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콜리스틴

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목차

1. 개요

콜리스틴은 1949년 발견된 항생제로, 주로 그람 음성 간균에 효과적인 살균 작용을 한다. 1960년대부터 널리 사용되었으나, 부작용과 더 안전한 항균제 개발로 사용이 감소했다가, 다제내성균 문제로 인해 다시 주목받아 사용되고 있다. 콜리스틴은 녹농균, 대장균, 이질균 등 다양한 균에 대해 항균 작용을 하며, 약제 내성을 획득하기 어렵다는 특징이 있다. 주요 부작용은 신장 및 신경 손상이며, 콜리스틴 내성은 드물게 보고되고 있다. 가축 사료 첨가제 사용으로 인한 내성균 확산 우려가 있으며, 일부 국가에서는 사용을 금지하고 있다.

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콜리스틴 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
콜리스틴 구조
콜리스틴 구조
상품명자일리istin
콜리-마이신 엠
콜로브레스
기타
약물닷컴콜리스티메테이트-나트륨
국립 의학 도서관a682860
투여 경로국소
경구
정맥
근육
흡입
ATC 코드A07AA10
J01XB01
A07AA10 (수의학)
A07AA98 (수의학)
G51AG07 (수의학)
J01XB01 (수의학)
J51XB01 (수의학)
법적 규제 현황
오스트레일리아S4
캐나다처방전 필요
영국POM (처방전용 의약품)
미국처방전 필요
유럽 연합처방전 필요
약물학적 정보
생체 이용률0%
대사해당 없음
배설 반감기5시간
화학 정보
CAS 등록번호1066-17-7
CAS 등록번호 (염 형태)8068-28-8
PubChem5311054
DrugBankDB00803
ChemSpider ID4470591
UNIIZ67X93HJG1
XW0E5YS77G
KEGGD02138
D02049
ChEMBL501505
IUPAC 명칭N-(4-아미노-1-(1-(4-아미노-1-옥소-1-(3,12,23-트리스(2-아미노에틸)-20-(1-하이드록시에틸)-6,9-다이아이소뷰틸-2,5,8,11,14,19,22-헵타옥소-1,4,7,10,13,18-헥사아자사이클로트리코산-15-일아미노)뷰탄-2-일아미노)-3-하이드록시뷰탄-2-일아미노)-1-옥소뷰탄-2-일)-N,5-다이메틸헵탄아마이드
분자식C₅₂H₉₈N₁₆O₁₃
SMILESO=C(N[C@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H]1C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@H](C(=O)NCC1)[C@H](O)C)CCN)CCN)CC(C)C)CC(C)C)CCN)CCN)[C@H](O)C)CCN)CCCC(C)CC
StdInChI1S/C52H98N16O13/c1-9-29(6)11-10-12-40(71)59-32(13-19-53)47(76)68-42(31(8)70)52(81)64-35(16-22-56)44(73)63-37-18-24-58-51(80)41(30(7)69)67-48(77)36(17-23-57)61-43(72)33(14-20-54)62-49(78)38(25-27(2)3)66-50(79)39(26-28(4)5)65-45(74)34(15-21-55)60-46(37)75/h27-39,41-42,69-70H,9-26,53-57H2,1-8H3,(H,58,80)(H,59,71)(H,60,75)(H,61,72)(H,62,78)(H,63,73)(H,64,81)(H,65,74)(H,66,79)(H,67,77)(H,68,76)/t29?,30-,31-,32+,33+,34+,35+,36+,37+,38+,39-,41+,42+/m1/s1
StdInChIKeyYKQOSKADJPQZHB-QNPLFGSASA-N

2. 역사

콜리스틴은 1949년 일본 라이온 제약(현 폴라파르마)의 고바야시 세균 연구소의 고야마 야스오, 구로사와 아키오 등이 후쿠시마현카케다마치 토양 속의 포자간균 ''Bacillus polymyxa'' var. ''colistinus''가 생산하는 물질에서 발견했다.[152][67] 1951년 일본에서 황산염(황산 콜리스틴)이 의약품으로 출시되었고, 1960년에는 콜리스틴 유도체 나트륨염인 콜리스틴 메탄설폰산 나트륨이 출시되었다. 1959년에는 미국 워너 램버트(현 화이자) 등 미국을 비롯한 해외에서도 의약품으로 출시되었다.[153][68]

