구충제
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1. 개요
구충제는 기생충 감염 치료에 사용되는 약물로, 회충을 대상으로 하는 회충구충제와 같이 종류에 따라 다양한 기생충을 제거하는 데 사용된다. 구충제는 벤즈이미다졸, 이미다조티아졸/테트라히드로피리미딘, 거대 고리 락톤 등 여러 계열로 분류되며, 각 계열은 기생충의 생존에 필수적인 세포 구조나 수용체에 작용하여 구충 효과를 나타낸다. 구충제 내성은 구충제에 대한 기생충의 저항력 증가를 의미하며, 이는 빈번한 사용, 과소 투여, 단일 약물 반복 사용 등으로 인해 발생할 수 있다. 구충제 내성을 관리하기 위해선 적절한 약물 사용, 구충제 순환, 목초지 순환, 피난처 전략 등 다양한 방법이 활용된다.
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2. 종류
회충을 대상으로 하는 구충제는 회충구충제(ascaricide)라고 부른다.
초기에는 수 세기 동안 구충제로 사용된 비름속 식물의 허브 오일과 같은 본초 치료법이 주로 사용되었다. 1908년에는 이 허브 오일의 활성 성분이 아스카리돌임이 밝혀졌다.[5] 1920년대부터 1970년대까지는 클로로포름, 사염화탄소, 테트라클로로에틸렌, 헥사클로로에탄과 같은 할로겐화 탄화수소가 더 효과적인 구충제로 사용되었으나, 인체에 대한 독성 문제가 있었다.[5] 현대의 광범위 구충제는 약물 개발 과정의 스크리닝 프로그램과 테스트 시스템을 갖춘 제약 회사들에 의해 개발되었다.[5][6]
역사적으로 광범위 구충제는 크게 세 가지 주요 종류로 나눌 수 있다.[7]
- 벤즈이미다졸 계열
- 이미다조티아졸/테트라히드로피리미딘 계열
- 거대 고리 락톤 계열
이 외에도 다양한 작용 기전을 가진 여러 종류의 구충제가 개발되어 사용되고 있다.
2. 1. 벤즈이미다졸 계열
벤즈이미다졸 계열 구충제는 기생충의 미세소관을 파괴하여 작용한다. 미세소관은 세포의 세포골격을 이루는 중요한 부분이다.[7] 이 계열의 주요 약물은 다음과 같다.
- 알벤다졸: 분선충, 회충, 편충, 촌충, 구충 등에 효과적이다. 한국에서 가장 널리 사용되는 구충제 중 하나이다.
- 메벤다졸: 다양한 선충에 효과적이다.
- 티아벤다졸: 다양한 선충에 효과적이다.
- 펜벤다졸: 다양한 기생충에 효과적이며, 주로 동물용 구충제로 사용된다.
- 트라이클라벤다졸: 간흡충에 효과적이다.
- 플루벤다졸: 대부분의 장내 기생충에 효과적이다.
2. 2. 이미다조티아졸/테트라히드로피리미딘 계열
이미다조티아졸/테트라히드로피리미딘 계열은 니코틴성 아세틸콜린 수용체 작용제로 작용한다.[7] 이 계열에 속하는 약물은 다음과 같다.- 레바미졸
- 피란텔 파모에이트: 위장관의 대부분의 기생충 선충에 효과적이다.
2. 3. 거대 고리 락톤 계열
거대 고리 락톤 계열 구충제는 글루탐산 개폐형 염화물 채널 작용제로 작용한다. 이 계열에는 아버멕틴 ( 이버멕틴 및 목시덱틴 포함) 등이 있으며, 아버멕틴은 대부분의 흔한 장내 기생충에 효과적이지만 촌충에는 효과가 없어 촌충 구제를 위해서는 프라지콴텔과 함께 사용된다.[7]2. 4. 기타
주요 세 가지 범주(벤즈이미다졸, 이미다조티아졸/테트라히드로피리미딘, 거대 고리 락톤)에 속하지 않는 약물은 다음과 같다.- 디에틸카바마진: ''사상충''의 일종인 ''Wuchereria bancrofti'', ''Brugia malayi'', ''Brugia timori'', ''Loa loa''에 효과적이다.
