동물용 항균제와 대체제를 둘러싼 최신 동향 <PART 23> - 인터뷰

동물용 항균제 내성유전자의 전파가 단순히 사료첨가제용 항균성물질(AGPs)을 사용 금지시키거나 양축농가들이 무항생제 사육을 오랫동안 하면 사라지거나 해결될 것처럼 논리를 기술하거나 발언하는 것은 일반 국민들을 대상으로 사기행위를 하는 것과 마찬가지라고 할 수 있다.

불행히도 현재 동물용 항균성물질을 사용함으로써 생긴 내성유전자는 무항생제 사육을 장기간 한다고 할지라도 내성유전자가 감소(Reduction)는 할지 몰라도 제거(Elimination)는 안 된다. 이 부분을 우리나라에서는 제대로 소개하지 않거나 와전시켜서 무항생제 사육을 하는 것만이 애국이고 국민들의 건강을 지키는데 기여를 하는 것처럼 지금도 주장하는 자칭 전문가 행세를 하는 사람들을 볼 수 있다(관련자료 1 참조).

이런 주장을 펼치는 사람들의 주장이 맞다 하면 현재도 사료공장들이 자율적으로 사용하지 않는 것을 제외하고는 사료첨가용 항생물질의 사용을 허용하고 있는 일본정부는 자국 국민들의 건강과 안전성 확보에는 관심이 없고, 오직 업자들의 이익보존에만 혈안이 되고 있다는 논리가 성립된다.

그러나 일본 정부는 국가예산으로 과학적 평가를 실제로 실시해 본 결과, 무항생제 사육을 한다고 해서 항균성물질 내성유전자 문제가 해결된다는 것은 불가능하다는 사실을 알고 적정사용 개념보다 더 엄격한 신중사용(Prudent Use) 정책을 정부기관 홈페이지를 통해 홍보하는 것을 국내와 현지에서 직접 확인할 수 있다. 소위 관련업계 전문가라고 자처하는 사람들은 양축농가와 일반국민들을 대상으로 진실을 말해야지, 군중심리에 편승해서 편파적이거나 일방적인 거짓 논리를 삼가야 할 것이다.

본인이 이런 주장논리를 펴면 마치 눈이 둘인 사람 가운데서 외눈을 가진 사람처럼 보일지도 모르겠으나, 다수의 논리가 항상 소수의 논리를 능가할 정도로 과학적으로 그 타당성을 인정받는 것은 아니라는 사실을 각인(刻印)할 필요가 있다.

항균제 내성유전자는 히말라야 정상 눈 속에서도, 남북극의 극한 지대에서도 발견되는데, 이런 지역에서는 고산지대 동물이나 펭귄들이 항균성물질을 사용해서 내성유전자가 발견되는 것인지를 과학적 증거를 분명하게 제시하면서 논리주장을 펼쳐야 한다.

따라서 본고에서는 계속해서 본 주제와 관련된 최신의 동향을 소개함으로써 독자들의 이해를 돕고자 한다.

1. 바이오필름형성균의 동물용 항균제 저항성 관련 최신 동향

동물용 항균성물질(Antimicrobials)의 효과는 대상으로 하는 병원균의 약제에 대한 감수성, 그 약제의 체내 농도, 특히 폐나 장관 등 균이 감염된 장소의 농도와 그 지속시간, 균이 감염되는 장소에 따라서 결정된다(관련자료 2 참조).

연쇄상구균이나 부종병 등이 그 전형(典刑)으로 직접적인 항균활성 이외의 요인도 고려하지 않으면 동물용 항균성물질 약효는 떨어지게 된다. 이러한 요인까지도 고려해서 어떤 약제가 최적인가를 확인하는 것은 임상수의사와 양돈농가들의 몫이라고 할 수 있다.
양돈농가들이 투여한 항균성물질의 약효가 떨어지는 이유는 ① 질병의 진단 잘못, ② 투여약제의 선택 잘못, ③ 투여방법의 잘못, ④ 사양환경이 적정하지 못함, ⑤ 과도한 스트레스 등으로 요약될 수 있다(岡村雄司, 2008).

불행히도 우리나라 임상수의사들은 전국의 병성감정 공인기관에서 MIC감수성 결과만을 제공받아 실제 현장에서 바이오필름(Biofilm) 문제를 해결해야 하는 과제를 안고 있다. 그리하여 바이오필름 무 존재하에서 실시되는 실험실 내 약제감수성 결과와 실제 임상현장에서 만나게 되는 바이오필름 존재 하의 임상적 효과는 불일치하는 결과가 초래할 수밖에 없다.

