Clostridium botulinum är grampositiva, endosporsbildande baciller som liknar ett tennisracketutseende på grund av att det finns sporer i den subterminala änden.

Clostridium botulinum omslagsbild

Den producerar ett extremt dödligt neurotoxin som kallas botulinumtoxin och orsakar botulism, en sällsynt livshotande neuroparalytisk sjukdom. Botulism yttrar sig i olika kliniska syndrom som sträcker sig från matförgiftning, sårinfektion till botulism hos spädbarn.

Botulinum kommer från det latinska ordet ”botulus”, som betyder korv, eftersom dåligt tillagad korv tidigare förknippades med matförgiftning. Botulinum produceras även av andra clostridier som C. butyricum, C. baratti och C. argentinense.

Den dödliga dosen av botulinumtoxin för en människa är 2μg eller mindre, så C. botulinum har potential att användas som ett biologiskt vapen. CDC har listat den som ”agens av kategori A” tillsammans med Bacillus anthracis, Yersinia pestis osv.

Patogenes

Hemlagad konserverad mat källa till botulism

Överföring:

Den är allestädes närvarande i naturen och sprids i stor utsträckning som en saprofyt i jord, djurgödsel, grönsaker och havsslam. Hemlagade konserver, kryddor och fiskprodukter är de vanligaste källorna till infektion med C. botulinum. Intag av kontaminerad honung är den främsta orsaken till botulism hos spädbarn.

Honung som källa till spädbarnsbotulism

Otillräcklig tillagningstemperatur följt av förpackning under anaeroba förhållanden underlättar groddning av sporer och syntesen av neurotoxiner.

Aktionsmekanism för botulinumtoxin (BoNT)

Clostridium botulinum är icke invasiv. Dess patogenes beror på produktionen av det kraftfulla neurotoxinet ”botulinumtoxin” (BoNT), förmodligen det mest giftiga ämne som är känt för att vara dödligt för mänskligheten. Det ger slapp förlamning. Det finns sju serologiska typer av botulinumneurotoxin som kallas typerna A, B, C, D, E, F och G. Botulism hos människor orsakas huvudsakligen av typerna A, B, E och F (sällan).

C. Botulinumtoxin kategoriseras som ett potentiellt bioterroristämne men botox används för att släta ut ansiktsrynkor.

När botulinumtoxin har trängt in (antingen genom förtäring, inandning eller framkallat i ett sår) transporteras botulinumtoxin via blodet till perifera kolinerga nervterminaler. De vanligaste nervterminalerna är neuromuskulära korsningar, postganglionära parasympatiska nervändar och perifera ganglier. Det påverkar inte CNS.

I normalt tillstånd: Vid stimulering av perifera och kraniala nerver frisätts acetylkolin normalt från vesiklar på den neurala sidan av den motoriska ändplattan. Acetylkolin binder sedan till specifika receptorer på muskeln och framkallar kontraktion.

Botulinumtoxinets mekanism
Botulinumtoxinets mekanism
(Bildkälla: lumenlearning.com)

Botulinumtoxin verkar genom att binda till synaptiska vesiklar i kolinerga nerver och därigenom förhindra frisättning av acetylkolin (Ach) vid de perifera nervändarna, inklusive neuromuskulära korsningar. Detta resulterar i en brist på stimulus till muskelfibrerna, irreversibel avslappning av musklerna och slapp förlamning.

Som botulinumtoxin ger slapp förlamning kan det användas terapeutiskt för behandling av kramptillstånd som strabism (felställda ögon), blefarospasm (okontrollerbar blinkning) och myoklonus.

Kliniska manifestationer

Manifestationerna av botulism beror på minskat acetylkolin i kranialnervens och parasympatiska nervterminaler. Vanliga symtom är bland annat:

  1. Diplopi (dubbelseende) eller suddig syn
  2. Dysfagi (sväljningssvårigheter)
  3. Dysartri (talsvårigheter) eller talförvirring
  4. Descerande symmetrisk slapp förlamning av frivilliga muskler.
  5. Minskade djupa senreflexer
  6. Mättnad
  7. Svindel
  8. Nausea
  9. Konstipation
  10. Respirationsmuskelförlamning kan leda till döden.