- 살리실아닐라이드: 니클로사마이드 및 옥시클로자니드와 같은 미토콘드리아 탈결합제로, 편충 감염에 사용된다.[7]
- 니타족사나이드: ''Ascaris lumbricoides'' 구제에 효과적이며,[8] 항원충 효과도 있다.[9]
- 옥삼니퀸: 편충 (예: 촌충 및 주혈흡충)에 효과적이다.
- 프라지콴텔: 편충 (예: 촌충 및 주혈흡충)에 효과적이다.
- 옥타뎁시펩티드(Octadepsipeptide) (예: 에모데프시드): 다양한 위장관 기생충에 효과적이다.
- 모네판텔 (아미노아세토니트릴 종류): 다른 구충제 종류에 내성이 있는 선충을 포함한 다양한 선충에 효과적이다.
- 스피로인돌(Spiroindole) (예: 데르콴텔): 다른 구충제 종류에 내성이 있는 선충을 포함한 다양한 선충에 효과적이다.
- 아르테미시닌: 구충 활성을 보인다.[10]
- 마크리: 주성분은 카이닌산이다.
- 하나요나기(''Chondria armata''): 주성분은 도모이산이다.
- 사군자(''Quisqualis indica''): 주성분은 키스칼산이다.
- 산토닌
- 메트로니다졸
- 파모산 피르비늄 (''Pyrvinium Pamoate''): 피르비늄 파모에이트라고도 한다. 요충 (''Enterobius vermicularis'') 구제에 유효하다. 이 화합물은 물에 녹지 않으며 장관에서 거의 흡수되지 않아, 경구 투여 시 안전하게 장관 내에서 구충 효과를 나타낸다.
3. 구충제 내성
기생충의 DNA에 유전적 변화가 발생하여 기존에 효과적이던 구충제에 대해 효과가 떨어지는 현상을 '''구충제 내성'''이라고 한다. 이는 특히 소, 양, 염소와 같은 반추동물을 감염시키는 헬민스 기생충에서 심각한 문제로 대두되고 있다.[12] 구충제 내성은 현대 가축 생산 시스템의 지속 가능성을 위협하는 주요 요인 중 하나로, 가축의 생산성 감소, 건강 및 복지 저하를 초래할 뿐만 아니라,[12] 기생충 감염 증가와 이를 관리하기 위한 추가적인 자원 투입으로 인해 온실가스 배출량 증가에도 영향을 미친다.[13]
구충제 내성은 전 세계적으로 광범위하게 보고되고 있으며, 거의 모든 종류의 가축과 모든 종류의 구충제에서 약물 저항성 사례가 확인되었다.[11] 내성 발생의 주요 원인으로는 구충제의 빈번하고 광범위한 사용, 권장량보다 적은 양을 투여하는 과소 투여, 한 가지 종류의 구충제만 반복적으로 사용하는 것, 내성 기생충에 감염된 동물의 이동을 통한 내성 확산 등이 지목된다.[12] 구충제를 사용하면 약물에 취약한 기생충은 제거되지만, 내성을 가진 기생충은 살아남아 번식하며 자신의 "내성" 유전자를 다음 세대에 전달한다. 이 과정이 반복되면 결국 해당 구충제는 더 이상 효과를 발휘하지 못하게 된다.[15]
구충제 내성 여부를 확인하기 위해 다양한 검사 방법이 사용된다. ''시험관 내''(in vitro) 방법으로는 알 부화 검사, 유충 발달 검사, 유충 운동성 검사, 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 등이 있으며, ''생체 내''(in vivo) 방법으로는 분변 충란 수 감소 검사(FECRT)가 대표적이다.[11]
