맨위로가기

겐타마이신

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

겐타마이신은 녹농균, 프로테우스, 대장균 등 다양한 세균 감염 치료에 사용되는 광범위 항생제이다. 주로 그람 음성 간균에 의한 감염증에 사용되며, 패혈증과 신우신염 치료에 효과적이다. 임산부, 수유부, 노인, 소아, 신경근 질환자 등 특정 환자군에게는 투여 시 주의가 필요하며, 신독성, 이독성 등의 부작용이 나타날 수 있다. 겐타마이신은 Micromonospora purpurea의 발효를 통해 발견되었으며, 리보솜에 결합하여 단백질 합성을 억제하는 작용 기전을 가진다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 아미노글리코사이드 - 스트렙토마이신
    스트렙토마이신은 알버트 샤츠가 발견한 아미노글리코사이드 계열 항생제로, 결핵 치료에 최초로 사용되었으며 다양한 감염 질환 치료에 기여했지만, 부작용과 항생제 내성 문제도 존재한다.
  • 아미노글리코사이드 - 네오마이신
    네오마이신은 셀먼 왁스먼과 허버트 레체발리에가 ''Streptomyces fradiae''에서 발견한 아미노글리코사이드 계열 항생 물질로, 네오스포린 국소 제제, 경구 투여를 통한 간성 뇌증 및 고콜레스테롤혈증 예방에 사용되며, 그람 음성균과 양성균에 효과가 있지만 신독성 및 알레르기 반응의 부작용과 네오마이신 내성 유전자의 선택 표지 활용에 주의해야 한다.
  • 콩팥 독소 - 이부프로펜
    이부프로펜은 1960년대에 개발된 비스테로이드성 소염진통제로, 류마티스 관절염 치료제로 시작하여 발열, 통증 등 다양한 질환에 사용되며, 위장 장애, 심근경색 위험 증가 등의 부작용이 나타나기도 한다.
  • 콩팥 독소 - 플루오린화물
    플루오린화물은 이온성 플루오린화물을 포함하는 화합물과 플루오린화물이 해리되지 않는 화합물을 모두 아우르는 용어로, 자연적으로 물에 존재하며 산업 공정, 수돗물 불소화, 치약 등에 널리 사용된다.
  • 독물학 - 중독
    중독은 유해 물질 노출로 신체적, 정신적 건강에 해로운 영향을 미치는 상태로, 급성·만성, 외인성·내인성으로 분류되며, 다양한 물질이 원인이 될 수 있으므로 예방을 위해 안전 수칙 준수와 응급 처치가 중요하다.
  • 독물학 - 중금속
    중금속은 과학적 정의가 불분명한 용어로, IUPAC는 모호성과 오해의 소지를 지적하며 독성 및 환경 오염을 유발하고 미나마타병, 이타이이타이병과 같은 중독 사례가 있는 물질이다.
겐타마이신 - [화학 물질]에 관한 문서
약물 정보
발음IPA:
상품명시도마이신, 겐티신, 가라amycin, 기타
약물닷컴겐타마이신 황산염
메들린플러스a682275
데일리메드 ID겐타마이신
임신 범주 (호주)D
임신 범주 (호주) 설명약물닷컴 임신 정보
투여 경로정맥 주사, 안약, 근육 주사, 피부 도포, 귓속 주입
약물 분류아미노글리코사이드 항생제
ATC 코드D06AX07, J01GB03, S01AA11, S02AA14, S03AA06, A07AA91, G01AA91, G51AA04, J51GB03
법적 규제 (EU)처방전 필요
법적 규제 (EU) 설명유럽 의약품청 자료
법적 규제처방전 필요
생체 이용률경구 투여 시 생체 이용률 제한적임
단백질 결합률0–10%
제거 반감기2시간
배설 경로신장
화학 정보
CAS 등록 번호1403-66-3
펍켐3467
IUPHAR 리간드2427
드럭뱅크DB00798
켐스파이더390067
UNIIT6Z9V48IKG
KEGGD08013
ChEBI27412
ChEMBL195892
IUPAC 명칭(3R,4R,5R)-2-{[(1S,2S,3R,4S,6R)-4,6-
diamino-3-{[(2R,3R,6S)-
3-amino-6-[(1R)-
1-(methylamino)ethyl]oxan-2-yl]oxy}-
2-hydroxycyclohexyl]oxy}-5-methyl-
4-(methylamino)oxane-3,5-diol
분자식C21H43N5O7
SMILESO[C@]3(C)[C@H](NC)[C@@H](O)[C@@H](O[C@H]2[C@H](N)C[C@H](N)[C@@H](O[C@H]1O[C@H](C(NC)C)CC[C@H]1N)[C@@H]2O)OC3
표준 InChI1S/C21H43N5O7/c1-9(25-3)13-6-5-10(22)19(31-13)32-16-11(23)7-12(24)17(14(16)27)33-20-15(28)18(26-4)21(2,29)8-30-20/h9-20,25-29H,5-8,22-24H2,1-4H3/t9?,10-,11+,12-,13+,14+,15-,16-,17+,18-,19-,20-,21+/m1/s1
표준 InChIKeyCEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N
위험성 정보
기타 정보
겐타마이신 C2 구조
겐타마이신 C2 구조
겐타마이신 분자 모델
겐타마이신 분자 모델

2. 의학적 용도

겐타마이신은 아미노글리코사이드 계열의 항생제로, 다양한 종류의 세균 감염, 특히 그람 음성 세균에 의한 심각한 감염 치료에 널리 사용된다.[13][14] 상세한 적응증과 사용상의 주의점은 하위 문단에서 다룬다.