1960년대부터 1970년대까지 콜리스틴이 사용되었지만, 부작용 빈도가 높고 더 안전한 항균제가 개발되면서 일본에서는 사용되지 않게 되었다. 1980년대에 폴리믹신 사용은 신장 독성과 신경 독성 때문에 널리 중단되었다.[154][69] 1990년대에 다제내성균이 더욱 널리 퍼지면서 콜리스틴은 독성에도 불구하고 긴급 해결책으로 다시 주목받기 시작했다.[154][69]

2010년 10월 후생노동성의 약사·식품위생심의회는 다제내성균에 대한 사용에 한해 콜리스틴 사용을 허가하는 방침을 결정했다.[73] 2015년, 대한민국에서 다제 내성을 가진 그람 음성균에 대한 항생물질로 재검토되어 희귀 질환 치료 의약품으로 다시 승인되었다.

2015년, 콜리스틴 내성균이 발견되었다.[74][75]

콜리스틴은 1980년대부터 중국에서 농업에도 사용되었다. 2015년 중국의 농업용 생산량은 2,700톤을 초과했다. 중국은 2016년에 가축 성장 촉진을 위한 콜리스틴 사용을 금지했다.[155][70]

3. 약리 작용

콜리스틴은 녹농균, 대장균, 이질균 등 그람 음성 간균에 대해 살균 작용을 한다.[103][104] 콜리스틴은 내성을 획득하기 어렵고 다른 항생물질과 교차 내성이 없기 때문에 다른 항생물질에 내성이 생긴 균에도 효과적이다.

균종콜리스틴 감수성
녹농균3.13μg/mL에서 약 71% 발육 억제
대장균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제
이질균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제


3. 1. 작용 기전

콜리스틴은 다가 양이온성 펩타이드이며 친수성 부분과 친유성 부분을 모두 가지고 있다.[149] 이러한 양이온 영역은 지질다당류의 마그네슘 및 칼슘 박테리아 반대 이온을 대체하여 박테리아 외막과 상호 작용한다. 소수성 친수성 영역은 마치 세제처럼 세포질막과 상호작용하여 수용성 환경에서 막을 용해시킨다. 이 효과는 등삼투압 환경에서도 살균 효과가 있다.

콜리스틴은 그람 음성균의 세포막 외부에 있는 지질다당류와 인지질에 결합한다. 이는 막 지질의 인산염 그룹에서 2가 양이온(Ca2+ 및 Mg2+)을 경쟁적으로 대체하여 외부 세포막을 파괴하고 세포 내 내용물의 누출 및 박테리아 사멸을 초래한다.

  • 항균 작용
  • * 콜리스틴은 그람 음성 간균에 대해 살균적으로 작용한다.

균종콜리스틴 감수성
녹농균3.13μg/mL에서 약 71% 발육 억제
대장균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제
이질균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제


  • 작용 기전
  • * 그람 음성 세균의 세포질막 장애이다. (그람 양성 세균의 세포질막에는 효과를 기대할 수 없다)

3. 2. 항균 스펙트럼

콜리스틴은 녹농균( ''Pseudomonas''), 대장균( ''Escherichia'') 및 크렙시엘라( ''Klebsiella'') 종에 의한 감염을 치료하는 데 효과적이다.[103][104] 다음은 몇몇 주요 세균에 대한 콜리스틴의 최소 억제 농도(MIC) 데이터이다.[103][104]

균종최소 억제 농도 (μg/mL)
대장균 (Escherichia coli)0.12~128
폐렴막대균 (Klebsiella pneumoniae)0.25~128
녹농균 (Pseudomonas aeruginosa)≤0.06~16



