Clostridium botulinum

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 1 noiembrie 2016; verificările necesită 26 de modificări .
Clostridium botulinum

Clostridium botulinum , colorat cu violet de gențiană
clasificare stiintifica
Domeniu:bacteriiTip de:FirmicutesClasă:ClostridiiOrdin:ClostridialesFamilie:ClostridiaceaeGen:ClostridiiVedere:Clostridium botulinum
Denumire științifică internațională
Clostridium botulinum ( van Ermengem 1896) Bergey et al. 1923
Sinonime
  • Bacillus botulinus van Ermengem, 1896
  • Bacillus putrificus ( Trevisan 1889) Bienstock 1899
  • Botulobacillus botulinus (van Ermengem 1896) Orla-Jensen 1909
  • Clostridium putricum (Trevisan 1889) Reddish & Rettger 1922
  • Ermengemillus botulinus (van Ermengem 1896) Heller 1922
  • Pacinia putrifica Trevisan 1889

Clostridium botulinum  (lat.) este o bacterie anaerobă gram -pozitivă din genul Clostridium [1] , agentul cauzator al botulismului , o intoxicație  alimentară severăcauzată de toxina botulină și caracterizată prin afectarea sistemului nervos .

Istoria studiului

Aceste bacterii au fost identificate pentru prima dată în 1895 de microbiologul belgian Emil van Ermengem , un student al lui Robert Koch . Cu toate acestea, prima mențiune despre botulismul pe care îl provoacă datează din 1793 , când 13 persoane s-au îmbolnăvit în Germania după ce au mâncat cârnați afumat , dintre care 6 au murit. Intoxicații alimentare similare cu cârnați cu moartea unui număr mare de oameni au fost observate în Germania în timpul războiului cu Napoleon din 1795-1813 . Atunci se credea că această mortalitate se datora lipsei de igienă alimentară din sate din cauza războiului [2] .

Primul om de știință care a colectat statistici despre cazurile de astfel de otrăvire și despre simptomele acestora a fost Heinrich Ferdinand Autenrith de la Universitatea din Tübingen . Lista simptomelor pe care a publicat-o într-un ziar în 1817 includea tulburări gastro-intestinale, vedere dublă și pupile dilatate. Autenrit a găsit și o legătură între puterea otravii și gradul de prăjire a cârnatului.

Unul dintre medicii care i-a prezentat profesorului descrieri ale cazurilor de otrăvire a fost medicul și scriitorul Justinus Kerner . Ulterior, Kerner și-a dedicat o parte semnificativă a vieții studiului toxinei botulinice și este considerat nașul cercetării sale. Prin teste pe animale și pe el însuși, a încercat să izoleze din cârnați o toxină necunoscută, pe care el însuși a numit-o „otravă pentru cârnați”, „otrăvire grasă” sau „acid gras”. Rezultatele acestor studii au fost publicate de el în 1822 într-o monografie care descrie 155 de cazuri de otrăvire la om și experimente pe animale, conform cărora s-a ajuns la concluzia că acțiunea toxinei este de a perturba transmiterea impulsurilor în fibrele sistemele nervoase periferice și autonome. Kerner a sugerat, de asemenea, originea biologică a acestui venin pe baza asemănării acțiunii toxinei cu acțiunea atropinei și a veninului de șarpe .

Pe viitor, boala rezultată din otrăvirea cu toxina descrisă de el a fost numită „botulism” din lat.  botulus , adică „cârnat”.

Ecologie

C. botulinum trăiește în sol. Incidența botulismului este omniprezentă. Cele mai comune bacterii sunt tipurile A și B. În condiții naturale, bacteriile colonizează nămolul de pe fundul corpurilor de apă și infectează peștii. Când corpurile de apă se usucă, este stimulată creșterea C. botulinum . Astfel, rezervorul natural pentru aceste bacterii este solul și diverse animale. Un climat cald creează condiții pentru conservarea pe termen lung a sporilor în sol, precum și pentru germinarea și reproducerea formelor vegetative.

Atât formele vegetative ale C. botulinum , cât și sporii nu provoacă de obicei boli în corpul uman, deoarece sunt necesare condiții strict anaerobe pentru producerea toxinei. Excepție fac botulismul plăgii (se dezvoltă atunci când rana este contaminată cu sol, în care se creează condițiile necesare germinării C. botulinum din sol și formarea ulterioară a toxinelor), precum și botulismul nou-născuților până la 6 luni, în intestinele cărora reproducerea C. botulinum și formarea de toxine din datorită caracteristicilor microflorei intestinale.

