항생제의 작용기전에 의한 분류
작용기전 | 분류 |
세포벽 합성억제 |
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세포막 투과의 변화/세포막 터뜨리기 |
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단백 합성 억제 |
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30S 리보솜에서 억제하는 항생제 |
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50S 리보솜에서 억제하는 항생제 |
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기타 |
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핵산합성 억제 |
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- DNA 합성 억 |
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RNA 합성 억제 |
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엽산합성억제 |
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① tRNA 합성효소에 isoleucine과 경합 → isoleucyl tRNA의 양적인 고갈 유발 → 단백 합성 억제
- B-lactam 항생제
- penicillin
- cephalosporin
- monobactam
- carbapenem
- B-lactamase inhibitor
Penicillin계 항생제
종류
| 주사제 | 경구제 |
천연산 penicillin | Penicillin G(benzylpenicillin)
| Penicillin V |
Penicillinase-저항 Penicillin① | Methicillin, Oxacillin, Nafcillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin | Nafcillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin |
Aminopenicillin② | Ampicillin | Ampicillin, amoxicillin, ampicillin ester |
Carboxypenicillin | Carbenicillin, ticarcillin | Carbenicillin ester |
Ureidopenicillin | Mezlocillin, Azolcillin, piperacillin |
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anti-pseudomonal PCN: carboxypenicillin, ureidopenicillin
① 항 황색포도알균페니실린(antistaphylococcal penicillin)이라고도 함. 특별한 황색포도알균(MRASA만 제외하고)를 대상으로 만들어진 penicillin
② 아미노기가 붙어있는 합성페니실린. 보통의 penicillin과 성격이 많이 비슷. 보통의 penicillin과 거의 교환가능한 항생제.
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽의 PBP(penicillin binding protein)③
- 페니실린은 PBP에 달라붙어서 작용한다.
- PBP: 세균이 세포벽을 만들기 위해 필요한 효소. 여러 종류 존재
③ PBP에 penicillin에 달라붙으면 PBP는 더 이상 세포벽 생성 불가
내성기전
- Penicillinase(β-lactamase), PBP 변화
항균범위
- 그람양성구균에서 그람음성균, 녹농균 커버로 개발 및 진화④
- penicillin G는 그람양성균 커버가 중심
- nafcillin, oxacillin은 MSSA의 표준항생제
- aminopenicillin은 장내세균을 비롯한 그람음성간균 커버 가능
- anti-Psudomonal penicillin은 녹농균 커버
④ 기본적으로 penicillin에서 멀러질수록 점점 그람양성균에 대한 활성이 없어진다. 기본적으로 penicillin에서 멀어질수록 점점 그람음성균에 대한 활성이 강해진다.
PK/PD
- 살균성; 시간 의존성
- 대부분 반감기가 1시간. 여러 번 투여해야 함
Cephalosporin계 항생제
종류
| 주사용 | 경구용 |
1세대 |
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2세대 | Cefamandole, cefuroxime, ceftezole, ceforanide, cefotiam, cefonicid Cephamycin: cefoxitin, cefotetan, cefmetazole, cefbuperazone, cefminox | Cefaclor, cefprozil, cefuroxime, cefotiam, loracarbef, cefotiam |
3세대 | Cefotaxime, ceftizoxime, cefoperazone, ceftriaxone, ceftazidime, cefpiramide, cefpimozole, cefmenoxime, cefodizime Oxacephem: latamoxef, flomoxef | Cefixime, cefpodoxime, cefditoren, cefetamet, cefteram, ceftibuten, cefdinir, cefacapene, cefdaloxime |
4세대 |
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5세대① |
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① MRSA에 효과가 있는 cephalosporin
- 황색포도얄균이나 사슬알균에 주요 사용하는 cephalosporin: 1세대
- penicillin 내성의 폐렴알균, 다수의 그람음성균을 커버하며, 지역사회폐렴이나 요로감염증에 효과있는 cephalosporin: 2세대 및 3세대 일부
- 혐기성균을 커버하며, 복부골반계 감염증에 사용하기 좋은 cephalosporin: 2세대 중에서 cephamycin
- 다수의 그람음성균에 추가로 녹농균에서 효과가 있는 cephalosporin: 3세대 중 ceftazidime, 4세대의 cefepime
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽의 PBP(penicillin binding protein)
내성기전
- PBP 변이와 그 친화성 저하, β-lactamase, 세포벽 투과성 저하
항균범위
- 일반적으로 세대가 나아갈수록 그람음성균의 커버가 좋아지고, 그람양성균의 커버가 나빠지는 경향을 보임.
