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세포탁심

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목차

1. 개요

세포탁심은 광범위 항생제로, 다양한 그람 양성균과 일부 그람 음성균에 작용하여 폐렴, 비뇨생식기 감염, 부인과 감염, 패혈증, 복강 내 감염, 뼈와 관절 감염, 중추신경계 감염 등 다양한 감염 치료에 사용된다. 3세대 세팔로스포린 계열 항생제로, 세균 세포벽 합성을 억제하여 살균 작용을 나타낸다. 세포탁심은 근육 주사 또는 정맥 주사로 투여하며, 간과 콩팥 기능에 문제가 있는 환자는 투여 용량을 조절해야 한다. 주사 부위 통증, 발진, 위장관계 부작용 등이 나타날 수 있으며, 세포탁심 또는 다른 세팔로스포린에 과민증이 있는 환자에게는 금기이다. 식물에는 독성이 낮아 식물 조직 감염 치료에도 사용된다.

2. 의학적 사용

세포탁심은 다수의 그람 양성균과 일부 그람 음성균에 활성을 보이는 광범위 항생제이다. 그 활성 범위가 아주 넓어 다양한 감염 치료에 사용된다.

역사적으로 세포탁심은 세균성 뇌수막염, 하기도 감염, 피부와 연조직 감염, 비뇨생식계 감염, 혈류 감염의 치료와 복부 수술 감염 예방의 안전성 및 효과 면에서 같은 3세대 세팔로스포린인 세프트리악손과 자주 비교되어 왔다.[35][36][37] 이들 감염의 대다수는 세포탁심과 세프트리악손 모두에 감수성을 가지는 병원균으로 인해 발생한다. 그러나 같은 효과를 내기 위해 반감기가 짧은 세포탁심은 하루에 2~3회 투여해야 하는 반면, 세프트리악손은 하루에 1회만 투여해도 된다. 또한 이전까지는 두 항생제의 내성 비율이 비슷했으나, 미생물의 항생제 내성 패턴이 시간이 지나 변화하면서 세포탁심의 내성 비율이 세프트리악손보다 높다는 주장이 제기되기도 한다.[38] 수막염의 경우, 세포탁심은 세푸록심보다 혈액-뇌 장벽을 더 잘 통과한다.

2. 1. 적응증

세포탁심은 다음과 같은 다양한 감염증 치료에 사용된다.[39]

세포탁심이 이러한 감염에 효과가 있다는 것은 밝혀졌으나, 반드시 일차 치료제로 쓰이는 것은 아니다.

2. 2. 활성 범위

세포탁심은 3세대 세팔로스포린 항생제로, 다양한 그람 양성 세균 및 그람 음성 세균에 효과가 있다. 페니실린 등 기존 베타-락탐계 항생제에 내성을 보이는 세균에도 효과적이다.[39]

일반적으로 세포탁심은 다음의 미생물에 효과가 있다.[39]

반면, 슈도모나스와 엔테로코커스에는 효과가 없으며,[42] 대표적인 혐기성 세균인 박테로이데스 프라길리스에 대한 효과는 크지 않다.

몇몇 주요 미생물의 최소 저지 농도(MIC)는 다음과 같다.[40][41]

미생물최소 저지 농도 (μg/mL)
H. influenzae≤0.007 – 0.5
S. aureus0.781 – 172
S. pneumoniae≤0.007 – 8


2. 3. 최소 저지 농도 (MIC)

몇몇 주요 미생물에 대한 최소 저지 농도(MIC)는 다음과 같다.[40][41]

미생물MIC 범위 (μg/mL)
H. influenzae≤0.007 – 0.5
S. aureus0.781 – 172
S. pneumoniae≤0.007 – 8


3. 작용 기전

세포탁심은 페니실린 결합 단백질(PBPs)에 결합해 세균 세포벽 합성을 억제한다. 항생제가 PBPs에 결합하면 세균 세포벽을 이루는 펩티도글리칸 합성 과정의 마지막 펩타이드 전이 단계가 차단되어 세포벽 합성이 억제된다. 세포벽이 만들어지지 못하면 세포벽의 자가용해효소 활성으로 인해 용균이 일어나 세균이 사멸한다.[42]

3. 1. 베타-락탐계 항생제

세포탁심은 베타-락탐 계열 항생제에 속하며, 세균의 세포벽 합성을 억제하는 방식으로 작용한다. 세균 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸 합성 과정의 마지막 단계를 차단하여 세포벽 합성을 막는다. 세포벽이 제대로 만들어지지 않으면 세균은 자체적인 자가용해효소에 의해 용균되어 죽게 된다.[42] 따라서 세포탁심은 세균을 죽이는 살균제로 분류된다.[39]

페니실린, 아목시실린과 같은 일반적인 베타-락탐계 항생제는 베타-락타메이스라는 효소에 의해 쉽게 분해될 수 있다. 하지만 세포탁심은 분자 구조 덕분에 베타-락타메이스에 의한 분해에 저항성을 가진다. 특히, 메톡시이미노 부분의 ''syn''-입체구조는 세포탁심이 베타-락타메이스에 의해 분해되지 않고 안정적으로 유지되도록 돕는다.[43]

세포탁심은 시아노박테리아 같은 세균뿐만 아니라, 회조류의 광합성 소기관인 시아넬과 선태식물의 엽록체 분열도 억제한다. 그러나 관다발식물의 색소체에는 영향을 미치지 않는다. 이는 세포 내 공생설을 뒷받침하며, 육상 식물에서 색소체 분열 과정이 어떻게 진화해왔는지 보여주는 한 예시이다.[44]

