[임상특강] 항생제 내성균의 발생 원인과 대응책
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[임상특강] 항생제 내성균의 발생 원인과 대응책
  • 김영진 원장
  • 승인 2021.12.16 10:42
  • 댓글 0
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현재 오미크론(Omicron) 바이러스가 전세계에 확산돼가고 있는 중 최근 미국질병통제예방센터(CDC)와 세계보건기구(WHO)는 슈퍼버그(Superbug)의 만연으로 ‘1000만 명 이상이 숨질 것’이라고 예고했다. 한국에서도 슈퍼버그 주의경보가 울렸다. 지난 11월 18일 질병관리청 발표에 따르면 우리나라 인구 1000명 중 26명은 매일 항생제를 사용하는 등 다른 OECD국가에 비해 항생제 사용률이 가장 높은 것으로 나타났다. 현재 코로나 팬데믹으로 2년 가까이 전세계가 혼란에 빠져있는 가운데 ‘슈퍼버그문제’와 같은 보건환경변화에 대응하기 위해 본지는 ‘식품의약품안전처 중앙약사심의위원’인 김영진 박사의 글을 게재해 ‘슈퍼버그의 발생원인과 종류 및 대응책’을 게재한다.
식품의약품안전처 중앙약사심의위원회 위원 치의학박사 김영진 원장

전 세계에서 매년 약 70여만 명이 항생제에 내성을 가진 세균에 감염돼 사망한다. 특별한 대책이 없으면 20여년 후 이로 인한 사망자 수가 연간 1천만 명 선으로 늘어날 것으로 예상된다. 항생제(Antibiotics)는 인체 내의 온갖 감염증이나 패혈증을 유발하는 세균감염의 치료에 필수적인 약물이다. 그런데 항생제의 오용이나 남용으로 세균이 내성을 획득하게 되면 약물의 영향을 받지 않고 증식할 수 있게 된다.

원래 항생제가 투약되기 전에는 이 항생제에 저항성을 갖고 있는 균주와 항생제에 의해 치명적인 타격을 받을 수 있는 감수성 균주에 차이가 나지 않는다. 그러나 일단 항생제가 사용되기 시작하면 자연히 감수성 균주는 사멸되어 사라지지만 어느 정도 저항성을 갖고 있는 균주는 상당기간 살아남게 된다.

따라서 저항균주가 모두 사라질 정도로 충분기간 동안 항생제의 효과가 계속되지 않으면 내성을 갖고 있는 세균만이 살아남아 그 환자의 세균분포를 주도하기 시작한다. 이처럼 항생제 내성은 원래 없던 세균이 새로 만들어내는 것이 아니라 이미 있던 세균이 항생물질에 견디어 낸 것이므로 다음에 그 항생제를 또 만났을 때 세균의 ‘DNA플라스미드’에 위치하는 ‘항생제저항성 유전자’는 DNA전달을 더욱 용이하게 하는 자체변이를 통하여 더욱 강력한 내성기전을 발전시킨다. 

1. 세균(수용체)에 대한 접근차단

1) 유입(Influx)의 감소;
Gram 음성균은 외막(outer membrane)이 있기 때문에 gram 양성균과 비교하여 항생제들이 투과하기 힘들다.

2) 유출(Efflux)의 증가;
세균의 유출펌프(efflux pump)는 세포외로 항생제들을 운반(배출)하는 역할을 한다. 만약 유출펌프가 과 발현 (over-expression)되면 이전에 임상적으로 효과를 보이던 항생제들이 내성을 일으킬 수 있다. 

2. 세균내의 수용체 변형(Receptor modification)

1) 돌연변이(Mutation)에 의한 변형;  대부분의 항생제는 특이적으로 표적에 대한 높은 친화력을 가지고 있으므로, 항생제가 수용체에 결합하면 세균의 정상적인 활동이 방해된다.

2) 분자적 변형;  세균 내 항생제가 작용하는 표적인 수용체에 분자적 변형을 일으키면 표적을 암호화하는 유전자의 돌연변이가 없어도 항생제에 저항성을 나타내는 자체보호의 효과적인 방법이 될 수 있다. 이런 분자적 변형에 의한 내성이 빈발하는 항생제는 macrolides계의 에리스로마이신이나 lincosamides등이다. 

3. 항생제의 변형(Antagonist modification) 
세균은 항생제를 파괴하거나 변형할 수 있을 뿐만 아니라 항생제가 세포내로 진입하는 것을 차단하고 항생제의 수용체, 즉 표적을 스스로 변화시킴으로써 항생제의 약효발현에 저항한다. 

