본문내용
1. 미생물과 미생물학
1.1. 세균의 일반적인 성질
세균은 단세포 생물로 물·토양을 비롯한 모든 환경에 존재한다. 세균의 형태는 알, 막대, 사슬, 나선 모양 비브리오 등으로 분류할 수 있다. 배열은 축, 쌍에 따라 분류되며 집락화 방식에 따라서도 분류될 수 있다.
세균은 원핵세포와 진핵세포 모두에서 표면 부속지가 존재한다. 원핵세포는 선모와 편모를 가지고 있는 반면에 진핵세포는 섬모, 편모 그리고 미세융모를 가지고 있다. 표면부속지의 기능은 이동, 부착, 흡수 그리고 감각수용이 포함된다.
세균은 편모의 추진력에 의해 이동하며, 바닥체의 시계방향이나 반시계방향의 회전 운동에 따라 이동 방향이 결정된다. 선모는 세균 표면돌기의 또 다른 종류이며 필린 단백질로 구성된다.
세균의 당질층은 자신을 보호하는 역할을 한다. 당질층의 기능에는 세포와 세포의 소통, 다른 세포 당질층과의 상호작용, 환경으로부터의 보호, 면역반응의 조절, 불활성표면에 대한 세균의 부착부위(생물막의 형성) 등이 포함된다.
세균의 증식방법은 이분법으로, 2개의 동일한 딸세포를 만드는 과정이다. 세균의 성장곡선은 지체기→지수 성장기→정체기→사멸기의 단계로 이루어진다.
세균의 성장에 미치는 요인으로는 영양요구성, 온도, 삼투압, 정수압, 산소조건, pH 등이 있다. 또한 세균은 호흡과 발효, 탄수화물·질소화합물·지질의 분해 등 다양한 대사과정을 거친다.
세균의 주요 형질 변이에는 집락의 형태변화, 항원구조의 변이, 생화학적 성상의 변이, 저항성의 변이, 독력의 변이 등이 있다. 이러한 변이는 유전물질의 전달 과정인 형질전환, 형질도입, 접합을 통해 일어난다.
1.2. 세균의 유전자 전달
세균의 유전자 전달은 크게 접합, 형질도입, 형질전환의 3가지 방법으로 이루어진다"."
첫째, 접합(Conjugation)은 두 개의 세균이 접촉하여 직접 유전물질을 교환하는 것이다"."세균의 플라스미드 유전자가 다른 세균으로 전달되어 새로운 형질을 나타내게 된다"."이를 통해 항생제 내성 유전자나 병원성 유전자가 다른 세균으로 확산될 수 있다"."
둘째, 형질도입(Transduction)은 감염된 박테리오파지에 의해 유전자가 전달되는 과정이다"."박테리오파지가 숙주 세균의 유전물질을 자신의 유전체에 포함하여 새로운 세균에 감염될 경우 숙주의 유전자가 전달될 수 있다"."이를 통해 새로운 형질이 발현될 수 있다"."
셋째, 형질전환(Transformation)은 세균이 환경으로부터 유전물질을 직접 흡수하여 새로운 형질을 나타내는 것이다"."세균은 자연환경에서 유전물질을 획득할 수 있으며, 이를 통해 병원성이나 항생제 내성 등의 유전자를 전달받을 수 있다"."
이와 같은 세균의 유전자 전달 기작은 병원성 증가와 항생제 내성 확산에 중요한 역할을 한다"."따라서 이해하고 대응하는 것이 감염 관리에 매우 중요하다"."
1.3. 독성인자
세균의 독성인자는 세균이 숙주의 생체방어기전을 뚫고 감염을 일으킬 수 있도록 하는 요인들을 말한다. 이러한 독성인자에는 부착과 집락화, 침습, 숙주 방어 작용에 대한 회피, 그리고 독소 생성 등이 포함된다.
첫째, 부착과 집락화는 미생물이 숙주 세포나 조직에 부착하여 증식하는 능력으로, 이는 숙주에 감염되기 위한 필수적인 과정이다. 예를 들어 폐렴구균은 상기도 점막에 잘 부착할 수 있는 표면 부착 단백질을 가지고 있다.
둘째, 침습은 미생물이 주변 조직으로 전파되는 능력을 의미한다. 이질균은 장점막의 상피세포를 파괴하여 혈류에 침입할 수 있으며, 수막알균은 코인두 점막을 통과하여 혈류와 뇌척수액으로 퍼져나갈 수 있다.
셋째, 숙주 방어 작용에 대한 회피는 미생물이 숙주의 면역 반응을 피해 감염을 유지할 수 있는 능력이다. 예를 들어 결핵균은 대식세포 내에서 증식할 수 있고, 포도알균은 보체 활성화를 억제하여 탐식세포에 의한 식균작용을 피할 수 있다.
