Clostridium botulinum er gram-positive, endospore-dannende baciller, der ligner en tennisketsjer på grund af tilstedeværelsen af sporer i den sub-terminale ende.
Den producerer et ekstremt dødeligt neurotoksin kaldet botulinumtoksin og forårsager botulisme, en sjælden, livstruende neuroparalytisk sygdom. Botulisme viser sig som forskellige kliniske syndromer, der spænder fra fødevareforgiftning, sårinfektion til botulisme hos spædbørn.
Botulinum-betegnelsen stammer fra det latinske ord “botulus”, der betyder pølse, da dårligt kogte pølser tidligere blev forbundet med fødevareforgiftning. Botulinum produceres også af andre clostridier såsom C. butyricum, C. baratti og C. argentinense.
Den dødelige dosis af botulinumtoksin for et menneske er 2μg eller mindre, så C. botulinum har potentiale til at blive brugt som biologisk våben. CDC har opført det som “kategori A-agenser” sammen med Bacillus anthracis, Yersinia pestis osv.
Den er allestedsnærværende i naturen og er vidt udbredt som saprophyte i jord, husdyrgødning, grøntsager og havslam. Hjemmelavede konserves, krydderier og fiskeprodukter er de mest almindelige kilder til infektion med C. botulinum. Indtagelse af forurenet honning er den vigtigste årsag til botulisme hos spædbørn.
Insufficient cooking temperature followed by packaging in anaerobic conditions facilitates the germination of spores and synthesis neurotoxins.
Mechanism of action of Botulinum toxin (BoNT)
Clostridium botulinum is non-invasive. Dens patogenese skyldes produktionen af det kraftige neurotoksin “botulinumtoksin” (BoNT), som sandsynligvis er det mest giftige stof, der er kendt for at være dødeligt for mennesket. Det forårsager slap lammelse. Der findes 7 serologiske typer af botulinumneurotoksin, der betegnes som type A, B, C, D, E, F og G. Botulisme hos mennesker forårsages hovedsagelig af type A, B, E og F (sjældent).
C. botulinumtoksin er kategoriseret som et potentielt bioterroristisk middel, men botox er i brug til udglatning af ansigtsrynker.
Efter indtrængen (enten indtaget, inhaleret eller produceret i et sår) transporteres botulinumtoksin via blodet til perifere kolinerge nerveterminaler. De mest almindelige nerveterminaler er neuromuskulære knudepunkter, postganglionære parasympatiske nerveender og perifere ganglier. Det påvirker ikke CNS.
I normal tilstand: Ved stimulering af perifere og kraniale nerver frigives acetylcholin normalt fra vesikler på den neurale side af den motoriske endeplade. Acetylcholin binder derefter til specifikke receptorer på musklen og fremkalder kontraktion.
Mekanisme for botulinumtoksin (Billedkilde: lumenlearning.com)
Botulinumtoksin virker ved at binde sig til synaptiske vesikler i kolinerge nerver og forhindrer derved frigivelsen af acetylcholin (Ach) ved de perifere nerveender, herunder neuromuskulære krydsninger. Dette resulterer i manglende stimulus til muskelfibrene, irreversibel afslapning af musklerne og slap lammelse.
Da botulinumtoksin giver slap lammelse, kan det anvendes terapeutisk til behandling af spastiske tilstande som strabismus (fejlstilling af øjnene), blefarospasme (ukontrollabel blinkning) og myoklonus.
Kliniske manifestationer
Manifestationerne af botulisme skyldes nedsat acetylcholin i kranienervens og parasympatiske nerveterminaler. Almindelige symptomer omfatter:
Diplopi (dobbeltsyn) eller sløret syn
Dysfagi (synkebesvær)
Dysartri (talebesvær) eller taleforstyrrelser
Descenderende symmetrisk slap lammelse af frivillige muskler.
Mindskede dybe senereflekser
Matthed
Svimmelhed
Nausea
Konstipation
Respirationsmuskelparalyse kan føre til døden.
