Clostridium botulinum è un bacillo gram-positivo, endosporeformante che assomiglia ad una racchetta da tennis per la presenza di spore all’estremità sub-terminale.
Produce una neurotossina estremamente letale chiamata tossina botulinica e causa il botulismo, una rara malattia neuroparalitica pericolosa per la vita. Il botulismo si manifesta con varie sindromi cliniche che vanno dall’intossicazione alimentare, all’infezione delle ferite fino al botulismo infantile.
Il termine botulino deriva dalla parola latina ‘botulus’, che significa salsiccia; poiché le salsicce mal cotte erano in passato associate all’intossicazione alimentare. Il botulino è prodotto anche da altri clostridi come C. butyricum, C. baratti, e C. argentinense.
La dose letale di tossina botulinica per un uomo è di 2μg o meno, quindi il C. botulinum ha il potenziale per essere usato come arma biologica. Il CDC lo ha elencato come ‘agenti di categoria A’, insieme al Bacillus anthracis, Yersinia pestis, ecc.
Patogenesi
Trasmissione:
E’ onnipresente in natura, ampiamente distribuito come saprofita nel suolo, letame animale, verdure e fango marino. Cibi in scatola fatti in casa, condimenti e prodotti ittici sono le fonti più comuni di infezione da C. botulinum. L’ingestione di miele contaminato è la causa principale del botulismo infantile.
La temperatura di cottura insufficiente seguita dal confezionamento in condizioni anaerobiche facilita la germinazione delle spore e la sintesi delle neurotossine.
Meccanismo d’azione della tossina botulinica (BoNT)
Clostridium botulinum non è invasivo. La sua patogenesi è dovuta alla produzione della potente neurotossina “tossina botulinica” (BoNT), probabilmente la sostanza più tossica conosciuta come letale per l’uomo. Produce una paralisi flaccida. Ci sono 7 tipi sierologici di neurotossina botulinica etichettati come tipi A, B, C , D, E, F, e G. Il botulismo umano è causato principalmente dai tipi A, B, E e F (raramente).
C. La tossina botulinica è classificata come un potenziale agente di bioterrorismo, ma il botox è in uso per levigare le rughe del viso.
Dopo l’ingresso (sia ingerito, inalato, o prodotto in una ferita), la tossina botulinica viene trasportata attraverso il sangue ai terminali nervosi colinergici periferici. I siti terminali nervosi più comuni sono le giunzioni neuromuscolari, le terminazioni nervose parasimpatiche postgangliari e i gangli periferici. Non colpisce il SNC.
In condizioni normali: Alla stimolazione dei nervi periferici e cranici, l’acetilcolina viene normalmente rilasciata dalle vescicole sul lato neurale dell’endplate motorio. L’acetilcolina si lega poi a recettori specifici sul muscolo, inducendo la contrazione.
(Fonte immagine: lumenlearning.com)
La tossina botulinica agisce legandosi alle vescicole sinaptiche dei nervi colinergici, impedendo così il rilascio di acetilcolina (Ach) alle terminazioni nervose periferiche, comprese le giunzioni neuromuscolari. Questo provoca una mancanza di stimolo alle fibre muscolari, un rilassamento irreversibile dei muscoli e una paralisi flaccida.
Come la tossina botulinica produce una paralisi flaccida, può essere usata terapeuticamente per il trattamento di condizioni spasmodiche come lo strabismo (occhi disallineati), il blefarospasmo (ammiccamento incontrollato) e il mioclono.
Segnalazioni cliniche
Le manifestazioni del botulismo sono dovute alla diminuzione dell’acetilcolina nei terminali dei nervi cranici e parasimpatici. I sintomi comuni includono:
- Diplopia (visione doppia) o offuscamento della vista
- Disfagia (difficoltà di deglutizione)
- Disartria (difficoltà nel parlare) o biascicamento del discorso
- Paralisi simmetrica discendente dei muscoli volontari.
- Riduzione dei riflessi tendinei profondi
- Fatica
- Sbronza
- Nausea
- Costipazione
- La paralisi dei muscoli respiratori può portare alla morte.
