동물용 항균제와 대체제를 둘러싼 최신 동향 <PART 1>

들어가며

항균제 내성유전자의 진화는 계속해서 진행되어 임상현장에서 치료효과를 감소시키는 현상이 벌어지고 있으나, 현재까지도 국내 수의과대학과 임상수의사들 및 현장 관계자들에게는 이러한 본질현상이 제대로 전달되지 못하는 후진성을 면치 못하고 있다. 

본인이 이미 과월호를 통해서 소개한 바 있는 바이오필름과 쿼럼센싱(QS)을 비롯한 항균제 내성기전의 신작용을 설명하는 내용이 2000년 이후부터는 영어권 선진국과 일본에서 교재 또는 특별증간호(관련자료 1) 형태를 통해 다양하게 소개되고 있는 것을 확인할 수 있다. 

이러한 항균제 내성유전자 전파확산을 반영해서 일본 화학요법학회 제2회 시민공개강좌에서는 ‘약이 효과 없는 감염증 시대가 오고 있다’는 주제로 심포지엄이 개최, 경각심을 불러일으키는 상황이 연출되고 있다(관련자료 2). 

사람의료분야에서는 현재 개발된 항균제에 대해 내성화의 정도가 날로 심화되고 있기 때문에 이를 극복해나가기 위한 대책마련과 프로그램화가 국제기관과 선진국을 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 사람의 건강을 위협하는 항균제 내성전파의 주범은 의료계이고 축산업계의 책임은 현재도 10% 미만에 머물고 있음이 증언되고 있음에도 불구하고(박용호, 2015), 아직도 일부 의대 교수들과 소비자단체 및 축산업계의 일부 관계자들이 동물용 항생제 사용이 사람의 건강을 위협하는 주범인 것처럼 호도하는 데 앞장서는 행위는 반드시 바로잡아야 할 것으로 여겨지고 있다. 

항균제 내성을 제대로 알지도 못하거나 전공하지도 않은 동물영양학 관련 비전문 전공자들은 더 이상 인터넷에 떠돌아다니는 지식과 정보 및 자신의 개인적인 취향이 마치 과학적인 증거 사실로 입증되는 것처럼 자신을 전문가로 둔갑시켜 행동하려는 행위는 2016년부터는 반드시 사라져야 한다.

전술한 국내 관련분야 종사자들의 견해대로 동물용 항균제 사용이 사람의 건강을 위협하는 주범이라는 것이 증명된다고 하면, 일본 의대 항균제 내성 전문가들은 이를 몰라서 국내 의대 및 동물영양학전공 전문가들처럼 주요 의제로 다루지 않는 것인지를 분명하게 답변해야 한다. 

일본 의대 미생물학 전문가들은 국내 동물영양학 전문가들보다 전문지식과 수준이 상당한 격차를 보일 정도로 높고 전문가 모임도 더 활성화되어 있는데, 이런 전문가들도 하지 않는 소리를 하면서 국민들에게 불안감을 조성하는 데 앞장서는 국내 인사들은 통렬히 각성해야 한다. 

따라서 본고에서는 올해부터 새로이 본 주제와 관련된 내용을 총론과 각론으로 나누어서 독자들에게 제공함으로써 이해를 돕고자 한다.

<관련자료 1> 화학요법의 영역 2015년 11월호 특집 바이오필름의 최전선. 일본에서는 이미 바이오필름과 관련된 각 전문분야별 연구와 실전적용이 이루어지고 있는 것을 본인이 직접 확인하였으며, 영어권 선진국 교재에도 바이오필름 관련 내용이 어김없이 소개되고 있음에도, 국내 발간 수의학 및 미생물학 교재에는 이러한 내용이 아직도 소개되지 못하고 있는 것은 우리가 얼마나 후진성을 면치 못하는 수준인가를 여실히 보여주는 실증 증거자료라고 할 수 있다.

<관련자료 2> 지난 12월 19일 일본 도쿄국제포럼 홀 B5층과 7층에서 개최된 일본화학요법학회 심포지엄. 인체용 카바페넴 내성장구균(CRE)의 확산이 전 세계적으로 문제가 되고 있고 동물분야에서는 카바페넴 항균제를 사용하고 있지 않음에도 불구하고, 내성유전자가 이미 공식적으로 검출사례가 보고되고 있어 경각심을 불러일으키고 있다. 사람분야에서 문제가 되고 있는 항균제 내성유전자(CRE, MRSA, ESBL 등)가 동물분야에서도 모두 보고되고 있는 것은 엄연한 사실이지만, 사람 슈퍼박테리아 내성유전자 확산의 주범은 엄연히 의료계라는 것 또한 부인할 수 없는 사실이라는 것을 식약처 관계자들은 인정하고 공표해야 한다.    