Morfologie

Agenții cauzali ai botulismului au forma unor bețișoare lungi de 3-9 microni, lățime de 0,6-1 microni cu capete rotunjite. Lansetele formează spori localizați subterminal și arată ca o rachetă de tenis. Capsulele nu se formează. Motile ca urmare a flagelilor localizați peritrichial. Gram-pozitiv.

Proprietăți culturale

Anaerob strict , perioada de cultivare 48-72 ore Pe bulion de peptonă de carne  - turbiditatea mediului cu formare de gaze, miros caracteristic de ulei rânced. Pe sânge MPA  - colonii mari cu procese asemănătoare rădăcinii și o zonă de hemoliză . Aciditatea optimă pentru creștere este 7,3-7,6 (pentru germinarea sporilor 6,0-7,2).

Factori de patogenitate

Specia C. botulinum formează exotoxine care diferă ca proprietăți antigenice și sunt împărțite în serotipuri pe această bază . Toxinele botulinice de toate tipurile au activitate biologică similară, fiind variante ale unei singure neurotoxine . Pe lângă acțiunea neurotoxică, toxina botulină are activitate leucotoxică, hemolitică și lecitinazică .

Toxina botulinica

Sunt cunoscute 7 variante antigenice ale toxinei botulinice: A, B, C (subtipurile C1 și C2), D, E, F, G. Producția de toxină de tipurile C, D, E este codificată în genomul bacteriofagelor convertibili și se manifestă atunci când profagul este integrat în cromozomul bacterian ; la alte tipuri, controlul genetic este exercitat direct de cromozomul celulei.

Bolile umane sunt cauzate de toxinele botulinice de tip A, B, E și F. În corpul uman, C. botulinum se reproduce slab și nu produce toxina, cu rare excepții. Toxina botulinica se acumuleaza in produsele alimentare infectate cu spori de C. botulinum in timpul germinarii daca sunt create conditii anaerobe (de exemplu, in timpul conservarii). Pentru om, toxina botulinică este cea mai puternică otravă bacteriană, având un efect dăunător la o doză de 10–8 mg/kg. Sporii de C. botulinum rezistă la fierbere timp de 6 ore, sterilizarea la presiune mare îi distruge după 20 de minute, acid clorhidric 10%  după 1 oră, formol 50% după 24 de ore [3] . Toxina botulinică de tip A (B) este complet distrusă prin fierbere timp de 25 de minute.

O toxină este un lanț polipeptidic cu una sau mai multe legături intramoleculare, greutatea sa moleculară este de 150.000, aparține toxinelor binare.

Toxinele botulinice de toate tipurile sunt produse ca complexe proteice toxice constând dintr-o neurotoxină și o proteină netoxică. Proteina este un stabilizator de toxine, protejându-l de efectele dăunătoare ale enzimelor proteolitice și ale HCl .

Toxina botulinică sub formă de complex cu greutate moleculară mare are toxicitate scăzută și este o prototoxină . Ca urmare a proteolizei ușoare , efectuată în majoritatea tipurilor de toxine de propriile proteaze endogene și în tipul E de proteaze exogene (de exemplu , tripsina ), prototoxina se descompune în 2 subcomponente: L-ușoară și H-grea. Între ele se menține o legătură disulfurică . Subcomponenta L corespunde fragmentului A (activator) și are un efect toxic asupra celulei țintă ( motoneuron ). Subcomponenta H corespunde fragmentului B (acceptor) și se leagă de receptorul celulei țintă.

Aplicarea toxinei botulinice

Complexul de neurotoxină botulină de tip A-hemaglutinină este utilizat în cosmetologia modernă sub denumirile comerciale „ Botox ”, „ Dysport ”, „ Relatox ” și „ Lantox ”.

Patogeneza

Odată ajunsă în tractul gastrointestinal cu alimente , toxina botulină se atașează de celulele epiteliului intestinal și intră în vasele limfatice prin pinocitoză , apoi în sânge și apoi trece prin bariera hemato-encefalică . În organism, se descompune în 2 subcomponente: L-ușoară și H-grea. Subcomponenta H se leagă de gangliozidele membranei presinaptice a neuronilor motori. Subcomponenta L, acționând ca o endoprotează, blochează secreția de acetilcolină , întrerupând astfel impulsurile nervoase de la neuronul motor către mușchi, ceea ce duce la dezvoltarea paraliziei flasce . Toxina botulinică afectează neuronii motori ai centrilor motori spinali, medular oblongata și sistemul nervos periferic.