예를 들어, 콜리스틴은 다른 약물과 결합하여 낭포성 섬유증 환자의 폐에서 녹농균( ''P. aeruginosa'') 생물막 감염을 공격한다.[105] 생물막은 박테리아가 대사적으로 활동하지 않는 표면 아래에 저산소 환경을 갖고 있으며 콜리스틴은 이 환경에서 매우 효과적이다. 그러나 녹농균은 생물막의 최상층에 존재하며 대사 활성 상태를 유지한다.[106] 이는 살아남은 관용 세포가 필리를 통해 생물막의 상단으로 이동하고 쿼럼 감지를 통해 새로운 집합체를 형성하기 때문이다.[107]

콜리스틴은 그람 음성 간균에 대해 살균 작용을 한다. 다음은 몇몇 균종에 대한 콜리스틴 감수성을 나타낸 표이다.

균종콜리스틴 감수성
녹농균3.13μg/mL에서 약 71% 발육 억제
대장균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제
이질균1.56μg/mL에서 100% 발육 억제


3. 3. 약동학

콜리스틴은 위장관에서 거의 흡수되지 않아 임상적으로 유의미한 효과를 보기 어렵다. 따라서 전신 감염을 치료하기 위해서는 콜리스틴을 주사로 투여해야 한다.[150][151] 콜리스티메테이트는 신장을 통해 배설되지만, 콜리스틴은 신장이 아닌 다른 경로를 통해 배설되며, 이 배설 기전은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.[65][66]

4. 임상적 사용

콜리스틴은 대장균, 시트로박터속, 클레브시엘라속, 엔테로박터속, 녹농균, 아시네토박터속 등 다양한 세균에 대한 항균 작용을 하는 항생제이다. 특히 다른 항균제에 내성을 보이는 균주에 효과적이다.[76]

오르도레브(주사제)와 코리마이신(경구제)은 콜리스틴을 주성분으로 하는 의약품이다. 오르도레브는 각종 감염증 치료에 사용되며, 다른 항균제에 내성이 있는 균주에 의한 감염에 효과적이다.[76] 코리마이신은 감염성 장염 치료에 사용된다.[77]
적응 균종 및 적응증

의약품적응 균종적응증
오르도레브 (주사제)[76]대장균, 시트로박터속, 클레브시엘라속, 엔테로박터속, 녹농균, 아시네토박터속 중 콜리스틴에 감수성이 있고, 다른 항균제에 내성이 있는 균주각종 감염증
코리마이신 (경구제)[77]대장균, 세균성이질균 중 콜리스틴에 감수성이 있는 균주감염성 장염


4. 1. 투여 형태

콜리스틴은 콜리스틴 황산염과 콜리스티메테이트 나트륨(콜리스틴 메탄설포네이트 나트륨, 콜리스틴 설포메테이트 나트륨) 두 가지 형태로 이용 가능하다. 콜리스틴 황산염은 양이온성이고, 콜리스티메테이트 나트륨은 음이온성이다. 콜리스틴 황산염은 안정적인 반면, 콜리스티메테이트 나트륨은 다양한 메탄설폰화 유도체로 쉽게 가수분해된다. 콜리스틴 황산염과 콜리스티메테이트 나트륨은 서로 다른 경로로 체내에서 제거된다. ''녹농균''에 관해서는 콜리스티메테이트가 콜리스틴의 비활성 전구약물이다. 이 두 약물은 상호 대체가 불가능하다.

  • 콜리스티메테이트 나트륨은 낭포성 섬유증 환자의 ''녹농균'' 감염 치료에 사용될 수 있으며, 최근에는 다제내성 ''아시네토박터'' 감염 치료에도 사용되고 있지만, 내성 형태가 보고되기도 했다.[108][109] 콜리스티메테이트 나트륨은 또한 ''아시네토박터 바우마니'' 및 ''녹농균'' 수막염 및 뇌실염에 척수강 내 투여 및 뇌실 내 투여되기도 했다.[110][111][112][113] 일부 연구에서는 콜리스틴이 카바페넴 내성 ''아시노박터'' 분리주에 의한 감염 치료에 유용할 수 있음을 나타냈다.[109]
  • 콜리스틴 황산염은 장 감염 치료 또는 결장 내 세균총 억제에 사용될 수 있다. 콜리스틴 황산염은 국소 크림, 분말 및 이비인후과 용액에도 사용된다.
  • 콜리스틴 A (폴리믹신 E1)와 콜리스틴 B (폴리믹신 E2)는 개별적으로 정제하여 별개의 화합물로서 효과와 효능을 연구하고 조사할 수 있다.