과거 1950년대부터 1980년대까지 효과적이고 저렴한 새로운 구충제들이 연이어 개발되면서 농업 현장에서 구충제 사용이 크게 늘어났고, 이는 역설적으로 광범위한 내성 문제를 야기하는 주요 원인이 되었다.[11] 새로운 구충제를 개발하는 데는 많은 시간과 비용이 들기 때문에, 현재 사용 가능한 구충제의 효과를 최대한 오래 유지하기 위해 내성 발달을 늦추거나 예방하는 방식으로 사용하는 것이 매우 중요하다.[11] 이를 위해 정확한 용량 투여, 여러 종류의 구충제를 번갈아 사용하는 순환 사용, 기생충에 감염되지 않은 목초지를 확보하는 관리, 여러 약물을 함께 사용하는 조합 요법, 그리고 약물에 노출되지 않는 기생충 집단(피난처, refugia)을 유지하여 내성 발달 속도를 늦추는 전략 등이 활용된다.[16][17] 구충제 내성 문제의 심각성으로 인해, 합리적인 약물 설계 등을 포함한 새로운 치료법 및 대안에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.[18]
3. 1. 구충제 내성 원인
기생충의 DNA에서 유전적 변화가 일어나 기존에 효과적이던 구충제에 대해 둔감해지는 현상을 구충제 내성이라고 한다.[12] 이는 특히 소규모 반추동물의 헬민스 기생충에게 심각한 문제로 작용한다.[12]구충제 내성이 발생하는 주요 원인은 다음과 같다.[12]
- 빈번하고 광범위한 사용: 구충제를 너무 자주 사용하거나 많은 동물에게 동시에 투여하는 경우, 내성 기생충이 살아남아 번성할 기회가 많아진다.
- 과소 투여: 동물의 체중에 맞지 않게 적은 양의 구충제를 투여하면, 약물에 완전히 제거되지 않은 기생충 중에서 내성을 가진 개체들이 살아남아 내성 유전자를 퍼뜨릴 수 있다.
- 동일한 구충제의 반복 사용: 한 가지 종류의 구충제만 계속 사용하면 해당 약물에 내성을 가진 기생충만 선택적으로 살아남게 되어 내성 문제가 심화된다.
- 저항성 기생충의 전파: 내성을 가진 기생충에 감염된 동물이 다른 지역으로 이동하면서 내성 유전자가 새로운 지역으로 퍼져나갈 수 있다.
구충제를 사용하면 약물에 취약한 기생충은 죽지만, 내성을 가진 기생충은 살아남아 자신의 "내성" 유전자를 다음 세대에 전달한다. 이 과정이 반복되면서 내성 기생충의 비율이 점차 증가하고 결국에는 해당 구충제가 더 이상 효과를 보이지 않는 치료 실패로 이어진다.[15]
역사적으로 1950년대부터 1980년대까지 매 10년마다 새롭고 효과적인 구충제가 저렴하게 출시되면서, 가축 산업 전반에 걸쳐 구충제를 과도하게 사용하는 경향이 나타났다. 이는 결과적으로 구충제 내성 문제의 주요 원인 중 하나가 되었으며, 다른 방식의 기생충 관리 전략 개발에 대한 필요성을 감소시켰다.[11]
3. 2. 구충제 내성 현황
구충제에 대한 저항성은 기생충의 DNA에 유전적 변화가 생겨 기존에 효과적이던 구충제가 잘 듣지 않게 되는 현상을 말한다. 특히 소규모 반추 가축에게 발생하는 헬민스 기생충 감염에서 심각한 문제로 나타나고 있다.[12] 이러한 저항성이 발생하는 주요 원인으로는 너무 자주 또는 많은 양의 구충제를 투여하는 것, 권장량보다 적은 양을 투여하는 것, 한 가지 종류의 구충제만 반복적으로 사용하는 것, 저항성을 가진 기생충에 감염된 동물이 이동하면서 저항성을 퍼뜨리는 것 등이 있다.[12]기생충의 구충제 저항성은 매우 광범위하게 나타나며, 거의 모든 종류의 가축과 모든 종류의 구충제에서 저항성 사례가 보고되고 있다.[11] 이는 현대 축산업의 지속 가능성을 위협하는 심각한 문제이다. 구충제 저항성은 가축의 생산성 감소와 건강 및 복지 수준 저하를 일으킬 뿐만 아니라,[12] 기생충 감염 증가와 이를 관리하기 위한 농장 투입물 증가로 인해 온실가스 배출량을 늘리는 결과까지 초래한다.[13]
