동물용 항균제와 대체제를 둘러싼 최신 동향(PART-38)
월간피그 2019-01-16 09:24:53

이인호
전 식약처 국가항생제 내성
안전관리사업 전문위원

 

들어가며
항균제 사용을 완전히 중단하지 않는다면 내성 세균의 감소는 그다지 현저하지 못하다는 것이 밝혀지고 있으며, 더욱이 내성유전자나 플라스미드가 극히 낮은 비율로라도 존재한다면 항균제를 다시 쓰면 내성균이 문제될 정도로 증가하는 악순환이 되풀이하게 된다. 따라서 지금은 병원성 세균 감염을 치료하고 예방하기 위해 항균제 대신에 항균력이 강하면서 안전성이 확보된 AGPs대체제의 사용이 주목을 받고 있다.
현제 국내에서 발간된 동물용 영양학서적이나 사양표준 중에서 가장 후진성을 면치 못하는 부분이 사료첨가제와 관련된 부분이라고 할 수 있다. 현재 축산관련업계 인사들은 유로티어나 VIV 등을 비롯한 국제 축산전시회 등을 참가하면서 세계적인 동향을 따라 잡기 위해 신기술이 들어간 신제품수집과 판매에 필사적인 노력을 기울이는 데 비해서, 아직도 학계는 예전부터 통용되던 시대의 흐름을 망각한 진부한 내용을 정보지에 기술하거나 후학들을 가르치고 있어 대대적인 사고방식의 전환이 요망되고 있다.
AGPs 대체제와 관련해서도 현재 선진국에서 발간되는 서적과 깊이 있게 고찰된 총설논문 내용이상의 지식이 양축농가들에게 여러 가지 형태로 전달돼야 하나, 우리 실정은 아직도 인터넷이나 스마트폰에 떠돌아다니는 단편적인 지식을 더 선호하면서 자신의 논리를 펴는 인사들을 흔히 볼 수 있다. AGPs 사용 반대론자들은 국내에서 아직도 과학적인 증거도 없이 슈퍼박테리아를 운운하며 일반 국민들을 호도하는 행위를 계속하거나, 자신의 과거 행위에 대한 자화자찬하는 양상을 나타내고 있으나, 이제는 역으로 이들의 행위가 과연 과학적 타당성을 입증 받을 수 있는 정책적 행위인지를 엄정하게 재평가해 무엇이 진실인지를 분명하게 밝혀야 한다. 따라서 본고에서는 계속해서 본 주제와 관련된 최신 동향을 소개함으로써 독자들의 이해를 돕고자 한다.

 

동물용 항균제 내성의 올바른 이해
공통내성(Co-selection)은 다양한 내성 작용기전에 기인하는, 각기 다른 항생제 계열에서 증식하거나 지속할 수 있는 미생물의 능력으로 정의되고 있다(관련자료1). 내성유전자가 새로운 세균에 적응하면 항균제의 선택압력이 없어져도 유전자가 지속되기 때문에 내성균 감소를 기대하기 어렵다. 특정 항균제의 사용을 중지하면 그 항균제에 대한 내성균이 없어질 거라는 생각은 이루어지기 어려운 희망이었음이 밝혀지고 있다. 특정 항균제의 사용빈도가 줄어들면 그 항균제에 내성인 세균이 어느 정도 줄게 된다. 그러나 내성균의 비율은 줄지만 내성세균이 완전히 사라지는 것은 아니다. 내성 세균이 소수만 남아 있어도 항균제를 다시 쓰게 되면 내성균은 또다시 급격히 증가하게 된다. 항균제 사용을 중단하여 항균제의 선택압력이 없어지면 내성부담을 가진 내성 세균이 감수성 균주와의 생존경쟁에서 불리하므로 저절로 소실될 것이라는 것이 희망이다. 그러나, 항균제 사용을 완전히 중단한 경우에만 이것이 가능할 것이라고 하였고, 그것도 내성율이 감소되기까지는 오랜 기간이 걸릴 것이라고 하였다. 또한 접합성 플라스미드는 항균제가 없는 조건에서도 전달되므로 내성균이 소실되지 않고 지속된다고 하였다.

