- 동물세포에는 없는 세포벽을 target으로 하는 항생제는 세균에만 선택적으로 작용한다.
- 처음에 개발되었던 β-lactam 계통 약물과, 내성균주에 대응하여 새로 개발된 peptide 계통으로 분류할 수 있다.
- β-lactam 계통에는 penicillins, cephalosporins, carbapenems, monobactams가 있다. peptide 계통에는 vancomycin, lipoglycopeptides, daptomycin, 그 외에도 다양한 약물이 있다.
β-lactam 계통
- C-C-C-N으로 이루어진 특수한 사각형 구조를 가짐.
Penicillin
작용기전
- peptidoglycan 말단 부분과 유사한 구조를 가지고 있어, PBPs(페니실린-결합 단백질)과 경쟁하여 결합하며 세포벽을 약화시킨다.
- 농도 의존적이며, 살균제이다.
항균범위
- 페니실린이 세포벽을 통과하여 세포질에 위치하는 PBPs에 도달하는 능력에 따라 결정된다.
- 그람양성균은 페니실린에 의해 쉽게 통과되는 세포벽을 가지는 반면,
- 그람음성균은 수용성인 페니실린이 세포벽을 통과할 수 없고, 단 porin을 통해 유입이 가능하다.
- 천연 페니실린류
- prototype인 Penicillin G, 경구용인 Penicillin V가 있다.
- 반합성 페니실린류
- ampicillin, amoxicillin 이 있다.
- 천연 페니실린이 그람 음성 간균에 효과가 없는 점을 보완하기 위해 개발되었다.
- 항균범위가 넓은 광범위 항생제로, 호흡기 감염 치료에 많이 이용한다.
- MSSA^[Methicillin sensitive Staphylococcus aureus]에는 β-lactamase 억제제와 혼합하여 이용한다.
- 항포도알균 페니실린류
- methicillin, nafcillin, oxacillin, dicloxacillin^[뒤 3개는 methicillin 저항성 세균에 대해 개발되었다]등이 있다.
- 페니실린 분해효소에 저항성을 가지는 페니실린류다.
- MSSA를 포함하여, β-lactamse 생산 포도알균 감염 치료에 국한하여 사용된다.
- 항슈도모나스 페니실린류
- piperacillin 가 있다.
- Pseudomonas aeruginosa(녹농균)에 활성을 나타내는 항녹농균성 페니실린류이다.
- 천연 페니실린류
내성 세균은 이렇게 페니실린에 대비한다.
- β-lactamase의 활성을 높인다.
- 높은 투과성의 porin을 부족하게 갖거나, 유출펌프를 가져 약물에 대한 투과성을 낮춘다.
- PBPs의 변화로 인해 β-lactam 항생제에 대한 친화성이 감소한다.
약동학
- penicillin-V, amoxicillin (산에 안정하여 위장관에서 쉽게 흡수), dicloxacillin (음식물이 흡수를 감소시키므로 공복에 복용) 3개는 오직 경구로만 투여한다.
- 전신에 걸쳐 분포가 좋다. 염증이 없다면 CSF 침투에 약하고, 전립선 효과가 낮다.
- 사구체 여과 및 콩팥세뇨관에서 분비되지만, nafcillin과 oxacillin 은 주로 간에서 대사되어 콩팥기능상실 환자에서 용량 조절이 필요하지 않다.
부작용
- 가장 안전한 항생제이지만,
- 과민반응(대략 10% 환자에 allergy 있음), 설사(장내 미생물 불균형으로 인해), 콩팥염, 신경독성, 혈액학적 독성 등 부작용이 있을 수 있다.
Cephalosporins
- 페니실린류와 밀접하게 연관된 β-lactam 항생제이다.
- 페니실린과 동일한 작용기전을 가지며 같은 내성기전에 영향을 받지만,
- 육각형 구조로 인해 β-lactamase에 페니실린보다 더 내성을 가진다.
향균범위
- 1-5세대로 나뉜다.
- 1세대 : Penicillin G의 대체품이다.
- cefazolin, cefadroxil, cephalexin 이 있다.