2. 1. 적응증

겐타마이신은 다양한 종류의 세균 감염 치료에 사용되는 항생제이다. 특히 그람 음성 세균, 예를 들어 녹농균, 프로테우스, 대장균, 폐렴구균, 장내세균(Enterobacter aerogenes), 세라티아 등에 효과를 보인다.[13] 일부 포도상구균과 같은 그람 양성 세균에도 활성을 나타낸다.[13] 따라서 민감한 세균에 의한 호흡기 감염, 요로 감염, 혈액 감염(패혈증), 뼈 감염, 연조직 감염 등의 치료에 사용된다.[14]

또한 페스트를 일으키는 페스트균과 야토병의 원인균인 생쥐병균에도 효과가 있다.[16]

그러나 모든 세균에 효과적인 것은 아니다. 임균 감염 치료에 겐타마이신을 우선적으로 사용하는 것은 권장되지 않으며,[15] 수막구균이나 레지오넬라 폐렴균 감염 치료에는 사용되지 않는다.[16] 또한 황색포도상구균을 제외한 대부분의 그람 양성균이나, 임균, 수막염균과 같은 그람 음성 구균, 레지오넬라균에 의한 감염증에는 효과가 없다.

일부 세균들은 겐타마이신에 내성을 보이기도 한다. 예를 들어, 장내세균과, Pseudomonas spp., Enterococcus spp., 황색포도상구균 및 기타 포도상구균 spp. 중 일부는 다양한 수준의 내성을 가지고 있다.[17] 하지만 아미노글리코사이드계 항생제는 다른 항생제에 비해 내성이 잘 생기지 않는 편이다.

겐타마이신은 살균 능력이 뛰어나 기회 감염의 원인균, 특히 녹농균에 의한 패혈증 치료에 효과적이다. 대한민국에서는 주로 패혈증이나 신우신염 치료에 사용된다. 폐렴과 같은 주요 장기 감염에는 조직으로 잘 퍼지지 않아 사용이 제한적일 수 있다. 혈액뇌관문을 통과하지 못하므로 정맥 주사로는 수막염 치료에 효과가 없다. 뇌 안에 직접 주사하는 방법도 있으나 효과에 대한 과학적 근거는 부족하다. 연고 형태도 있지만 이 역시 사용을 뒷받침할 근거는 부족하다.

특정 감염 치료 시 다른 약물과 함께 사용하면 더 좋은 효과를 기대할 수 있다. 예를 들어, 장구균 감염에는 페니실린 계열 항생제와 함께 사용하면 상승 효과를 보인다. 녹농균 감염 치료 시에는 효과를 높이고 내성 발생을 막기 위해 세프타지딤과 같은 다른 항녹농균 약물과 함께 사용하는 것이 일반적이다. 비슷한 계열의 토브라마이신과 비교하면, 겐타마이신은 녹농균에 더 강점을 보이는 반면, 토브라마이신은 세라티아균에 더 높은 활성을 보인다.

2. 2. 특수 환자군

겐타마이신은 특정 환자군에게 사용할 때 주의가 필요하다.

  • 임신부: 겐타마이신은 태반을 통과할 수 있어, 임신 중 사용은 태아에게 이익이 위험보다 크다고 판단될 경우에만 권장된다. 태아에게 가역적이지 않은 양측성 선천성 난청을 유발했다는 보고가 있으며, 산모에게 근육 내 주사 시 신생아의 근육 쇠약을 일으킬 수 있다.[14]
  • 수유부: 겐타마이신이 모유를 통해 아기에게 전달될 수 있으며, 검출 가능한 수준으로 발견된다. 수유 중인 여성과 아기에 대한 안전성 및 효능은 아직 확립되지 않았다.[14]
  • 노인: 노인은 사구체 여과율 감소로 신장 기능이 저하되었을 가능성이 높다. 따라서 치료 시작 전과 치료 중에 신장 기능을 평가해야 한다. 노인의 경우 겐타마이신이 체내에 더 오래 높은 농도로 남아 있을 수 있다. 신장, 청각계, 전정계 또는 신경근 접합부 기능 장애가 있는 경우 특히 주의해서 사용해야 한다.[13]
  • 소아: 유아를 포함한 소아에게 겐타마이신 사용은 신중해야 한다. 연구에 따르면 소아는 성인보다 혈청 농도가 더 높고 반감기가 더 길 수 있다.[18] 치료 중에는 신장 기능을 주기적으로 확인해야 한다. 장기간 치료 시 청력 손실이나 평형 장애가 발생할 수 있으며, 주사제로 사용할 경우 저칼슘혈증, 저칼륨혈증, 근육 쇠약 등이 보고되었다.[13]
  • 과민증 환자: 이전에 겐타마이신이나 다른 아미노글리코사이드 계열 항생제에 대해 아나필락시스와 같은 심각한 독성 반응이나 과민증 병력이 있는 사람에게는 사용해서는 안 된다.[14]
  • 신경근 질환자: 중증 근무력증과 같은 신경근 질환이 있는 환자는 겐타마이신 사용 시 증상이 악화될 위험이 있으므로 더욱 주의해야 한다.[4]
  • 유아 보툴리누스증 의심 환자: 유아 보툴리누스증이 의심될 때 경험적으로 항생제를 처방하는 경우(흔히 앰피실린과 겐타마이신 병용 요법 사용), 겐타마이신은 신경근 기능을 악화시킬 수 있으므로 사용을 피해야 한다.[19]