 

(관련자료1) 항균제의 공통내성현상 관련자료. 미국과 일본을 비롯한 선진국에서는 항생제 내성을 공통내성차원에서 고찰하는 것이 여러경로를 통해 확인되고 있으나, 우리나라 검역검사본부에서는 아직도 공통내성과 관련된 단 한편의 시험논문도 발표되지 않는 후진성을 면치 못하고 있어 대오각성이 요망되고 있다.

 

우리나라 AGPs감축정책과 그 후의 모니타링 결과를 종합해서 평가할 때에도 일본과 같이 공통내성 차원에서 진행되어져야 하나, 우리나라는 이 부분에서 후진성을 면치 못하고 있고, 이를 주도했던 인사들은 자신들의 행위가 재평가 받아서 진실공방이 벌어지는것에 대해서 부담을 느껴서 강한 거부감을 나타내고  있어 문제점으로 지적되고 있다.

 

박테리오신 작용기전 관련 최신 동향
유산균유래 박테리오신(Bacterocins)은 유산균이 안전하고, 미량으로도 항균효과를 나타낼 뿐 아니라, 식품의 풍미에도 영향을 미치지 않고 펩타이드성으로 소화관에서 용이하게 분해되기 때문에, 천연의 식품보장성분으로서 이용이 기대되고 있으며, 최근 들어서는 축산. 수의분야에서의 적용도 빠르게 가속화되는 동향을 나타내면서 동물용 항균제 대체제(AGPs)의 유망만 후보의 하나로 주목을 받으면서 국내외 여러 업체들의 제품이 선택을 기다리고 있다.

박테리오신은 세균에서 생성되는 단백질 종류의 독소(Toxins)와 비교적 비슷하거나 근연관계가 가까운 미생물에 작용하는 것으로 알려지고 있다. 항생제의 경우 여러 개의 효소 복합체이며 적용 세균의 범위가 넓은 편이고 고 농도로 사용되는 반면에, 박테리오신은 세포내에서 생성위치가 리보조옴(Ribosome)에서 생성되는 펩타이드(Peptides)이고 적용세균의 범위도 좁은 편으로 즉각적인 항균효과는 나타나지 않지만 차후에 나타나는 잠재성(Potent)을 가지고 있다. 가장 중요한 특징은 유해균의 세포막을 파괴하여 세균 저항성을 만들기 힘들다는 것이다.
항균 펩타이드의 작용기전은 항생제와는 차이가 있다. 항생제는 대개 병원균의 생존에 필수적인 단백질이나 세포벽 구성 물질을 표적으로 인식 후 주로 합성을 저해하려는 작용이다. 그러나 항균성 펩타이드 (Antimicrobial peptides, AMPs)는 세균의 생체막과 상호작용을 통해서 막을 파괴함으로써 효과를 나타낸다. 특히 항균 펩타이드는 세포먹의 리포다당류(LPS)와 결합하여 세포막의 기능을 저해하거나 파괴하게 된다. 항균 펩타이드의 친화력은 칼슘이나 마그네슘보다 최소 3배 이상 강한 것으로 알려지고 있으며. 항균 펩타이드 작용기전은 (관련자료2)에서 나타내는 것처럼 크게 Toroidal wormhole, barrel-stave 및 carpet의 세가지 모델이 보고되고 있다,
세 가지 모델 모두 미생물의 세포막 기능을 상실시킴으로써 미생물을 사멸시키는 것으로 판단된다. 첫번째 Toroidal wormhole 모델은 나선형태의 펩타이드가 세포막침투 후 지질층을 변경시켜 구멍을 형성하여 세포막 기능을 상실시킨다. 두 번째 Barrel-stave 모델은 세포막에 붙은 다수의 항균 펩타이드가 세포막으로 유입된 후 지질층과 결합하여 세포막에 구멍을 형성한다. 마지막으로 Carpet 모델은 계면활성제 작용기전과 유사하다. 항균성 펩타이드의 양전하부분이 세포막의 음전하를 띄는 인지질의 머리부분에 결합함으로써 세포막표면을 덮게되며, 이때 마이셀(Micelle)을 형성하여 세포막 이중층 구조가 파괴된다.
항균성 펩타이드인 박테리오신은 이전에 비해서는 축산과 수의분야와 관련해서 많은 부분이 검증작업절차를 걸쳐서 인정되고, 해명되는 부분이 많아지고 있으나, 아직도 사료공장 관계자들이 실질적으로 요구하는 실증자료가 모두 확인되고, 인정되어 제품을 사용하기 까지는 좀 더 시간을 필요로 하고 있다.

