Clostridium botulinum is een grampositieve, endospore-vormende bacil die eruitziet als een tennisracket door de aanwezigheid van sporen aan het subterminale uiteinde.
Hij produceert een uiterst dodelijk neurotoxine, botulinumtoxine genaamd, en veroorzaakt botulisme, een zeldzame levensbedreigende neuroparalytische ziekte. Botulisme uit zich in verschillende klinische syndromen, variërend van voedselvergiftiging, wondinfectie tot zuigelingenbotulisme.
De term botulinum is afgeleid van het Latijnse woord “botulus”, dat worst betekent; omdat slecht gekookte worst vroeger in verband werd gebracht met voedselvergiftiging. Botulinum wordt ook geproduceerd door andere clostridia zoals C. butyricum, C. baratti, en C. argentinense.
De dodelijke dosis botulinum toxine voor een mens is 2μg of minder, dus C. botulinum kan potentieel als biologisch wapen worden gebruikt. CDC heeft het opgenomen in “categorie A agentia”, samen met Bacillus anthracis, Yersinia pestis, enz.
Pathogenese
Transmissie:
Het is alomtegenwoordig in de natuur, wijd verspreid als saprofyt in aarde, dierlijke mest, groenten en zeeslib. Zelfgemaakte ingeblikte voedingsmiddelen, specerijen en visproducten zijn de meest voorkomende bronnen van infectie met C. botulinum. Inname van besmette honing is de belangrijkste oorzaak van infantiel botulisme.
Onvoldoende kooktemperatuur gevolgd door verpakking in anaerobe omstandigheden vergemakkelijkt de kieming van sporen en de synthese van neurotoxinen.
Werkingsmechanisme van Botulinum toxine (BoNT)
Clostridium botulinum is niet-invasief. De pathogenese is te wijten aan de productie van het krachtige neurotoxine ‘botulinum toxine’ (BoNT), waarschijnlijk de giftigste stof die voor de mensheid dodelijk kan zijn. Het veroorzaakt slappe verlamming. Er zijn 7 serologische types botulinum neurotoxine, die worden aangeduid als type A, B, C , D, E, F en G. Menselijk botulisme wordt voornamelijk veroorzaakt door type A, B, E en F (zelden).
C. Botulinetoxine is gecategoriseerd als een potentieel bioterrorisme-agens, maar botox wordt gebruikt om gezichtsrimpels glad te strijken.
Na binnendringing (ingeslikt, ingeademd of geproduceerd in een wond) wordt botulinetoxine via het bloed getransporteerd naar perifere cholinerge zenuwuiteinden. De meest voorkomende zenuwuiteinden zijn neuromusculaire juncties, postganglionaire parasympatische zenuwuiteinden, en perifere ganglia. Het heeft geen invloed op het CZS.
In normale toestand: Bij stimulatie van perifere en craniale zenuwen komt acetylcholine normaal vrij uit blaasjes aan de neurale zijde van de motorische eindplaat. Acetylcholine bindt zich vervolgens aan specifieke receptoren op de spier, waardoor contractie wordt geïnduceerd.
(Beeldbron: lumenlearning.com)
Botulinum toxine werkt door binding aan synaptische blaasjes van cholinerge zenuwen, waardoor het vrijkomen van acetylcholine (Ach) aan de perifere zenuwuiteinden, waaronder neuromusculaire juncties, wordt verhinderd. Dit resulteert in een gebrek aan prikkels voor de spiervezels, onomkeerbare ontspanning van de spieren en slappe verlamming.
Aangezien botulinetoxine slappe verlamming veroorzaakt, kan het therapeutisch worden gebruikt voor de behandeling van spasmodische aandoeningen zoals strabismus (scheve stand van de ogen), blepharospasme (oncontroleerbaar knipperen), en myoclonus.
Klinische verschijnselen
De verschijnselen van botulisme zijn te wijten aan verminderde acetylcholine in de hersenzenuw en parasympatische zenuwuiteinden. Veel voorkomende symptomen zijn:
- Diplopie (dubbelzien) of wazig zien
- Dysphagie (moeite met slikken)
- Dysarthrie (moeite met spreken) of slissen van de spraak
- Degerende symmetrische slappe verlamming van willekeurige spieren.
- Verminderde diepe peesreflexen
- Vermoeidheid
- Dizeligheid
- Nausea
- Constipatie
- Respiratoire spierverlamming kan tot de dood leiden.