3. 부작용

겐타마이신은 다양한 부작용을 일으킬 수 있으며, 주요 부작용으로는 신독성(신장 손상)과 이독성(귀 손상)이 있다.[13] 이러한 독성은 투여 용량과 관련이 있으며, 고용량일수록 발생 가능성이 커진다.[13] 신독성과 이독성은 증상이 늦게 나타나 치료가 끝난 후에 문제가 드러날 수도 있다.[13] 그 외 메스꺼움, 구토, 혈구 수치 감소, 알레르기 반응, 신경근육 문제, 신경 손상 등도 보고되었다.[13]

3. 1. 신독성

겐타마이신의 주요 부작용 중 하나는 신독성으로 인한 신장 손상이다.[13] 아미노글리코사이드 계열 항생제를 투여받는 환자의 10~25%에서 신장 손상이 발생하며, 겐타마이신은 이 계열 약물 중 신독성이 가장 높은 약물 중 하나로 알려져 있다.[20] 이러한 신독성은 주로 용량 의존적으로 나타나며, 고용량 투여 시 독성 발생 가능성이 커진다.[13] 신독성 증상은 치료가 끝난 후에 나타날 수도 있다.[13]

급성으로 발생하는 신장 독성은 대부분 회복 가능하지만, 심각한 경우 치명적일 수도 있다.[13] 신독성 발생 위험은 다음과 같은 요인에 의해 증가할 수 있다:[20]

  • 약물 관련 요인:
  • 높은 투여량, 투여 빈도, 긴 치료 기간
  • 특정 약물과의 병용 투여: NSAIDs, 이뇨제, 시스플라틴, 사이클로스포린, 세팔로스포린, 암포테리신, 요오드 조영제, 반코마이신 등
  • 환자 관련 요인:
  • 고령
  • 기존의 신장 기능 저하
  • 임신
  • 갑상선 기능 저하증
  • 간 기능 부전
  • 체액 감소 (탈수)
  • 대사성 산증
  • 나트륨 고갈


특히 노인 환자의 경우, 사구체 여과율 감소로 인해 겐타마이신이 체내에 더 오래 높은 농도로 유지될 수 있으므로 치료 시작 전과 치료 중 신장 기능 평가가 필수적이다.[13] 또한 신장, 청각계, 전정계 또는 신경근 접합부 기능 장애가 있는 환자에게는 겐타마이신을 주의해서 사용해야 한다.[13] 유아를 포함한 소아의 경우에도 혈청 수치가 더 높고 반감기가 길다는 연구 결과가 있어 주의가 필요하며, 치료 기간 동안 신장 기능을 주기적으로 확인해야 한다.[18]

신기능 손상 여부를 확인하기 위해 혈액 내 크레아티닌 수치, 전해질 농도, 소변량, 소변 내 단백질 유무, 혈중 요소 농도 등을 주기적으로 모니터링해야 한다.[20] 신독성의 발생 빈도는 겐타마이신의 혈중 최저 농도(트러프 농도)와 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 신장 손상을 예방하기 위해 환자의 체중 등을 고려하여 투여량을 신중하게 조절하고 치료 중 혈중 겐타마이신 농도를 감시하는 것이 중요하다.

3. 2. 이독성

아미노글리코사이드 계열 항생제를 투여받는 환자 중 약 11%는 내이 손상을 경험한다.[21] 내이 손상의 흔한 증상으로는 이명, 청력 손실, 현기증, 협응력 문제, 어지럼증 등이 나타날 수 있다.[22]

겐타마이신을 장기간 사용하면 귀의 두 가지 주요 영역에 영향을 미칠 수 있다. 첫째, 내이의 유모 세포가 손상되어 회복 불가능한 청력 손실을 유발할 수 있다. 둘째, 내이의 전정계 손상으로 인해 평형 감각에 문제가 생겨 균형을 잡기 어려워질 수 있다.[22] 모든 아미노글리코사이드계 항생제는 귀에 독성을 나타낼 수 있는데, 전정 신경 독성은 평형 감각 장애를, 와우 신경 손상은 청각 장애를 일으키며 심한 경우 듣지 못하게 될 수도 있다. 여러 아미노글리코사이드 항생제 중에서도 겐타마이신은 특히 청각 독성이 강한 것으로 알려져 있으며, 이로 인한 청각 장애는 약물 사용을 중단해도 호전되지 않는 경우가 많다.