 

(관련자료2) 박테리오신 작용기전 관련자료. 본 자료를 통해서 보는 바와 같이 선진국에서는 이미 10여 년 전부터 박테리오신의 작용기전과 관련된 많은 연구결과가 발표되고, 실제로 제품화되어 검증작업을 마치고 있었음이 확인되고 있으나, 국내에서는 근래들어서야 박테리오신과 관련된 검증작업이 진행되면서 새롭게 주목을 받고 있다.

 

부작용 없는 천연 항생제인 마늘 유도체 PTS /PTS-O
마늘을 두고 “러시아의 페니실린”이라고도 부른다.
제 2차 세계 대전 중 러시아에서 병사들의 상처 치료에 마늘이 사용되었는데, 그 때 페니실린과 비슷한 효능이 있다고 하여 붙여진 이름이다. 이처럼 마늘의 주요효능 중의 하나는 항생효과라 한다.
① 알리인(Alliin)과 알리신(allicin)
마늘의 고유 성분인 알리인(Alliin)과 알리신(allicin)은 마늘을 대표하는 주성분이다. 특히알리인은 알리나제(allinase) 라는 효소반응에 의하여 알리신으로 변화되는데 이 성분은 모든 질병을 치료하는 원천으로서, 광범위한 마늘의 약효는 알리신을 빼놓고는 말할 수 없다.
알리인은 생마늘의 세포 내에 함유되어 있는 냄새가 없는 무취의 성분이다. 이것이 마늘을 절단한다든지 상처를 내거나 다지고 즙을 내는 등 마늘의 조직을 파괴하면, 알리나제(allinase)라고 부르는 효소가 분비되며 자동적으로 알리신으로 전환된다.
알리신은 마늘 특유의 독특한 휘발성 냄새를 풍기게 되는데, 이것은 유황성분을 함유하고 있기 때문이다.
이러한 알리신은 항균작용, 항바이러스, 항염작용, 항원충작용 및 면역력 증강 등 대단히 강한 생리활성을 나타낸다.
② 알리신의 불안정성
알리신은 대단히 강한 생리활성을 나타내는물질이 지만 매우 불안정하여 고온에서는 30분~1시간 이내, 상온에서는 5시간 이내에 자동적으로 파괴되어 버린다. 그런 이유로 알리신을 상품화하는 것이 어렵다.
③ PTS/PTS-O의 안정성
알리인이 알리신으로 자동적으로 전환되지만, 매우 불안정하여 알리신 자체를 상품화 할 수 없었다. PTS/ PTS-O는 알리인을 별도로 추출하여 발효 과정을 거친 후 순수 정제한 물질로서 알리신과 구조가 유사한 유황화합물이다. 그러나 PTS/PTS-O는 알리신과 달리 화학적으로 매우 안정하여 섭씨 100도 이상의 고온에서도 파괴되지 않는다.

 

맺으며
우리가 이전에 서적이나 논문을 통해서 막연히 항균력은 인정되나 실제 효과에 대해서는 더 연구를 필요로 한다고 기술되던 ‘박테리오신이나 마늘 유도체’같은 성분들이 이제는 정량분석과 안정성 및 안전성이 검증되고, 실제 야외 임상시험효과도 확인되면서 본격적으로 제품화되어 시장에 출시되어 실제 사용자의 선택을 기다리는 시대를 맞이하고 있다. 우리말 속담에 싼게 비지떡이라는 말이 있듯이 이제는 모 사로공장양돈사용농가들의 사례인 마늘유도체인 PTS/PTS-O의 사례에서 보듯이 가성비를 따져서 확실한 제품을 선택해 사용해야지 과학적 논문과 실증 사양증거자료로 효능과 안정성을 인정을 받지 못하는 단순히 싸구려 제품은 철저히 배격하는 원칙을 적용하는 것이 바람직하다는 것을 강조 드리면서 본고를 마친다.

 

 

 

<월간 피그 2019년 1월호>

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