4. 2. 적응증

오르도레브(주사제)의 적응증은 다음과 같다.[76]

적응 균종대장균, 시트로박터속, 클레브시엘라속, 엔테로박터속, 녹농균, 아시네토박터속 중 콜리스틴에 감수성이 있고, 다른 항균제에 내성이 있는 균주
적응증각종 감염증



코리마이신(경구제)의 적응증은 다음과 같다.[77]

적응 균종대장균, 세균성이질균 중 콜리스틴에 감수성이 있는 균주
적응증감염성 장염


4. 3. 투여 용량

콜리스틴 황산염과 콜리스티메테이트 나트륨은 투여 방법이 복잡하다. 세계 각지의 콜리스틴 메탄술폰산염 비경구 제품에 대한 다양한 라벨링이 지적되기도 했다.[114] Xellia에서 제조한 Colistimethate 나트륨(Colomycin 주사제)은 국제 단위로 처방되는 반면, Parkdale에서 제조한 Colistimethate 나트륨(Coly-Mycin M Parenteral)은 콜리스틴 염기의 mg 단위로 처방된다.

  • 콜로마이신 1,000,000 단위(unit)는 80mg 콜리스티메테이트이다.[115]
  • 콜리마이신 M 150mg 콜리스틴 염기는 360mg 콜리스티메테이트 또는 4,500,000 단위(unit)이다.[116]


콜리스틴은 50여 년 전에 임상에 도입되었기 때문에 현대 의약품에 적용되는 규정을 따르지 않아 표준화된 용량이 없고, 약리학이나 약동학에 대한 자세한 시험도 없다. 따라서 대부분의 감염에 대한 최적의 콜리스틴 투여량은 알려져 있지 않다. 콜로마이신은 체중 60kg 혹은 이상의 정상 신장기능 환자의 경우 1일 3회 1~200만 단위의 정맥 투여가 권장된다. Coly-Mycin의 권장 복용량은 2.5~5 mg/kg인데, 이는 콜리스티메테이트 나트륨 6~12 mg/kg에 해당된다. 60kg 남성의 경우, Colomycin의 권장 복용량은 240mg~480mg 콜리스티메테이트 나트륨이지만, Coly-Mycin의 권장 복용량은 360mg~720mg 콜리스티메테이트 나트륨이다. 각 제제에 대해 권장되는 "최대" 용량도 다르다(콜로마이신 480mg 및 Coly-Mycin 720mg). 국가마다 콜리스틴의 일반 제제가 다르며 권장 복용량은 제조업체에 따라 다르다. 용량에 대한 규제나 표준화가 전혀 없기 때문에 의사가 콜리스틴 정맥 투여를 어렵게 만든다.

콜리스틴은 리팜피신과 함께 사용되기도 한다. ''시험관 내'' 시너지 효과에 대한 증거가 존재하며[117][118] 이 조합은 환자에게 성공적으로 사용되었다.[119] 다른 항슈도모나스 항생제와 함께 사용되는 콜리스티메테이트 나트륨의 시너지 효과에 대한 ''시험관 내'' 증거도 있다.[120]

Colistimethate 나트륨 에어로졸(Promixin; Colomycin 주사제)은 특히 낭포성 섬유증에서 폐 감염을 치료하는 데 사용된다. 영국의 경우 성인 권장 복용량은 1~200만 단위(80mg~160mg)의 분무된 콜리스티메테이트를 하루 2회 투여한다.[121][122] 분무된 콜리스틴은 만성 폐쇄성 폐질환 및 ''녹농균'' 감염 환자의 심각한 악화를 감소시키는 데에도 사용되었다.[123]