실제 임상현장에서 임상수의사들이 기존에 허가된 용량을 초과해서 투여하는 관행이나 이전까지는 효과가 있던 항균제가 어느 시점부터는 약효 저하가 확인되는 사례의 배후에는 바이오필름 문제가 존재하고 있으나, 국내 임상수의사들은 전국의 병성감정공인기관으로부터 바이오필름과 관련된 어떠한 결과를 얻을 수가 없기 때문에 이 문제를 인터넷지식과 진료경험을 바탕으로 해결해 나가거나, 동물용 항균제 내성문제로 모두 덮어버리면서 책임전가를 할 수밖에 없는 안타까운 처지를 면치 못하고 있다.

세균은 항균성물질로부터 생존전력으로서 진화와 적응 2종류의 방법이 있는 것이 알려지고 있다. 진화는 약제내성유전자를 획득하는 것이나 약제작용점의 변이 등 유전자의 변이를 통해서 항균성물질의 존재 하에서도 증식하는 것이 가능한 현상이고, 감수성시험에 있어서는 높은 최소발육저지농도(MIC)를 나타낸다.

한편, 적응은 세균이 여러 가지 환경변화를 인식해서 유전자발현의 변화에 의해 항균성물질의 존재하에서도 사멸되지 않고 증식해서 항균성물질이 없게 되면 다시 증식하는 것이 가능한 현상이다. 이 경우 MIC는 낮은 수치를 나타내고 최소살균농도(MBC)는 높은 수치를 나타내서 항균성물질 저항성이라고 부른다.

이 현상은 페니실린 발견 16년 후 1944년에는 포도상구균(SA)에 있어서 고농도의 페니실린을 작용시켜도 사멸되지 않는 균(Persisters)이 존재하는 것이 Bigger(1944)에 의해 이미 보고되고 있다. 이 항균성물질 저항성은 만성이나 난치성 감염증의 원인으로써 주목을 받고 있으나, 그 작용기전에 대해서는 아직도 불분명한 점이 많이 남아 있다.

바이오필름(Biofilm) 감염증은 난치성(難治性)인 것이 알려지고 있고, 그 이유로서 바이오필름의 주성분인 다당체의 장벽(Barrier) 효과, 다음으로 항균성물질의 바이오필름내부로의 침투 저해에 의해 충분한 효과가 얻어지지 않는 것이 주요한 작용기전(Mechanisms)으로 고려되고 있다.

현재까지 밝혀지고 있는 바이오필름 세포 외 매트릭스(Matrix)의 기능은 ① 부착 및 세균 간의 흡착에 관여, ② 물질수송에 관여, ③ 숙주면역에 대한 저항성의 상승, ④ 약제에 대한 저항성의 상승, ⑤ 병원성에 관여, ⑥ 건조에 대한 저항성의 증가, ⑦ 독성물질로부터 세균의 보호, ⑧ 원성생물의 탐식작용으로부터의 보호로 요약될 수 있다.

그러나 최근 발표된 논문자료에서는 바이오필름은 다공성(多孔性)으로써 일부의 아미노글리코시드(Aminoglycosides)계 항균제를 제외하고 항균제는 바이오필름 내부에 침투하는 것이 밝혀지고 있다. 특히, 마크로라이드계 항균제인 타이로신(Tylosin)과 퀴놀론계 항균제인 엔로플록사신(Enrofloxacin)은 바이오필름 존재하에서도 우수한 침투력을 나타내는 것으로 입증되고 있어 주목을 받고 있으나, 현재 국내 동물약품업체 관계자들의 상당수는 이러한 사실을 몰라서 실제로 마케팅에 활용하지 못하고 있다.

기타 작용기전으로써 바이오필름 내부에서는 영양원의 고갈이나 산소분압의 저하에 의해 증식속도가 저하된 세포가 증가되고 있고, 이것이 항균제물질 저항성과 관련이 있는 것으로 고려되고 있다.

2. 항균성물질 내성 검사법

현재 전국의 병성감정공인기관에서는 공식적으로 인정되고 있는 MIC감수성 시험결과만을 통보해주면서, 왜 국가도 하지 않는 MBEC(Minimal Biofilm Eradication Concentration, 최소바이오필름제거농도)를 우리한테 하라고 하는 항변을 하는 상황이다. 이런 문제가 정부에 의해서 해결되기 전까지 임상수의사들은 바이오필름과 관련된 시험결과는 개인 경험과 인터넷에 떠돌아다니는 지식 또는 귀동냥 지식 등으로 버텨나가는 상태를 면치 못할 것으로 여겨지고 있다.

