ボツリヌス菌はグラム陽性の内胞子形成性桿菌で、末端下に胞子を持つためテニスラケットのような外見をしています。

Clostridium botulinum cover image

ボツリヌス毒素という極めて致死的な神経毒を産生し、生命を脅かすまれな神経麻痺性疾患、ボツリヌス中毒を引き起こす。 ボツリヌス中毒は、食中毒、創傷感染、乳児ボツリヌス症など、さまざまな臨床症状として現れます。

ボツリヌスという言葉は、かつて調理不良のソーセージが食中毒に関連していたため、ソーセージを意味するラテン語の「ボツルス」に由来しています。 ボツリヌス菌は、C. butyricum, C. baratti, C. argentinenseなど他のクロストリジウム属菌でも生産されます。

人間のボツリヌス毒素の致死量は2μg以下なので、C. botulinumは生物兵器として使用される可能性も持っています。 CDCでは、炭疽菌、エルシニア・ペスティスなどとともに「カテゴリーA剤」に指定されている。

病原性

自家製缶詰のボツリヌス菌源

伝播：

土壌、家畜糞尿、野菜、海泥に腐生菌として広く分布し、自然界のどこにでも存在する。 C. botulinumの感染源としては、自家製の缶詰、調味料、魚介類が多い。 汚染された蜂蜜の摂取は、乳児ボツリヌス症の主な原因となっています。

Honey as source of infant botulism

不十分な調理温度と嫌気状態での包装により芽胞の発芽と神経毒の合成が容易になる。

Mechanism of action of Botulinum toxin (BoNT)

Clostridium Botulinum is non-invasive.Induced. その病因は、強力な神経毒である「ボツリヌス毒素」（BoNT）の産生によるもので、おそらく人類にとって致死的であることが知られている最も毒性の強い物質である。 ボツリヌス毒素は、弛緩性麻痺を引き起こします。 ボツリヌス神経毒には、A、B、C、D、E、F、Gの7つの血清型があり、人間のボツリヌス中毒は主にA、B、E、F型（まれに）により引き起こされます。 ボツリヌス毒素は潜在的なバイオテロ物質として分類されていますが、ボトックスは顔のしわを滑らかにするために使用されています。

侵入後（摂取、吸入、または傷口で生成）、ボツリヌス毒素は血液を介して末梢コリン作動性神経端末に輸送されます。 最も一般的な神経末端部位は、神経筋接合部、節後副交感神経末端、および末梢神経節である。 中枢神経系には影響を与えない。

正常な状態において。 末梢神経や脳神経を刺激すると、通常、運動終板の神経側にある小胞からアセチルコリンが放出される。

ボツリヌス毒素のメカニズム
ボツリヌス毒素のメカニズム
（画像出典：lumenlearning.com）

ボツリヌス毒素は、コリン作動性神経のシナプス小胞に結合することにより、神経筋接合部を含む末梢神経終末でアセチルコリン（Ach）の放出を阻害して作用します。 5473>

ボツリヌス毒素は弛緩性麻痺を引き起こすため、斜視（目の位置がずれる）、眼瞼痙攣（制御できない瞬き）、ミオクローヌスなどの痙攣症状の治療に使用することができる。

臨床症状

ボツリヌス中毒の症状は、脳神経および副交感神経の末端におけるアセチルコリンの減少によるものである。 一般的な症状としては、

  1. 複視（物が二重に見えること）または視野のぼやけ
  2. 嚥下障害（飲み込みにくいこと）
  3. 構音障害（話しにくいこと）または不明瞭な言語
  4. 下垂体対称性の随意筋のたるんだ麻痺がある。
  5. 深部腱反射の低下
  6. 疲労
  7. めまい
  8. 吐き気
  9. 便秘
  10. 呼吸筋麻痺により死に至ることもある。