치료 중 이독성 발생 위험을 줄이기 위해서는 수분을 충분히 섭취하는 것이 좋다.[13] 다음과 같은 요인이 있는 경우 내이 손상 위험이 더 높아질 수 있다:[13][14]

3. 3. 기타 부작용

겐타마이신의 부작용은 메스꺼움이나 구토와 같이 비교적 가벼운 반응부터 다음과 같은 더 심각한 반응까지 다양하게 나타날 수 있다.[13]

특히 신독성과 이독성은 투여 용량과 관련이 있는 것으로 여겨지며, 고용량일수록 독성 발생 가능성이 커진다.[13] 이 두 가지 독성은 증상이 늦게 나타날 수 있어, 치료가 끝난 후에 문제가 드러나기도 한다.[13]

모든 아미노글리코사이드 계열 항생제는 귀에 독성을 나타낼 수 있다. 전정 신경 독성은 평형 감각 장애를 일으키고, 와우 신경 장애는 청각 장애를 유발하며 드물게는 농(청력 완전 상실)에 이를 수도 있다. 아미노글리코사이드 중에서 겐타마이신은 청각 독성이 가장 강한 것으로 알려져 있고, 발생한 청각 장애는 약물 투여를 중단해도 잘 회복되지 않는 경향이 있다.

또한 겐타마이신은 높은 신독성을 지니고 있어, 경우에 따라 급성 신부전으로 이어질 수 있다. 신장 손상은 약물 투여를 중단하면 회복되는 경우가 많다. 신독성 발생 빈도는 겐타마이신의 혈중 최저 농도(트러프 농도)와 관련이 있으므로, 신장 손상을 예방하기 위해 환자의 체중에 따라 투여량을 신중하게 조절해야 한다. 구미에서는 겐타마이신의 투여량 계산식이 있지만, 일본의 보험 의료 범위 내에서 이를 따르는 것은, 몸이 매우 작지 않은 한 어렵다(투여량이 상한을 초과한다). 치료 중에는 혈청 내 겐타마이신 농도를 지속적으로 관찰하는 것이 중요하다.

4. 약리학

겐타마이신은 특정 세균 감염 치료에 사용되는 아미노글리코사이드계 항생제이다. 이 약물의 약리학적 특성, 즉 생체 내에서의 작용 방식과 과정은 여러 측면에서 이해할 수 있다. 구체적으로 세균의 단백질 합성을 억제하는 작용 기전, 여러 성분으로 구성된 복합적인 화학적 구조, 미생물 내에서의 생합성 경로, 그리고 산업적 생산을 위한 발효 조건 등이 주요 내용이다.

4. 1. 작용 기전

겐타마이신은 세균의 리보솜 30S 소단위에 결합하여 작용하는 살균성 항생제로, 단백질 합성 과정을 방해한다.

주요 작용 기전 중 하나는 리보솜이 올바른 전령 RNA(mRNA)와 운반 RNA(tRNA)의 짝을 정확히 구별하는 능력을 손상시키는 것이다.[23] 일반적으로 리보솜은 잘못된 tRNA가 아미노아실 부위에 들어오면 이를 인식하고 거부하는 과정을 거친다.[24] 그러나 겐타마이신이 16S rRNA의 특정 부위(나선 44)에 결합하면, 이러한 오류 검증 과정에 혼란을 주어 잘못된 tRNA라도 마치 정상적인 것처럼 받아들이게 만든다.[25] 이로 인해 리보솜은 잘못된 아미노산이 무작위로 삽입된 비정상적인 단백질을 합성하게 된다 (약 500개 아미노산 중 1개꼴).[26] 이렇게 잘못 만들어진 단백질들은 제 기능을 하지 못하고 세포 내에 축적되어 결국 세균을 사멸시킨다.

또한, 겐타마이신은 아미노산의 잘못된 삽입을 유도하는 것 외에도, 단백질 합성 과정에서 펩타이드 사슬이 길어지는 전체적인 속도를 상당히 늦추는 효과도 보인다.[27] 이는 겐타마이신이 단백질 합성의 정확성뿐만 아니라 효율성 자체를 광범위하게 저해한다는 것을 시사한다.

