항생제 알레르기, cephalosporin, penicillin: cross-reactivity

Cephalosporin계 항생제는 광범위한 임상 효용성으로 가장 일반적으로 처방되는 항생제이다. 약 1-3%의 인구에서 세팔로스포린 알레르기가 보고되었다. 페니실린계 항생제와의 교차 알레르기 반응의 가능성은 낮음에도 불구하고 임상의는 혹시 모를 우려로 인해 페니실린 알레르기 환자에게 세팔로스포린계 항생제의 사용을 꺼릴 수밖에 없다.

 

하지만 진정한 IgE 매개 알레르기는 상대적으로 드물고 알레르기에 대한 전자 의료 기록 설명은 종종 부족하거나 불완전하다.

 

알레르기의 오진과 교차 반응에 대한 오해는 안정성/효용성 등이 떨어지는 항생제 사용으로 이어지며 이는 antimicrobial stewardship의 방해물이 될 수 있다.

 

결론적으로 세팔로스포린 교차 반응은 R1 side chain과 관련이 있다고 알려져 있으며, 임상의는 대체 beta-lactam계 항생제 처방 시 이러한 사실에 유의해야 한다. 한 세대(generation)의 세팔로스포린에 대한 알레르기는 R1 side chain이 다르다면, 세대에 상관없이 교차 반응을 나타내지 않을 수 있다.

 

Incidence of cephalosporin allergies

일반적으로 인구의 1-3%로 추정됨

EMR(전자 의료기록)의 알레르기 기록과 실제 알레르기 부작용을 구별하는 것은 어렵다.

cephalosporin계 항생제 알레르기가 있는 환자에서 대부분 penicillin계 항생제 알레르기 이력이 있다고 보고되었지만 일부 문헌에서는 cephalosporin계 알레르기의 발생률은 전반적으로 낮다는 것을 보여주었다.

그밖에 데이터에서는 411,543명의 외래에서 처방된 항생제 알레르기 데이터를 교차 분석한 결과 cepha계 항생제 처방을 받은 1년 이내 신규 보고된 알레르기의 실제 발생률은 1.3%였다. 

 

가장 많이 보고된 알레르기 증상은 다음과 같다.

skin manifestations*	drug fevers	eosinophilia	anaphylaxis
1-5%	0.5–0.9%	2–10%	<0.1%

* maculopapular or morbilliform skin eruption

 

Risk facators for cephalosporin allergies

cepha계 항생제의 특정 위험 인자를 설명하는 데이터는 제한적이지만, penicillin or cehpha계 알레르기 이력이 위험인자라는 사실은 논란이 적을 것이다. 

어떤 환자가 cepha계 알레르기 위험이 높은지 예측하기 어렵고, 위험 평가를 위한 더 의미있는 접근 방식은 환자의 알레르기 이력을 바탕으로 치료와 교차 반응 가능성을 개별화하는 것이다.

A key publication from Strom and colleagues established that patients with one antibiotic allergy seemed to be predisposed allergic reactions to other antibiotics, regardless of the potential for cross-reactivity. [2]

 

 

Cephalosporin cross reactivity

1. Cephalosporin & penicillin cross reactivity

두 그룹의 항생제는 모두 β-lactam 고리를 가지고 있으며 side chain R의 차이로 각 항생제별 차이를 나타낸다. cephalosporin계 항생제에서의 R1은 각 군 간의 교차 반응성의 주요 요소인 것으로 밝혔졌지만, 면역 반응 유도에는 R2의 중요성에 대한 일부 논란이 존재한다.

페니실린 알레르기 유무에 따라 각 항생제에 대한 위험도이다.

• cephalothin (OR: 2.5; 95% confidence interval (CI): 1.1–5.5)
• cephaloridine (OR: 8.7; 95% CI: 5.9–12.8)
• cephalexin (OR: 5.8; 95% CI: 3.6–9.2)
• all other first generation cephalosporins and cefamandole (OR: 4.8, 95% CI: 3.7–6.2)
• second generation cephalosporins (OR:1.1; 95% CI: 0.6–2.1) 
• third generation cephalosporins (OR: 0.5: 95% CI: 0.2–1.1)

→ 1세대 cepha계는 페니실린과 교차 반응 일어날 가능성이 있는 반면, 2세대, 3세대와는 무시할 만큼 위험이 낮다는 것을 밝혔다. 이는 1세대와 페니실린 간의 유사한 R1 side chain이 원인임을 검증하는 데 도움이 되었다.

 

side chain이 다른 페니실린과 세팔로스포린 간의 교차 반응성 보고는 빈도가 낮다.(have been infrequently reported)

 

👍결론

• Therefore, it is recommended to do pretreatment skin tests with cephalosporins with similar side chains in penicillin allergic patients
• Therefore, many of these studies concluded that it is safe to administer cephalosporins in patients with a history of penicillin allergy.

2. Cross reactivity among cephalosporins

문헌에서 세팔로스포린 항생제 간 R1의 유사성은 교차 반응과 관련 있다는 것을 입증하였다. 이는 cephalosporin-hapten complex로 설명된다. 세팔로스포린의 분해 과정에서 R2 group은 소실되고 R1 group은 그대로 유지된다. 

 

👍결론

• Therefore, the authors suggest that these were examples of co-sensitization rather than cross-reactivity by way of class effect
• This study concluded that cephalosporin hypersensitivity is not a class hypersensitivity

3. Cephalosporin cross reactivity with monobactams and carbapenem

monobactam과 carbapenem 항생제는 널리 사용되지만, 세팔로스포린에 대한 IgE 매개 과민 환자에서의 각 계열 항생제 간의 교차반응을 평가한 연구는 미비하다.

 

👍결론

• Overall, the literature suggests that there is minimal cross-reactivity between cephalosporins and monobactams and carbapenems, however, there is limited data in investigating these cross-reactivities.

 

 

 

• Cefuroxime, ceftriaxone, cefotaxime, and cefepime each have a methoxyimino group in the R1 side chain and cross-reactivity between these cephalosporins has been note.
• Uniquely, ceftazidime has a R1 side chain different than ceftriaxone, cefepime, and cefuroxime. Ceftazidime’s R1 side chain has an alkoxyimino group that has greater steric hindrance than the methoxyimino group, therefore, it would not be acknowledged by the same IgE molecules.

 

 

reference:

1) Chaudhry, Saira B., Michael P. Veve, and Jamie L. Wagner. "Cephalosporins: A focus on side chains and β-lactam cross-reactivity." Pharmacy 7.3 (2019): 103.

2) Strom B.L., Schinnar R., Apter A.J., Margolis D.J., Lautenbach E., Hennessy S., Bilker W.B., Pettitt D. Absence of cross-reactivity between sulfonamide antibiotics and sulfonamide nonantibiotics. N. Engl. J. Med. 2003;349:1628–163