Clostridium botulinum

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. november 2016; checks kræver 26 redigeringer .
Clostridium botulinum

Clostridium botulinum , farvet med ensianviolet
videnskabelig klassifikation
Domæne:bakterieType:FirmicutesKlasse:ClostridiaBestille:ClostridialesFamilie:ClostridiaceaeSlægt:ClostridiaUdsigt:Clostridium botulinum
Internationalt videnskabeligt navn
Clostridium botulinum ( van Ermengem 1896) Bergey et al. 1923
Synonymer
  • Bacillus botulinus van Ermengem, 1896
  • Bacillus putrificus ( Trevisan 1889) Bienstock 1899
  • Botulobacillus botulinus (van Ermengem 1896) Orla-Jensen 1909
  • Clostridium putrificum (Trevisan 1889) Rødlig & Rettger 1922
  • Ermengemillus botulinus (van Ermengem 1896) Heller 1922
  • Pacinia putrifica Trevisan 1889

Clostridium botulinum  (lat.) er en anaerob gram -positiv bakterie af slægten Clostridium [1] , det forårsagende middel til botulisme  , en alvorlig fødevareforgiftning forårsaget af botulinumtoksin og karakteriseret ved skader på nervesystemet .

Studiehistorie

Disse bakterier blev først identificeret i 1895 af den belgiske mikrobiolog Emil van Ermengem , en elev af Robert Koch . Men den første omtale af den botulisme, de forårsager, går tilbage til 1793 , hvor 13 mennesker blev syge i Tyskland efter at have spist røget blodpølse , hvoraf 6 døde. Lignende madforgiftninger med pølser med et stort antal menneskers død blev observeret i Tyskland under krigen med Napoleon i 1795-1813 . Så troede man, at denne dødelighed skyldtes den manglende fødevarehygiejne i landsbyerne på grund af krigen [2] .

Den første videnskabsmand til at indsamle statistikker om tilfælde af en sådan forgiftning og deres symptomer var Heinrich Ferdinand Autenrith fra universitetet i Tübingen . Listen over symptomer , han offentliggjorde i en avis i 1817 , omfattede mave-tarmforstyrrelser, dobbeltsyn og udvidede pupiller. Autenrit fandt også en sammenhæng mellem giftens styrke og stegegraden af ​​pølsen.

En af de læger, der forærede professoren beskrivelser af forgiftningstilfælde, var lægen og forfatteren Justinus Kerner . Efterfølgende viede Kerner en væsentlig del af sit liv til studiet af botulinumtoksin og betragtes som gudfar for sin forskning. Gennem forsøg på dyr og sig selv forsøgte han at isolere et ukendt giftstof fra pølsen, som han selv kaldte "pølsegift", "fedtgift" eller "fedtsyre". Resultaterne af disse undersøgelser blev offentliggjort af ham i 1822 i en monografi, der beskriver 155 tilfælde af forgiftning hos mennesker og forsøg på dyr, ifølge hvilken det blev konkluderet, at toksinets virkning er at forstyrre transmissionen af ​​impulser i fibrene i perifere og autonome nervesystemer. Kerner foreslog også den biologiske oprindelse af denne gift baseret på ligheden mellem virkningen af ​​toksinet med virkningen af ​​atropin og slangegift .

I fremtiden blev sygdommen som følge af forgiftning med det af ham beskrevne toksin kaldt "botulisme" fra lat.  botulus , der betyder "pølse".

Økologi

C. botulinum lever i jorden. Forekomsten af ​​botulisme er allestedsnærværende. De mest almindelige bakterier er type A og B. Under naturlige forhold koloniserer bakterier silt på bunden af ​​vandområder og inficerer fisk. Når vandområder tørrer op, stimuleres væksten af ​​C. botulinum . Det naturlige reservoir for disse bakterier er således jorden og forskellige dyr. Et varmt klima skaber betingelser for langtidsbevarelse af sporer i jorden samt for spiring og reproduktion af vegetative former.

Både vegetative former for C. botulinum og sporer forårsager normalt ikke sygdom i menneskekroppen, da der kræves strengt anaerobe forhold for produktionen af ​​toksinet. Undtagelserne er sårbotulisme (den udvikler sig, når såret er forurenet med jord, hvor der skabes de nødvendige betingelser for spiring af C. botulinum fra jorden og efterfølgende toksindannelse), samt botulisme hos nyfødte op til 6 måneder, i tarmene som reproduktion af C. botulinum og toksindannelse fra på grund af tarmens mikroflora egenskaber.

