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항생제 내성이나 이에 따라 발생하는 슈퍼 박테리아는 흔히 항생제 오남용 때문에 생긴다고 생각하는 경우가 많다. 그렇지만, 반드시 투여가 필요한 항생제만 복용하더라도 배설물을 통해 물이나 땅속에 흘러 들어간다. 이렇듯 낮은 농도의 항생제 성분도 의외로 내성 박테리아 진화의 원인이 되는 경우가 많다. 그래서, 폐수 처리장에서 항생제 내성 박테리아를 처리해 내보내는 것은 중요하다.
이런 상황에서 미국 유타주립대 물 연구실, 도시환경공학과, 뉴욕 올버니대 환경·지속 가능 공학과, 중국 제2금융권대출신용등급 산둥기술대 자원환경공학부 공동 연구팀은 강황과 대황에서 추출한 화학물질로 폐수 속에 있는 항생제 내성 박테리아를 잡을 수 있다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘최신 미생물학’(Frontiers in Microbiology) 7월 10일 자에 실렸다.
항생제 내성은 박테리아가 항생제 저항성을 갖도록 진화하면서 남양주별내지구지도 나타나는데, 박테리아가 모두 죽지 않을 정도로 낮은 용량의 항생제에 노출될 때 이런 내성 진화는 더 자주 일어난다. 내성균에 감염되면 간단한 외과 수술을 하거나, 간단한 질병에 걸렸을 때도 악영향을 미칠 가능성이 크다. 흔히 슈퍼 박테리아라고 불리는 내성균은 여러 종류의 항생제에 효과가 나타나지 않기 때문에 ‘항생제의 최종 병기’라고 불리는 콜리스틴 같은 신혼부부 특별공급 서류 약물로 치료한다. 그렇지만 연구팀이 유타주 로건에 있는 폐수 처리장에서 채취한 배출수 표본을 분석한 결과, 콜리스틴에도 내성을 갖는 박테리아가 발견됐다.
이에 연구팀은 항생제 일종인 설파메톡시졸을 이용해 9종의 서로 다른 항생제 내성균을 확인했다. 연구팀은 유전자 시퀀싱을 통해 박테리아와 항생제 내성 유발 유전자를 분석했다. 그 결과, 제2금융은행 U2라는 균주의 숫자가 가장 많았고, 다양한 항생제 내성 유전자를 가진 것으로 확인됐고, 모든 항생제에 내성을 보이는 것이 관찰됐다.
연구팀은 베르베린, 클로르플라보닌, 크리신, 커큐민, 에모딘, 헤스페리딘, 나린진, 쿼세틴, 레스베라트롤, 루틴, 2-하이드록시 플라본 등 11가지 천연 화합물을 이 박테리아 군집에 투여한 뒤 박테리아 군집 특수관계 상태, 세포 성장, 생물막 형성, 활성도 등을 측정했다.
분석 결과, 강황에서 추출한 커큐민, 양파와 사과에서 추출한 쿼세틴, 대황에서 추출한 에모딘 등이 내성 박테리아 제거에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 특히 커큐민과 에모딘은 세포 성장과 생물막 형성을 억제하는 데 가장 효과적이었으며, 세포 활성도도 감소시킨 것으로 조사됐다.
연구를 이끈 리안 호우 유타주립대 교수는 “폐수 처리가 제대로 되지 않을 경우 폐수는 슈퍼박테리아의 온상이 될 수 있으며, 강, 호수, 저수지 같은 수자원으로 유입돼 공중보건에 잠재적 위험을 초래할 수 있다”며 “이번 연구에서 활용된 식물 추출 천연 화합물들이 슈퍼박테리아 억제에 효과적이라는 사실을 확인한 만큼 친환경적 처리 기술 개발에 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.
유용하 과학전문기자
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