Ca rezultat al experimentelor efectuate în diferite condiții, s-a dezvăluit că toxina botulină conduce la inhibarea eliberării atât spontane, cât și induse de excitație a neurotransmițătorilor în terminațiile nervoase. În același timp, sensibilitatea receptorilor la acetilcolină nu se modifică, procesele de sinteză și stocare a neurotransmițătorilor nu au de suferit. În urma experimentelor, s-a constatat că, în medie, 10 molecule de toxină botulină sunt suficiente pentru a bloca o sinapsă. De asemenea, se remarcă faptul că o activitate neuronală mai mare accelerează apariția blocului sinaptic. Se presupune că efectul dăunător al toxinei se datorează deteriorării mecanismului de exocitoză dependent de Ca2 ( canale ionice dependente de calciu ) din membrana presinaptică. În prezent, această afectare este considerată ireversibilă, iar restabilirea activității motorii are loc datorită formării de noi conexiuni sinaptice [4] .

Epidemiologie

C. botulinum este o sapronoză și vegetativă în sol, adesea găsită în intestinele cailor și ale altor animale, mai rar întâlnite în intestinele oamenilor. Din sol sau fecale, sporii agentului patogen intră în diverse obiecte și pot contamina alimentele. În condiții anaerobe, sporii germinează, celulele vegetative produc toxină botulină. Cel mai adesea, boala apare atunci când se mănâncă produse de casă conservate, ceea ce este asociat cu sterilizarea lor insuficientă.

Simptome

Perioada de incubație pentru botulism variază de la câteva ore la 2-5 zile (rar până la 10 zile). În prima zi, se observă greață, vărsături, diaree . În plus, predomină neurosimptomele asociate cu afectarea centrilor nervoși bulbari: tulburări de acomodare, vedere dublă, dificultate la înghițire, afonie . În formele severe de botulism, moartea apare din paralizie respiratorie, uneori din stop cardiac brusc.

Identificare

Metoda clasică este un test biologic pe șoareci. Pentru experimente, este selectat un lot de 5 șoareci. Primul este infectat doar cu materialul de testat, restul - cu materialul de testat cu introducerea a 2 ml de ser antitoxic de 200 UI de tipurile A, B, C și E. Dacă materialul conține o toxină, animalul supraviețuiește, care a primit ser antitoxic care a neutralizat toxina de tipul corespunzător. Pentru identificarea toxinelor se folosește și RPHA cu un diagnostic de anticorpi (eritrocite sensibilizate cu antitoxine de tipurile corespunzătoare). Nu se efectuează studii serologice , deoarece boala nu este însoțită de producția de titruri pronunțate de anticorpi , care este asociată cu o doză mică de toxină care a cauzat leziunea.

Prevenirea

Deoarece principala cauză a bolii este utilizarea diferitelor produse de casă (conserve, murate, afumate, uscate (pește, carne), etc.), munca explicativă cu populația are o importanță deosebită în prevenirea botulismului. Cunoașterea condițiilor optime pentru germinarea sporilor, formarea toxinelor și rezistența la efectele termice ale sporilor face posibilă determinarea condițiilor tehnologice adecvate pentru prelucrarea produselor alimentare care exclud acumularea de toxină botulină.

Nu numai conservele închise ermetic sunt periculoase, ci și acele produse din intestine, ale căror țesuturi ale mușchilor sunt create și condiții anaerobe. C. botulinum moare într-un mediu foarte acid, dar nu poți crea astfel de condiții în produsele alimentare (fără gust). C. botulinum  este anaerob , adică nu se reproduce în prezența oxigenului, astfel încât conservele preparate în condiții deschise sunt sigure (de exemplu, ciupercile sărate în găleți deschise, butoaie). În același timp, sunt descrise cazuri de botulism la consumul de pește (omul), sărat în butoaie, depozitat în condiții de temperatură necorespunzătoare (așa-numitul „omul cu miros”), precum și pește afumat, păstrat și el la temperatură necorespunzătoare. conditii.

