의약품 화학 | 항생제

항생제(antibiotics)는 다른 미생물의 성장을 억제하는 것으로 미생물에 의해서 생산되는 물질이다. 일반적으로 항생제 역할은 세균이 번식하지 못하도록 함으로써 백혈구를 돕는 것이다. 어떤 사람이 세균질환의 희생자가 되거나 죽었다면, 그것은 백혈구가 침입된 세균을 먹어치우는 것보다 더 빠른 속도로 침입된 세균이 증식되었기 때문이다. 또 항체가 세균성 독소를 중화할 수 있는 속도보다 더 빠른 속도로 세균성 독소가 증가한 것을 의미한다. 백혈구와 항체의 역할이 항생제와 합치게 되면 일반적으로 병원균의 침입을 충분히 막아낼 수 있다. 페니실린은 최초로 발견된 항생제이다.

 

 

페니실린

페니실린은 1928년 런던대학의 세균학자 Alexander Fleming에 의해서 발견되었다. 그는 종기와 몇 가지 전염병의 원인균인 포도상구균(staphyl- ococcus aureus) 배지(culture ground)를 연구하고 있었다. Fleming은 현미경으로 배양균을 관찰하기 위하여 잠시동안 배지의 뚜껑을 열어 놓았다. 그리고 어느 날 그는 배지중에 있던 하나가 청록색 곰팡이로 오염되어 있음을 알게 되었다. 그 곰팡이가 자라고 있는 주변에는 세균이 자라지 못하고 죽어 있었다. 좀 더 세밀히 관찰한 결과 이 곰팡이가 자랐던 배지는 많은 종류의 병원균에 대해 억제작용을 갖거나 치사효과를 갖고 있었다. 이 곰팡이가 페니실린 노타툼(penicillin notatum)이었다.

 

곰팡이가 페니실린이라고 하는 활성 항균 물질을 내포하고 있다는 사실이 밝혀지기는 했지만 Fleming은 그 활성물질을 순수하게 분리하지를 못하였다. 1940년 옥스퍼드 대학의 Howard Florey와 Ernst Chain이 곰팡이로부터 요즈음 페니실린 G라고 부르는 물질을 분리하는데 성공하였고, 1943년에는 페니실린 G가 임상에서 쓰일 수 있게 되었다. 2차 세계대전이 끝날 무렵 페니실린 G는 폐렴, 골수감염, 임질 및 다른 전염병들로 위협받는 많은 사람들을 구하였다. Fleming, Florey 그리고 Chain은 이의 업적으로 1945년 의학과 생리학 분야에서 노벨상을 수상하였다.

 

페니실린 G는 식도를 통하여 복용하게 되면 위산에 의해서 파괴되므로 주사제로 사용해야 한다. 세균은 또한 페니실린에 대해서 내성을 갖게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 [그림 3]에서 보는 바와 같이 다른 페니실린을 개발하게 되었다. 아목시실린(amoxixillin)은 식도를 통한 복용이 가능하고 많은 종류의 박테리아에 대해서도 효과적이다.

 

 

 

테트라사이클린

많은 항생제들은 세균의 DNA 합성과 기능을 방해한다. 테트라사이클린(tetracycline), 스트렙토마이신(streptomycin), 에리스로마이신(erythrom- ycin)은 세균의 DNA로부터 단백질 합성을 차단한다. 1937년 Rene Dubos와 Selman Waksman은 스트렙토마이세스 그리세우스(streptomyces griseus)라고 하는 토양 미생물로부터 한 화합물을 추출해내었다. 이 화합물이 스트렙토마이신(streptomycin)이고 병원에서 이 물질을 사용하기 시작한 것은 1947년경부터였다. 그러나 스트렙토마이신은 특정한 세균을 억제하는데는 대단한 효력을 발휘하였으나 얼마후 부작용 때문에 사용이 중단되었다.

 

1945년 B.M. Duggan은 스트렙토마이세스 오레오파시엔스(streptomyces aureofaciens)라고 하는 황금빛 곰팡이를 발견하였다. 이 곰팡이에서 최초로 네개의 고리 구조를 갖는 테트라사이클린(tetracycline) 계통의 오레오마이신이라고 하는 새로운 항생제를 얻었다. 화이저(Pfeizer) 연구소는 116,000종의 토양을 검사하여 제2의 테트라사이클린계 항생제인 테라마이신(terramycin)을 발견하였다.

 

 

그러나 이 약들은 장내에 정상적으로 살고 있는 세균까지 죽이기 때문에 설사를 하는 부작용을 일으키기도 한다.

 

 

세팔로스포린

1950년대에 새로운 계통의 항생제인 세팔로스포린(cephalosporins)이 발견되었다. 항균작용이 광범위하고 부작용 위험이 적어 널리 사용되는 약품이다. 가장 중요한 몇 가지 세팔로스포린의 구조를 [그림 4]에 소개하였다.

 

 

항생제의 문제점

항생물질은 전염병을 치료하여 수백만 명의 인명을 구했지만 반면에 많은 폐해들도 있다. 테트라사이클린과 같은 항생제를 반복하여 사용하게 되면 소화기관에 있는 유익하고 무해한 세균들을 죽여서 설사의 원인이 된다. 또한 어떤 사람들은 페니실린과 같은 항생제에 대하여 민감한 알레르기(allergy) 반응을 일으키며, 경우에 따라서는 이 알레르기 반응이 너무 심해서 죽기도 한다. 페니실린에 대한 과민반응은 가장 일반적인 부작용으로 투여 직후 또는 20분 이내에 일어난다. 이보다 늦게 일어나는 반응 현상은 그리 심각하지 않으나 장기간 복용할 경우 과민반응의 위험률은 증가하게 된다.

 

또 다른 문제점은 내성균의 발현이다. 인간과 가축에 항생제를 사용하면 할수록 저항력이 강한 세균이 생겨나는 결과를 초래한다. 어떤 박테리아는 항생제를 무력화시키는 효소를 생산하거나 세균이 있는 세포 속으로 침투하지 못하게 함으로써 항생제에 저항할 수 있게 한다.

 

 

 

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