항생제는 세균에 의한 감염을 치료하거나 예방하기 위해 사용되는 약물로 미생물의 성장이나 생존을 억제하는 역할을 합니다. 항생제는 그 기전과 표적에 따라 여러 종류로 나눌 수 있으며 각각의 특성과 용도가 다릅니다. 항생제는 세파계열, 퀴놀론 계열, 마크로라이드 계열, 페니실린 계열, 아미노글리코사이드 계열, 테트라사이클린 계열, 카바페넴 계열, 글리코펩타이드 계열, 설폰아미드 계열 등 여러 종류가 있습니다. 여러 종류의 항생제 중 오늘은 세파계, 퀴놀론계, 마크로라이드계 항생제에 대해서 알아보겠습니다.
1. 세파계 항생제
세파계 항생제(cephalosporins)는 베타-락탐(β-lactam) 구조를 가진 항생제의 한 종류로 페니실린과 유사한 작용 기전을 가지고 있습니다. 이 항생제는 세균의 세포벽 합성을 억제하여 항균 효과를 나타내며 주로 그람 양성균과 그람 음성균에 모두 작용할 수 있습니다. 이 항생제는 세균이 세포벽을 형성할 때 필요한 펩티도글리칸 합성을 억제하여 세균을 사멸시키는 역할을 합니다. 세파계 항생제는 개발된 순서와 항균 스펙트럼에 따라 총 5세대로 분류됩니다. 1세대는 주로 그람 양성균에 대해 효과적이며 포도상구균(Staphylococcus)과 연쇄상구균(Streptococcus)에 작용하고 피부 및 연조직 감염이나 수술 후 감염 예방에 자주 사용됩니다. 대표적인 약물로는 세팔렉신(cephalexin)과 세파졸린(cefazolin)이 있습니다. 2세대는 1세대보다 그람 음성균에 대한 효과가 강화되었으며 혐기성 세균에 대해서도 일부 작용합니다. 복강 내 감염이나 골반 감염 등에 사용할 수 있으며 대표적인 약물로는 세파클로르(cefaclor)와 세푸록심(axetil)이 있습니다. 3세대는 그람 음성균에 대한 항균력이 더욱 강력하며 중증 감염이나 병원 내 감염 치료에 많이 쓰입니다. 이 세대의 특징은 중추신경계(CNS)로 잘 침투할 수 있어 뇌수막염과 같은 심각한 감염에도 사용된다는 점입니다. 대표적인 약물로는 세프트리악손(ceftriaxone)과 세포타짐(cefotaxime)이 있습니다. 4세대는 3세대의 항균 스펙트럼을 확장하여 그람 음성균뿐만 아니라 페니실린 저항성을 가진 그람 양성균에도 효과적입니다. 이 약물들은 주로 병원 내 다제내성 균주에 의한 감염 치료에 사용되며 대표적인 약물로는 세페핌(cefepime)이 있습니다. 5세대는 현재 사용 가능한 세파계 항생제 중 가장 넓은 스펙트럼을 가지며 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)과 같은 다제내성 균주에 효과적입니다. 대표적인 약물로는 세프탈로린(ceftaroline)이 있습니다.
