Penicillin
개요
작용기전
- 세포벽 합성 억제. 세포벽의 PBP(penicillin binding protein)①
- 페니실린은 PBP에 달라붙어서 작용한다.
- PBP: 세균이 세포벽을 만들기 위해 필요한 효소. 여러 종류 존재
① PBP에 penicillin에 달라붙으면 PBP는 더 이상 세포벽 생성 불가
내성기전
- Penicillinase (β-lactamase), PBP 변화
PK/PD
- 살균성; 시간 의존성
- 대부분 반감기가 1시간. 여러 번 투여해야 함
종류
| 주사제 | 경구제 | 유효 세균 |
천연산 Penicillin |
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Penicillinase-resistant Penicillin | Methicillin, Oxacillin, Nafcillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin | Nafcillin, cloxacillin, dicloxacillin, flucloxacillin |
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Aminopenicillin | Ampicillin | Ampicillin, amoxicillin, ampicillin ester |
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Caroxypenicillin | Carbenicillin, ticarcillin | Carbenicillin ester |
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Ureidopenicillin | Mezlocillin, Azolcillin, piperacillin |
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5가지로 나뉘지만 실제 임상에서 흔히 사용하는 페니실린은 크게 3가지라고 알아두시면 됩니다.
(1) 천연산 penicillin
(2) Aminopenicillin
(3) antipseudomonal penicillin: Ureidopenicillin
사실 우리나라에서는 천연산 penicillin으로 available한 제제는 주로 매독치료에 사용되는 Benzathine penicillin G밖에 없기 때문에 더 좁혀 2가지 정도로 알아두셔도 됩니다.
항균범위
- 그람양성구균에서 그람음성균, 녹농균 커버로 개발 및 진화②
- penicillin G는 그람양성균 커버가 중심
- nafcillin, oxacillin은 MSSA의 표준항생제
- aminopenicillin은 장내세균을 비롯한 그람음성간균 커버 가능
- anti-pseudomonal penicillin은 녹농균 커버
② 기본적으로 penicillin에서 멀어질수록 점점 그람양성균에 대한 활성이 없어진다. 기본적으로 penicillin에서 멀어질수록 점점 그람음성균에 대한 활성이 강해진다.
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| GPC | Enterococcus | MS/SA | GNR | Pseudo | Anaerobe |
PCN G | + | E. faecalis(+) E. faecium(±) | 0 | 0① | 0 | 0~± | |
Antistaph. PCN | + | 0 | + | 0 | 0 | 0 | |
AminoPCN | + | + | 0 | EC(±) KP(0) | 0 | + B. frazilis(0) | |
AminoPCN + BLI | Amox-Clav | + | E. faecalis(+) E. faecium(±) | + | + | 0 | + |
Amp-Sulb | + | E. faecalis(+) E. faecium(±) | + | + | 0 | + | |
Antipseudo. PCN + BLI | Pip/Tazo | + | +
| + | + | + | + |
① penicillin G가 그람음성 막대균의 외막을 투과할 수가 없어 penicillin binding protein(PBP)과 결합하지 못하기 때문
GPC: 그람양성알균(황색포도알균, 장알균 제외) ; GNR: 그람음성간균(녹농균 제외)
MSSA: methicillin-sensitive S. aureus
EC: E. coli ; KP: K. pneumoniae
Amox-Clav: Amoxicillin/Clavulanate
Amp-Sulb: Ampicillin/sulbactam
Pip/Tazo: Piperacillin/Tazobactam
크게 2가지 측면으로 접근할 수 있다.
- spectrum을 넓혀가는 방향
- S. aureus에 대한 내성을 극복하는 방향
장기의 장군, 멍군의 개념으로 다음과 같이 정리해보았습니다.