마지막으로 독소 생성은 미생물이 숙주 조직을 직접 공격하거나 독소에 의한 전신 증상을 유발할 수 있는 능력을 말한다. 대장균의 베로독소, 콜레라균의 콜레라 독소, 디프테리아균의 디프테리아 독소 등이 대표적인 세균 외독소이다. 또한 그람음성균의 지질다당질은 내독소로 작용하여 발열, 쇼크 등을 유발할 수 있다.
이와 같은 다양한 독성인자들은 병원성 세균이 숙주에 효과적으로 감염되고 증식하며 병을 일으킬 수 있도록 돕는다. 따라서 이러한 독성인자들에 대한 이해는 세균 감염병의 병태생리와 치료 방법 개발에 중요한 기초 지식이 된다.""
1.4. 항균제의 특성과 종류
항균제는 미생물의 생장과 증식을 억제하거나 사멸시키는 약물로, 세균, 진균, 바이러스 등 다양한 병원성 미생물을 대상으로 사용된다. 항균제의 특성과 종류에 대해 알아보면 다음과 같다.
첫째, 항균제는 선택독성을 가진다. 즉, 숙주인 사람에게는 영향을 미치지 않고 오직 세균에만 작용하여 효과를 나타낸다. 이를 통해 부작용을 최소화할 수 있다. 항균제가 세균에만 선택적으로 작용할 수 있는 이유는 세균과 인체 간의 구조적, 대사적 차이 때문이다. 대표적으로 세균의 세포벽 합성 과정이나 단백질 합성 기전이 인체와 차이가 나기 때문에 항균제가 이를 선택적으로 억제할 수 있다.
둘째, 항균제는 정균작용과 살균작용으로 구분된다. 정균작용은 항균제가 투여되는 동안에만 세균의 증식을 억제하는 것이며, 살균작용은 투여 중에 세균을 직접 사멸시키는 것을 의미한다. 일반적으로 저농도의 항균제는 정균작용을, 고농도의 항균제는 살균작용을 나타내지만, 동일한 항균제라도 농도에 따라 작용 기전이 달라질 수 있다.
셋째, 항균제는 작용 기전에 따라 다음과 같이 분류된다. 세포벽 합성 억제 항균제(β-락탐계, 글리코펩타이드계), 세포막 기능 저해 항균제(폴리믹신, 암포터리신 B), 핵산 합성 억제 항균제(퀴놀론계, 리팜핀), 단백질 합성 억제 항균제(아미노글리코시드계, 마크로라이드계, 테트라사이클린계) 등이 대표적이다. 각 계열의 항균제는 작용 기전과 스펙트럼, 내성 양상 등이 상이하다.
넷째, 항균제 종류를 살펴보면 다음과 같다. β-락탐계열에는 페니실린, 세팔로스포린, 모노박탐, 카바페넴 등이 포함된다. 이 중 페니실린은 가장 오래된 항균제이며, 세팔로스포린은 세대가 올라갈수록 그람음성균에 대한 활성이 증가한다. 글리코펩타이드계에는 반코마이신과 테이코플라닌이 있다. 퀴놀론계에는 시프로플록사신, 레보플록사신 등이 포함되며, 리팜핀은 항결핵제로 사용된다. 단백질 합성 억제 항균제로는 아미노글리코시드계, 마크로라이드계, 테트라사이클린계 등이 있다.
이와 같이 다양한 작용 기전과 스펙트럼을 가진 항균제들이 개발되어 왔으며, 이는 끊임없이 진화하는 병원성 미생물에 효과적으로 대응하기 위함이다. 그러나 부적절한 사용이나 내성 발현 등의 문제로 인해 새로운 항균제 개발의 필요성이 지속적으로 대두되고 있다.
1.5. 항결핵제
결핵균은 오직 사람에게만 감염을 일으키며, 가장 중요한 결핵 치료제인 항결핵제는 결핵균의 특수한 세포벽 합성경로에 관여하는 효소를 표적으로 하는 약물들로 구성되어 있다. 항결핵제는 1차 항결핵제와 2차 항결핵제로 나뉜다. 1차 항결핵제는 항결핵 효과가 좋고 부작용이 적어 결핵 치료에 우선적으로 사용되며, 대표적으로 이소니아지드, 피라지나미드, 리팜피신, 리파부틴, 스트렙토마이신, 에탐부톨 등이 있다. 이소니아지드는 간장애와 말초혈관장애를, 피라지나미드는 간장애를, 스트렙토마이신은 제8뇌신경장애(청신경장애)를 유발할 수 있다. 1차 항결핵제 내성·부작용이 있는 경우 2차 항결핵제를 사용하는데, 2차 항결핵제는 1차에 비해 효과가 떨어지지만 다제병용요법을 통해 항균제내성을 낮출 수 있다. 따라서 결핵 치료 시 휴면기 결핵균에 효과적인 약물과 활동기 결핵균에 효과적인 약물을 조합한 '다제병용요법'을 시행하는 것이 중요하다""
1.6. 항균제 내성
항균제 내성은 세균의 변이와 선택에 의해 발생하며, 내성 획득 기전에는 돌연변이와 세균간 내성 유전자 전달 ...
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