Cryptococcus neoformans에 대한 Clotrimazole과 5-Fluorocytosine의 시험관내 항진균 효과에 관한 연구

Abstract

[한글]Cryptococcosis는 협막에 쌓인 호모균의 하나인 Cryptococcus neoformans에 의한 전신성 질균질환으로서 약 70-80%에서 감염 후 2년내에 사망하나 조기진단과 치료로서 사망률을 10-15%로 감소시킬 수 있다 (Spickard, 1973; Schupbach등, 1976).

Cryptococcosis의 치료는 1956년 Gold등이 Amphotericin B(Am 8)를 개발한 이래 현재까지 가장 좋은 약제로 생각되고 있다. 그러나 Am B의 과민반응이나, 자극성 또는 독성작용등의 부작용으로 사용을 중단하여야 하는 경우가 있어 새로운 치료약물의 개발이 필요하게 되었다.

한편, 1961년 Grunberg등이 5-fluorocytosine(5-FC)을 개발한 후, Am B의 사용이 불가능한 환자에 사용하여 좋은 효과를 관찰하였으나, 5-FC에 대한 내성균주의 출현으로 사용에 문제가 있음이 제기되었다. (Beine등, 1971: Weese, 1972; Block등, 1773).

그후 Am B와 5-FC를 병용함으로서 Am B를 소량 투여하여 Am B에 대한 부작용과 또한 5-FC에 대한 내성균주의 출현을 감소시킬 수 있다고 보고하여 현재까지 이 병용요법이 많이 사용되고 있다 (Hamilton 및 Elliott, 1975: Utz등,1975: Tobias등,1976: Bryan 및 McFarland, 1978: Jimbow등, 1978).

그러나 이러한 병용요법도 Am B에 대한 과민반응이 발생할 때는 대체할 약제가 없었으나, 1969년 Plempel등이 imidazole 유도체인 clotrimazole을, Godefroi등이 miconazole을 개발하였으며, 그 단독투여에 의한 이들의 항진균 효과에 대해서는 아직 논란이 있는 상

태이다.

이들 약제의 항진균 작용기전을 보면 Am B와 clotrimazole은 5-FC와는 달리 진균의 세포막에 작용하여 작용기전이 유사한 clotrimazole을 5-FC와 병용 투여함으로서 cryptococcosis의 치료에 좋은 효과가 있을 것으로 기대된다.

이에 저자는C. neoformans에 대한 clotrimazole과 5-FC의 시험관내 및 생체내 단독 혹은 병용 투여에 의한 항진균 효과를 관찰하기 위하여 본 실험에 착수하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 환자에서 분리동정한 5 균주의 C. neoformans에 대한 clotrimazole의 최저억제농도 및 최저살균농도는 0.4-0.6㎍/ml 및 3.0-4.5㎍/ml이었고, 5-FC의 최저억제농도는 60-250㎍/ml로 그 범위가 넓고, 상당히 높았으며. 또한 5-FC외 최저살균농도는 1,000㎍/ml에서

도 완전한 살균능력이 없어 정할 수 없었다.

2. 시험관 내에서 clotrimazole과 5-FC의 병용 투여시 5-FC 최저억제농도가 60㎍/ml인 균주에서 두 약제간에 높은 상간작용을 보였으며 5-FC의 최저억제농도가 125㎍/ml 이상인 균주에서도 미약한 상가작용을 나타내었다.

3. Clotrimazole과 5-FC간에 높은 상가작용을 보였던 C. neoformans 균주로 감염시킨 마우스에서의 생존률은 대조군에서 10%, clotrimazole과 5-FC의 단독 투여군에서는 각각 25%, 33%의 생존률을 보이나 두 약제를 병용 투여한 군에서는 92%의 높은 생존률을 나타

내었다.

4. 감염된 마우스 장기의 생균수는 대조군과 clotrimazole 및 5-FC를 병용 투여한 군에서도 시일이 경과함에 따라 증가하나, 병용투여한 군에서는 대조군에 비해 간장, 폐장 및 뇌조직에서의 균의 증식이 6일이후에는 각각 10배, 8배 및 5배 억제된 현상을 볼 수 있었다.

