[궁금사전] 항생제 테트라사이클린 (tetracycline)의 작용 기전 및 내성 유전자

 

출처: pixabay

 

 

안녕하세요?

 

이번 글에서는 항생제 중 하나인 테트라사이클린에 대해 살펴보겠습니다.


테트라사이클린(Tetracycline) 항생제는 공통된 기본 구조를 가지고 있는 광범위한 스펙트럼의 항생제 화합물 그룹입니다. 이들은 여러 종의 스트렙토미세스 (Streptomyces) 박테리아에서 직접 분리되거나 일부 합성으로 생산됩니다.

테트라사이클린은 4개의("테트라-") 탄화수소 고리("-cycl-") 파생("-ine")을 따서 명명되었습니다.

이는 옥타히드로테트라센-2-카르복스아미드 골격을 갖는 폴리케타이드의 하위 클래스로 정의됩니다.

 

테트라사이클린 작용 기전: 단백질 합성 억제

테트라사이클린은 박테리아와 인간 세포 모두에서 단백질 합성을 억제합니다. 

이들은 단기간 작용하며 박테리아 막의 포린 채널을 통해 수동적으로 확산됩니다. 이는 박테리아의 30S 리보솜 하위 단위에 가역적으로 결합하고 아미노아실 tRNA가 리보솜의 A 부위에 결합하는 것을 방지하여 단백질 합성을 억제합니다.

 

테트라사이클린 내성: 테트라사이클린 유출과 리보솜 보호

박테리아의 테트라사이클린에 대한 내성은 종종 이동성 요소와 관련된 새로운 유전자의 획득을 통해 발생할 수 있습니다. 두 가지 유형의 내성 기전, 즉 테트라사이클린 유출과 리보솜 보호가 우세합니다.

세 번째 저항 메커니즘인 테트라사이클린 변형이 확인되었지만 임상적 관련성은 여전히 불분명합니다.

테트라사이클린 유출
이 메커니즘은 테트라사이클린을 세포 밖으로 능동적으로 수송하여 약물의 세포내 농도를 감소시키는 것과 관련됩니다. 유출 단백질은 일반적으로 플라스미드 및/또는 트랜스포손과 연관되어 있으며 종종 접합적입니다.

리보솜 보호
이 메커니즘은 리보솜과 상호작용하고 테트라사이클린을 제거하는 단백질 생성을 포함하여 단백질 합성이 계속되도록 합니다.

테트라사이클린 변형
이는 효소가 테트라사이클린을 화학적으로 변형하여 비활성 상태로 만드는 덜 일반적인 기전으로 보입니다.

 

테트라사이클린 내성 박테리아

 

테트라사이클린 내성 박테리아 병원체가 계속해서 확인되어 박테리아 질병 치료에 있어 테트라사이클린의 효과가 제한되었습니다.

 

 

테트라사이클린 내성 박테리아의 예

테트라사이클린 내성은 많은 박테리아 종에 널리 퍼져 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.
- 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori): 이 박테리아는 위궤양을 유발하는 것으로 알려져 있으며 테트라사이클린 저항성 유전자3를 보유하는 것으로 밝혀졌습니다.
- 마이코박테리움 아비움 복합체 (Mycobacterium avium complex): 이 박테리아 그룹은 폐 질환과 관련이 있으며 테트라사이클린에 대한 저항성을 나타냅니다.
-황색포도상구균(Staphylococcus aureus): 이 박테리아는 피부와 호흡기관에서 흔히 발견되며 다양한 감염을 일으킬 수 있습니다. 테트라사이클린에 내성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.
- 연쇄구균 종(Streptococcus species): 이 박테리아는 패혈성 인두염과 같은 많은 질병을 유발하며, 일부 종은 테트라사이클린 내성 유전자를 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다.
- 레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila): 이 박테리아는 폐렴의 일종인 재향군인병을 유발하며 테트라사이클린에 내성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.
- 코리네박테리움 디프테리아(Corynebacterium diphtheriae): 이 박테리아는 디프테리아를 유발하며 일부 균주는 테트라사이클린에 내성이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

테트라사이클린 내성 유전자

박테리아의 테트라사이클린 내성은 종종 새로운 유전자의 획득으로 인해 발생합니다. 

알려진 테트라사이클린 내성 유전자 중 일부는 다음과 같습니다.
- tet(A), tet(B), tet(C), tet(D), tet(E), tet(G) 및 tet(H): 이 유전자는 그람 음성균에서만 발견됩니다. 박테리아이지만 혐기성 그람 음성균에서는 거의 발생하지 않습니다.
- tet(M) 및 tet(W): 이 유전자는 리보솜 보호 단백질을 암호화하며 광범위한 박테리아 속에서 발견되었습니다.
- tet(X), tet(X2), tet(X3) 및 tet(X4): 이 유전자는 광범위한 그람 음성 박테리아에서 확인되었으며, 이는 tet(X) 매개 티게사이클린(Tigecycline은 다양한 박테리아 감염에 대한 테트라사이클린 항생제)이 저항성은 다양한 보균자와 공생종 및 병원성 종에 걸쳐 만연할 수 있는 능력을 가질 수 있습니다.

대개 38개의 tet 유전자, 3개의 otr 유전자(옥시테트라사이클린 내성) 및 1개의 tcr 유전자를 포함하여 40개 이상이 다양하게 획득된 테트라사이클린 내성 결정 요인으로 알려져 있습니다. 이러한 내성 유전자의 출현은 테트라사이클린 항생제의 효과에 심각한 도전이 되고 있습니다. 이러한 내성 기전을 이해하는 것은 저항성 박테리아와 싸우는 전략을 개발하는 데 중요할 것으로 보입니다.

 

관련 논문입니다.

 

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8324137/

Tetracycline resistance in periodontal pathogens - PubMed

 

Clin Infect Dis. 1993 Jun:16 Suppl 4:S310-3. doi: 10.1093/clinids/16.supplement_4.s310.

치주병원체의 테트라사이클린 내성 (Tetracycline resistance in periodontal pathogens)

 

질병이 있는 조직에서 Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia 및 Actinobacillus actinomycetemcomitans를 비롯한 추정 치주 병원균을 제거하기 위해 항균제를 괴사조직 제거술과 함께 사용합니다. 가장 흔히 사용되는 항균제는 테트라사이클린계입니다. 

 

그러나 이러한 약물은 일부 환자에게는 효과적이지 않습니다. 이러한 효능 부족은 항균제 내성으로 인한 것일 수 있습니다. 장기간 저용량 치료 후 치은연하 균총에 있는 박테리아의 75%가 테트라사이클린에 내성을 가질 수 있습니다. 

테트라사이클린 내성은 Veillonella 종과 Fusobacterium nucleatum의 일부 분리주에서 tet(M) 결정자에 의해 매개되는 반면, tet(Q) 결정자에 대한 DNA 프로브는 Prevotella denticola 및 P. intermedia 분리주에 혼성화됩니다. 

그러나 대부분의 치주 유기체에 대한 테트라사이클린 내성 메커니즘은 아직 결정되지 않았습니다. 

 

난치성 치주염에 대한 보조 요법으로 테트라사이클린을 사용하기 전에 치은연하 세균총의 감수성을 테스트해야 합니다.

 

 

관련 데이터베이스 링크입니다.

 

https://card.mcmaster.ca/

The Comprehensive Antibiotic Resistance Database

 

이번 글에서는 항생제인 테트라사이클린에 대해 작용기전, 내성에 대해 살펴보았습니다.

 

 

지금까지 NV2NGN이었습니다.

감사합니다.

 

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