항생제 내성 기전

항생제 내성은 세균이 일반적으로 성장을 억제하는 약물 농도에서도 성장할 수 있는 유전적 능력입니다. 다양한 항균제에도 불구하고, 세균은 약물 비활성화, 표적 변형 또는 보호, 약물 유입 차단, 또는 약물 배출과 같은 소수의 생화학적 전략을 통해 약물을 무력화시키며, 이러한 전략은 염색체에 암호화되거나 다른 세균으로부터 획득될 수 있습니다.

Definition

항생제 내성은 효소적 약물 비활성화, 표적 변형 또는 보호, 투과성 감소, 또는 능동적 유출을 통해 감수성 균주를 억제하는 약물 농도에서도 세균 집단이 생존하고 복제할 수 있는 능력으로, 돌연변이 또는 획득된 유전자에 의해 암호화됩니다.

Scope

이 항목은 내성을 핵심 생화학적 기전과 유전적 기반으로 분류하고, 고유 내성과 획득 내성을 구분하며, 수평적 유전자 전달이 내성 결정인자를 어떻게 확산시키는지 설명합니다. 이는 내성이 어떻게 작동하는지에 대한 참고 및 교육 주제이며, 내성 감염의 관리를 다루지는 않습니다.

Core questions

• 내성의 네 가지 주요 생화학적 기전은 무엇입니까?
• 고유 내성은 획득 내성과 어떻게 다릅니까?
• 이동성 유전 요소는 세균 간에 내성 유전자를 어떻게 확산시킵니까?
• 일부 세균 집단에서 다제 내성이 축적되는 이유는 무엇입니까?

Key concepts

• 효소적 약물 비활성화 (예: 베타-락타마제, 아미노글리코사이드 변형 효소)
• 표적 변형 및 표적 보호
• 투과성 감소 (포린 손실)
• 능동적 유출 펌프
• 고유 내성 대 획득 내성
• 수평적 유전자 전달 (플라스미드, 트랜스포존, 인테그론)
• 선택 압력 및 다제 내성

Mechanisms

내성은 네 가지 반복적인 전략을 통해 작동합니다. 첫째, 효소적 비활성화로, 세균이 약물을 화학적으로 변형시키거나 파괴하는 효소를 생산하는 경우입니다. 베타-락탐 고리를 가수분해하는 베타-락타마제가 대표적인 예입니다 (Bush & Bradford, 2016). 둘째, 표적 변형 또는 보호로, 돌연변이, 표적의 효소적 변형(예: 리보솜 RNA 메틸화), 또는 보호 단백질이 약물 결합을 감소시키는 경우입니다. 셋째, 흡수 감소로, 종종 외막 포린의 손실 또는 변형을 통해 발생합니다. 넷째, 능동적 유출로, 막 펌프가 약물을 배출하며, 종종 광범위한 기질 범위를 가져 다제 내성을 유발합니다 (Blair et al., 2015; Alekshun & Levy, 2007). 유전적으로 내성은 고유 내성(종의 고유한 특성)이거나 염색체 돌연변이 또는 수평적 유전자 전달에 의해 획득됩니다. 플라스미드, 트랜스포존, 인테그론은 균주와 종 사이에서 내성 유전자를 운반하고 재배열하여 확산을 가속화합니다 (Partridge et al., 2018).

Clinical relevance

내성의 생화학적 및 유전적 기전은 특정 유기체가 특정 약물에 내성을 보이는 이유와 내성이 집단 내에서 어떻게 확산되는지를 설명하며, 이는 감시, 감염 관리 및 스튜어드십의 기초가 됩니다. 이 항목은 이러한 기전을 이해하고 연구하기 위한 지침을 제공하며, 내성 감염 치료에 대한 지침을 제공하지는 않습니다.

Epidemiology

세균성 항균제 내성은 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나이며, 2019년에는 약 495만 명의 사망과 관련되었고, 약 127만 명의 사망에 직접적인 원인이 되었습니다 (Murray et al., 2022). 플라스미드, 트랜스포존, 인테그론 상의 내성 유전자 이동성은 결정인자가 종간에 교차하고 다제 내성 계통으로 집합하는 것을 가능하게 합니다 (Partridge et al., 2018).

History

내성은 최초의 항균제가 사용되기 시작한 직후에 인식되었으며, 베타-락타마제 활성은 페니실린이 광범위하게 임상적으로 사용되기 전에도 기술되었습니다. 이후 수십 년 동안 플라스미드 매개 내성 및 인테그론과 트랜스포존의 발견은 내성을 개별 균주의 고정된 특성이라기보다는 전이 가능하고 생태학적으로 이동 가능한 특성으로 재정의했습니다 (Alekshun & Levy, 2007; Partridge et al., 2018).

Key figures

• Stuart B. Levy
• Laura J. V. Piddock
• Julian Davies

Seminal works

• blair-2015
• alekshun-levy-2007
• partridge-2018

Frequently asked questions

세균이 항생제에 저항하는 주요 기전은 무엇입까요?

네 가지 반복적인 전략이 있습니다: 효소로 약물을 비활성화하고, 약물의 표적을 변형하거나 보호하며, 세포 내로 약물 유입을 줄이고, 유출을 통해 약물을 밖으로 퍼내는 것입니다.

항생제 내성은 세균 간에 어떻게 확산됩니까?

주로 수평적 유전자 전달을 통해 확산되며, 플라스미드, 트랜스포존, 인테그론과 같은 이동성 요소에 실린 내성 유전자가 세균 간에, 때로는 다른 종 간에도 이동합니다.