- 그람양성균: 1세대>2세대>3세대
- 그람음성균: 3세대>2세대>1세대
- 4세대= 1세대 + 3세대
- 장알균과 listeria에는 cephalosporin은 효과가 (거의) 없다.(장알균에는 모든 cephalosporin이 사용불가)
- 녹농균 커버가 가능한 것은 3세대와 4세대뿐이다.
PK/PD
- 살균성; 시간 의존성
- 대부분 반감기가 1시간; 여러 번 투여해야 함
- 뇌척수액 이행성(+): 3세대와 4세대뿐
부작용
- 위막성대장염을 일으키기 쉽다. 특히 광범위(3세대) cephalosporin이 가장 위험하다.
Monobactam계 항생제
종류
- Aztreonam
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽의 PBP(penicillin binding protein)
내성기전
- β-lactamase, PBP 변화
항균범위
- 그람음성균만 커버(aminoglycoside와 같은 항균 스펙트럼)
- 녹농균 커버
- β-lactam계 항생제에 알레르기가 있을 때 대체약으로 사용
PK/PD
- 살균성; 시간 의존성; 여러 번 투여해야 함
- 뇌척수액 이행성 있음
Carbapenem계 항생제
종류
주사제 | 경구제 |
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① 국내에서 사용가능한 carbapenem
② methicillin 내성 S. aureus (MRSA)와 P. aeruginosa에 대한 항균력을 높인 제제
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽의 PBP(penicillin binding protein)
내성기전
- β-lactamase, PBP 변화
항균범위
- super-broad한 광범위 항생제: 그람양성균, 그람음성균(특히 녹농균), 혐기성균
- carbapenem이 효과없는/잘 듣지 않는 세균(대표적인 균만 소개)
- 장알균, VRE
- Corynebacterium jeikeium
- MRSA
- chlamydia, mycoplasma, legionella, rickettsia
- Clostridium difficile
- mycobacteria
PK/PD
- 살균성; 시간 의존성
- 반감기 1시간; 여러 번 투여해야 함
비고
- 뇌척수액 이행성 있음. 뇌수막염에서 사용 시 부작용인 경련 주의
Glycopeptide계 항생제
종류
- vancomycin, teicoplanin
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽 전구체의 측쇄 D-Alanyl-D-Alanine에 작용
내성기전
- 장구균의 vancomyin 내성: D-Alanyl-D-Alanine에서 Alanine 부위가 다른 아미노산으로 치환, 내성 유전자로 van A, B, C 등이 있음
- MRSA의 vancomycin 내성: 세포벽이 두꺼워짐(VISA에서)
- VRE 유전자 vanA의 편입(VRSA)이 보고되고 있음
항균범위
- 그람양성균 커버가 중심
- 기본적으로 그람음성간균, 혐기성균은 커버 못함
- 적응미생물에 MRSA만 있는 것은 아님
PK/PD
- 황색포도구균(MSSA, MRSA)에 대해서는 정균성
- 혈중농도 측정을 통해 용량 조절
- trough(최저 농도)를 측정하는 것이 중요. Peak(최고 농도) 측정의 임상적인 가치는 상대적으로 적다.