1. 약제내성균 제어의 최전선

근년, 복수의 약제계통에 내성을 나타내는 다제내성균(MDR)에 의한 감염증이 증가하는 경향이고 임상현장에 있어서도 치료에 어려움을 겪는 증례가 인정되고 있다. 한편, 항균제의 개발은 1990년대부터 급격히 감소되는 경향이고 다제내성균 감염증의 치료에 대해서는 금후 개발되는 신규항균제에 기대하는 것이 어려운 상황이 되고 있다(관련자료 3). 

또한, 임상에 있어서는 면역을 저하시키는 치료를 행하는 빈도가 높아지고 있고 예방을 포함해도 항균제가 다용되는 기회는 증가해서, 동 계통의 항균제를 반복 투여할 가능성은 높다. 이 때문에 금후도 임상검사에 있어서는 다양화된 다제내성균에 조우하는 기회는 증가하는 것으로 고려된다.

다제내성균 대책에서 중요한 것은 내성균이 증가하지 않도록 항균제를 적정하게 사용하는 것이지만, 분리된 경우에는 감염대책으로써 확대방지책을 실시할 필요가 있다. 그러나 약제내성검사를 실시하면 그 존재를 파악할 수 없는 딜레마가 있다. 

흔히 특수한 약제내성기전에서는 추가시험이 필요한 것이 있고 통상의 임상검사로 어디까지 대응하느냐가 문제되고 있다. 또한, 감염대책에 있어서는 내성균을 보균의 상태로 조기에 발견해서 조기에 시설 내에서의 확대방지책을 시작하는 것이 중요해지고 있다. 

항균제를 사용하는 한 내성유전자 전파는 피할 수 없는 상황이고 무항균제 사육을 실시한다고 해도 내성률의 감소는 있을지 몰라도 내성균 문제는 근본적으로 해결되지 못한다. 이 부분이 동물영양학 전공자들이 항균성물질 대체제(Alternatives)를 시험하거나 관련논리를 제시하면서 대표적으로 소비자들에게 오해를 불러오는데 협조를 하는 부분이다. 

현재 항균제 내성은 최소화하고 항균제 효과는 최대로 하기 위해 의료계를 중심으로 항균제 적정사용추진 프로그램(ASP)이 진행되고 있다. 또한, 수의분야로까지 그 진행이 확산되고 있는 추세다. 

이제는 항균제 내성균의 진화도 이루어져 예전에 알고 있는 항균제 내성 작용기전만을 가지고는 충분한 설명이 되지 않는 단계에 이르고 있다. 그런데도 지금까지도 국내에서는 진화 이전의 단계만을 가지고 사물의 본질이 아니라 현상만을 해석하려는 기조를 유지하고 있어, 국제적인 추세에서 후진성을 면치 못하고 있다.

<관련자료 3> 다제내성균 관련 소개내용. 일본 의학전문출판사들의 신간 발행서적들을 보면 노벨상을 24명이나 배출한 나라의 기초분야가 얼마나 탄탄하게 뒷받침돼 실전 임상까지 이어지는지를 느낄 수 있다. 사물의 현상보다는 본질을 과학적으로 설명하는 부분에 있어서 후진성을 면치 못하고 있는 것을 자각하고 일본의 전문가들이 제시하는 수준의 논리를 제시하려는 필사의 노력을 국내 인사들도 기울여야 한다.

2. 바이오필름 연구와 세균 간 의사소통의 최전선

세균은 단세포동물로써 상호 간에 서로 관여하지 않고 독립적으로 생존하는 것으로 오랫동안 믿어져 왔다. 그러나 미생물은 의외로 사회적인 생물이라는 것이 서서히 밝혀지고 있다. 

지구상 미생물의 80% 이상이 바이오필름이라는 집단 상태로 존재하고 있는 것이 밝혀지고 있고 바이오필름에 관한 연구는 지난 30년간 크게 진전돼서, 미생물에 의한 사회집단의 향상은 미생물연구에 있어서 큰 동기의 하나로써 중요한 연구분야가 되고 있다. 