1) 가수분해(Hydrolysis)에 의한 항생제의 불활성; 세균효소에 의한 항생제의 불활성화는 penicillin 내성발현의 주된 기전이다. β-lactam계열의 항생제뿐만 아니라 aminoglycoside, chloramphenicol, macrolides 등도 가수분해에 의한 동일한 내성발현 기전으로 불활성화 된다.

2) 화학 기(Chemical group)의 전달에 의한 항생제의 불활성; 항생제의 효과가 취약한 부위에 세균의 변형효소(modifying enzyme)가 보유하는 화학 기(chemical group)가 전달되면 결합부위에 입체장애(steric hindrance)가 일어나 수용체에 결합하는 항생제를 방해하여 항생제에 대한 내성을 일으킨다.

‘슈퍼버그(Superbug)’의 종류와 대응책
특히 항생제 사용이 증가함에 따라 항생제 내성을 가진 병원성 세균들은 점점 더 강력한 내성 균주를 생성한다. 이로 인해 결국 패혈증(敗血症, Sepsis)을 유발시켜 생명을 위협하는데, 이러한 세균들을 다제내성균(multidrug-resistantbcteria) 또는 슈퍼박테리아(Super bacteria), 일명 슈퍼버그(Superbug)라 한다. 슈퍼버그 중 위험성 있는 균주인 ‘ESKAPE’균 그룹에는  Enterococcus(장알균), Staphylococcusaureus(황색포도알균), Klebsiella pneumoniae(폐렴막대균), Acinetobacter(아시네토박터), Pseudomonas aeruginosa(녹농균), Enterobacter species(엔터로박터)가 포함된다. 

WHO가 최근 선정한 슈퍼버그 12종은 아시네토박터균, 녹농균, 장내세균속균종, 엔테로코커스 패시움, 황색포도상구균, 캄필로박터종, 임균, 살모넬라균, 헬리코박터균, 폐렴구균, 인플루엔자균, 이질균이다. 이에 더해, WHO는 슈퍼버그 12종을 ‘위급(critical)', '높은(high)’, ‘중간(medium)' 3개 단계로 나눴다. 기준은 세균으로 인한 감염자 수와 질병의 치명적인 정도, 대체 항생제나 신약이 현재 개발되는 중인지 여부다.

‘위급 단계’(critical priority)에는 면역체계를 무너뜨리는 아시네토박터균을 비롯해 녹농균, 장내세균속균종이, ‘높은 단계’(high priority)에는 엔테로코커스 패시움, 황색포도상구균, 캄필로박터종, 임균, 살모넬라균, 헬리코박터균이, ‘중간 단계’(medium priority)에는 폐렴구균, 인플루엔자균, 이질균이 선정됐다. 현재 임상에서 가장 위험한 것으로 취급되는 슈퍼버그는 ‘메티실린내성 황색포도 알균(MRSA, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus등)’과 ‘반코마이신내성 황색포도 알균(VRSA; Vancomycin-resistant Staphylococcus aureus등)이다. 

1) MRSA; MRSA는 1961년 영국에서 처음으로 검출되었으며 현재는 병원환경에서 매우 흔한 균이다. 영국에서 MRSA는 1991년의 4%에서부터 시작하여 1999년에는 심각한 패혈증의 37%에 영향을 주었다.

2) VRSA; 1997년 5월 일본에 이어 1998년 국내에서도 반코마이신에 부분적 내성을 보이는 황색포도 알균 ‘VISA(Vancomycin-intermediate Staphylococcus aureus)’가 발견되었다. 그리고 2002년 미국에서는 반코마이신을 완전히 무력화시키는 세계 최초의 초강력 황색포도 알균 ‘VRSA(Vancomycin-Resistant Staphylococcus aureus)’가 나타나 충격을 안겼다. 

3) 슈퍼버그 예방책; Super bacteria와 같은 저항성세균이 만연하는 것은 환자나 의사의 항생제 오용 및 남용이 가장 큰 원인이다. 그리고 가축의 사료나 식품 등에 항생제나 항균성의 화학약품을 첨가하는 관행도 세균의 저항성을 증가시키는 또 다른 원인이 된다. 가정에서 사용하는 항균성 비누나 다른 상품역시 세균의 저항성 증가에 일익을 담당할 수 있다. 제약사의 항균물질에 대한 부적절한 광고나 사용권장 관행 또한 저항균주 발생의 한 원인으로 작용한다. 이와 같이 항생물질의 노출에 의한 동물에서 유래되는 저항성 균은 육류의 소비, 동물과의 근접 또는 직접 접촉, 환경 등의 경로로 사람에게 전파된다. 이상과 같은 이유로 병원환경 뿐만 아니라 사회전반에 걸쳐 항균물질의 남용이나 무분별한 사용은 철저히 관리되고 통제되어야 한다.


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