2020년 유럽에서는 위장관 선충에 대한 구충제 저항성 연구 데이터베이스를 구축하기 위해 공개 및 미공개 연구 자료를 수집했다. 총 197개의 간행물, 22개국에서 수행된 535건의 연구(1980년~2020년)를 분석한 결과, 2010년 이후 양과 염소에서 나타난 구충제 저항성 유병률은 다음과 같다.[13]
| 가축 종류 | 구충제 종류 | 평균 내성 유병률 | 치료 후 생존 기생충 속 |
|---|---|---|---|
| 양 및 염소 | 벤즈이미다졸 | 86% | 주요 위장관 선충 |
| 목시덱틴 | 52% | ||
| 레바미솔 | 48% | ||
| 소 | 벤즈이미다졸 및 거대고리 락톤 | 0~100% | 쿠페리아, Ostertagia |
| 레바미솔 | 0~17% | ||
| 목시덱틴 | 0~73% |
표에서 볼 수 있듯이, 특히 양과 염소에서는 벤즈이미다졸 계열 구충제에 대한 저항성이 매우 높게 나타났다. 소의 경우, 양이나 염소에 비해 저항성 발생 빈도가 상대적으로 낮지만, 벤즈이미다졸과 거대고리 락톤 계열 약물에 대한 저항성이 보고되고 있으며, ''쿠페리아''와 ''Ostertagia'' 같은 주요 기생충들이 치료 후에도 살아남는 경우가 확인되었다.[13] 소에서 저항성이 덜 관찰되는 이유로는 양보다 구충제 투여 빈도가 낮다는 점, 분변 특성이 달라 목초지에 남는 저항성 유충의 수가 다를 수 있다는 점 등이 제시된다.[6] 또한, 양과 달리 소는 특정 기생충에 대해 충분한 면역 능력을 발달시킬 수 있다.[14]
구충제 저항성 여부를 확인하기 위해 다양한 검사 방법이 사용된다. ''시험관 내''(in vitro) 방법으로는 알 부화 검사, 유충 발달 검사, 유충 운동성 검사, 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 등이 있으며, ''생체 내''(in vivo) 방법으로는 분변 충란 수 감소 검사(FECRT)가 대표적이다.[11]
구충제를 사용하면 약물에 취약한 기생충은 죽지만, 저항성을 가진 기생충은 살아남아 저항성 유전자를 다음 세대에 전달하게 된다. 시간이 지남에 따라 저항성 기생충의 비율이 점점 높아지고, 결국에는 해당 구충제가 더 이상 효과를 보이지 않는 치료 실패로 이어진다.[15]
3. 3. 구충제 내성 검사
'''시험관 내''' 방법(알 부화 검사, 유충 발달 검사, 유충 운동성 검사, PCR)과 '''생체 내''' 방법(분변 충란 수 감소 검사) 모두 구충제 저항성을 감지하는 데 사용할 수 있다.[11]3. 4. 구충제 내성 관리
구충제 저항성은 기생충의 DNA에서 유전적 변화가 일어나 이전에 효과적이던 구충제에 대해 둔감해지는 현상을 말한다. 이는 특히 소규모 반추 가축의 헬민스 기생충에게 심각한 문제로 작용한다.[12] 구충제 저항성이 발생하는 주요 요인으로는 빈번하고 대량으로 구충제를 투여하는 것, 권장량보다 적게 투여하는 것(과소 투여), 한 종류의 구충제만 반복적으로 사용하는 것, 그리고 동물의 이동 과정에서 저항성을 가진 기생충이 퍼지는 것 등이 있다.[12] 기생충의 구충제 저항성은 전 세계적으로 광범위하게 나타나며, 모든 종류의 가축과 모든 종류의 구충제에서 약물 저항성이 보고되고 있다.[11]이러한 저항성은 현대 반추 가축 생산의 지속 가능성을 크게 위협한다. 생산성이 감소하고 동물의 건강과 복지가 저하될 뿐만 아니라,[12] 기생충 감염이 증가하고 이를 관리하기 위한 농장 투입물이 늘어나면서 온실가스 배출량까지 증가시키는 결과를 초래한다.[13]
