Autor: inż. Paulina Jacek
Politechnika Łódzka, Instytut Technologii Fermentacji i Mikrobiologii
Bakterie Clostridium botulinum, zwane laseczką jadu kiełbasianego, są gram dodatnimi laseczkami, o wymiarach 0,5-2 x 1,6-20 µm, należą do rodziny Clostridiaceae, klasy Clostridia. Komórki tych bakterii mają walcowaty kształt, są ułożone pojedynczo, parami bądź w krótkich łańcuszkach. Bakterie wykazują zdolność ruchu oraz wytwarzają przetrwalniki charakteryzujące się wysoką ciepłoopornością. Są ścisłymi beztlenowcami rosnącymi w temperaturze 10–48°C, przy pH 4,5-8. Laseczki Clostridium botulinum nie wytwarzają katalazy i oksydazy cytochromowej, natomiast fermentują glukozę, maltozę i glicerol, wytwarzają H2S.
Laseczki Clostridium botulinum są szeroko rozpowszechnione w środowisku naturalnym, występują w glebie, przewodzie pokarmowym zwierząt, osadach dennych i wodach przybrzeżnych skąd w formie wegetatywnej bądź przetrwalnej mogą przeniknąć do produktów spożywczych. Najczęściej zanieczyszczone tymi bakteriami są produkty takie jak: konserwy warzywne (szpinak, groch, szparagi), konserwy mięsne, wędzone i peklowane mięso, wędzone kiełbasy, surowe mięso, solone i wędzone ryby. Wytworzeniu toksyny botulinowej w produktach żywnościowych towarzyszy charakterystyczny zapach zjełczałego tłuszczu i wydzielenie dużych ilości gazu, a w przypadku konserw wydymanie puszek (bombaż).
Ze względu na różnice antygenowe, wyodrębniono osiem serotypów toksyny botulinowej: A, B, C1, C2, D, E, F i G, z których bakterie C. botulinum wytwarzają toksyny serotypu A, B, C i D. Dotychczas u ludzi stwierdzono zatrucia toksynami typu A, B, E, rzadziej F i G, z kolej dla zwierząt toksyczne są typy C i D. Typy A i B są obecne w glebie i nawozach pochodzenia zwierzęcego, dlatego też bardzo często stwierdza się ich obecność w puszkach produktów spożywczych pochodzenia roślinnego, np. pomidor, szpinak, fasola.
W ostatnich latach wykazano iż toksyna botulinowa może być również wytwarzana przez niektóre szczepy Clostridium baratii i Clostridium butyricum.
Obecnie wyodrębniono 6 postaci zatrucia jadem kiełbasianym: botulizm pochodzenia pokarmowego, botulizm przyranny, botulizm dziecięcy, botulizm pochodzenia jelitowego dorosłych, botulizm inhalacyjny oraz botulizm jatrogenny.
Botulizm pokarmowy
Botulizm pokarmowy spowodowany jest spożyciem żywności skażonej toksyną botulinową. Toksyna botulinowa po przejściu do układu pokarmowego zostaje przekształcona poprzez działanie proteolityczne enzymów bakteryjnych flory jelitowej lub enzymów gospodarza (trypsyna) i w tej formie może docierać z jelita cienkiego do krwioobiegu. Wraz z krwią zostaje transportowana do płytek mięśniowo-nerwowych.
Botulizm przyranny
Botulizm przyranny jest następstwem namnażania przetrwalników C. botulinum w głębokich ranach, w których doszło do martwicy tkanki. Jeżeli rana jest dodatkowa zakażona bakteriami tlenowymi, wówczas może dojść do powstania warunków beztlenowych, w których kiełkujące przetrwalniki i dzielące się laseczki C. botulinum wydzielają toksyny. Toksyna z rany częściowo ulega wchłonięciu do krwi powodując powstanie objawów podobnych jak w botulizmie pokarmowym, nie mniej jednak częściej pojawia się podwyższona temperatura a okres wylęgania choroby jest wydłużony do 2-3 tygodni.
Botulizm dziecięcy
Botulizm dziecięcy najczęściej występuje u niemowląt i jest następstwem spożycia miodu zawierającego przetrwalniki C. botulinum. Dzieciom poniżej 1 roku życia nie powinno się podawać miodu, gdyż w 25g miodu znajduje się około 7 spor tej bakterii. Przetrwalniki te kiełkują w świetle jelita grubego dziecka powodując kolonizację jelit przez formy wegetatywne laseczek jadu kiełbasianego wytwarzających toksynę botulinową. Z kolej u osób dorosłych C. botulinum zazwyczaj nie zasiedla jelit, ponieważ nie pozwala na to prawidłowa flora bakteryjna. Flora bakteryjna niemowląt nie jest w pełni ustabilizowana, dlatego też jest niezdolna do hamowania namnażania patogena.
Botulizm pochodzenia jelitowego dorosłych
Ten typ botulizmu spowodowany jest kolonizacją jelita grubego przez laseczki jadu kiełbasianego produkujące neurotoksynę botulinową in situ i wchłanianiem jej do krwi. Wystąpienie botulizmu pochodzenia jelitowego uwarunkowane jest wcześniejszą obecnością zmian patologicznych w układzie pokarmowym: achlorhydrią, zmianą składu flory bakteryjnej na skutek antybiotykoterapii lub stanem zapalnym jelit.