적군 | ↔ | 아군 |
| 아군 | ↔ | 적군(S. aureus) |
그람 양성균 |
| benzyl penicillin (penicillin G) |
| benzyl penicillin (penicillin G) | 장군→ | 세균 |
▼ |
| ▼ |
| ▼ | ↖멍군 | ▼ |
그람음성균까지 항균범위 확대
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| aminopenicillin |
| penicillinase-resistant penicillin(대표: methicillin) | 장군→ | β-lactamase (penicillinase)에 의한 가수분해 → 내성 |
▼ |
| ▼ |
| ▼ | ↖멍군 | ▼ |
녹농균까지 항균범위 확대 |
| carboxypenicillin, ureidopenicillin |
| penicillin 계열로는 cover가 불가능(다른 계열 약제 등판: e.g. vancomycin) | 장군→ | MRSA(methicillin resistant S. aureus) |
Cephalosporin
개요
작용기전 |
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내성기전 |
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PK/PD |
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부작용 |
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종류
- 황색포도알균이나 사슬알균에 주요 사용하는 cephalosporin: 1세대
- penicillin 내성의 폐렴알균, 다수의 그람음성균을 커버하며, 지역사회폐렴이나 요로감염증에 효과있는 cephalosporin: 2세대 및 3세대 일부
- 혐기균을 커버하며, 복부골반계 감염증에 사용하기 좋은 cephalosporin: 2세대 중에서 cephamycin
- 다수의 그람음성균에 추가로 녹농균에서 효과가 있는 cephalosporin: 3세대 중 cefrazidime, 4세대의 cefepime
| 특징 | 주사용 | 경구용 |
1세대 |
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2세대 | 크게 두 가지로 분류
1세대와비슷하지만 더 많은 그람음성균을 커버한다는 점에서 다릅니다(1세대 cefazolin의 그람음성균 커버는 덤 같은 것입니다). |
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3세대 |
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4세대 |
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5세대 |
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세대로 분류되는데 약이 개발된 순서로 분류한 것이지만 세대별로 어느 정도 비슷한 항균 특성을 보입니다. 세대가 낮을수록 그람양성균에 효과적이고, 세대가 높을수록 그람음성균에 효과적인 경향이 있습니다.
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) 없음(장알균에는 모든 cephalosporin이 사용불가)
- 녹농균 커버가 가능한 것은 3세대와 4세대뿐
| GPC | Enterococcus | MS/SA | GNR | Pseudo | Anaerobe |
1세대 | + | 0 | + | + P.O제제: H. influenzae(0)
| 0 | 0 |
2세대 | + | 0 | + | + | 0 | 0 |
Cephamycin | + SP: 0 | 0 | + | + | 0 | Cefoxitin(+) Cefotetan(±) |
3세대 | + | 0 Ceftriaxone: E. faecalis(±) | + Ceftazidime(±) Cefixime(0) Ceftibuten | + | 0 Ceftazidime(+) | 0 Ceftizoxime(±~+) |
4세대 | + |
| + | + | + | 0 |
GPC: 그람양성알균(황색포도알균, 장알균 제외) ; GNR: 그람음성간균(녹농균 제외)
MS/SA: methicillin-sensitive S. aureus
SP: S. pneumoniae
| 특징 | 그람양성 | Atypical | 그람음성균 | Anaerobe |
1세대 |
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2세대 |
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3세대 |
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4세대 |
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Carbapenem
개요
최강 항생제 중 하나로 불리는 만큼 스펙트럼이 매우 넓어서 그람양성균(MSSA 포함), 그람음성균(녹농균 포함), 혐기성균을 커버합니다. piperacillin/tazobactam, cefepime과 비슷합니다.
carbapenem을 사용하는 경우는 가장 중증인 경우라고 생각하면 됩니다.
- Streptomyces cattleya의 자연산물인 thienamycin으로부터 만들어진 유도체
작용기전 |
다른 β-lactam과 마찬가지로 세균의 transpeptidase, 즉 penicillin 결합 단백(penicillin-binding protein, PBP)과 결합하여 세포벽 합성 과정에 필수적인 peptidoglycan의 교차 결합를 방해합니다. |
내성기전 |
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PK/PD |
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부작용 |
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비고 |
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① 국내에서 사용가능한 carbapenem
② methicillin 내성 S. aureus (MRSA)와 P. aeruginosa에 대한 항균력을 높인 제제
종류
주사제 | 경구제 |
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① 국내에서 사용가능한 carbapenem
② methicillin 내성 S. aureus (MRSA)와 P. aeruginosa에 대한 항균력을 높인 제제
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
항생제 | GPC | Enterococcus | MS/SA | GNR | Pseudo
| Anaerobe |
Imipenem/Cilastatin | + | E. faecalis(±) E. faecium(0) | + | + | + | + |
Meropenem | + | + | + | + | + | |
Doripenem | + | + | + | + | + | |
Ertapenem | + | + | + | ① | + |
① ertapenem: 다른 carbapenem계 항균제와는 달리 Accinetobacter spp., Pseudomonas aerusinosa, enterococci에는 사용이 제한적
GPC: 그람양성알균(황색포도알균, 장알균 제외) ; GNR: 그람음성간균(녹농균 제외)