Det finns inga sensoriska eller kognitiva brister

Typer av botulism

Det finns tre huvudtyper av botulism hos människor baserat på hur de förvärvas:

  1. Livsmedelsburen botulism: Den beror på konsumtion av livsmedel som är kontaminerade med förbildat botulinumtoxin, t.ex. hemlagad konserverad mat.
  2. Sårbotulism: Det är en systemisk förgiftning som beror på tillväxt av C. botulinum och toxinproduktion i såren. Den presenterar sig som livsmedelsburen botulism förutom avsaknaden av gastrointestinala drag.
  3. Botulism hos spädbarn: Botulism hos spädbarn är mycket mildare än den vuxna varianten. Den beror på att barn ≤ 1 år gammal intar livsmedel (vanligen honung) som är kontaminerade med sporer av C. botulinum. Sporer gror i tarmen och de vegetativa cellerna utsöndrar botulinumtoxin. Kliniska manifestationer är oförmåga att suga och svälja, försvagad röst, ptosis, slapp nacke och extrem svaghet, vilket kallas ”floppy child syndrome”. Det är en självbegränsande sjukdom; prognosen är utmärkt om den hanteras med stödjande vård och assisterad matning.

Sporer gror normalt inte i vuxentarm, men kan dock gror i spädbarnens tarm.

Laboratoriediagnos

Diagnosen av botulism innefattar isolering och identifiering av bacillerna genom konventionella kulturella biokemiska förfaranden och påvisande av förekomsten av botulinumneurotoxin i ett patientprov eller i livsmedlet (vid utbrottsutredning) med toxinneutraliserings-testet

Demonstration av botulinumtoxin (musneutraliserings-test) i serum eller avföring bekräftar den kliniska diagnosen av botulism.

Prov

Serum, avföring, maginnehåll, kräkningar, sårsvabb, exsudat eller vävnader beroende på typ av botulism.

Diagnos av botulism
Diagnos av botulism
(Bildkälla- Lindström & Korkeala, 2006)

Direktmikroskopi

Gramfärgning av smetar gjorda från misstänkt mat eller avföring visar grampositiva, icke kapslade baciller med subterminala, ovala, utstående sporer.

Kultur

  • Isolering- odling sker på blodagar eller Robertsons kokta köttbuljong (RCM).
  • I RCM-buljong: Turbiditet uppstår med köttpartiklar som blir:
    1. Svarta och bildar en illalukt – C. botulinum A, b, f (proteolytisk)
    2. Pink- C. botulinum C, D, E (sackarolytisk).
  • I blodagar: Kolonierna är stora, oregelbundna, halvtransparenta, hemolytiska och har en fimparerad kant.

Växt på odlingsmedier kan bekräftas genom gramfärgning, biokemiska tester eller molekylära analyser. Serotypning sker med typspecifika antisera.

Identifiering av Clostridium botulinum

  • Motile by peritrichate flagella.
  • Utvisar lipasaktivitet på äggulaagar.

Toxinneutraliseringstest (musbioassay)

In vivo musbioassay är det ”gyllene standardtestet” för att påvisa aktivt botulinumtoxin. Testet innebär intraperitoneal injektion av misstänkt kontaminerad mat i en mus och observation i 4-6 dagar för sjukdom/död.

Om den dödliga aktiviteten kan neutraliseras (i en annan uppsättning möss) genom att injicera antikroppar mot en av serotyperna av botulinumtoxin bekräftas förekomsten av botulinumneurotoxin.

Molekylär diagnostik

Molekylära tekniker som polymeraskedjereaktion (PCR) riktad mot neurotoxingenerna är idealiska för detektion och identifiering av C. botulinum. Ytterligare typning (t.ex. toxintypning eller gentypning) kan göras med hjälp av pulsfältgelelektrofores (PFGE) och amplifierad fragmentlängdspolymorfism (AFLP).

Referenser och vidare läsning

  • Tille, P. (2017). Bailey & Scotts diagnostisk mikrobiologi (14:e upplagan). Mosby.
  • Procop, G. W., & Koneman, E. W. (2016). Koneman’s Color Atlas and Textbook of Diagnostic Microbiology (sjunde, internationella upplagan). 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 av botulism. Clinical Microbiology Reviews, 19(2), 298-314.