2020년 유럽에서는 위장관계 선충에 대한 구충제 저항성 연구 데이터베이스가 구축되었다. 1980년부터 2020년까지 22개국에서 발표된 197개의 간행물, 총 535건의 연구를 분석한 결과는 다음과 같다.[13]
| 동물 | 구충제 종류 | 평균 저항성 유병률 |
|---|---|---|
| 양 및 염소 | 벤즈이미다졸 | 86% |
| 목시덱틴 | 52% | |
| 레바미솔 | 48% | |
| 소 | 벤즈이미다졸 및 거대고리 락톤 | 0 ~ 100% |
| 레바미솔 | 0 ~ 17% | |
| 목시덱틴 | 0 ~ 73% | |
| 쿠페리아 및 Ostertagia 속 선충 생존 확인 | ||
모든 주요 위장관 선충 속에서 치료 후에도 생존하는 개체가 발견되었다. 다만, 소에게 기생하는 헬민스의 경우 양에 비해 저항성이 덜 관찰되는 경향이 있다. 이는 소가 양보다 구충제 투여 빈도가 낮고, 분뇨의 특성이 달라 목초지에 남는 저항성 유충의 수가 다를 수 있기 때문이다.[6] 또한 양과 달리 소는 이러한 기생충에 대해 충분한 면역 보호 능력을 발달시킬 수 있다.[14]
구충제 저항성을 감지하기 위해 다양한 방법이 사용된다. 시험관 내 방법으로는 알 부화 검사, 유충 발달 검사, 유충 운동성 검사, 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 등이 있으며, 생체 내 방법으로는 분변 충란 수 감소 검사(FECRT)가 대표적이다.[11]
구충제 치료는 약물에 취약한 기생충을 죽이지만, 저항성을 가진 기생충은 살아남아 저항성 유전자를 다음 세대에 전달한다. 시간이 지남에 따라 저항성 변종이 축적되어 결국 치료 실패로 이어진다.[15]
과거 구충제를 사용하는 방식이 전 세계적인 저항성 문제의 주요 원인이 되었다. 1950년대부터 1980년대까지 매 10년마다 효과적이고 저렴한 새로운 종류의 구충제가 출시되면서 농업 전반에 걸쳐 과도한 사용이 이루어졌고, 이는 대안적인 기생충 관리 전략 개발의 필요성을 낮추는 결과를 낳았다.[11] 새로운 구충제를 개발하는 데는 많은 시간과 비용이 소요되므로, 현재 사용 가능한 구충제를 저항성 발달을 최소화하거나 예방하는 방식으로 사용하는 것이 매우 중요하다.[11]
저항성 관리를 위한 주요 전략은 다음과 같다.
- 정확한 용량 투여: 동물이 과소 투여되지 않도록 정확한 용량을 계산하여 투여한다.[16]
- 구충제 순환 사용: 동일한 구충제를 반복 사용하지 않고, 작용 기전이 다른 구충제를 주기적으로 번갈아 사용한다.[16]
- 목초지 관리: 기생충 개체 수를 줄이기 위해 목초지를 순환 방목하는 등의 관리를 시행한다.[16]
- 구충제 조합 사용: 작용 기전이 다른 여러 구충제를 동시에 사용하는 방법도 고려될 수 있다.[17]
- 피난처 (Refugia) 전략: 구충제에 노출되지 않는 기생충 개체군(피난처)을 의도적으로 유지하는 전략이다. 이 피난처의 기생충들은 저항성 선택 압력을 받지 않으므로, 전체 기생충 집단 내에서 저항성 유전자의 비율 증가 속도를 늦추는 데 도움이 된다.[17]
구충제 저항성 문제가 심화됨에 따라, 합리적인 약물 설계를 포함한 새로운 구충제 개발 및 대안적인 치료법에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.[18]
참조
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