추가적인 작용 기전으로는 23S rRNA의 다른 부위(나선 69)에 겐타마이신이 결합하는 것이 제안되었다. 이 부위는 단백질 합성 종료 및 리보솜 재활용에 관여하는 인자들과 상호작용하는 곳이다. 겐타마이신이 여기에 결합하면, 리보솜 재활용 인자가 리보솜에 접근하는 것을 방해하여 단백질 합성이 끝난 후에도 리보솜의 두 소단위(30S와 50S)가 분리되지 못하게 만든다. 그 결과, 리보솜은 새로운 단백질 합성을 시작할 수 없는 비활성 상태로 남게 되어 세포 내 가용 리보솜 풀이 줄어들게 된다.[28]

4. 2. 화학적 구조

겐타마이신 C1의 화학 구조 (IUPAC 번호 매김)


겐타마이신은 미크로모노스포라 속(Micromonospora) 종에서 유래된 아미노글리코사이드계 항생제이다.[29][30] 이 항생제의 기본 골격은 아미노시클리톨인 2-데옥시스트렙타민이다.[29][30] 이 6개의 탄소 고리는 아미노 당 분자인 순환 푸푸로사민과 가로사민에 의해 각각 탄소 위치 4번과 6번에서 치환된다.[43][29]

겐타마이신 복합체는 푸푸로사민 단위의 6' 탄소(이미지에서 R1과 R2로 표시됨)에서의 치환에 따라 5개의 주요 성분(C1, C1a, C2, C2a, C2b)과 여러 부성분으로 구분된다.[43][29][36][31] R1과 R2는 겐타마이신 복합체의 일부 종에 대해 다음과 같은 치환기를 가질 수 있다.[43][30]

주요 성분
C 복합체R1R2
C1메틸기메틸기
C1a수소수소
C2수소메틸기
C2a수소메틸기
C2b메틸기수소



겐타마이신은 3개의 헥소사민인 겐토사민/가로사민, 2-데옥시스트렙타민, 푸푸로사민으로 구성된다(그림 참조, 왼쪽에서 오른쪽으로).[32][33]

겐타마이신 성분
이름구조CAS 번호분자식몰 질량
겐타마이신 A 구조
13291-74-2C18H36N4O10468.50 g·mol−1
겐타마이신 A1 구조
겐타마이신 A2 구조
55715-66-7C17H33N3O11455.46 g·mol−1
겐타마이신 A3 구조
55715-67-8C18H36N4O10468.50 g·mol−1
겐타마이신 A4 구조
겐타마이신 B 구조
36889-15-3C19H38N4O10482.53 g·mol−1
겐타마이신 B1 구조
36889-16-4C20H40N4O10496.55 g·mol−1
겐타마이신 C1 구조
25876-10-2C21H43N5O7477.59 g·mol−1
겐타마이신 C1a 구조
26098-04-4C19H39N5O7449.54 g·mol−1
겐타마이신 C2 구조
25876-11-3C20H41N5O7463.57 g·mol−1
겐타마이신 C2a 구조
59751-72-3C20H41N5O7463.57 g·mol−1
겐타마이신 C2b 구조
52093-21-7C20H41N5O7463.57 g·mol−1



카나마이신과 토브라마이신은 겐타마이신과 유사한 구조를 가진다. 시소마이신은 4,5-디하이드로겐타마이신-C1a이다.

겐타마이신은 다양한 항균 효능을 가진 여러 관련 겐타마이신 성분과 분획으로 구성되어 있다.[34] 겐타마이신의 주요 성분은 겐타마이신 C 복합체(겐타마이신 C1, 겐타마이신 C1a, 겐타마이신 C2)이며, 이들은 전체 겐타마이신의 약 80%를 차지하고 가장 높은 항균 활성을 보인다. 겐타마이신 A, B, X 및 기타 성분들은 나머지 20%를 차지하며 겐타마이신 C 복합체보다 낮은 항생 활성을 갖는다.[31] 특정 겐타마이신 샘플 또는 로트(lot)의 정확한 구성은 명확히 정의되지 않으며, 겐타마이신 C 성분이나 다른 성분의 비율은 제조사나 제조 공정에 따라 로트마다 다를 수 있다. 이러한 로트 간의 가변성은 화학적으로 관련 있지만 조성이 다른 혼합물의 약동학 및 미생물 감수성 연구를 어렵게 만들 수 있다.[35]

4. 3. 생합성

겐타마이신의 완전한 생합성 경로는 아직 모든 단계가 명확히 밝혀지지 않았다. 겐타마이신 생합성을 조절하는 유전자는 특히 중요한 연구 대상인데, 이는 생산된 항생제를 세포로부터 분리해 얻는 과정이 까다롭기 때문이다.[31][36][37] 겐타마이신은 세포 표면에 축적되므로, 이를 얻기 위해서는 세포 표면을 파괴하거나 변형해야 한다.[31][36][37] 많은 연구자들은 관련 유전자를 밝혀내어 겐타마이신이 세포 밖으로 분비되도록 유도한다면 생산 효율을 높일 수 있을 것으로 기대한다.[31][36][37]

현재까지 알려진 바에 따르면, 겐타마이신 생합성 경로는 D-글루코스-6-인산에서 시작된다. 이 물질은 ''미크로모노스포라 에키노스포라''(Micromonospora echinospora) 내에서 탈인산화, 전이아미노화, 탈수소화 과정을 거친 후, D-글루코사민과 배당체화되어 파로마민을 생성한다.[43] 여기에 D-자일로스가 첨가되면 겐타마이신 C 복합체 경로의 첫 번째 중간체인 겐타마이신 A2가 만들어진다.[43][38] 겐타마이신 A2는 C-메틸화되고 에피머화되어 겐타마이신 X2로 전환되는데, 이 지점에서 생합성 경로는 두 갈래로 나뉜다.[38]

