본문내용
1. 항생물질의 역사와 개발
1.1. 항생물질의 발견과 초기 연구
항생물질의 발견과 초기 연구는 20세기 의약 분야에서 이룩한 가장 위대한 업적 중 하나로 평가받고 있다. 1928년 알렉산더 플레밍이 우연히 푸른곰팡이에서 항균 효과를 지닌 물질, 즉 페니실린을 발견한 것이 그 시작이다. 이후 1940년대에 들어 체계적인 연구가 활발하게 진행되면서 항생물질 개발에 본격적으로 박차가 가해졌다.
셀만 왁스만은 토양에서 분리된 세균으로부터 스트렙토마이신을 발견하였고, 화이자제약의 설립자인 화이자는 공장 근처 토양에서 옥시테트라마이신, 즉 테라마이신을 발견하였다. 그리고 이탈리아 사르디냐 해변의 하수 속에서 광범위 항생제인 세팔로스포린이 발견되었다. 이처럼 1950년대와 1960년대를 거치며 대부분의 현대 임상용 항생물질이 발견되었다.
현재까지 약 1만 종 이상의 항생물질이 발견되었으며, 그 중 50% 이상과 임상에 사용되는 항생물질의 90% 이상은 방선균류로부터 얻어지고 있다. 그 외에도 사상균류, 곰팡이, 진정세균류, 식물 등에서 항생물질이 발견되고 있다. 전 세계적으로 연간 약 10만 톤 이상의 항생물질이 생산되고 있으며, 거래 규모로는 약 230억 달러에 달하는 거대 시장을 형성하고 있다.
이처럼 항생물질의 발견과 대량 생산은 질병 치료에 있어 혁명적인 진전을 가져왔다. 하지만 이후 항생제 부작용과 내성 문제가 대두되면서, 새로운 항생물질 개발의 필요성이 지속적으로 대두되고 있다. 앞으로도 항생물질 관련 연구가 활발히 진행될 것으로 보이며, 이를 통해 인류의 건강과 삶의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다.
1.2. 항생물질의 대량생산과 활용
항생물질의 발견과 함께 그 대량생산과 활용이 크게 증가했다. 1944년 페니실린의 대량생산이 성공한 당시에는 10만 단위 가격이 20달러나 되었지만, 이후 항생물질의 대량생산 기술이 발전하면서 가격이 크게 낮아졌다. 현재 전 세계적으로 연간 10만 톤 이상의 항생물질이 생산되고 있으며, 거래규모만 230억 달러에 이를 정도로 거대 산업이 되었다.
페니실린을 비롯한 항생물질은 의약품으로 널리 사용되고 있을 뿐만 아니라, 농업, 축산, 수산, 식품 분야 등에서도 다양하게 활용되고 있다. 전 세계 항생물질 생산량의 약 13%가 축산물이나 수산물 등에 사용되고 있다. 항생물질은 가축의 질병 치료와 성장 촉진, 농작물의 살균과 신선도 유지 등의 용도로 광범위하게 활용되고 있다.
이처럼 항생물질의 대량생산과 다양한 활용은 인류 건강과 사회 전반에 큰 기여를 했다. 감염성 질병의 치료와 예방에 혁신적인 효과를 거두었으며, 농업과 축산업 등 식량 생산 분야에서도 중요한 역할을 담당해왔다. 그러나 무분별한 항생물질 사용은 내성균 발생 등의 심각한 부작용을 초래하고 있어, 향후 항생물질의 보다 신중하고 적절한 사용이 요구되고 있다.
1.3. 항생물질의 작용기전
항생물질의 작용기전은 다음과 같다.
첫째, 세포벽 합성 저해이다. 페니실린계와 세팔로스포린계 항생물질은 세균 세포벽의 펩티도글리칸 합성을 저해하여 세포벽 형성을 방해함으로써 살균작용을 나타낸다. 즉, 세균의 세포벽이 정상적으로 형성되지 못하여 삼투압 차이로 인해 세균 세포가 파괴되는 것이다.
둘째, 세포질막의 손상이다. 콜리스틴 등의 폴리펩타이드계 항생물질은 세균 세포막에 손상을 주어 세포내 물질의 유출을 초래하여 세균을 사멸시킨다.
셋째, 단백질 합성 저해이다. 테트라사이클린계, 마크로라이드계, 클로람페니콜, 링코사마이드계 항생물질 등은 세균의 리보솜 기능을 억제하여 단백질 합성을 저해함으로써 정균작용을 나타낸다.
넷째, 핵산 대사 억제이다. 퀴놀론계, 리팜핀 등의 항생물질은 세균의 DNA 및 RNA 합성을 저해하여 증식을 억제하는 작용을 한다.
다섯째, 일반대사 억제이다. 설폰아마이드계 항생물질은 세균의 엽산 합성을 방해하여 핵산 구성물질의 변형을 초래함으로써 항균작용을 나타낸다.
이와 같이 항생물질은 세균의 세포벽 합성, 세포막 구조, 단백질 합성, 핵산 대사, 대사 과정 등을 저해함으로써 항균효과를 발휘한다. 따라서 세균의 특정 기능을 선택적으로 억제하는 작용기전에 따라 살균제와 정균제로 구분된다.
2. 주요 항생물질의 분류
2.1. 베타락탐계 항생물질
베타락탐계 항생물질은 세균의 세포벽 합성을 억제하여 살균 작용을 나타내는 대표적인 항생물질 계열이다. 페니실린, 세파로스포린 등이 이 계열에 속한다.
페니실린은 1928년 알렉산더 플레밍이 우연히 발견한 것으로, 그람 양성균에 효과적이다. 페니실린은 세균의 세포벽을 이루는 펩티도글리칸 사이의 교차결합을 방해함으로써 세균 세포벽 합성을 차단하여 세균을 죽인다. 천연 페니실린 이외에도 반합성 페니실린인 암피실린, 아목시실린 등이 개발되었으며, 이들은 그람 음성균에도 활성을 보인다.
세파로스포린은 1945년 이탈리아의 과학자 조셉 브로츠가 발견한 항생물질로, 페니실린과 유사한 작용 메커니즘을 가지고 있다. 세파로스포린은 세대별로 개발되어 왔으며, 점차 광범위한 항균 스펙트럼과 우수한 조직 침투력을 보이고 있다. 1세대 세파로스포린인 세파레신, 2세대 세파메톡시, 3세대 세프트리악손 등이 대표적이다.
이처럼 베타락탐계 항생물질은 세균의 세포벽 합성을 방해함으로써 강력한 살균 작용을 나타내어 그람 양성균과 일부 그람 음성균의 감염증 치료에 널리 사...
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