Clostridium botulinum to gram-dodatnie, endosporotwórcze pałeczki, które przypominają wyglądem rakietę tenisową ze względu na obecność zarodników na końcu sub-terminalnym.
Wytwarza niezwykle śmiertelną neurotoksynę zwaną toksyną botulinową i powoduje botulizm, rzadką, zagrażającą życiu chorobę neuroparalityczną. Botulizm objawia się jako różne zespoły kliniczne, począwszy od zatrucia pokarmowego, zakażenia ran, aż do zatrucia jadem kiełbasianym u niemowląt.
Termin botulina pochodzi od łacińskiego słowa „botulus”, oznaczającego kiełbasę; ponieważ źle ugotowane kiełbasy były dawniej związane z zatruciem pokarmowym. Botulina jest również wytwarzana przez inne clostridia, takie jak C. butyricum, C. baratti i C. argentinense.
Dawka śmiertelna toksyny botulinowej dla człowieka wynosi 2μg lub mniej, więc C. botulinum może być potencjalnie użyta jako broń biologiczna. CDC umieściło ją na liście „czynników kategorii A”, razem z Bacillus anthracis, Yersinia pestis, itd.
Patogeneza
Przenoszenie:
Jest wszechobecny w przyrodzie, szeroko rozpowszechniony jako saprofit w glebie, oborniku zwierzęcym, warzywach i mule morskim. Najczęstszym źródłem zakażenia C. botulinum są domowe konserwy, przyprawy i produkty rybne. Spożycie skażonego miodu jest główną przyczyną botulizmu niemowląt.
Niedostateczna temperatura gotowania, a następnie pakowanie w warunkach beztlenowych ułatwia kiełkowanie przetrwalników i syntezę neurotoksyn.
Mechanizm działania toksyny botulinowej (BoNT)
Clostridium botulinum jest nieinwazyjna. Jej patogeneza wynika z produkcji silnej neurotoksyny „toksyny botulinowej” (BoNT), prawdopodobnie najbardziej toksycznej substancji znanej jako śmiertelna dla ludzkości. Powoduje ona porażenie wiotkie. Wyróżnia się 7 typów serologicznych neurotoksyny botulinowej oznaczanych jako typy A, B, C , D, E, F i G. Botulizm u ludzi wywoływany jest głównie przez typy A, B, E i F (rzadko).
C. Toksyna botulinowa jest sklasyfikowana jako potencjalny czynnik bioterrorystyczny, ale botoks jest w użyciu do wygładzania zmarszczek twarzy.
Po dostaniu się do organizmu (połknięciu, wdychaniu lub wytworzeniu w ranie) toksyna botulinowa jest transportowana przez krew do obwodowych cholinergicznych zakończeń nerwowych. Najczęstszymi miejscami zakończenia nerwów są złącza nerwowo-mięśniowe, zakończenia nerwów przywspółczulnych postganglionowych i zwoje obwodowe. Nie wpływa na OUN.
W stanie normalnym: Po stymulacji nerwów obwodowych i czaszkowych acetylocholina jest normalnie uwalniana z pęcherzyków po stronie neuronalnej płytki końcowej układu ruchowego. Acetylocholina następnie wiąże się ze specyficznymi receptorami na mięśniu, wywołując skurcz.
(Źródło obrazu: lumenlearning.com)
Toksyna botulinowa działa poprzez wiązanie się z pęcherzykami synaptycznymi nerwów cholinergicznych, zapobiegając w ten sposób uwalnianiu acetylocholiny (Ach) w zakończeniach nerwów obwodowych, w tym w złączach nerwowo-mięśniowych. Skutkuje to brakiem bodźca dla włókien mięśniowych, nieodwracalnym rozluźnieniem mięśni i porażeniem wiotkim.
Jako że toksyna botulinowa wywołuje porażenie wiotkie, może być stosowana terapeutycznie w leczeniu stanów skurczowych, takich jak zez (nieprawidłowe ustawienie oczu), blepharospasm (niekontrolowane mruganie) i mioklonie.
Objawy kliniczne
Objawy botulizmu wynikają ze zmniejszenia stężenia acetylocholiny w zakończeniach nerwów czaszkowych i nerwów przywspółczulnych. Do typowych objawów należą:
- Dyplopia (podwójne widzenie) lub zamazanie widzenia
- Dysphagia (trudności w połykaniu)
- Dysartria (trudności w mówieniu) lub niewyraźne mówienie
- Obniżający się symetryczny wiotki paraliż mięśni niezależnych.
- Zmniejszenie głębokich odruchów ścięgnistych
- Zmęczenie
- Zawroty głowy
- Nudności
- Zaparcia
- Paraliż mięśni oddechowych może prowadzić do zgonu.