Morfologi

De forårsagende stoffer til botulisme har form af pinde 3-9 mikron lange, 0,6-1 mikron brede med afrundede ender. Stængerne danner subterminalt placerede sporer og ligner en tennisketsjer. Kapsler dannes ikke. Bevægelig som følge af peritrichielt lokaliserede flageller. Gram-positiv.

Kulturelle egenskaber

Streng anaerob , dyrkningsperiode 48-72 timer På kød-pepton bouillon  - uklarhed af mediet med gasdannelse, en karakteristisk lugt af harsk olie. På blodet MPA  - store kolonier med rodlignende processer og en hæmolysezone . Den optimale surhedsgrad for vækst er 7,3-7,6 (for sporespiring 6,0-7,2).

Patogenicitetsfaktorer

Arten C. botulinum danner eksotoksiner, der adskiller sig i antigene egenskaber og opdeles i serotyper på dette grundlag . Botulinumtoksiner af alle typer har lignende biologisk aktivitet, idet de er varianter af et enkelt neurotoksin . Ud over neurotoksisk virkning har botulinumtoksin leukotoksisk, hæmolytisk og lecithinaseaktivitet .

Botulinumtoksin

Der kendes 7 antigene varianter af botulinumtoksin: A, B, C (undertyper C1 og C2), D, E, F, G. Toksinproduktion af type C, D, E er kodet i genomet af konvertible bakteriofager og viser sig når profagen er integreret i det bakterielle kromosom ; i andre typer udøves genetisk kontrol direkte af cellens kromosom.

Menneskelige sygdomme er forårsaget af botulinum toksiner type A, B, E og F. I menneskekroppen formerer C. botulinum sig svagt og producerer ikke toksinet, med sjældne undtagelser. Botulinumtoksin akkumuleres i fødevarer inficeret med C. botulinum-sporer under spiring, hvis der skabes anaerobe forhold (f.eks. under konservering). For mennesker er botulinumtoksin den mest potente bakterielle gift, som har en skadelig virkning ved en dosis på 10-8 mg/kg. Sporer af C. botulinum tåler kogning i 6 timer, sterilisering ved højt tryk ødelægger dem efter 20 minutter, 10 % saltsyre  efter 1 time, 50 % formalin efter 24 timer [3] . Botulinumtoksin type A (B) ødelægges fuldstændigt ved kogning i 25 minutter.

Et toksin er en polypeptidkæde med en eller flere intramolekylære bindinger, dens molekylvægt er 150.000, den tilhører binære toksiner.

Botulinumtoksiner af alle typer produceres som toksiske proteinkomplekser bestående af et neurotoksin og et ikke-toksisk protein. Proteinet er en toksinstabilisator, der beskytter det mod de skadelige virkninger af proteolytiske enzymer og HCl .

Botulinumtoksin i form af et kompleks med høj molekylvægt har lav toksicitet og er et prototoksin . Som et resultat af mild proteolyse , udført i de fleste typer toksin af dets egne endogene proteaser , og i type E af eksogene proteaser (for eksempel trypsin ), nedbrydes prototoksinet i 2 underkomponenter: L-let og H-tungt. Der opretholdes en disulfidbinding mellem dem . L-subkomponenten svarer til fragment A (aktivator) og har en toksisk effekt på målcellen ( motoneuron ). H-subkomponenten svarer til fragment B (acceptor) og binder til målcellereceptoren.

Anvendelse af botulinumtoksin

Botulinum neurotoksin type A-hæmagglutinin kompleks bruges i moderne kosmetologi under handelsnavnene " Botox ", " Dysport ", " Relatox " og " Lantox ".

Patogenese

Når det først er i mave -tarmkanalen med mad , binder botulinumtoksin sig til cellerne i tarmepitelet og trænger ind i lymfekarrene gennem pinocytose , derefter ind i blodet og passerer derefter blod-hjerne-barrieren . I kroppen nedbrydes den i 2 delkomponenter: L-let og H-tung. H-subkomponenten binder sig til gangliosiderne af den præsynaptiske membran af motorneuroner. L-subkomponenten, der fungerer som en endoprotease, blokerer udskillelsen af ​​acetylcholin og afbryder derved nerveimpulserne fra motorneuronen til musklen, hvilket fører til udvikling af slap lammelse . Botulinumtoksin påvirker de motoriske neuroner i de spinale motoriske centre, medulla oblongata og det perifere nervesystem.