- 포도알균성 penicillinase에 대한 저항을 가져 MSSA에 효과를 보인다.
- 2세대
- cefotetan, cefoxitin, cefuoxime 이 있다.
- 그람음성균에 대한 항균범위가 증가했다. (양성균 활성은 감소)
- Cephamycin류( cefotetan, cefoxitin)은 혐기성 균에 활성을 가진다. 그람음성 혐기성 세균에 이용할 수 있는 유일한 cephalosporin류다.
- 3세대
- cefdinir, cefixime, ceftazidime, ceftriaxone, cefotaxime
- MSSA에 대한 효력은 낮지만, 그람음성간균에 대한 항균효과가 높아졌다. 항균활성범위에 장내세균이 포함된다.
- 4세대
- cefepime
- 연쇄상구균 및 MSSA에 대한 광범위한 항균작용을 보인다. 호기성 그람음성균에도 효과가 있다.
- 5세대
- ceftaroline (3세대 ceftriaxone 의 그람음성균에 대한 활성과 유사)
- MRSA에 활성을 갖는, 미국에서 유일하게 이용할 수 있는 β-lactam이다.
- 그람양성균에 대해 광범위한 활성을 보인다.
- 1세대 : Penicillin G의 대체품이다.
내성
- β-lactamase에 의한 β-lactam ring의 가수분해, 또는 PBPs에 대한 친화성이 감소하면 내성을 갖는다.
약동학
- 모든 cephalosporin류는 경구로의 흡수가 좋지 못하다.
부작용
- 페니실린류와 유사하며, 알레르기 반응이 우려된다.
Carbapenems
- 항균범위가 매우 넓어서 경험치료에 이용된다.
- imipenem, meropenem, doripenem, ertapenem 등이 있다.
Monobactams
- 주로 그람음성균에 활성을 나타낸다.
- 다른 β-lactam계 항생제에 allergy가 있는 경우 이용할 수 있는 안전한 대용 약물이다.
- aztreonam 은 상업적으로 이용할 수 있는 유일한 monobactam이다.
β-lactamase inhibitor
- β-lactamase를 불활성화하여 항생제를 보호한다. β-lactam 민감성 항생제와 함께 사용하면 큰 효과를 보인다. ( amoxicillin, ampicillin, piperacillin )
- β-lactam ring을 함유하는 clavulanic acid, sulbactam, tazobactam 이 있고, β-lactam ring을 함유하지 않는 avibactam, vaborbactam 이 있다.
- ceftolozane 과 tazobactam , ceftazidime 과 avibactam, meropenem 과 vaborbactam 등으로 함께 사용한다.
Peptide 계통
vancomycin
- 삼환계 glycopeptide로, 세포에 들어간 후 peptidoglycan 전구물질에 결합하여 세포벽 통합의 유지에 필요한 반응을 방해한다. 살균활성을 지닌다.
- 그람 양성균에 활성이 있다.
- 콩팥기능에 따라 투여빈도를 조절해야 하며, 콩팥독성, 귀독성 등의 부작용이 있다.
lipoglycopeptides
- 살균농도-의존성 반합성 항생제이다. vancomycin과 같이 세포벽 합성 억제 작용을 한다.
- vancomycin과 유사하게 그람 양성균에 대해 활성을 가지며, 주로 포도알균, 사슬알균, 창자(장)알균에 영향이 있다.
- vancomycin보다 효력이 크다.
- telavancin, oritavancin, dalbavancin 등이 있다.
daptomycin
- 살균농도-의존성 항생제이다.
- 세균 세포막의 탈분극을 유도하여 핵산 합성이 일어날 수 없게 한다.
Fosfomycin
- phosphonic acid의 살균성 합성 유도체로, peptidoglycan 합성의 효소를 억제하여 세포벽 합성을 차단한다.
Polymyxins
- 양이온 polypeptide이므로 그람음성균 세포막의 인지질과 결합한다.
- 세포막 통합성을 파괴하고 세포성분을 유출시켜 세포사를 유발한다.
- polymixin , colistin 등이 있다.