첫 번째 경로는 겐타마이신 X2에 코발라민 의존성 라디칼 S-아데노실-L-메티오닌 효소인 GenK가 작용하면서 시작된다. 이 효소는 X2의 6' 탄소 위치를 메틸화하여 약리학적으로 활성인 중간체 G418을 형성한다.[39][38][43][40] G418은 이후 탈수소화되고 GenQ 유전자에 의해 C6' 위치에서 아미노화되어 또 다른 활성 중간체인 JI-20B를 생성한다. 이 과정 사이에 6'-데히드로-6'옥소-G418(6'DOG)이라는 중간체가 존재하며, GenB1 유전자가 아미노화에 관여할 것으로 추정된다.[43][41] JI-20B는 탈수산화 및 에피머화 과정을 거쳐 겐타마이신 C 복합체의 구성원인 겐타마이신 C2a가 된다. 마지막으로 GenB2에 의한 에피머화와 아직 밝혀지지 않은 유전자에 의한 N-메틸화를 통해 이 경로의 최종 산물인 겐타마이신 C1이 만들어진다.[38][41][43][42]

두 번째 경로는 겐타마이신 X2가 GenK를 거치지 않고 GenQ 효소에 의해 직접 탈수소화 및 아미노화되면서 시작된다. 이 반응을 통해 약리학적으로 관련된 중간체 JI-20A가 형성된다.[43][41] 이 단계에서도 6'-데히드로-6'-옥소-겐타마이신 X2(6'-DOX)라는 중간체가 확인되었으며, GenB1 효소가 아미노화 효소로 제안되었다.[41] JI-20A는 GenB4 효소와의 반응을 통해 탈수산화되어 이 경로의 첫 번째 겐타마이신 C 복합체 성분인 겐타마이신 C1a로 전환된다.[42] 마지막으로, 아직 밝혀지지 않은 효소에 의한 N-메틸화를 거쳐 최종 성분인 겐타마이신 C2b가 형성된다.[41][38][43][42]

4. 4. 발효

겐타마이신은 오직 액체 발효를 통해서만 합성할 수 있으며, 무기 영양소를 공급하면 오히려 생산량이 줄어드는 것으로 알려져 있다.[43] 과거에는 효모 쇠고기 육수를 이용한 전통적인 발효 방식이 사용되었으나,[36] 현재는 의약품으로 주로 사용되는 C 복합체 성분 생산을 늘리기 위해 배지 조건을 최적화하는 연구가 이루어지고 있다.[43]

배지의 핵심 성분은 탄소 공급원으로, 주로 당류가 사용된다. 여러 연구에 따르면 식물성 기름이나 어유를 첨가하면 겐타마이신 생산량이 늘어나지만, 포도당, 자일로스, 여러 종류의 카복실산을 첨가하면 생산량이 감소하는 것으로 나타났다.[43] 질소 공급원으로는 전통적으로 트립톤이나 다양한 형태의 효모 및 효모 추출물이 사용되어 왔다. 이 외에도 여러 아미노산, 대두박, 옥수수 침지액, 황산 암모늄, 염화 암모늄 등을 첨가하는 것이 생산에 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.[43][44]

또한, 인산 이온, 금속 이온(특히 코발트와 그 외 미량 원소), 다양한 비타민(주로 비타민 B 계열), 퓨린 및 피리미딘 염기 등도 겐타마이신 생산량을 늘리기 위해 배지에 첨가된다. 다만, 생산량 증가 정도는 사용하는 미크로모노스포라 균주나 다른 배지 성분에 따라 달라질 수 있다.[43][45]

앞서 언급된 여러 첨가제 외에도 배지의 pH와 통기(공기 공급) 상태 역시 겐타마이신 생산량을 결정하는 중요한 요인이다.[43] 겐타마이신 생합성에는 일반적으로 pH 6.8에서 7.5 사이의 환경이 적합하다. 적절한 통기 조건은 사용하는 배지의 종류와 미크로모노스포라 균주에 따라 다르므로, 개별적인 실험을 통해 결정해야 한다.[43]

5. 역사

겐타마이신 주사제


겐타마이신은 ''Micromonospora purpurea''라는 미생물의 발효 과정을 통해 만들어진다. 1963년, 미국 뉴저지주 블룸필드에 위치한 셰링 제약 회사(Schering Corporation)의 연구진(Weinstein, Wagman 등)이 Rico Woyciesjes가 제공한 토양 샘플을 연구하던 중 처음 발견했다.[8] 겐타마이신이라는 이름은 ''M. purpurea''를 배양할 때 젠티안 바이올렛 염료와 비슷한 선명한 보라색을 띠는 것에서 유래했다. 이후 셰링 제약 회사의 Cooper 등이 겐타마이신을 정제하여 세 가지 주요 구성 성분의 구조를 밝혀냈다.

초기에는 애틀랜타와 샌안토니오의 화상 전문 병동에서 화상 치료제로 사용되었으며, 1971년에는 정맥 주사용 제제가 도입되었다. 현재는 주로 패혈증과 같은 심각한 세균 감염 치료에 사용되고 있다.