2. 퀴놀론계
퀴놀론계 항생제(Quinolone antibiotics)는 합성 항균제로 세균의 DNA 복제를 억제하는 기전을 통해 항균 효과를 가집니다. 이 약물군은 DNA 회전효소(DNA gyrase)와 토포아이소머레이스 IV(Topoisomerase IV)를 억제하여 세균의 DNA 복제와 전사를 방해함으로써 세포 사멸을 유도합니다. 퀴놀론계 항생제는 세균의 DNA 회전효소와 토포아이소머레이스 IV에 결합하여 작용합니다. DNA 회전효소를 억제하여 주로 그람음성균에서 DNA 초나선을 줄여 복제에 필요한 DNA 복제를 막습니다. 토포아이소머레이스 IV를 억제하여 주로 그람양성균에서 DNA 복제 시 염색체 분리를 방해합니다. 이 항생제는 경구 및 정맥 투여가 가능하며 대부분 약물이 간과 신장에서 대사 되고 배출됩니다. 혈중 반감기가 길어 하루 1~2회 복용으로도 효과를 유지할 수 있는 점이 장점입니다. 그리고 조직으로의 높은 분포율 덕분에 폐, 뼈, 전립선 등 깊은 조직 감염 치료에도 유용합니다. 이 항생제는 1960년대 나리딕스산(Nalidixic acid)의 개발로 처음 도입되었습니다. 이후 구조적 변화를 통해 약물의 스펙트럼과 약리학적 특성이 개선되면서 여러 세대의 개발되었습니다. 1세대 퀴놀론계는 나리딕스산과 옥소린산(Oxolinic acid)이 포함되며 주로 그람음성균에 효과적입니다. 2세대 퀴놀론계는 플루오로퀴놀론(Fluoroquinolone), 노르플록사신(Norfloxacin), 시프로플록사신(Ciprofloxacin) 등이 있습니다. 그람음성균에 강력한 활성을 가지며 일부 그람양성균과 비정형 세균에 대해서도 효과를 보입니다. 3세대 퀴놀론은 레보플록사신(Levofloxacin) 등이 있으며 그람양성균에 대한 활성도가 크게 증가합니다.
3. 마크로라이드계
마크로라이드계 항생제는 세균성 감염을 치료하기 위해 사용되는 중요한 약물군 중 하나로 거대 고리형 락톤(lactone) 화합물로 구성되어 있습니다. 이 계열의 항생제는 세균의 단백질 합성을 억제하는 작용 기전을 가지고 있으며 주로 세균의 리보솜 50S 소단위체에 결합하여 번역 과정을 방해합니다. 이를 통해 세균의 성장과 증식을 억제하게 됩니다. 대표적인 마크로라이드 항생제로는 에리트로마이신(Erythromycin), 클라리트로마이신(Clarithromycin), 아지트로마이신(Azithromycin) 등이 있습니다. 에리트로마이신은 마크로라이드 항생제의 최초 개발품으로 1950년대에 발견된 이후 다양한 변형 약물이 개발되었습니다. 아지트로마이신은 에리트로마이신의 화학적 구조를 개량하여 반감기를 연장시키고 부작용을 감소시킨 약물로 오늘날 가장 널리 사용되는 마크로라이드 중 하나입니다. 마크로라이드 항생제는 그람양성균(Gram-positive bacteria)과 일부 그람음성균(Gram-negative bacteria)에 대해 효과적이며 감염폐렴, 기관지염과 같은 호흡기 감염, 피부 및 연조직 감염, 클라미디아 감염 같은 성병 치료에 자주 사용됩니다. 마이코플라스마(Mycoplasma), 클라미디아(Chlamydia), 리케차(Rickettsia)와 같은 비정형 병원체에 대해서도 사용됩니다. 이 약물군은 비교적 안전한 약물로 간주되지만 부작용이 전혀 없는 것은 아닙니다. 흔한 부작용으로는 구역, 구토, 복통, 설사 같은 소화기 장애가 있으며 드물게 간독성이나 심장 부정맥이 나타날 수 있습니다. 다른 약물과의 상호작용 가능성이 높아 약물을 복용 중인 환자는 반드시 의사에게 복용 약물 목록을 상세히 알리는 것이 중요합니다. 마크로라이드 항생제의 사용은 점차 증가해 왔으나 일부 세균의 내성 발현으로 인해 사용이 제한되는 경우도 있습니다. 내성의 주요 원인으로는 리보솜 변형, 약물 배출 펌프 증가, 효소에 의한 약물 분해 등이 있습니다. 따라서 마크로라이드 계열 항생제를 사용할 때는 내성 관리와 적절한 용법, 용량 준수가 중요합니다. 결론적으로 마크로라이드계 항생제는 다양한 세균성 감염 치료에 매우 유용한 약물군이지만 적절한 사용과 내성 관리를 통해 그 효과를 최대화하고 부작용을 최소화하는 것이 중요합니다.