1) Bauer-Kirby test(디스크 검사법)

세균 배양액을 Mulleter Hinton 한천 배지 위에 접종하고 이 위에 항생물질이 들어있는 디스크를 올려놓으면 배지에 항생물질 농도구배가 생긴다. 이때 디스크 주위로 생기는 억제환이 항균력을 나타낸다.

억제환은 항생물질의 용해도와 세균의 민감성 정도에 따라 크기가 나타나며, 각 항생물질에 대한 민감성은 항생물질마다 일정한 억제환의 크기에 따라 감수성(sensitive, S), 중간내성(intermediately sensitive, I), 내성(resistant, R)으로 나눈다.

단 이 테스트는 성장속도가 빠른 세균에 사용하기에는 적합하나 균사체를 이루는 곰팡이나 혐기성 세균과 성장속도가 느린 세균 등에 사용하기에는 적합하지 않다. 이런 경우에는 일반 세균을 위한 배지나 배양조건을 변형시켜 사용하는데, 예를 들어 혐기성 세균의 경우 Prereduced Whikins-Chalgren agar, anaerobic transfer techniques, anaerobic incubation 등을 이용한다.

2) MIC(Minimal Inhibitory Concentration)

세균의 성장을 억제할 수 있는 가장 낮은 농도를 결정하기 위한 방법이다. 일정한 양의 세균을 항생물질이 연속적으로 희석된 튜브에 넣고 탁도의 변화로 박테리아의 성장여부를 결정하는 방법으로, 세균의 성장을 억제하기 위해 필요한 최소한의 항생물질 농도를 MIC라고 한다.

MIC와 체액에서 얻을 수 있는 항생물질의 이론값으로부터 치료에 적절한 항생물질, 투약스케줄, 투요 방법을 결정할 수 있게 된다. 대개의 경우 병을 치료하기 위해서는 MIC의 10배를 사용하는 것이 바람직하다. 현재는 microtiter plate와 Automated Inoculation and Reading System으로 MIC 측정이 수월하게 되었다.

3) MBC(Minimal Bactricidal Concentration)

일정기간 동안 세균 현탁액 중에 살아있는 박테리아의 몇 %를 죽일 수 있는 항생물질의 최소농도를 말한다. 대개의 경우 처음 1㎖ 안에 105에서 106의 박테리아가 들어있을 때 18~24시간 동안의 처리로 99.9%를 죽이는 농도를 MBC로 한다.

MBC를 측정하기 위해서는 세균이 죽었는지 아니면 성장이 멈춘 것인지 확인하기 위해 고체 배지에 접촉을 해서 생가유무를 확인한다. 대개의 경우 면역작용이 정상인 환축의 경우 MIC만으로 충분하나, endocarditis의 경우 MBC 측정이 꼭 필요하다.

맺으며

기본과 기초가 강하고 튼튼해야 응용도 능하게 되고 실제 현장에서 벌어지는 현상에 대해서도 올바른 해석이 가능하며 정확한 처방과 진단도 가능한 것이다. 기본적인 수학공식도 모르는 사람이 기본공식을 대입해야 답이 나오는 어려운 응용문제를 풀 수 없는 것과 마찬가지 논리이다.

현장에서 만나게 되는 병변덩어리가 바이오필름과 연계되어 있는데, 바이오필름에 대한 기본적인 지식도 갖추지 못한 사람들이 어떻게 양돈농가들에게 동물용 항균제 치료효과가 갈수록 떨어지는 현상을 올바르게 지도해 나가고, 합당한 처방을 내릴 수 있는가 스스로 자문해 보아야 한다.

바이오필름이 치료실패와 관련이 없다면 왜 Antimicrobial therapy in veterinary therapy(4, 5판) 같은 서적이나, 일본의 공무원 및 학자들이 바이오필름에 대해 기술하거나 발표하는지를 관련업계 종사자들은 곰곰이 묵상해보는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

일본은 30년 전부터 바이오필름연구회를 만들어 지금은 학회로까지 발전시켜 바이오필름 관련 기초연구와 임상적용을 하고 있는데, 우리는 아직도 인터넷에 떠돌아다는 얕은 지식에 의존하는 단계에 머물고 있다는 사실을 인지하고, 바이오필름이 치료실패에 미치는 부분에 대해서 지금부터라도 더 박차를 가해야 한다는 것을 강조하면서 본고를 마친다.

<월간 피그 2017년 11월 호>