등록일2013-07-16
장기간 항생제 복용 시 나타날 수 있는 세포독성 부작용에 대한 고찰
하버드대학의 Wyss 기관의 연구팀은 여러 항생제가 장기간 투여 시 부작용을 일으킬 수 있는데, 이러한 부작용을 줄일 수 있는 두 가지 쉬운 전략을 제시하였다. 연구팀은 이 결과를 7월 3일자 Science Translational Medicine 에 개제하였다.
“임상에서 사용중인 많은 항생제가 인간 세포의 DNA, 단백질, 지질에 영향을 줄 수 있는 산화적 스트레스를 일으키며, 이는 항산화제에 의해 경감시킬 수 있다”라고 이 센터의 책임자인 Jim Collins 박사가 말하였다.
<그림1. 항생제에서 생성되는 ROS>
의사들은 종종 항생제가 박테리아에만 영향을 줄 뿐 인간 세포에는 영향을 주지 않을 거라는 생각으로 자유롭게 처방한다. 하지만, 수년간의 보고에서 다양한 항생제에서 나타나는 건초염, 내이 및 청력 문제, 설사, 신기능 저하 등의 부작용이 나타났다. Collins 박사는 이 부작용이 화학적으로 일어난 산화적 스트레스에 의한 것으로 항생제가 박테리아의 DNA와 효소에 영향을 줄 뿐 아니라 근접한 세포막에도 영향을 주기 때문이라고 하였다.
<그림2. 항생제에 의해 나타나는 체내 변화>
항생제 장기 복용시 미토콘드리아에 영향을 준다!
Collins 박사팀은 항생제가 박테리아를 죽이는데 있어서 산화적 스트레스를 이용하는 것을 이미 밝힌 바 있었다. 연구팀은 박테리아에서와 마찬가지로 인간세포에 에너지 보충역할을 하는 미토콘드리아에도 산화적 스트레스를 일으키는지에 대한 궁금증을 가졌다.
<그림3. 미토콘드리아에 기능에 영향을 주는 항생제>
Sameer Kalghatgi박사는 ciprofloxacin, ampicillin, kanamycin 3가지의 항생제를 배양된 인간세포에서 얼마나 산화적 스트레스를 주는지 시험하였다. 이 3가지 상생제 모두 6시간 투여까지는 안전하였지만, 4일까지의 긴 투여에는 미토콘드리아 기능에 영향을 주었다.
<그림4. 장기투여에서 미토콘드리아 기능에 영향을 주는 항생제>
Kalghatgi 와Spina박사는 이 후에 배양된 인간세포의 DNA, 단백질, 지질의 손상을 보기 위해 생화학검사를 하였는데, 이는 산화적 손상을 예측할 수 있는 시험이었다.
Collins 박사는 시험 결과로 “의사는 환자가 심각한 박테리아 감염으로 인해 항생제를 요구할 때만 처방해야 한다”고 주장하였다.
항생제 사용시 발생되는 ROS를 줄여야 한다!
연구팀은 동물시험을 통해 인간에게 투여하는 용량을 동물에 맞추어 장기간 투여하였다. 그 결과, 3가지 항생제는 동물의 지질에 손상을 주었고, 체내 항산화 물질인 Glutathione을 감소시켰다. 이는 산화적 스트레스의 증거이기도 하다.
임상적으로 이를 보완하기 위해, 과학자들은 여전히 항생제로 인한 산화적 스트레스를 감소하는 방법을 찾고 있다. 그들은 tetracycline같이 균을 죽이지 않지만, 증식을 억제하는 정균(bacteriostatic)항생제를 사용하거나, FDA에서 승인 받은 N-acetylcysteine(NAC)같은 항산화제를 함께 투여하여, 산화적 스트레스를 없애는 방법을 고안하였다. NAC는 이미 어린이의 cystic fibrosis의 치료에 사용되는 물질이다.
<그림5. NAC사용 및 Tetracycline계열 사용이 미치는 영향>
Collins 박사연구진에서 새로 나온 두 가지 시험결과가 주목 받고 있다. Nature지에 bacteria harbor gene을 감염시키는 장내 바이러스가 항생제 내성을 준다는 내용을 개제하였고, Science Translational Medicine에 은이 항생제의 효과를 증대시킬 수 있다는 내용을 개재하였다.
Collins박사팀은 산화적 스트레스를 없애는 방법을 강구하기 위해 추가 동물시험을 계획하고 있다. 정균항생제와 NAC 모두 이미 FDA승인이 되어 있기 때문에, 의사들이 이 전략을 사용하게 더 많은 연구가 필요하다.
근거문헌
Bactericidal Antibiotics Induce Mitochondrial Dysfunction and Oxidative Damage in Mammalian Cells; Sameer Kalghatgi et al. Sci Transl Med 5, (2013)