3. 2. 세포벽 합성 억제

세포탁심은 페니실린 결합 단백질(PBPs)에 결합해 세균 세포벽을 이루는 펩티도글리칸 합성 과정의 마지막 단계를 차단하여 세포벽 합성을 억제하는 베타-락탐 계열 항생제이다.[42] 세포벽이 만들어지지 못하면 세포벽의 자가용해효소 활성으로 인해 용균이 일어나 세균이 사멸한다.[42] 따라서 베타-락탐은 세균을 죽이는 살균제로 분류된다.[39]

페니실린, 아목시실린 같은 베타-락탐은 베타-락타메이스라는 효소에 의해 쉽게 분해되지만, 세포탁심은 분자 구조 덕분에 베타-락타메이스에 의한 분해에 저항성을 가진다. 메톡시이미노 부분의 ''syn''-입체구조는 세포탁심이 베타-락타메이스에 대항해 안정적으로 유지되도록 한다.[43]

세포탁심은 시아노박테리아 같은 세균의 분열뿐만 아니라 회조류의 광합성 소기관인 시아넬과 선태식물의 엽록체 분열 역시도 억제한다. 그러나 관다발식물의 색소체에는 영향을 미치지 않는데, 이는 세포 내 공생설을 뒷받침한다.[44]

3. 3. 베타-락타메이스 내성

세포탁심은 분자 구조, 특히 메톡시이미노 부분의 ''syn''-입체구조 덕분에 베타-락타메이스에 의한 분해에 저항성을 가진다.[43] 이러한 구조적 특징은 세포탁심이 페니실린, 아목시실린과 같은 다른 베타-락탐 계열 항생제와 달리, 베타-락타메이스를 생성하는 세균에 대해서도 효과를 유지할 수 있게 해준다.[15]

3. 4. 세포 내 공생설 관련

세포탁심은 시아노박테리아를 포함한 세균의 분열뿐만 아니라 회조류의 광합성 소기관인 시아넬과 선태식물의 엽록체 분열도 차단한다. 반면에 관다발식물의 색소체에는 영향을 미치지 않는다. 이는 세포 내 공생설을 뒷받침하며 육상 식물에서 색소체 분열의 진화를 나타낸다.[44]

4. 투여

세포탁심은 근육 주사나 정맥 주사로 투여한다. 간에서 활성 및 비활성 대사산물로 대사되며 대부분 소변으로 배설되므로, 간이나 콩팥 기능에 문제가 있는 환자는 투여 용량을 조절해야 한다.[39][45][46]

5. 부작용

세포탁심 또는 다른 세팔로스포린에 과민증이 있는 환자에게는 투여를 금한다. 페니실린 알레르기가 있는 환자는 두 약물 계열 간의 교차 반응 가능성이 있으므로 주의해서 투여해야 하며, 잠재적 이점과 위험을 비교하여 신중하게 사용해야 한다.[1]

흔하게 나타나는 부작용은 다음과 같다.[1]

부작용빈도
주사/주입 부위의 통증 및 염증4.3%
발진, 가려움증 또는 발열2.4%
결장염, 설사, 메스꺼움, 구토1.4%


6. 식물 세포 배양

세포탁심은 식물 세포 배양에서 그람 음성균 감염 치료에 사용된다.[49] 반코마이신은 그람 양성균 감염에 사용된다.[47][48]

6. 1. 낮은 독성

세포탁심은 높은 농도(최대 500mg/L)에서도 식물에 독성이 매우 적은 유일한 세팔로스포린계 항생제이다.[47][48] 식물 세포의 그람 양성균 감염에는 반코마이신을 사용하며,[49] 세포탁심은 식물 세포의 그람 음성균 감염 치료에 널리 이용된다.[19][20][21]

6. 2. 활용

세포탁심은 아주 높은 농도(최대 500mg/L)에서도 식물에 독성이 매우 적은 유일한 세팔로스포린이다. 식물 세포의 그람 음성균 감염 치료에 널리 이용되며,[49][19] 그람 양성균 감염에는 반코마이신을 사용한다.[47][48][20][21]

참조

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[3] 서적 Tarascon Pocket Pharmacopoeia 2015 Deluxe Lab-Coat Edition Jones & Bartlett Learning 2015
[4] 서적 Trends and Changes in Drug Research and Development Springer Science & Business Media 2012
[5] 서적 Analogue-based Drug Discovery https://books.google[...] John Wiley & Sons 2006
[6] 서적 World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019 World Health Organization
[7] 웹사이트 Claforan Sterile (cefotaxime for injection, USP) and Injection (cefotaxime injection, USP) http://www.accessdat[...] U.S. Food and Drug Administration 2007-05
[8] 웹사이트 Cefotaxime (Cephotaxime, Claforan) http://antibiotics.t[...]
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[10] 저널 Prospective comparison of ceftriaxone and cefotaxime for the short-term treatment of bacterial meningitis in children
[11] 저널 A comparison of the prophylactic efficacy of ceftriaxone and cefotaxime in abdominal surgery 2003-01
[12] 저널 Cefotaxime twice daily versus ceftriaxone once daily. A randomized controlled study in patients with serious infections
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[15] 저널 The antibiotic resistance characteristics of non-typhoidal Salmonella enterica isolated from food-producing animals, retail meat and humans in South East Asia 2012-03
[16] 저널 β-Lactam antibiotics inhibit chloroplast division in a moss (Physcomitrella patens) but not in tomato (Lycopersicon esculentum)
[17] 저널 Serum concentrations of cefotaxime and its metabolite desacetyl-cefotaxime in infants and children during continuous infusion 2008-10
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[19] 웹사이트 Cefotaxime for plant tissue culture http://www.toku-e.co[...]
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[24] 서적 Analogue-based Drug Discovery https://books.google[...] John Wiley & Sons 2006
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