Botulizm jatrogenny
Botulizm jatrogenny występuje niezwykle rzadko, spowodowany jest przyjmowaniem neurotoksyny botulinowej typu A w formie iniekcji. Typowym objawem jest ogólne osłabienie, któremu bardzo często towarzyszy opadanie powiek, podwójne widzenie, suchość w jamie ustnej, dysfagia, dyzartria.
Botulizm inhalacyjny
Botulizm inhalacyjny po raz pierwszy zdiagnozowano w 1962 roku w jednym z laboratoriów w Niemczech. Wówczas doszło do ekspozycji trzech pracowników na aerozol zawierający neurotoksynę botulinową typu A w czasie sekcji zwierząt wcześniej poddanych działaniu tej toksyny rozproszonej w powietrzu. Wszystkie osoby zachorowały, a objawy były identyczne jak w przypadku botulizmu pochodzenia pokarmowego.
Patogeneza oraz objawy kliniczne
Wchłanianie toksyn wytworzonych w żywności następuje przez błonę śluzową w jamie ustnej, przełyku, kolejno w żołądku oraz górnej części jelita cienkiego. Toksyna botulinowa blokuje przede wszystkim funkcje nerwów motorycznych na skutek zahamowania wydzielania acetylocholiny na zakończeniach neuronów co powoduje zwiotczenie mięśni i paraliż. Toksyna, powodując fragmentację białka SNAP-25 niezbędnego w procesie uwalniania acetylocholiny z zakończeń peryplazmatycznych, poraża przewodnictwo nerwowo-mięśniowe. Zatrucie objawia się początkowo w postaci zaburzeń widzenia: podwójne widzenie, brak koordynacji mięśni ocznych, zaburzeń w mowie oraz niemożności przełykania śliny. Po 12 do 73 godzin od momentu zatrucia można zaobserwować pierwsze objawy, jednak czas ten może się wahać od 2 godzin do 8 dni w zależności od wchłoniętej dawki toksyny. Jednym z pierwszych symptomów botulizmu jest postępujące porażenie opuszkowe. Do śmierci dochodzi na skutek uduszenia lub zatrzymania akcji serca.
Toksyna botulinowa wytwarzana przez Clostridium botulinum jest jedną z najsilniejszych toksyn biologicznych, jakie zna ludzkość. Śmiertelna dawka dla człowieka wynosi 0,005-0,1 µg, a zaledwie 1g może zabić ok. 1 miliona ludzi.
Diagnostyka
Jedną z najstarszych metod diagnostyki neurotoksyny botulinowej jest próba biologiczna na myszach z neutralizacją antytoksynami, która cechuje się wysoką czułością i swoistością, ponadto umożliwia określenie typu neurotoksyny botulinowej. Przed podaniem antytoksyny, od chorego z podejrzeniem botulizmu pobiera się próbkę krwi. Surowicę pacjenta traktuje się antytoksyną, która neutralizuje egzotoksynę botulinową. Tak przygotowany preparat wstrzykuje się myszom. Jeżeli myszy przeżyją oznacza to, że w surowicy obecna była egzotoksyna botulinowa (którą związały przeciwciała). Próba biologiczna na myszach pozwala wykryć nawet niewielką ilość aktywnej egzotoksyny (ok. 0,03 ng).
W przypadku zatrucia drogą pokarmową toksynę można wykryć także w treści żołądka i kale. Jeżeli do zatrucia dochodzi drogą wziewną, wówczas w ciągu 24 godzin toksynę wykrywa się w wymazie z błon śluzowych nosa wykorzystując test ELISA.
Leczenie
Chorym należy podać w ciągu 24-godzin trójwalentną antytoksynę skierowaną przeciw toksynie typu A, B i E. Jej działanie ograniczone jest jedynie do zneutralizowania obecnej we krwi toksyny. Immunoglobuliny nie wiążą tych cząsteczek neurotoksyny, które wniknęły do neuronów. Dlatego też chorego poddaje się obserwacji i czeka, aż nastąpi regeneracja sparaliżowanych zakończeń nerwowych. Proces może trwać od kilku tygodni do kilku miesięcy. Regenerujące się komórki nerwowe wytwarzają wówczas nowe połączenia z włóknami mięśniowymi.
Literatura:
1. Arnon S.S., Schecter R., Maslanka S.E., (2006) Human botulism immune globulin for the treatment of infant botulism. N. Engl. J. Med. 354, 462–471.
2. Bielec D., Modrzewska R., (2007) Zatrucie jadem kiełbasianym dawniej i dziś – aspekty kliniczne. Przegl. Epidemiol. 61, 505 – 512.
3. Cada D.J., Levien T., Baker D.E., (2004) Botulism Immune Globulin Intravenous. Hosp. Pharm. 39, 470-9.
4. Caya J.G., Agni R., Miller J.E., (2004) Clostridium botulinum and the Clinical Laboratorian. Arch. Pathol. Lab. Med. 128, 653-62.
5. Hosseini H., Tavakoli H.R., Meshgi M.A, Khaksar R., Hosseini M., Khakpour M., (2010) Survey of Clostridium botulinum toxins in Iranian traditional food products. Comp. Clin. Pathol. 19, 247–250.
6. Stechenberg B., (2008) Clostridium botulinum. The Neurological Manifestations of Pediatric Infectious Diseases and Immunodeficiency Syndromes. 21, 235-238.