Som et resultat af eksperimenter udført under forskellige forhold blev det afsløret, at botulinumtoksin fører til hæmning af både spontan og excitationsinduceret frigivelse af neurotransmittere i nerveender. Samtidig ændres følsomheden af ​​receptorer over for acetylcholin ikke, syntese- og opbevaringsprocesserne af neurotransmittere lider ikke. Som et resultat af eksperimenterne viste det sig, at i gennemsnit er 10 molekyler af botulinumtoksin nok til at blokere én synapse. Det bemærkes også, at højere neural aktivitet fremskynder forekomsten af ​​synaptisk blokering. Det antages, at toksinets skadelige virkning skyldes beskadigelse af Ca2 ( calcium voltage-gated ion channels ) afhængige mekanisme for exocytose i den præsynaptiske membran. I øjeblikket betragtes denne skade som irreversibel, og genoprettelse af motorisk aktivitet sker på grund af dannelsen af ​​nye synaptiske forbindelser [4] .

Epidemiologi

C. botulinum er en sapronose og vegetativ i jorden, som ofte findes i tarmene hos heste og andre dyr, og som er mindre almindeligt forekommende i menneskers tarme. Fra jord eller afføring kommer sporer af patogenet ind i forskellige genstande og kan forurene fødevarer. Under anaerobe forhold spirer sporer , vegetative celler producerer botulinumtoksin. Oftest opstår sygdommen, når man spiser hjemmelavede produkter på dåse, hvilket er forbundet med deres utilstrækkelige sterilisering.

Symptomer

Inkubationsperioden for botulisme varierer fra flere timer til 2-5 dage (sjældent op til 10 dage). På den første dag er kvalme, opkastning, diarré noteret . Endvidere dominerer neurosymptomer forbundet med beskadigelse af de bulbare nervecentre: forstyrrelse af indkvartering, dobbeltsyn, synkebesvær, aphonia . Ved alvorlige former for botulisme opstår døden som følge af respiratorisk lammelse, nogle gange fra pludseligt hjertestop.

Identifikation

Den klassiske metode er en biologisk test på mus. Til forsøg udvælges et parti på 5 mus. Den første er kun inficeret med testmaterialet, resten - med testmaterialet med introduktion af 2 ml 200 IE antitoksisk serum af type A, B, C og E. Hvis materialet indeholder et toksin, overlever dyret, som fik antitoksisk serum, der neutraliserede toksinet af den tilsvarende type. For at identificere toksiner anvendes også RPHA med et antistofdiagnosticum (erythrocytter sensibiliseret med antitoksiner af passende typer). Serologiske undersøgelser udføres ikke, da sygdommen ikke er ledsaget af produktionen af ​​udtalte antistoftitre , som er forbundet med en lille dosis af toksinet, der forårsagede læsionen.

Forebyggelse

Da hovedårsagen til sygdommen er brugen af ​​forskellige hjemmelavede produkter (konserves, syltet, røget, tørret (fisk, kød) osv.), er forklarende arbejde med befolkningen af ​​stor betydning i forebyggelsen af ​​botulisme. Viden om de optimale betingelser for sporespiring, toksindannelse og modstandsdygtighed over for termiske virkninger af sporer gør det muligt at bestemme passende teknologiske betingelser for forarbejdning af fødevarer, der udelukker akkumulering af botulinumtoksin.

Ikke kun hermetisk lukket dåsemad er farligt, men også de produkter i tarmene, hvis væv i musklerne også skabes anaerobe forhold. C. botulinum dør i et meget surt miljø, men man kan ikke skabe sådanne forhold i fødevarer (smagløst). C. botulinum  er anaerob , det vil sige, at den ikke reproducerer i nærværelse af ilt, så dåsemad tilberedt under åbne forhold er sikre (for eksempel svampe saltet i åbne spande, tønder). Samtidig beskrives tilfælde af botulisme, når man spiser fisk (omul), saltet i tønder, opbevaret under forkerte temperaturforhold (den såkaldte "omul med en lugt"), samt røget fisk, også opbevaret i forkert temperatur. betingelser.