MS/SA: methicillin-sensitive S. aureus
※ ++ 메인타겟, + 커버가능, ± 일부만 커버
참고: Imipenem에 cilastatin이 필요한 이유 Imipenem (panipenem도 마찬가지)은 신장의 dehydropeptidase-I(DHP-I)에 의해 가수분해가 되어서 소변 내 활성 약물 농도가 떨어지고 신독성이 있는 대사물을 생성한다. 따라서 DHP-I을 억제하는 cilastatin (panipenem의 경우 panipenem의 능동 신세관 배설을 억제하는 betamipron) 복합제로 투여한다. Cf. meropenem, ertapenem, doripenem, biapenem 등: 1번 위치의 탄소에 1β-methyl기가 있어서 DHP-1에 안정적이어서 DHP-I 억제제를 병합하지 않고 단독 투여가 가능하다. |
주요 Carbapenem 제제
| 개요 | 특징 |
Imipenem/cilastatin |
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Meropenem |
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Ertapenem |
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Doripenem |
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β-lactamase inhibitor
개요
특징 |
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효과 |
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기전 |
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종류
Clavulanic acid 병합 | Amoxicillin/clavulanate, ticarcillin/clavulanate |
Sulbactam 병합 | Cefoperazone/sulbactam, ampicillin/sulbactam |
Tazobactam 병합 | Piperacillin/tazobactam |
cf. β-lactamase inhibitors without a β-lactam core: Avibactam, Relebactam, Vaborbactam
항균범위
β-lactamase inhibitor별 항균작용
| Clavulanic acid | Sulbactam | Tazobactam |
자체적인 항균작용
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+ | ☞ 전반적으로 미약한 항균작용 때문에 단독으로는 사용되지 않는다. | ||
β-lactamase억제효과
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주요 β-lactam / β-lactamase inhibitors
Amoxicillin/Clavulanic acid
Amoxicillin | + | Clavulanic acid |
기존항균범위 | 내성극복 | |
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S. aureus, H. influenza, H. ducreyi, M. catarrhalis, Bacteroides spp., N. gonorrheae, E. coli, Proteus, Klebsiella |
항균력(-)
- Clavulanic acid로 억제되지 않는 유도형 염색체 효소를 생산하는 다음과 같은 균주: Pseudomonas, enterobacter, Citrobacter, Serratia
- 내성기전이 PBP변화에 의한 균주: MRSA, penicillin 내성 Streptococcus pneumoniae
- penicillin 내성 S. pneumoniae 감염이 증가하면서 내성균 감염의 치료에 고용량의 amoxillin이 필요하게 되었고 clavulanic acid의 용량은 그대로 유지하고 amoxillin 용량을 증가시킨 약제 시판
- 내성균 감염이 확인되거나 의심되는 경우 amoxillin 용량으로 80-90mg/kg/일의 고용량으로 투여하고 2g/일까지 큰 부작용없이 투여 가능
Ticarcillin/Clavulanate
- Ticarcillin 자체의 항균범위뿐만 아니라 Ambler class A β-lactamase를 생산하는 균주들에도 효과적
Ampicillin/Sulbactam
- Ampicillin 자체의 항균범위인 Streptococcus, Enterococcus, Listeria, Penicillinase 음성 Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Escherichia coli, Proteus mirabilis, Salmonella, Shigella에 효과적
- Ambler class A β-lactamase를 생산하는 균주에 대해서도 효과적
Piperacillin/Tazobactam
- β-lactam/β-lactamase 억제제 중 가장 넓은 항균범위 보유
감수성 | vs. | 내성 |
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기타 β-lactam 항생제: Monobactam 등
항균범위
항생제 | GPC | Enterococcus | MS/SA | GNR | Pseudo | Anaerobe | 기타 |
Aztreonam |
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| + | + |
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Tricylic β-lactam sanfetrinem | + |
| + | + |
| + | 임상에서 사용되지 않음 |
GPC: 그람양성알균(황색포도알균, 장알균 제외) ; GNR: 그람음성간균(녹농균 제외)
MS/SA: methicillin-sensitive S. aureus
※ ++ 메인타겟, + 커버가능, ± 일부만 커버
Monobactam계 항생제
종류 |
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작용기전 |
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내성기전 |
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항균범위 |
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PK/PD |
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Trinem 계열: Tricylic β-lactam sanfetrinem
개요 |
cf. 기존 β-lactam 항생제
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종류 |
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내성기전 |
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항균범위 |
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참고자료
- Lee YR et al. Drug Use Evaluation of Ertapenem. J. Kor. Soc. Health-Syst. Pharm., Vol. 30, No. 1, 34 ~ 42 (2013)