Der er ingen sensoriske eller kognitive underskud
Typer af botulisme
Der er tre hovedtyper af botulisme hos mennesker baseret på, hvordan de erhverves:
Fødevarebåren botulisme: Den skyldes indtagelse af fødevarer, der er forurenet med præformet botulinumtoksin som f.eks. hjemmelavet dåsemad.
Sårbotulisme: Det er en systemisk forgiftning som følge af vækst af C. botulinum og toksinproduktion i sårene. Den viser sig som fødevarebåren botulisme bortset fra fraværet af gastrointestinale træk.
Botulisme hos spædbørn: Botulisme hos spædbørn er meget mildere end den voksne version. Den skyldes, at børn på ≤ 1 år indtager fødevarer (normalt honning), der er kontamineret med sporer af C. botulinum. Sporer spirer i tarmen, og de vegetative celler udskiller botulinumtoksin. De kliniske manifestationer omfatter manglende evne til at sutte og synke, svækket stemme, ptose, slap nakke og ekstrem svaghed, som derfor kaldes “floppy child syndrome”. Det er en selvbegrænsende sygdom; prognosen er fremragende, hvis den håndteres ved hjælp af understøttende pleje og assisteret fodring.
Sporer spirer normalt ikke i voksentarm, men kan dog spire i tarmen hos spædbørn.
Laboratoriediagnose
Diagnosen af botulisme omfatter isolering og identifikation af bacillerne ved konventionelle kulturelle biokemiske procedurer og påvisning af tilstedeværelsen af botulinumneurotoksin i en patientprøve eller i fødevarerne (ved undersøgelse af udbrud) med toxinneutraliseringstest
Demonstration af botulinumtoksin (museneutraliseringstest) i serum eller afføring bekræfter den kliniske diagnose af botulisme.
Prøve
Serum, fæces, maveindhold, vomitus, sårprøve, eksudat eller væv afhængigt af botulismetypen.
Diagnose af botulisme (Billedkilde- Lindström & Korkeala, 2006)
Direkte mikroskopi
Gramfarvning af udstrygninger fremstillet af mistænkt mad eller afføring afslører gram-positive, ikke-kapsulerede baciller med subterminale, ovale, udbulende sporer.
Kultur
Isolering- dyrkning foretages på blodagar eller Robertson’s cooked meat (RCM) bouillon.
I RCM-bouillon: Der opstår turbiditet med kødpartikler, der bliver:
Sort og dannelse af dårlig lugt-C. botulinum A, b, f (proteolytisk)
Pink- C. botulinum C, D, E (saccharolytisk).
I blodagar: Kolonierne er store, uregelmæssige, halvgennemskuelige, hæmolytiske og har fimrekant.
Vækst på kulturmedier kan bekræftes ved Gramfarvning, biokemiske test eller molekylære analyser. Serotypning foretages med typespecifikke antisera.
Identificerende kendetegn ved Clostridium botulinum
Motil ved peritrichate flageller.
Udviser lipaseaktivitet på æggeblommeagar.
Toksinneutraliseringstest (musebioassay)
In vivo musebioassay er den “gyldne standard”-test til påvisning af aktivt botulinumtoksin. Denne test indebærer intraperitoneal injektion af mistænkt kontamineret mad i en mus og observation i 4-6 dage med henblik på sygdom/død.
Hvis denne dødelige aktivitet kan neutraliseres (i et andet sæt mus) ved at injicere antistoffer mod en af botulinumtoksin-serotyperne, bekræfter det tilstedeværelsen af botulinumneurotoksin.
Molekylær diagnose
Molekylære teknikker som f.eks. polymerasekædereaktion (PCR), der er rettet mod neurotoksingenerne, er ideelle til påvisning og identifikation af C. botulinum. Yderligere typebestemmelse (f.eks. toksintypning eller gentypning) kan foretages ved hjælp af pulse-field gelelektroforese (PFGE) og amplified fragment length polymorphism (AFLP).
Procop, G. W., & Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (syvende, internationale udgave). 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). Laboratoriediagnostik af botulisme. Clinical Microbiology Reviews, 19(2), 298-314.
Skriv et svar