- trough 농도: vancomycin을 투여하기 직전에 채혈
- 신기능 장애, 투석 환자에게는 용량조절을 통해 사용 가능
비고
- 투여속도를 1시간 이상에 걸쳐 할 것[red person(man) syndrome 예방 위해]
Macrolide계 항생제
종류
- Lactone ring의 구조에 따라 14, 15, 16각형으로 분류
Macrolide의 분류
Macrolides | Azalides | Ketolides① | |
14각형 | 16각형 | 15각형 | 14각형 |
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① erythromycin의 반합성 물질. Macrolide와 구조적으로 유사한 항생제
② 임상에서 주요 사용되는 macrolides
③ macrolide의 원조격 약물. 국내에서 경구 및 정맥주사용 제제의 생산 및 유통은 중단된 상태
작용기전
- 단백질 합성 억제. 리보솜 50S에 작용
내성기전
- 세포벽의 투과성 저하, 약제 배출 펌프(mefA유전자), 리보솜 50S의 subunit 23S 리보솜 RNA 변이(erm유전자) = MLSB 내성 등
항균범위
- 광범위 항생제: 많은 그람양성균, 그람음성균에 효과적. 혐기성균에 대한 항균력은 미미
- 세포내 세균에 대한 항균력 우수: mycoplasma, legionella, chlamydia, Rickettsia(일부)
- 그람음성균 중 H. influenza, Moraxella 커버가 주체
- MSSA에 대한 erythromycin과 clindamycin의 교차내성에 주의
PK/PD
- 정균성
- erythromycin, clarithromycin, azithromycin으로 발전하면서 부작용이 줄고, 반감기가 길어짐
- 다른 약과 병용 시 간에서 CYP-450에 의한 상호작용 확인
부작용
- QT 연장, torsade de pointes
비고
- 같은 class 내 또는 다른 class 항생제와 교차내성 발생에 주의
Clindamycin
종류
- Clindamycin
작용기전
- 단백질 합성 억제. 리보솜 50S에 작용
내성기전
- 세포벽의 투과성 저하, 약제 배출 펌프(mefA유전자), 리보솜 50S의 subunit 23S 리보솜 RNA 변이(erm유전자) = MLSB 내성 등
항균범위
- 그람양성균과 혐기성균 커버가 핵심
PK/PD
- 정균성
- 뇌척수액 이행성 없음
- 신기능에 따른 용량 조절이 필요 없음
Tetracycline계 항생제
종류
- tetracycline, doxycycline, minocycline, tigecycline
작용기전
- 단백질 합성 억제. 리보솜 30S에 작용해 aminoacyl-tRNA의 합성을 억제
내성기전
- 획득내성 유전자 tet, otr에 의한 항생제 배출, 리보솜의 돌연변이, 리보솜 보호단백질(ribosomal protection proteins; RPPs)에 의한 리보솜의 방어, 약제의 배출 펌프
항균범위
- 광범위 항생제: 그람양성균, 그람음성균, 혐기성균
- mycoplasma, chlamydophila pneumonia, chlamydia spp., legionella 커버 가능
- Rickettsia, Q열, vibrio vulnificus의 일차선택약 중 하나
- 혐기성균 Bacteroides fragilis 커버 못함
- 녹농균 커버 못함
PK/PD
- 정균성
- doxycycline: 여러 조직으로의 이행성 우수(담즙, 전립선, 뇌척수액, 폐 등), 대장에서 확산을 통해 배설
부작용
- 8세 이하 소아, 임신부, 수유부에서는 비가역적인 뼈∙치아 색소침착이 발생할 수 있으므로 금기
- minocycline: 전정장애(vestibular disturbance)
Oxazolidinone계 항생제
종류
- Linezolid
작용기전
- 단백질 합성 억제. 리보솜 50S에 작용
내성기전
- VRE의 23S 리보솜 RNA 돌연변이
항균범위
- 그람양성균 커버가 중심. 내성 그람양성구균을 커버(적응미생물에 MRSA만 있는 것이 아님)
- 기본적으로 그람음성간균, 혐기성균은 커버하지 못함
PK/PD
- 혈중농도(trough 농도)를 측정해 용량 조절
- 신기능장애, 투석 환자에게는 용량조절을 통해 사용 가능
- 투여속도를 1시간 이상에 걸쳐 할 것[red person(man) syndrome 예방 위해]
Aminoglycoside계 항생제
종류
Mycin | Micin | Kanamycin 유도체 |
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작용기전
- 단백질 합성 억제, 리보솜 30S에 작용
내성기전
- 세포내 흡수의 감소, aminoglycoside를 변형시키는 효소의 생산, 리보솜 결합부위의 변화
항균범위
- 호기성그람음성균에 한정. 그람양성균이나 혐기성균에는 효과(-)
PK/PD
- 살균성
- 농도 의존성
- Post-antibiotic effect
- 시너지효과(synergism): 그람양성균(특히 장알균)에 의한 감염성 심내막염 치료 시 병용요법
- 1회투여량을 충분히 확보해 최고혈중농도를 충분히 올려야 함
- 다음 투여 전 최저혈중농도(trough level)가 안전역(safety margin)이어야 함
- 혈중농도(peak level과 trough level)를 측정해 용량 조절
- 뇌척수액 이행성 없음
부작용
- 신기능장애: 비핍뇨성(non-oliguric), 가역적
- 비가역성 청신경장애
Fluoroquinolone계 항생제
종류
1세대
- Nalidixic acid, cinoxacin
2세대
- Norfloxacin, ciprofloxacin, lomefloxacin, ofloxacin, enoxacin, fleroxacin, perfloxacin
3세대
- 폐렴알균을 비롯한 그람양성균과 혐기균에 대한 약효가 강해지기 시작
- Levofloxacin, sparfloxacin, tosufloxacin, grepafloxacin
4세대
- 그람양성균과 혐기균에 대한 효과가 가장 강한 항생제
- Trovafloxacin, gatifloxacin, moxifloxacin, Gemifloxacin respiratory quinolone: levofloxacin/moxifloxacin/Gemifloxacin
작용기전
- DNA 합성효소인 topoisomerase II(DNA gyrase), topoisomerase IV 억제
- topoisomerase: 세균의 DNA가 안정적으로 기능하기 위해 필요한 효소
내성기전
- 내성유전자에 의한 DNA gyrase, topoisomerase IV의 변이
항균범위
- 일반적으로 호기성 그람음성균에 대단히 좋은 효과. 녹농균 커버 가능
- 개별 항생제에 따라서 항균범위 차이 존재
- ciprofloxacin: 그람양성균(특히 황색포도알균)에 효과적
- respiratory quinolone(levofloxacin/moxifloxacin/gemifloxacin): Streptococcus pneumoniae 커버 가능
- gatifloxacin/moxifloxacin : 혐기성균 Bacteroides fragilis 커버 가능
PK/PD
- 살균성
- 농도 의존성: 1회투여량을 충분히 확보해 최고혈중농도를 충분히 올려야 함
- PAE(post-antibiotic effect)(aminoglycosie와 동일)
- 반감기가 길다.