感覚障害や認知障害はありません

ボツリヌス中毒の種類

ヒトボツリヌス中毒には、発症方法によって大きく3種類あります：

  1. Foodborne botulism：自家製の缶詰などあらかじめボツリヌス毒素で汚染された食品の消費により発症します。
  2. 傷口ボツリヌス症：傷口でC. botulinumが増殖し、毒素が生成されることによって起こる全身性の中毒です。
  3. 乳児ボツリヌス症：乳幼児ボツリヌス症は、成人ボツリヌス症よりはるかに軽度で、食餌性ボツリヌス症に類似しています。 これは、1歳以下の小児がC. botulinumの芽胞に汚染された食物（通常は蜂蜜）を摂取することによって生じる。 芽胞は腸内で発芽し、植物細胞はボツリヌス毒素を分泌する。 臨床症状としては、吸引および嚥下不能、声の弱音化、眼瞼下垂、頸部弛緩、極度の脱力感などがあり、それゆえフロッピー・チャイルド症候群と呼ばれる。

芽胞は通常、成人の腸内では発芽しないが、乳児の腸内では発芽することがある。

実験室診断

ボツリヌス中毒の診断には、従来の培養生化学的手順による菌の分離と同定、および毒素中和試験による患者サンプルまたは食品中（発生調査用）のボツリヌス神経毒の存在の証明

血清または糞中のボツリヌス毒素（マウス中和試験）を証明することによりボツリヌス中毒症の臨床診断を確定することができる。

検体

ボツリヌス中毒の種類に応じて、血清、糞便、胃内容物、嘔吐物、創傷ぬぐい液、滲出液、組織など。

Diagnosis of Botulism
Diagnosis of Botulism
(Image source- Lindström & Korkeala, 2006)

直接顕微鏡法

疑わしい食物または糞便から作った塗抹をグラム染色すると、グラム陽性、非冠状細菌、亜端楕円形で膨張性の胞子を発見することができます。

培養

  • 分離-培養は血液寒天培地またはロバートソン調理肉（RCM）ブロスで行われます
  • RCMブロスでは。
  • RCMブロス中：肉の粒子が黒くなり、悪臭を放つ。
    1. ピンク：C. botulinum A, b, f（タンパク質分解性）
    2. C.botulinum C, D, E（糖質分解性）。
  • 血液寒天培地では、コロニーは大きく、不規則で半透明、溶血性、縁はヒダ状である。

培養液での増殖は、グラム染色、生化学検査、分子測定で確認できる場合がある。 血清型別は型特異的抗血清で行う。

Clostridium botulinumの特徴

  • 周毛性鞭毛により運動する。
  • 卵黄寒天培地でリパーゼ活性を示す

毒素中和試験（マウスバイオアッセイ）

In vivoマウスバイオアッセイは、活性ボツリヌス毒素検出の「ゴールドスタンダード」試験であり、ボツリヌス毒素を検出する。 この試験では、汚染された疑いのある食品をマウスに腹腔内注射し、4～6日間、発病/死亡の有無を観察します。

その致死活性が、ボツリヌス毒素の血清型の1つに対する抗体を注射することによって（マウスの別のセットで）中和できる場合、ボツリヌス神経毒の存在が確認されるのである。

分子診断

神経毒遺伝子に照準を合わせたポリメラーゼ連鎖反応（PCR）などの分子技術は、C. botulinumの検出と同定に理想的である。 パルスフィールドゲル電気泳動（PFGE）や増幅断片長多型（AFLP）を用いて、さらなるタイピング（例えば、毒素タイピングや遺伝子タイピング）を行うことができます。

References and further readings

  • Tille, P. (2017)． ベイリー&スコット診断微生物学（14版）. Mosby.
  • Procop, G. W., &Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (Seventh, International edition). Lippincott Williams and Wilkins.
  • Rasooly, R., & Do, P. M. (2008). Clostridium botulinum Neurotoxin Type A のマウスバイオアッセイの代替となる In Vitro Activity Assay の開発 Applied and Environmental Microbiology, 74(14), 4309-4313.
  • Lindström, M., & Korkeala, H. (2006). ボツリヌス菌の実験室診断法. Clinical Microbiology Reviews, 19(2), 298-314.