5. 부작용

정맥 주사 시 주요 부작용은 신독성(신장 손상)과 신경독성(신경 손상)이다.[137][138][139][140] 이는 신장 기능 이상이 있거나, 제조사 권장 용량보다 அதிக 용량을 투여할 경우 발생할 수 있다. 신경독성 및 신독성 효과는 일시적이며 치료 중단 또는 용량 감소 시 사라진다.[141]

160mg의 콜리스티메테이트를 8시간마다 정맥 주사하면 신독성이 거의 나타나지 않는다.[142][143] 콜리스틴은 아미노글리코사이드보다 독성이 적으며, 최대 6개월 동안 부작용 없이 장기간 사용되었다.[144] 콜리스틴으로 인한 신독성은 특히 저알부민혈증 환자에게서 발생할 가능성이 높다.[145]

에어로졸 투여 시 주요 독성은 경련[146][147]이다. 이는 살부타몰과 같은 β2-아드레날린 수용체 작용제를 사용하거나 탈감작 프로토콜에 따라 치료 또는 예방할 수 있다.[148] 임상 시험에서 확인된 부작용은 신장 기능 장애 21%, 신경계 장애 2%였다.[76]

중대한 부작용으로는 신부전, 신장 기능 장애, 호흡 곤란, 무호흡, 위막성 대장염이 있다.

6. 내성

콜리스틴에 대한 내성은 드물지만 보고된 바 있다. 2017년 기준으로 콜리스틴 저항성을 정의하는 방법에 대한 통일된 합의는 없다. Société Française de Microbiologie|프랑스 미생물학회프랑스어는 최소 성장 억제 농도(MIC) 컷오프를 2mg/L로 사용하는 반면, 영국 항균 화학 요법 학회에서는 MIC 컷오프를 4mg/L 이하는 감수성, 8mg/L이상은 저항성으로 설정했다. 미국에서는 콜리스틴 감수성을 설명하는 표준이 없다.

플라스미드를 통해 세균 균주 간에 전달될 수 있는 최초의 콜리스틴 내성 유전자는 ''mcr-1''이다. 이 유전자는 2011년 중국의 돼지 농장에서 발견되었으며, 2015년 11월에 대중에 알려졌다.[124][125] 이 플라스미드 매개 유전자의 존재는 2015년 12월부터 동남아시아, 여러 유럽 국가,[126] 및 미국에서 확인되었다.[127]

인도에서는 18개월에 걸쳐 기록된 13건의 콜리스틴 내성 감염에 대한 상세한 연구가 발표되었다. 이 연구는 특히 혈류 감염과 같은 광범위 약제 내성 감염의 사망률이 더 높다는 결론을 내렸다. 다른 인도 병원에서도 여러 사례가 보고되었다.[128][129] 폴리믹신에 대한 내성은 일반적으로 10% 미만이지만, 콜리스틴 내성률이 증가하는 지중해 및 동남아시아(한국, 싱가포르)에서 더 자주 발생한다.[130] 콜리스틴 내성 ''대장균''은 2016년 5월 미국에서 확인되었다.[131]

2016년부터 2021년까지의 최근 연구에 따르면, mcr 유전자를 보유하는 종은 대장균이 지배적이다. 플라스미드 매개 콜리스틴 내성은 항생제에 내성을 가진 다른 유전자를 가진 다른 종에서도 나타난다.