겐타마이신은 물이나 토양 등 주변 환경에 널리 분포하는 그람 양성 세균의 일종인 ''Micromonospora'' 속 세균에 의해 합성된다. 미국 의학 협회의 일반 명칭 위원회 규정에 따르면, ''Streptomyces'' 속 세균에서 유래하지 않은 항생제는 이름 끝에 'y'를 사용하지 않는다. 따라서 ''Micromonospora'' 속에서 생산되는 겐타마이신 및 이와 관련된 다른 항생제들(verdamicin, mutamicin, sisomicin, netilmicin, retymicin)은 특정 생물학적 기원을 명확히 하기 위해 철자법상 '~micin'으로 표기하며, '~mycin'으로 표기하지 않는다.[46]

6. 연구

겐타마이신은 분자생물학 연구에서 항균제로 사용된다. 이는 조직 및 세포 배양 시 무균 상태를 유지하고 오염을 막기 위함이다. 특히 겐타마이신은 고압멸균 후에도 항균 활성이 유지되는 몇 안 되는 열 안정성 항생물질 중 하나로,[55] 일부 미생물 성장 배지를 만들 때 유용하게 사용된다.

7. 대한민국에서의 겐타마이신

대한민국에서도 겐타마이신은 주로 패혈증, 신우신염 등 그람 음성 간균에 의한 중증 세균 감염 치료에 사용된다.[1][2] 녹농균을 비롯하여 대장균, 인플루엔자균, 클레브시엘라균, 세라티아균, 아시네토박터, 시트로박터, 엔테로박터 등 다양한 그람 음성 간균에 효과를 보인다.[1] 그러나 황색포도상구균과 같은 그람 양성균, 임균이나 수막염균 같은 그람 음성 구균, 레지오넬라균에는 효과가 없다.[1]

겐타마이신은 다른 항생제에 비해 내성이 잘 생기지 않는 특징이 있다.[1] 내성균 발생을 억제하고 치료 효과를 높이기 위해 다른 항생제와 함께 사용하는 경우가 많다. 예를 들어, 장구균 감염에는 페니실린계 항생제와 병용하여 상승 효과를 기대할 수 있으며,[1] 녹농균 감염 치료 시에는 세프타지딤과 같은 항녹농균 활성을 가진 다른 약물과 반드시 병용한다.[1]

조직으로 잘 퍼지지 않는 특성 때문에 폐렴과 같은 주요 장기 감염증에는 제한적으로 사용되나, 기회 감염에 대한 효과를 기대하고 사용하기도 한다.[2] 혈액뇌장벽을 통과하지 못하므로 정맥 주사로는 수막염 치료에 효과가 없다.[2]

겐타마이신을 포함한 모든 아미노글리코사이드계 항생제는 신독성과 이독성 부작용을 일으킬 수 있어 사용에 신중한 주의가 필요하다.[3][4]


  • 신독성: 콩팥 손상을 일으켜 심한 경우 급성 신부전으로 이어질 수 있다. 신독성 발생 빈도는 혈중 겐타마이신 최저 농도(트러프 농도)와 관련이 있으며, 약물 투여 중단 시 회복되는 경우가 많다. 따라서 환자의 체중과 신기능을 고려하여 투여 용량을 신중히 조절하고, 치료 중 혈청 내 겐타마이신 농도를 면밀히 관찰해야 한다.[4]
  • 이독성: 귀에 독성을 나타내어 평형 감각 장애나 청각 장애를 유발할 수 있으며, 드물게는 영구적인 난청에 이를 수도 있다. 특히 겐타마이신은 다른 아미노글리코사이드계 항생제에 비해 청각 독성이 강한 편이며, 한번 발생한 청각 장애는 약물 투여를 중단해도 잘 회복되지 않는 경향이 있다. 따라서 겐타마이신 투여 중에는 청력 검사를 시행하는 것이 권장된다.[3]


이러한 부작용 위험 때문에 겐타마이신 투여 시에는 환자의 상태를 면밀히 살피고, 필요한 검사를 통해 부작용 발생을 최소화하려는 노력이 중요하다.

