살아남은 항생제 내성균은 사람 간 직접 접촉, 의료기관, 음식, 환경, 국제적 이동 등을 통해 확산될 수 있습니다.

 

항생제 내성
항생제 내성

세균이 항생제 내성을 가지게 되는 원리

항생제에 내성을 갖는 원리로 가장 대표적인 것은 내성을 가질 수 있는 플라즈미드(plasmid) DNA를 얻는 것이다. 플라즈미드 DNA는 세균의 염색체 바깥에 존재하는 DNA를 가리킨다. 세균이 플라즈미드 DNA를 가지지 않는 경우도 있으며, 가지고 있는 경우에는 자신이 가진 고유의 DNA에 담겨있는 유전자 외에 다른 유전자를 더 가질 수 있으므로 그 유전자로부터 생명현상을 조절하는 단백질을 더 합성할 수 있다.


예를 들어 인류가 앰피실린(ampicillin)이라는 항생제를 개발해 포도알균(Staphylococcus aureus)을 공격하기 시작하자 앰피실린에 대책이 없던 포도알균은 급격히 줄어들기 시작했다. 그러던 중 β-lactamase 효소를 합성할 수 있는 유전자를 가진 포도알균이 늘어나기 시작했다. β-lactamase는 앰피실린을 비롯하여 β-lactam 링(ring) 구조를 가진 물질을 파괴할 수 있다. 따라서 앰피실린에 의해 사멸되던 포도알균이 더 이상 사멸되지 않고, 내성을 가지게 된 것이다.


이렇게 내성을 가지게 된 것은 포도알균이 다른 포도알균과 접합했다가 떨어질 때 β-lactamase 유전자를 가진 플라즈미드 DNA를 서로 주고받기 때문이다. 처음 앰피실린의 공격을 받았을 때는 수많은 세균이 죽어나갔지만 어느 날  β-lactamase 유전자를 가진 플라즈미드 DNA가 나타나 세균이 서로 주고받고 복제를 하면서 β-lactamase 유전자를 가지지 않은 포도알균은 도태되고, β-lactamase 유전자를 가진 포도알균만 살아남게 된다. 이것이 특정 세균이 항생제 내성을 가지게 되는 기전이다.  

 

원균의 항생제 내성 사례

메티실린 내성 황색포도알균(methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) : 황색포도알균은 폐렴, 균혈증, 심내막염, 등 지역사회와 병원에서 발생하는 감염증의 중요한 원인균으로써, 항생제 내성은 페니실린 내성, 메티실린 내성 및 반코마이신 내성으로 구분됩니다. 이때 MRSA 균주 중에서 반코마이신에 내성을 보이는 VISA 균주가 보고되었으며, VISA 균주는 황색포도알균의 세포벽이 두꺼워지면서 내성이 발현합니다.

 

 

추가 탐구 : 항암제의 내성

내성의 발생은 크게 두 가지로 분류되는데 초기부터 약물에 대한 내성을 가진 요인이 암세포에 존재하여 약물이 반응하지 않는 선천적인 내성(intrinsic resistance)과 약물 처리가 암의 치료에 효과를 보이다 약물의 지속적 치료 과정에서 변성(mutations)이 발생하거나 다른 신호 전달 체계와의 상호작용으로 단순한 단백질이나 효소의 작용 억제만으로는 약물이 더는 반응을 하지 않게 되는 후천적인 내성(acquired resistance)이 있다.

 

화학항암제와 표적항암제의 내성은 약물의 표적 단백질의 발현 변화 및 변성, prosurvival 신호 경로의 활성, 유전자 손상 회복 시스템(DNA repair system)의 증가, 세포 사멸(apoptosis) 신호 전달 유도의 실패 등 다양한 방식으로 진행된다[2]. 화학항암제의 경우 약물 및 암의 종류에 따라 DNA, topoisomeras나 tublin을 타겟으로 하여 약물의 저항 기전이 표적 단백질의 발현 변화나 변성, anti-apoptosis 단백질의 증가가 내성 기전에 영향을 미친다고 알려져 있고, 특정 단백질을 타겟으로 하는 표적항암제의 내성 기전 역시 단백질의 변성 및 발현 변화, anti-apoptosis 기전의 영향 등이 보고된다

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