Non ci sono deficit sensoriali o cognitivi
Tipi di botulismo
Ci sono tre tipi principali di botulismo umano basati su come vengono acquisiti:
- Botulismo di origine alimentare: risulta dal consumo di alimenti contaminati con tossina botulinica preformata come il cibo in scatola fatto in casa.
- Botulismo delle ferite: è un’intossicazione sistemica risultante dalla crescita di C. botulinum e dalla produzione di tossina nelle ferite. Si presenta come il botulismo alimentare tranne che per l’assenza di caratteristiche gastrointestinali.
- Botulismo infantile: Il botulismo infantile è molto più lieve della versione adulta. Risulta dall’ingestione di cibo (di solito miele) contaminato con spore di C. botulinum da bambini di età ≤ 1 anno. Le spore germinano nell’intestino e le cellule vegetative secernono la tossina botulinica. Le manifestazioni cliniche includono l’incapacità di succhiare e deglutire, voce indebolita, ptosi, collo floscio e debolezza estrema, da cui la sindrome del bambino floscio. È una malattia autolimitante; la prognosi è eccellente se gestita con cure di supporto e alimentazione assistita.
Le spore non germinano normalmente nell’intestino degli adulti, tuttavia possono germinare nell’intestino dei neonati.
Diagnosi di laboratorio
La diagnosi del botulismo include l’isolamento e l’identificazione dei bacilli tramite procedure biochimiche culturali convenzionali e la dimostrazione della presenza della neurotossina botulinica in un campione del paziente o nel cibo (per le indagini sui focolai) con il test di neutralizzazione della tossina
La dimostrazione della tossina botulinica (test di neutralizzazione del topo) nel siero o nelle feci conferma la diagnosi clinica di botulismo.
Campione
Siero, feci, contenuto gastrico, vomito, tampone di ferita, essudato o tessuti a seconda del tipo di botulismo.
(Fonte immagine- Lindström & Korkeala, 2006)
Microscopia diretta
La colorazione dello striscio fatto da cibo o feci sospette- rivela bacilli gram-positivi, non capsulati con spore subterminali, ovali, rigonfie.
Cultura
- Isolamento – la coltura è fatta su agar sangue o brodo di carne cotta di Robertson (RCM).
- In brodo RCM: Si verifica torbidità con particelle di carne che diventano:
- nere e produzione di odore sgradevole-C. botulinum A, b, f (proteolitico)
- Pink- C. botulinum C, D, E (saccarolitico).
- In agar sangue: le colonie sono grandi, irregolari, semitrasparenti, emolitiche e con bordo fimbriato.
La crescita sui terreni di coltura può essere confermata dalla colorazione di Gram, da test biochimici o da saggi molecolari. La sierotipizzazione è fatta con antisieri specifici per il tipo.
Caratteristiche identificative del Clostridium botulinum
- Motile con flagelli peritricati.
- Mostra attività lipasica su agar di tuorlo d’uovo.
Toxin Neutralization Test (Mouse Bioassay)
Il biotest in vivo sul topo è il test “gold standard” per rilevare la tossina botulinica attiva. Questo test prevede l’iniezione intraperitoneale di cibo sospetto contaminato in un topo e l’osservazione per 4-6 giorni per la malattia/morte.
Se questa attività letale può essere neutralizzata (in un altro set di topi) iniettando anticorpi contro uno dei sierotipi della tossina botulinica, si conferma la presenza della neurotossina botulinica.
Diagnosi molecolare
Tecniche molecolari come la reazione a catena della polimerasi (PCR) mirata ai geni della neurotossina sono ideali per il rilevamento e l’identificazione del C. botulinum. Un’ulteriore tipizzazione (per esempio, la tipizzazione della tossina o la tipizzazione dei geni) può essere fatta usando l’elettroforesi del gel a campo pulsato (PFGE) e il polimorfismo di lunghezza del frammento amplificato (AFLP).
Riferimenti e ulteriori letture
- Tille, P. (2017). Bailey & Microbiologia diagnostica di Scott (14 edizione). Mosby.
- Procop, G. W., & Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (settima edizione internazionale). 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). Diagnostica di laboratorio del botulismo. Clinical Microbiology Reviews, 19(2), 298-314.
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