바이오필름은 단순한 세포집단이 아니다. 이러한 미생물의 사회적 행동을 다루는 연구 분야는 사회학(Sociobiology)에서는 사회미생물학(Sociomicrobiology)이라고 불리고, 근년 미생물학에 있어서 중요한 키워드의 하나가 되고 있다. 

바이오필름은 사회집단의 하나의 단위로써 불리면서 사회미생물학에 있어서도 극히 중요한 연구대상이다. 미생물의 집단으로서의 생리생태를 해명, 제어하기 위한 연구가 현재 왕성하게 진행되고 있다.

이와 같은 집단형성에는 세포 간 의사소통이 깊이 관여하는 것으로 확인되고 있다. 세균은 자신이 신호물질을 생산해서 세포밀도의 상승에도 반응하지 않는 신호물질이 축적된다. 

그 후, 축적된 신호물질은 세포질 또는 세포막에 국소하는 수용체에 인식돼서, 신호물질 생산에 관여하는 유전자발현을 활성화시킨다(쿼럼센싱; QS). QS는 특정의 유전자발현을 동조적으로 조절해서 여러 가지 집단 활성을 제어하는 것이 밝혀지고 있고 이와 같은 기구가 세포집단의 동조성을 촉진하는 것으로 고려되고 있다.       

치료용 항균제 이용의 증가에 따라서 세균들의 항균제 내성이 증가하고 있다. 이에 따라 박테리오파지를 비롯한 세균감염에 대한 예방과 치료에 효과적인 신물질을 찾는 노력이 이어지고 있으며, 세균의 생존능력에 필수적인 단백질이나 인자들을 표적으로 하는 물질의 개발과 기존의 오레가노나 카바크롤을 비롯한 Essential Oils의 QS제어효과가 실험실 내는 물론 야외에서도 확인되고 있어 주목을 받고 있다. 

세균 감염의 일련의 과정에서 세균들은 우선 숙주에 잠입하는 길을 찾고 생존에 적당한 서식처를 장착한다. 두 번째로 숙주의 1차 방어시스템을 무력화시키면서 생존한다. 마지막으로 세균은 대량 증식하여 다른 숙주에도 자손을 퍼트린다. 

이와 같은 과정에서 세균들은 쿼럼센싱(QS)에 의하여 다양한 발병력(Virulence) 인자들을 발현한다. QS는 세균들의 개체군 밀도를 최소한도로 유지하거나 활발한 증식을 유발하게 하여 법률용어인 정족수(Quorum)를 이루는 과정과 이에 수반되어 유전자발현을 조절하는 일련의 현상을 지칭한다. 

세균들은 개체군 밀도의 증가에 수반하여 자가유도체(Autoinducer) 또는 페르몬(Pheromone)이라 지칭하는 저분자 물질들을 세포 외에 생산 및 축적하고 이 물질의 농도가 일정수준 이상이 되면 유전자 발현을 유도한다. 이 QS의 결과물로써 세균들은 다양한 생리활성을 나타내며 그중에는 공생, 발병력, 경쟁, 접합, 항생제 생산, 이동능, 포자 생성, 생물막 형성과 같은 것이 있다. 

따라서 QS의 분자적 기초에 대한 연구가 세균들의 발병력을 억제하여 숙주의 감염을 조절하는 저분자 길항제 의약품의 디자인을 위한 의료표적이 될 수 있을 것이다.

맺으며

동물용 항균제의 치료 실패와 바이오필름 및 QS가 직간접적으로 관련성이 있다는 것이 여러 과학적 증거로 입증되고 있다. 이제는 현상만을 가지고 진단논리를 제시하는 관계자들이 본질에 대한 심도 있는 부분을 추가로 보완해서 현장에서 벌어지는 현상을 설명하는 데 있어서 시너지효과를 내도록 해야 한다. 

기존의 저수준 수의약리학 교재 내용만을 가지고는 현재 내성세균의 진화로 인한 현상을 설명하거나 이해를 시키는 데는 이미 한계를 드러내고 있다. 선진국의 출판사에서 발간되는 최신 교재 내용과 상위권 수의미생물학 및 분자생물학 논문지에 발표되는 최신 내용을 근간으로 해 이해도를 높여야 한다. 

그리하여 양축농가들에게도 기존보다 한층 업그레이드된 정보와 지식을 제공해 현장에서 활용할 수 있도록 해야 한다는 것을 강조하면서 본고를 마친다.

<출처 월간피그 2016년 1월>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 동물용 항균제와 대체제를 둘러싼 최신 동향 <PART 1>