항생제 발견 과정과 내성이 생기는 원인 알기

항생제는 세균을 죽이거나 그 증상을 억제하는 약으로써 몸에 세균 감염이 발생하였을 때 항생제 처방을 합니다. 항생제는 세균 감염 억제라는 긍정적인 측면도 있지만 항생제 처방을 많이 하면 내성이 생기기도 합니다.

 

이렇듯 항생제는 우리 몸에 약으로 작용하지만 때로는 독이 될 수도 있습니다. 지금부터 항생제 발견 과정을 통해 항생제의 발전 역사를 알아보고 항생제를 많이 쓸수록 왜 내성이 생기는지 그 원인도 같이 살펴보도록 하겠습니다.

 

1. 항생제 발견 과정

 

우리가 흔히 알고 있는 푸른곰팡이라고 부르는 '페니실린'의 발견이 항생제 개발의 원천이 되었습니다. 페니실린은 영국의 세균학자 '알렉산더 플레밍'에 의해 발견되었습니다. 1928년 플레밍은 포도구균을 배양해 균이 성장하는 모습을 실험하고 있었습니다.

 

포도구균은 건강한 사람의 피부나 입속, 목 안 등 자연계의 어디에서나 존재하는 세균입니다. 한창 실험을 진행하고 있었는데 어느 배양접시에서 푸른곰팡이가 피어 있는 것을 발견하였습니다. 곰팡이 주변에 둥글게 세균이 없는 영역이 있다는 것을 깨달은 플레밍은 이 곰팡이가 세균을 죽였든지 아니면 성장을 저해시키는 물질을 분비했을 것이라고 생각하였습니다.

 

그때부터 곰팡이를 배양하기 시작했고 곰팡이 주변에는 포도구균뿐 아니라 폐렴구균 등 다양한 연쇄구균들의 성장이 멈추었습니다. 이들 세균에 대항해 곰팡이가 배출하는 물질을 '페니실린'이라고 불렀으며, 페니실린이라는 이름은 푸른곰팡이의 학명인 페니실륨(penicillium)에서 따온 것입니다.

 

페니실린은 세균의 단단한 세포벽에 작용해 세포벽을 만들 수 없게 합니다. 세포벽을 만들 수 없게 된 세균은 내부의 강한 압력에 의해 파괴됩니다. 사람이나 동물의 세포는 세균과 달리 부드러운 지질막으로 쌓여 있어서 페니실린 때문에 세포막이 파괴되지 않고, 단단한 세균의 세포막만 파괴되는 것입니다.

 

페니실린은 이렇게 강력한 항균 작용이 있다는 사실이 밝혀졌지만 페니실린의 발견 이후 약 10년이 지나도록 주목받지 못했습니다. 그러다 1937년 제2차 세계대전 직적에 다른 연구자들이 페니실린과 같은 항생물질 연구를 시작하면서 주목받게 되었습니다. 제2차 세계대전이라는 전쟁으로 군인들은 전쟁터에서 세균 감염증이 발생하였고 감염증 치료의 성패가 전쟁의 승부를 결정지을 만큼 중요했기에 일본과 미국은 이 연구개발에 막대한 자금을 투입했습니다.

 

그러나 페니실린은 쉽게 파괴되는 성질을 가졌고 푸른곰팡이는 25도 이상이 되면 항생물질을 생산하지 않는 등 많은 문제점이 있었습니다. 그러나 꾸준한 연구와 노력 끝에 현재에는 3,000종 이상의 항생물질이 발견되었습니다. 그중에는 페니실린처럼 세균의 세포막 형성을 방해하는 물질도 있고, 세포막을 녹이는 물질, 단백질 합성을 막아 세포 증식을 억제하는 물질, 유전자 DNA 합성을 막는 물질 등 다양한 물질이 개발되었습니다.

 

2. 항생제 내성이 생기는 원인

 

항생제는 함부로 남용하면 내성이 생기는 심각한 문제가 발생합니다. 내성은 세균에 대항해 같은 항생제를 계속 쓰면 세균이 이에 대항하는 능력이 생기는 것입니다. 세균의 내성은 처음에는 유전자의 돌연변이에 의해 생깁니다. 세균의 증식 속도는 매우 빨라 30분 내에 2배로 그 수가 늘어납니다.

 

단순 계산하면 1개의 세균은 10시간 후에 100만 개, 하루 뒤에는 100조 개 이상으로 증식하는 것입니다. 또 세균의 유전자는 변이를 일으키기 쉬워 분열하고 증식하는 과정에서 세균의 성질이 변합니다. 증식한 세균 중에 1개라도 항생제에 저항력을 가진 세균이 나타나면, 항생제 투여 시 다른 세균은 죽어도 변형된 그 세균은 살아남아 다시 증식하게 됩니다.

 

세균은 다른 세균에게 내성을 확산시키는 일이 가능해서 내성이 단기간에 다른 세균 전체로 퍼지게 됩니다. 세균은 플라스미드(plasmid)라는 작은 DNA 고리가 있는데 이 DNA 고리는 세균끼리 접촉해 세균에서 다른 세균으로 유전자를 교환합니다. 이때 항생제에 내성을 가진 유전자가 플라스미드에 있다면 이 물질을 전해 받은 다른 세균도 같이 내성이 생기는 것입니다.

 

이와 같은 원리 이외에도 트랜스포존(transposon)이라는 유전자 군에 의해 항생제 내성이 생기기도 합니다. 트랜스포존은  DNA가 원래 있던 장소에서 자유롭게 다른 장소로 옮아가는 성질이 있는데, 특히 세균끼리 접해 있을 때는 상대 세균의 DNA로 이동할 수 있습니다.

 

또한 세균에 감염된 바이러스 박테리오파지가 내성 유전자를 매개하기도 합니다. 내성 유전자는 다양한 방법을 통해 다른 세균으로 퍼져나가며 같은 종류의 세균끼리 분만 아니라 다른 종류의 세균에게도 퍼집니다. 

 

항생제는 바이러스성 감기나 세균 감염성 증상이 의심될 경우 처방하는데, 항생제 처방이 빈번할수록 내성균을 확산시키는 원인이 됩니다. 인체에는 수없이 많은 무해균이 살고 있는데 항생제를 자주 사용하면 이 무해균이 내성을 갖게 됩니다.

 

그런 상태에서 용련균이나 결핵균과 같은 병원체에 감염되면 처음에는 내성균이 아니었더라도 몸속의 내성균에게 내성 유전자를 전달받게 됩니다. 세균 감염증에 항생제가 듣지 않게 되면 우리의 몸속에서 병원균을 제압할 수 없고 주변 사람들에게도 전염시킬 수 있으니 항생제 사용은 의사의 정확한 진단 후에 사용하셔야 합니다. 

 

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이상으로 항생제의 발견 과정과 항생제 내성이 생기는 원인에 대해 알아보았습니다.

 

항생제 사용은 우리 몸의 세균 감염을 억제시켜 주고 빠른 회복을 유도하는 장점도 있지만, 과하게 사용하면 내성이 생기는 단점도 발생합니다. 여기서 가장 중요한 것은 애초에 세균 감염이 되지 않는 몸 상태를 만드는 것입니다. 꾸준한 운동과 규칙적인 식생활 관리로 건강한 몸과 마음을 만드시길 바랍니다.