참조

[1] 웹사이트 Gentamicin Use During Pregnancy https://www.drugs.co[...] 2019-02-28
[2] 웹사이트 Active substance: gentamicin (systemic use) https://www.ema.euro[...] European Medicines Agency 2020-11-26
[3] 웹사이트 Gentamicin https://pubchem.ncbi[...] National Library of Medicine 2024-11-20
[4] 웹사이트 Gentamicin sulfate https://www.drugs.co[...] The American Society of Health-System Pharmacists 2015-08-15
[5] 서적 Clinical Ocular Pharmacology https://books.google[...] Elsevier 2013
[6] 논문 Gentamicin: a great way to start 2010-10
[7] 웹사이트 Gentamicin use while breastfeeding https://www.drugs.co[...] 2015-08-15
[8] 논문 Gentamicin, a new antibiotic complex from Micromonospora 1963-07
[9] 서적 Analogue-based Drug Discovery https://books.google[...] John Wiley & Sons 2006
[10] 서적 World Health Organization model list of essential medicines: 21st list 2019 World Health Organization
[11] 서적 Critically important antimicrobials for human medicine World Health Organization
[12] 서적 Lehne's pharmacology for nursing care https://books.google[...] Elsevier Health Sciences 2014
[13] 웹사이트 Gentamicin http://www.baxter.ca[...] Baxter Corporation 2015-11-02
[14] 웹사이트 Gentamicin Injection USP http://www.sandoz.ca[...] Sandoz Canada Inc 2015-11-02
[15] 논문 The effectiveness of gentamicin in the treatment of Neisseria gonorrhoeae: a systematic review 2014-09
[16] 서적 Rapid Review Pathology Elsevier
[17] 웹사이트 Gentamicin spectrum of bacterial susceptibility and Resistance http://www.toku-e.co[...] TOKU-E 2012-05-15
[18] 논문 Pharmacokinetics of antibiotics in neonates 1997-02
[19] 논문 Potentiation of Clostridium botulinum toxin aminoglycoside antibiotics: clinical and laboratory observations https://pubmed.ncbi.[...] 1981-07
[20] 논문 New insights into the mechanism of aminoglycoside nephrotoxicity: an integrative point of view 2011-01
[21] 논문 Gentamicin induced ototoxicity during treatment of enterococcal endocarditis: resolution with substitution by netilmicin 2005-05
[22] 논문 Aminoglycoside-induced ototoxicity 2007-01-01
[23] 웹사이트 Gentamicin http://www.drugbank.[...]
[24] 논문 Structure of the 30S ribosomal decoding complex at ambient temperature 2018-12
[25] 논문 Ribosome-targeting antibiotics and mechanisms of bacterial resistance 2014-01
[26] 서적 The Ribosome ASM Press 2000
[27] 논문 Real-time measurements of aminoglycoside effects on protein synthesis in live cells 2021-03
[28] 논문 Structural basis for aminoglycoside inhibition of bacterial ribosome recycling 2007-08
[29] 논문 Parallel pathways in the biosynthesis of aminoglycoside antibiotics 2017-05-18
[30] 서적 Medicinal natural products : a biosynthetic approach Wiley 2009
[31] 논문 Component Composition of Gentamicin Sulfate Preparations 2003
[32] 논문 Structure-activity relationships among the aminoglycoside antibiotics: role of hydroxyl and amino groups 1973-10
[33] 논문 5-epi-Sisomicin and 5-epi-Gentamicin B: substrates for aminoglycoside-modifying enzymes that retain activity against aminoglycoside-resistant bacteria 1980-05
[34] 논문 Biological activity of the antibiotic components of the gentamicin complex 1967-09
[35] 논문 Pharmacokinetics of gentamicin C(1), C(1a), and C(2) in beagles after a single intravenous dose 2000-06
[36] 논문 Biological activity of the antibiotic components of the gentamicin complex 1967-09
[37] 논문 Factors affecting the biosynthesis and secretion of gentamicin 2002-12
[38] 논문 Biotransformation, a new approach to aminoglycoside biosynthesis: II. Gentamicin 1976-02
[39] 논문 GenK-catalyzed C-6' methylation in the biosynthesis of gentamicin: isolation and characterization of a cobalamin-dependent radical SAM enzyme 2013-06
[40] 논문 Identification of gntK, a gene required for the methylation of purpurosamine C-6' in gentamicin biosynthesis 2012
[41] 논문 Specificity and promiscuity at the branch point in gentamicin biosynthesis 2014-05
[42] 논문 The bifunctional enzyme, GenB4, catalyzes the last step of gentamicin 3',4'-di-deoxygenation via reduction and transamination activities 2020-03
[43] 논문 Microbial biosynthesis and applications of gentamicin: a critical appraisal 2008-01
[44] 논문 The gentamicin antibiotics. 6. Gentamicin C2b, an aminoglycoside antibiotic produced by Micromonospora purpurea mutant JI-33 1975-01
[45] 논문 Antibiotic 6640. II. Fermentation, isolation, and properties 1970-11
[46] 논문 Experiences with the new antibiotic gentamicin 1969-04-01
[47] 웹인용 Gentamicin sulfate https://www.drugs.co[...] The American Society of Health-System Pharmacists 2015-08-15
[48] 서적 Clinical Ocular Pharmacology https://books.google[...] Elsevier 2013
[49] 저널 Gentamicin: a great way to start http://www.australia[...] 2010-10
[50] 웹인용 Gentamicin use while breastfeeding https://www.drugs.co[...] 2015-08-15
[51] 서적 Handbook of antibiotic discovery and development https://books.google[...] Springer 2011
[52] 웹인용 WHO Model List of Essential Medicines (19th List) http://www.who.int/m[...] April 2015 2016-12-08
[53] 서적 Lehne's pharmacology for nursing care https://books.google[...] Elsevier Health Sciences 2014
[54] 웹인용 Gentamicin sulfate http://mshpriceguide[...] 2015-08-15
[55] 저널 https://linkinghub.e[...]


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com