5. 병리조직 소견은 대조군에서는 많은 균의 집단이 간장회 전 부위에 산재해 있었으나 두 약재의 병용투여군에서는 균이 현저히 감소되어 단독으로 드물게 분포되어 있었다.

이상의 실험결과에서 볼 때 C. neoformans에 대한 시험관내 및 생체내에 있어서 clotrimazole 과 5-FC의 항진균 효과는 각 약제를 단독으로 투여할 때 보다 이들 두 약제를 병용으로 투여할 때 상가작용 이상의 효과를 관찰할 수 있어 Am B의 부작용으로 인해서 치

료가 어려운 cryptococcosis환자에서 clotrimazole과 5-FC를 병용으로 투여하여 좋은 효과를 볼 수 있는 가능성을 제시하는 것으로 사료된다.

[영문]Crytococcosis is a systemic fungal disease which is caused by an encapsulated yeast C. neoformans. In untreated cryptococcosis the mortality rate is up to 70∼80% in 2 years, but it is reduced to 10∼15% with early diagnosis and treatment.

Since 1956 Gold et al developed amphotericin B, Appelbaum and Shtokalko (1957) introduced it in the treatment of cryptococcosis. Still amphotericin B is the most

effective drug in cryptococcosis. But it has many side effects; one is hypersensitivity reaction and the other is toxic or irritative reaction, sometimes it must be discontinued because of the above side effects.

Since 1961 Grunberg et al developed 5-fluorocytosine (5-FC), Tassel and Madoff (1968) used 5-FC in the treatment of cryptococcosis instead of amphotericin B. But 5-FC may induce the resistant strain of C. neoformans (Beine et al, 1971)

In 1971 Fass and Perkins introduced combined therapy with amphotericin B and 5-FC. In this therapy the side effects of amphotercin B are minimized by reducing the dose of amphotericin B and the resistant strain to 5-FC seldom appeared (Hamilton and Elhott, 1975). However in the case of development of hypersensitivity reaction to amphotericin B, this combined therapy has also many problems.

Since 1969 Plempel et al developed clotrimazole and Godefroi et al developed miconazole, these drugs introduced in the therapy of cryptococcosis, but the effect of them is in criticism (Waitz et al, 1971; Wedta, 1974).

The mode of action of amphotericin B and clotrimazole is similar which disturb the permeability of cell membrane (Utz, 1975), compare to 5-FC which block the synthesis of nucleic acid (Holt and Newmann, 1973). So it is suggested that combined therapy whith clotrimazole and 5-FC, substituted amphotericin B as clotrimazole, is advisable.

The purpose of this study is to know the antifungal effect of clotrimazole and 5-FC and combined therapy of above two drugs against C. neoformans, which were isolated from patients, in vitro and in vivo in mice.

The results were summarized as follows:

1. The minimal inhibitory concentration of 5-FC in the 5 strains which were used in this study was high level and wide range according to strains (60∼250 ㎍/ml) compare with that of clotrimazole (0.4∼0.6㎍/ml). The minimal fungicidal concentration of clotrimazole was 3.0∼4.5㎍/ml but in 5-FC the complete fungicidal action was not detectable even in the concentration of 1,000㎍/ml.

2. In the combined therapy with clotrimazole and 5-FC in vitro, the antifungal effect was more additive in the strain of which minimal inhibitory concentration to 5-FC was 60㎍/ml, and in the strain of which was 125㎍/ml was simple additive.

3. In the mice, infected with the strain which showed more additive effect, the survival rates were 25 and 33% in clotrimazole treated and 5-FC treated mice respectively, and 10% in control group. But in combined therapy mice, the survival

rate was 92%

4. In the infected mice, the number of organisms in the studied organs were increased during the experiment in both control and combined therapy groups but the rate of increase in the combined therapy group were reduced to 8∼10 times in lungs and liver, 5 times in brain on the 6th day of infection.

5. In histologic study, nummerous clusters of the organisms were scattered evenly in liver of untreated control group but in combined therapy group, the organisms were markedly reduced and were scattered singly, not in cluster.

In conclusion, combined therapy of clotrimazole and 5-FC against C. neoformans revealed above additive effect in vitro and in vivo. It seems to be possible that the combined therapy with clotrimazole and 5-FC is advisable in case of untreatable cryptococcosis due to side effects of amphotericin B.