Er zijn geen zintuiglijke of cognitieve stoornissen
Typen botulisme
Er zijn drie hoofdtypen botulisme bij de mens, gebaseerd op hoe ze worden opgelopen:
- Botulisme door voedsel: het ontstaat door de consumptie van voedsel dat besmet is met voorgevormd botulinumtoxine, zoals zelfgemaakt ingeblikt voedsel.
- Wondbotulisme: Het is een systemische intoxicatie als gevolg van de groei van C. botulinum en de productie van toxine in de wonden. Het lijkt op door voedsel veroorzaakt botulisme, behalve dat er geen gastro-intestinale kenmerken zijn.
- Zuigelingenbotulisme: Zuigelingenbotulisme is veel milder dan de volwassen versie. Het is het gevolg van de inname van voedsel (meestal honing) dat besmet is met sporen van C. botulinum door kinderen van ≤ 1 jaar oud. De sporen ontkiemen in de darm en de vegetatieve cellen scheiden botulinum toxine af. Klinische verschijnselen zijn het onvermogen om te zuigen en te slikken, een verzwakte stem, ptosis, een slappe nek en extreme zwakte, vandaar de naam slapper-kindsyndroom. Het is een ziekte die zichzelf beperkt; de prognose is uitstekend indien ze wordt beheerd met ondersteunende zorg en geassisteerde voeding.
Spores ontkiemen normaal niet in de darm van volwassenen, maar kunnen wel ontkiemen in de darm van zuigelingen.
Laboratoriumdiagnose
De diagnose van botulisme omvat isolatie en identificatie van de bacillen met behulp van conventionele cultureel-biochemische procedures en het aantonen van de aanwezigheid van botuline-neurotoxine in een patiëntenmonster of in het voedsel (voor uitbraakonderzoek) met de toxine-neutralisatietest
Aantoning van botulinetoxine (muizenneutralisatietest) in serum of feces bevestigt de klinische diagnose van botulisme.
Monster
Serum, feces, maaginhoud, braaksel, woningswab, exsudaat, of weefsels, afhankelijk van het type botulisme.
(Beeldbron- Lindström & Korkeala, 2006)
Directe microscopie
Gramkleuring van uitstrijkjes van verdacht voedsel of uitwerpselen-ontdekt gram-positieve, niet-ingekapselde bacillen met subterminale, ovale, uitpuilende sporen.
Kweek
- Isolatie- kweek wordt gedaan op bloedagar of Robertson’s gekookt vlees (RCM) bouillon.
- In RCM bouillon: Troebelheid treedt op met vleesdeeltjes die:
- zwart worden en productie van vieze geur-C. botulinum A, b, f (proteolytisch)
- Pink- C. botulinum C, D, E (saccharolytisch).
- In bloedagar: kolonies zijn groot, onregelmatig, halftransparant, hemolytisch, en fimbriated border.
Groei op kweekmedia kan worden bevestigd door Gramkleuring, biochemische tests, of moleculaire assays. Serotypering wordt gedaan met type-specifieke antisera.
Identificerende kenmerken van Clostridium botulinum
- Motiel door peritrichate flagella.
- Lipase-activiteit op eigeel-agar.
Toxine Neutralisatie Test (Muis Bioassay)
In vivo muis bioassay is de “gouden standaard” test om actief botulinum toxine te detecteren. Deze test omvat de intraperitoneale injectie van vermoedelijk besmet voedsel in een muis en observatie gedurende 4-6 dagen op ziekte/dood.
Als die dodelijke activiteit kan worden geneutraliseerd (in een andere reeks muizen) door inspuiting van antilichamen tegen een van de serotypes van botulinumtoxine, bevestigt dit de aanwezigheid van botulinumneurotoxine.
Moleculaire diagnose
Moleculaire technieken zoals de polymerase-kettingreactie (PCR), gericht op de neurotoxinegenen, zijn ideaal voor de opsporing en identificatie van C. botulinum. Verdere typering (bijvoorbeeld toxinetypering of gentypering) kan worden gedaan met behulp van pulse-field gelelektroforese (PFGE) en amplified fragment length polymorphism (AFLP).
Referenties en verdere lectuur
- Tille, P. (2017). Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology (14 editie). Mosby.
- Procop, G. W., & Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (Zevende, internationale editie). Lippincott Williams and Wilkins.
- Rasooly, R., & Do, P. M. (2008). Development of an In Vitro Activity Assay as an Alternative to the Mouse Bioassay for Clostridium botulinum Neurotoxin Type A. Applied and Environmental Microbiology, 74(14), 4309-4313.
- Lindström, M., & Korkeala, H. (2006). Laboratoriumdiagnostiek van Botulisme. Klinische microbiologie overzichten, 19(2), 298-314.
Geef een antwoord