Puteți face față toxinelor deja existente. Cu fierbere prelungită (mai mult de jumătate de oră), toxina este distrusă, prin urmare, produsele care au suferit un astfel de tratament termic sunt sigure (dacă achiziționați un produs, de exemplu, pește afumat și îl transportați în condiții calde, înainte de a utiliza un astfel de produs, trebuie să-l încălzești într-o tigaie pe ambele părți - pe fiecare parte - cel puțin 15 minute).

sporii de C. botulinum se găsesc în pământ. De aici rezultă că produsele trebuie spălate bine înainte de conservare. Sporii sunt foarte tenace: supraviețuiesc chiar și atunci când sunt fierți. În producția industrială se utilizează sterilizarea în autoclave la 120 °C [5]

Creșterea bacteriană poate fi prevenită prin aciditate ridicată, conținut ridicat de zahăr, niveluri ridicate de oxigen, niveluri foarte scăzute de umiditate sau depozitare sub 3°C pentru tipul A. De exemplu, la aciditate scăzută, legumele conservate, cum ar fi mazărea verde, care nu au fost încălzite suficient pentru a ucide sporii poate oferi un mediu anoxic pentru dezvoltarea sporilor și producerea de toxine. Pe de altă parte, castraveții murați sunt suficient de acizi pentru a preveni creșterea și, chiar dacă sunt prezenți spori, nu prezintă niciun pericol pentru consumator. Mierea, siropul de porumb și alte alimente dulci pot conține spori, dar nu pot crește într-o soluție de zahăr foarte concentrată. Cu toate acestea, în sistemul digestiv al sugarilor, atunci când aceste alimente sunt diluate cu sucuri digestive scăzute în acid și oxigen, sporii pot crește și pot produce toxina. Prin urmare, mierea nu este recomandată copiilor sub 1 an. Odată ce bebelușii încep să mănânce alimente solide, sucurile digestive devin prea acide pentru ca bacteriile să se dezvolte.

În cazul utilizării toxinei botulinice ca armă, se disting metode generale de prevenire care vizează prevenirea pătrunderii toxinei în organism, cum ar fi examinarea medicală în timp util a apei și alimentelor consumate, asigurarea personalului cu echipament personal de protecție respiratorie și crearea adaposturi colective dotate cu sisteme de filtrare a aerului. Profilaxia vaccinului este o metodă specială de protecție. Daca se suspecteaza toxina botulinica, se administreaza ser antibotulinic in doza de 1000-2000 UI intramuscular. Trebuie remarcat faptul că vaccinarea poate fi ineficientă din cauza unei nepotriviri între tipul de toxină și serul antitoxic. Antidoturile obișnuite și mijloacele de profilaxie nu există în prezent. Experimentele pe animale au arătat o anumită eficacitate a 4-amlopiridinei. La animalele care au primit o doză letală de toxină botulină, activitatea motrică a fost restabilită parțial timp de 1-2 ore, dar ulterior paralizia mușchilor respiratori s-a dezvoltat complet. Datorită duratei scurte de acțiune și a toxicității ridicate a medicamentului, această substanță nu este recomandată ca remediu standard pentru deteriorarea toxinei botulinice.

Vezi și

  • Botoxul  este un complex de neurotoxine purificate de toxina botulinica de tip A.
  • Botulismul  este o boală cauzată de C. botulinum

Note

  1. Clostridium botulinum este un gram pozitiv, anaerob obligatoriu  (engleză)  (link inaccesibil) . Consultat la 5 noiembrie 2009. Arhivat din original la 1 februarie 2011.
  2. Mazo E. B., Krivoborodov G. G., Shkolnikov M. E. Botulinum toxin in urology  // Consilium Medicum: journal. - 2006. - T. 8 , nr 4 . Arhivat din original pe 20 ianuarie 2013.
  3. Sfatul expertului - Zoonoze - Medinfo.ru - Zoonoze. Botulism . Consultat la 2 noiembrie 2007. Arhivat din original pe 20 ianuarie 2008.
  4. Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Toxicologie militară, radiobiologie și protecție medicală / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - S.  302 -303. — 528 p. - ISBN 5-93929-082-5 .
  5. [1]  (link descendent)

Referințe

  • Pozdeev OK Microbiologie medicală. - M. : GEOTAR-Media, 2007. - 768 p. - ISBN 978-5-9704-0385-3 .
  • Sherris, John C. Medical Microbiology = Medical Microbiology. - a 4-a ed. - McGraw-Hill Medical Publishing Division, 2004. - ISBN 0-8385-8529-9 .
  • Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Toxicologie militară, radiobiologie și protecție medicală / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - 528 p. - ISBN 5-93929-082-5 .