''Acinetobacter baumannii'' 감염 치료에 콜리스틴을 사용하면 내성 세균 균주가 발생하게 된다. 또한 이들은 인간 면역 체계에서 생성되는 항균 화합물 LL-37과 라이소자임에 대한 내성도 개발했다. 이러한 교차 내성은 세균 염색체에 위치한 지질 A 인산 에탄올아민 전이 효소의 발현을 제어하는 ''pmrB'' 유전자의 기능 획득 돌연변이에 의해 발생한다(''mcr-1''과 유사).[132] 유사한 결과가 ''mcr-1'' 양성 ''대장균''에서 얻어졌으며, 동물 항균 펩타이드 혼합물에서 ''체외'' 생존력이 더 우수해졌고 감염된 애벌레를 죽이는 데 더 효과적이었다.[133]

콜리스틴 및 기타 일부 항생제에 대한 모든 내성이 내성 유전자의 존재 때문만은 아니다.[134] 유전적으로 동일한 미생물이 항생제에 다양한 내성을 보이는 현상인 헤테로내성은[135] 적어도 2016년부터 일부 ''Enterobacter'' 종에서 관찰되었으며,[134] 2017-2018년에는 일부 ''Klebsiella pneumoniae'' 균주에서도 관찰되었다.[136] 어떤 경우에는 이러한 현상이 심각한 임상 결과를 초래한다.[136]

2015년에는 콜리스틴 내성을 가진 세균이 발견되었다.[74][75]

콜리스틴은 주로 동물에게 사용되며,[78] 동물용 의약품 외에도 가축의 성장 등을 목적으로 사료에 섞어주는 사료 첨가물로 사용된다. 그러나 2015년 이후, 주로 돼지에 대한 콜리스틴 남용으로 콜리스틴에 내성이 있는 대장균이 돼지나 사람에게서 발견되었고, 콜리스틴조차 듣지 않는 내성균이 나타날 수 있다는 우려가 확산되었다.[79] 현재 중국, 오스트레일리아, 말레이시아 등의 국가가 콜리스틴을 성장 목적으로 사료에 첨가하는 것을 금지하고 있다. 또한 방글라데시, 스리랑카, 태국, 인도네시아, 베트남, 싱가포르 및 유럽 연합 (EU) 등 여러 국가가 콜리스틴을 포함하여 성장 목적으로 항생제를 사료에 첨가하는 것을 금지하고 있다.[80] 대한민국에서는 2018년 7월 1일부터 가축에 콜리스틴 함유 사료 사용이 금지되었으며, 사용 시 사료 안전법 위반이 된다.[81]

7. 가변 저항

세균
아에로모나스
비브리오
프레보텔라
푸소박테리움
대장균


8. 본질적 저항

다음은 콜리스틴에 대해 본질적인 저항성을 가진 세균 목록이다.

세균


참조

[1] 웹사이트 Drug Product Database https://health-produ[...] 2012-04-25
[2] 웹사이트 Colobreathe 1,662,500 IU inhalation powder, Hard Capsules – Summary of Product Characteristics (SmPC) https://www.medicine[...] 2020-11-16
[3] 웹사이트 Colomycin 1 million International Units (IU) Powder for solution for injection, infusion or inhalation – Summary of Product Characteristics (SmPC) https://www.medicine[...] 2020-11-16
[4] 웹사이트 Promixin 1 million International Units (IU) Powder for Nebuliser Solution – Summary of Product Characteristics (SmPC) https://www.medicine[...] 2020-11-16
[5] 웹사이트 Coly-Mycin M- colistimethate injection https://dailymed.nlm[...] 2020-11-16
[6] 웹사이트 Colobreathe EPAR https://www.ema.euro[...] 2020-11-16
[7] 논문 Clinical considerations for optimal use of the polymyxins: A focus on agent selection and dosing 2017-04
[8] 논문 Potential of old-generation antibiotics to address current need for new antibiotics 2008-10
[9] 논문 Colistin methanesulfonate is an inactive prodrug of colistin against Pseudomonas aeruginosa 2006-06
[10] 논문 Detection of mcr-1 encoding plasmid-mediated colistin-resistant Escherichia coli isolates from human bloodstream infection and imported chicken meat, Denmark 2015 2015-12-10
[11] 웹사이트 Colistimethate (Coly Mycin M) Use During Pregnancy https://www.drugs.co[...] 2019-11-11
[12] 웹사이트 Colistimethate Sodium Monograph for Professionals https://www.drugs.co[...] 2019-11-06
[13] 서적 World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019 World Health Organization
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