Brak deficytów czuciowych i poznawczych
Typy botulizmu
Istnieją trzy główne typy botulizmu u ludzi w zależności od sposobu ich nabycia:
- Botulizm przenoszony drogą pokarmową: Wynika ze spożywania pokarmów zanieczyszczonych wstępnie uformowaną toksyną botulinową, takich jak domowe konserwy.
- Zatrucie jadem kiełbasianym z ran: Jest to zatrucie ogólnoustrojowe wynikające z rozwoju C. botulinum i produkcji toksyny w ranach. Objawia się podobnie jak botulizm pokarmowy, z wyjątkiem braku cech żołądkowo-jelitowych.
- Zatrucie jadem kiełbasianym u niemowląt: Zatrucie jadem kiełbasianym u niemowląt jest znacznie łagodniejsze niż wersja u dorosłych. Powstaje w wyniku spożycia pokarmu (zwykle miodu) zanieczyszczonego przetrwalnikami C. botulinum przez dzieci w wieku ≤1 roku. Zarodniki kiełkują w jelicie, a komórki wegetatywne wydzielają toksynę botulinową. Objawy kliniczne obejmują niemożność ssania i połykania, osłabienie głosu, ptozę, klapniętą szyję i skrajne osłabienie, stąd nazywana jest zespołem dziecka klapniętego. Jest to choroba samoograniczająca się; rokowanie jest doskonałe, jeśli jest zarządzana przez opiekę wspomagającą i wspomagane karmienie.
Opony nie kiełkują normalnie w jelitach dorosłych, jednak mogą kiełkować w jelitach niemowląt.
Diagnostyka laboratoryjna
Diagnostyka botulizmu obejmuje izolację i identyfikację pałeczek za pomocą konwencjonalnych kulturowych procedur biochemicznych oraz wykazanie obecności neurotoksyny botulinowej w próbce pobranej od pacjenta lub w żywności (w przypadku badania ogniska choroby) za pomocą testu neutralizacji toksyny
Wykazanie obecności toksyny botulinowej (test neutralizacji myszy) w surowicy lub kale potwierdza kliniczną diagnozę botulizmu.
Próbka
Surowica, kał, treść żołądkowa, wymiociny, wymaz z rany, wysięk lub tkanki w zależności od rodzaju zatrucia jadem kiełbasianym.
(Źródło obrazu- Lindström & Korkeala, 2006)
Mikroskopia bezpośrednia
Barwienie Grama rozmazów pobranych z podejrzanej żywności lub kału-ujawnia Gram-dodatnie, niekapsułkowate pałeczki z subterminalnymi, owalnymi, wybrzuszonymi przetrwalnikami.
Hodowla
- Isolacja – hodowla jest wykonywana na agarze z krwią lub bulionie Robertsona z gotowanym mięsem (RCM).
- W bulionie RCM: Występuje zmętnienie z cząstkami mięsa zmieniającymi kolor na:
- Czarny i wytwarzanie nieprzyjemnego zapachu-C. botulinum A, b, f (proteolityczne)
- Pink- C. botulinum C, D, E (sacharolityczne).
- W agarze z krwią: Kolonie są duże, nieregularne, półprzezroczyste, hemolityczne, z fimbriami na brzegach.
Wzrost na podłożach hodowlanych może być potwierdzony przez barwienie metodą Grama, testy biochemiczne lub badania molekularne. Serotypowanie wykonuje się za pomocą antysurowic swoistych dla danego typu.
Cechy identyfikacyjne Clostridium botulinum
- Ruchliwe dzięki perytrichatnym flagom.
- Wykazują aktywność lipazy na agarze z żółtkiem jaja kurzego.
Test neutralizacji toksyny (Mouse Bioassay)
Próba biologiczna in vivo na myszach jest „złotym standardem” testu do wykrywania aktywnej toksyny botulinowej. Badanie to polega na dootrzewnowym wstrzyknięciu podejrzanej skażonej żywności myszom i obserwacji przez 4-6 dni pod kątem choroby/śmierci.
Jeśli ta śmiertelna aktywność może być zneutralizowana (w innym zestawie myszy) przez wstrzyknięcie przeciwciał przeciwko jednemu z serotypów toksyny botulinowej, potwierdza to obecność neurotoksyny botulinowej.
Diagnostyka molekularna
Molekularne techniki, takie jak łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR) ukierunkowana na geny neurotoksyny, są idealne do wykrywania i identyfikacji C. botulinum. Dalsze typowanie (na przykład typowanie toksyn lub typowanie genów) można przeprowadzić przy użyciu elektroforezy w żelu z polem pulsacyjnym (PFGE) i polimorfizmu długości fragmentów amplifikowanych (AFLP).
Referencje i dalsze lektury
- Tille, P. (2017). Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology (14 edition). 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). 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). Diagnostyka laboratoryjna botulizmu. Clinical Microbiology Reviews, 19(2), 298-314.
Dodaj komentarz