- 생체이용률: 아주 높다. 95%정도
- 체내에서 충분한 농도에 도달하기 쉽다.(cf. moxifloxacin: 요로계 이행성이 나쁘다. → 요로감염에는 사용x)
- 배설: 간으로도 신장으로도 배설(cf. levofloxacin/ofloxacin: 신장으로만 배설)
- 제산제, 철분제, 아연 등과 동시 투여시 급격한 흡수불량 초래①
① 마그네슘 제제(예: 마그오)를 먹고 있는 환자에서 levofloxacin을 투여시 치료효과가 크게 떨어지는 현상
부작용
- 중추신경계 증상
- 관절, 인대에 대한 작용
- QT연장, 광과민성
- gatifloxacin: 혈당조절이상(저혈당, 고혈당 모두 가능)
비고
- New quinolone계 전체에 교차내성이 생길 수 있으므로 주의
Nitromidazole(metronidazole)
종류
- Metronidazole, tinidazole, ornidazole
작용기전
- 산화환원반응에 의한 metronidazole의 중간산물이 DNA 장애 유발
내성기전
- 일반적으로 내성은 드묾
항균범위
- 혐기성균 Bacteroides fragilis의 일차선택약
- Clostridium difficile associated disease(CDAD)의 일차선택약(경구)
PK/PD
- 경구, 정맥주사로 널리 쓰임
- 뇌척수액 이행성 좋음
- 생물학적이용률이 거의 100%
비고
- 임신부(특히 임신 초기), 수유부에서의 사용 피함
Trimethoprim-Sulfamethoxazole
종류
- Trimethoprim-Sulfamethoxazole
작용기전
- 세균의 엽산(folate) 합성경로 차단: 각각 다른 경로 차단
- Trimethoprim: 엽산대사효소 중 하나인 dihydrofolate reductase 억제
- Sulfamethoxazole: 엽산대사효소 중 하나인 dihydropteroate synthetase 억제
내성기전
- Trimethoprim-Sulfamethoxazole 각각에 대해 돌연변이, 염색체 또는 plasmid에 의한 세포벽 투과성 변화, 엽산대사물인 PABA와 작용부위효소(dihydrofolate reductase)의 과잉 생성
항균범위
- 광범위 항생제: 그람양성균, 그람음성균, 진균, 원충(toxoplasma)
약력학
- 소화관에서의 흡수 좋음
- 조직 이행성 좋음(체내의 모든 조직에 구석구석 퍼진다.): 특히 전립선, 뼈, 뇌척수액
부작용
- 피부발진: 알레르기(sulfa allergy); 경미한 발진 ~ Stevens-Johnson syndrome, TEN(toxic epidermal necrolysis)
- Cr 상승: trimethoprim은 신장의 세뇨관에서 Cr이 분비되는 것을 억제하는 효과; 꼭 신기능 저하를 의미하는 것은 아님 → 경과관찰 가능
- 전해질 장애: 특히 고칼륨혈증
- 골수억제 주의
비고
- 임신부와 수유부에서의 사용을 피함
참고자료
- 대한감염학회. 항생제의 길잡이 3판(2008)
- 대한감염학회. 항생제의 길잡이 4판(2016)