Du kan håndtere det allerede eksisterende toksin. Ved langvarig (mere end en halv time) kogning ødelægges toksinet, derfor er de produkter, der har gennemgået en sådan varmebehandling, sikre (hvis du køber et produkt, for eksempel røget fisk, og transporterer det under varme forhold før brug sådan et produkt, skal du varme det i en gryde på begge sider - hver side - mindst 15 minutter).

C. botulinum sporer findes i jorden. Heraf følger, at produkterne skal vaskes grundigt inden konservering. Sporer er meget ihærdige: de overlever, selv når de koges. I industriel produktion anvendes sterilisering i autoklaver ved 120 °C [5]

Bakterievækst kan forhindres af høj surhedsgrad, højt sukkerindhold, høje iltniveauer, meget lave luftfugtighedsniveauer eller opbevaring under 3°C for type A. For eksempel ved lav surhedsgrad, dåsegrøntsager såsom grønne ærter, der ikke er blevet opvarmet nok til at dræbe sporer kan give et anoxisk miljø for sporeudvikling og toksinproduktion. På den anden side er syltede agurker sure nok til at forhindre vækst, og selvom der er sporer til stede, udgør de ingen fare for forbrugeren. Honning, majssirup og andre søde fødevarer kan indeholde sporer, men de kan ikke vokse i en højkoncentreret sukkeropløsning. Men i spædbørns fordøjelsessystem, når disse fødevarer fortyndes med lav syre, lav ilt fordøjelsessaft, kan sporerne vokse og producere toksinet. Derfor anbefales honning ikke til børn under 1 år. Når babyer begynder at spise fast føde, bliver fordøjelsessafterne for sure til, at bakterier kan vokse.

I tilfælde af brug af botulinumtoksin som våben skelnes der over almindelige forebyggelsesmetoder, der sigter mod at forhindre toksinet i at trænge ind i kroppen, såsom rettidig lægeundersøgelse af vand og mad, der indtages, forsyne personalet med personligt åndedrætsværn og skabe kollektive shelters udstyret med luftfiltreringssystemer. Vaccineprofylakse er en særlig beskyttelsesmetode. Hvis der er mistanke om botulinumtoksin, indgives anti-botulinumserum i en dosis på 1000-2000 IE intramuskulært. Det skal bemærkes, at vaccination kan være ineffektiv på grund af et misforhold mellem typen af ​​toksin og antitoksisk serum. Regelmæssige modgifte og profylaksemidler findes ikke i øjeblikket. Dyreforsøg har vist en vis effektivitet af 4-amlopyridin. Hos dyr, der fik en dødelig dosis af botulinumtoksin, blev motorisk aktivitet delvist genoprettet i 1-2 timer, men senere udviklede lammelser af åndedrætsmusklerne sig fuldt ud. På grund af den korte virkningsvarighed og lægemidlets høje toksicitet anbefales dette stof ikke som standardmiddel mod botulinumtoksinskader.

Se også

  • Botox  er et oprenset neurotoksinkompleks af botulinumtoksin type A.
  • Botulisme  er en sygdom forårsaget af C. botulinum

Noter

  1. ↑ Clostridium botulinum er en grampositiv, obligat anaerob  (engelsk)  (utilgængeligt link) . Hentet 5. november 2009. Arkiveret fra originalen 1. februar 2011.
  2. ↑ Mazo E. B., Krivoborodov G. G., Shkolnikov M. E. Botulinumtoksin i urologi  // Consilium Medicum: tidsskrift. - 2006. - T. 8 , nr. 4 . Arkiveret fra originalen den 20. januar 2013.
  3. ↑ Ekspertrådgivning - Zoonoser - Medinfo.ru - Zoonoser. Botulisme . Hentet 2. november 2007. Arkiveret fra originalen 20. januar 2008.
  4. ↑ Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Militær toksikologi, radiobiologi og medicinsk beskyttelse / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - S.  302 -303. — 528 s. - ISBN 5-93929-082-5 .
  5. ↑ [1]  (downlink)

Referencer

  • Pozdeev OK Medicinsk mikrobiologi. - M. : GEOTAR-Media, 2007. - 768 s. - ISBN 978-5-9704-0385-3 .
  • Sherris, John C. Medicinsk mikrobiologi = Medicinsk mikrobiologi. - 4. udg. - McGraw-Hill Medical Publishing Division, 2004. - ISBN 0-8385-8529-9 .
  • Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Militær toksikologi, radiobiologi og medicinsk beskyttelse / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - 528 s. - ISBN 5-93929-082-5 .