MRSA에 대한 키토산 유도체의

Abstract

키토산 6개의 유도체를 이용하여 최근 심각한 항생제 내성 문제와 병원감염을 일으키고 있는 MRSA에 대한 항균작용을 조사하였다. 본 연구에서는 MRSA에 대한 항균효과가 높은 수용성 키토산 유도체인 AEC 50과 AEC 90의 MIC, 항균 작용 기작 조사, 그리고 β-lactams계 항생제와의 synergy 효과를 위주로 실험하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. MRSA에 대한 항균 효과를 가지는 키토산 유도체의 탐색을 위해 disc diffusion method을 통해 선별하였다. 그 결과 MRSA에 대해 항균력이 높은 키토산 유도체 2종 (AEC 50, AEC 90)을 선별하였다. 2. AEC 50과 AEC 90의 MRSA에 대한 MIC값은 각각 16-32 ㎍/㎖과 32-64 ㎍/㎖ 이었다. 3. AEC 50과 AEC 90의 항균효과가 정균작용과 살균작용 중 어떤 효과를 나타내는지를 조사하기 위하여 bactericidal test를 한 결과 AEC 50과 AEC 90의 MIC 4배와 8배로 처리한 농도 별로 처리한 시료의 MRSA 균주의 생균수가 현저히 감소함을 알 수 있었다. 따라서 AEC 50과 AEC 90은 MRSA 균주에 대해 살균작용의 항균효과를 가짐을 알 수 있었다. 4. 키토산 유도체의 MRSA에 대한 항균 기작을 조사하기 위하여 MRSA에 대한 bacteriolytic test와 cell membrane integrity를 조사해 보았다. AEC 50과 AEC 90 처리시 MRSA는 lyse되지 않았으며 키토산 유도체를 처리 후 시간이 경과함에 따라 세포 내 물질이 방출되어 나오는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 키토산 유도체의 MRSA에 대한 항균 기작은 MRSA의 세포막에 영향을 끼쳐 MRSA의 사멸에 영향을 주는 것으로 생각된다. 5. 키토산 유도체의 열과 pH에 대한 안정성을 조사해 본 결과 AEC 50은 100℃와 121℃에서는 항균 활성이 떨어짐을 확인할 수 있었으나 AEC 90의 경우는 121℃ 열처리에도 항균 활성을 유지함을 확인할 수 있었다. pH의 경우 AEC 50과 AEC 90 모두 pH 4에서 10까지 매우 안정한 것을 알 수 있었다. 6. Checkboard법을 이용해 키토산 유도체와 β-lactam계 항생제와의 병합작용을 조사하였다. AEC 50와 AEC 90 모두 ampicillin과 penicillin의 FIC index가 0.5이하로 상당히 synergy효과가 높음을 알 수 있었으며 oxacillin과의 병용처리 시에는 FIC index가 0.5에서 1 사이로 부분적인 synergy 효과를 가짐을 확인할 수 있었다. AEC 50과 AEC 90은 현재 사용되고 있는 항생제의 문제점인 열과 pH에 대한 안정성이 매우 높아 그 단점을 보완할 수 있으며 현재 효과가 떨어진 β-lactam계 항생제와의 높은 synergy 효과를 가짐으로 β-lactam계 항생제와의 combination 사용을 함으로써 MRSA에 대한 치료에 좋은 효과를 기대할 수 있을 것이고 항생제 사용량을 줄임으로써 항생제 내성을 줄이는데도 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

In an effort to discover an alternative antibiotics against MRSA, chitosan derivatives, AEC 50 and AEC 90, which exhibited an antibacterial activity against MRSA, were screened. The minimum inhibitory concentrations of AEC 50 and AEC 90 were determined in a range of 16-64 ㎍/㎖ against MRSA. AEC 50 and AEC 90 are stable in the pH range of 4 to 10. The chitosan derivatives also possessed a high thermal stability, AEC 90 kept its activity after heat treatment at 121℃ for 15 min but AEC 50 was unstable at over 90℃. To find the bactericidal mechanism against MRSA, bacteriolytic and cell membrane integrity tests have been conducted using AEC 50 and AEC 90. As a result of these experiments, it is demonstrated that AEC 50 and AEC 90 can kill MRSA by interacting with bacterial membrane. To see the synergy among AEC 90, AEC 50 and ß-lactam, FIC test was carried and I could get a satisfied result. FIC index of Penicillin and Ampicillin were from 0.252 to 0.508 and from 0.252 to 0.516 in combination with 8 or 16 ㎍/㎖ of AEC 50 and 90, respectively indicating synergy effect in penicillin or ampicillin combination against MRSA. FIC index of Oxacillin were from 0.313 to 0.750 in combination with 8 or 16 ㎍/㎖ of AEC 50 and AEC 90. After considering all of the factors, I reached these conclusion that two materials used can be expected to be very good and valuable to kill MRSA as antibiotics.