Clostridium botulinum

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. listopadu 2016; kontroly vyžadují 26 úprav .
Clostridium botulinum

Clostridium botulinum , barvené genciánovou violetí
vědecká klasifikace
Doména:bakterieTyp:FirmicutesTřída:ClostridiaObjednat:ClostridialesRodina:ClostridiaceaeRod:ClostridiaPohled:Clostridium botulinum
Mezinárodní vědecký název
Clostridium botulinum ( van Ermengem 1896) Bergey a kol. 1923
Synonyma
  • Bacillus botulinus van Ermengem, 1896
  • Bacillus putrificus ( Trevisan 1889) Bienstock 1899
  • Botulobacillus botulinus (van Ermengem 1896) Orla-Jensen 1909
  • Clostridium putrificum (Trevisan 1889) Reddish & Rettger 1922
  • Ermengemillus botulinus (van Ermengem 1896) Heller 1922
  • Pacinia putrifica Trevisan 1889

Clostridium botulinum  (lat.) je anaerobní grampozitivní bakterie rodu Clostridium [1] , původce botulismu  , těžké intoxikace potravinami způsobené botulotoxinem a charakterizované poškozením nervového systému .

Historie studia

Tyto bakterie byly poprvé identifikovány v roce 1895 belgickým mikrobiologem Emilem van Ermengem , studentem Roberta Kocha . První zmínka o botulismu, který způsobují, však pochází z roku 1793 , kdy v Německu onemocnělo 13 lidí po požití uzené klobásy , z nichž 6 zemřelo. Podobné otravy jídlem uzeninami se smrtí velkého počtu lidí byly pozorovány v Německu za války s Napoleonem v letech 1795-1813 . Pak se věřilo, že tato úmrtnost byla způsobena nedostatečnou hygienou potravin ve vesnicích v důsledku války [2] .

Prvním vědcem, který shromáždil statistiky o případech takové otravy a jejich symptomech, byl Heinrich Ferdinand Autenrith z univerzity v Tübingenu . Seznam příznaků , které publikoval v novinách v roce 1817 , zahrnoval gastrointestinální poruchy, dvojité vidění a rozšířené zorničky. Autenrit také našel souvislost mezi silou jedu a stupněm propečení klobásy.

Jedním z lékařů, kteří profesorovi předkládali popisy případů otrav, byl lékař a spisovatel Justinus Kerner . Následně Kerner zasvětil významnou část svého života studiu botulotoxinu a je považován za kmotra svého výzkumu. Testy na zvířatech i na sobě se pokusil z klobásy izolovat neznámý toxin, který sám nazval „klobásový jed“, „mastný jed“ nebo „mastná kyselina“. Výsledky těchto studií publikoval v roce 1822 v monografii popisující 155 případů otrav u lidí a pokusy na zvířatech, podle nichž došlo k závěru, že působením toxinu dochází k narušení přenosu vzruchů ve vláknech periferní a autonomní nervový systém. Kerner také navrhl biologický původ tohoto jedu na základě podobnosti působení toxinu s působením atropinu a hadího jedu .

Onemocnění vyplývající z otravy jím popsaným toxinem se v budoucnu nazývalo „botulismus“ z lat.  botulus , což znamená "klobása".

Ekologie

C. botulinum žije v půdě. Výskyt botulismu je všudypřítomný. Nejběžnější bakterie jsou typy A a B. V přirozených podmínkách bakterie kolonizují bahno na dně vodních ploch a infikují ryby. Když vodní útvary vyschnou, stimuluje se růst C. botulinum . Přirozeným rezervoárem těchto bakterií je tedy půda a různá zvířata . Teplé klima vytváří podmínky pro dlouhodobé uchování spor v půdě, stejně jako pro klíčení a rozmnožování vegetativních forem.

Obě vegetativní formy C. botulinum a spóry obvykle nezpůsobují onemocnění v lidském těle, protože pro produkci toxinu jsou vyžadovány přísně anaerobní podmínky. Výjimkou je ranný botulismus (vzniká při kontaminaci rány půdou, ve které jsou vytvořeny podmínky nutné pro klíčení C. botulinum z půdy a následnou tvorbu toxinů), dále botulismus novorozenců do 6 měsíců, ve střevech, z nichž reprodukce C. botulinum a tvorba toxinů díky vlastnostem střevní mikroflóry.

Morfologie

Původci botulismu mají formu tyčinek 3-9 mikronů dlouhých, 0,6-1 mikronů širokých se zaoblenými konci. Tyče tvoří subterminálně umístěné výtrusy a vypadají jako tenisová raketa. Kapsle se netvoří. Pohyblivý v důsledku peritrichiálně umístěných bičíků. Gram-pozitivní.

Kulturní vlastnosti

Striktní anaerob , doba kultivace 48-72 hod. Na masovo-peptonovém bujónu  - zákal média s tvorbou plynu, charakteristický zápach žluklého oleje. V krvi MPA  - velké kolonie s kořenovými procesy a zónou hemolýzy . Optimální kyselost pro růst je 7,3-7,6 (pro klíčení spor 6,0-7,2).

Faktory patogenity

Druh C. botulinum tvoří exotoxiny, které se liší antigenními vlastnostmi a na tomto základě se dělí na sérotypy . Botulotoxiny všech typů mají podobnou biologickou aktivitu, jsou variantami jednoho neurotoxinu . Kromě neurotoxického účinku má botulotoxin leukotoxickou, hemolytickou a lecitinázovou aktivitu.

Botulotoxin

Je známo 7 antigenních variant botulotoxinu: A, B, C (subtypy C1 a C2), D, E, F, G. Produkce toxinů typů C, D, E je zakódována v genomu konvertibilních bakteriofágů a projevuje se při profág je integrován do bakteriálního chromozomu ; u jiných typů je genetická kontrola vykonávána přímo chromozomem buňky.

Lidská onemocnění jsou způsobena botulotoxiny typu A, B, E a F. V lidském těle se C. botulinum množí slabě a až na vzácné výjimky toxin neprodukuje. Botulotoxin se hromadí v potravinách infikovaných sporami C. botulinum během klíčení, pokud jsou vytvořeny anaerobní podmínky (například při konzervování). Pro člověka je nejúčinnějším bakteriálním jedem botulotoxin, který má škodlivý účinek v dávce 10–8 mg/kg. Spory C. botulinum odolávají varu 6 hodin, sterilizace vysokým tlakem je zničí po 20 minutách, 10% kyselina chlorovodíková  po 1 hodině, 50% formalín po 24 hodinách [3] . Botulotoxin typu A (B) je zcela zničen varem po dobu 25 minut.

Toxin je polypeptidový řetězec s jednou nebo více intramolekulárními vazbami, jeho molekulová hmotnost je 150 000, patří mezi binární toxiny.

Botulotoxiny všech typů jsou produkovány jako toxické proteinové komplexy skládající se z neurotoxinu a netoxického proteinu. Protein je stabilizátor toxinů, který ho chrání před škodlivými účinky proteolytických enzymů a HCl .

Botulotoxin ve formě vysokomolekulárního komplexu má nízkou toxicitu a je prototoxinem . V důsledku mírné proteolýzy , prováděné u většiny typů toxinů jeho vlastními endogenními proteázami au typu E exogenními proteázami (například trypsinem ), se prototoxin rozkládá na 2 podsložky: L-lehký a H-těžký. Mezi nimi je udržována disulfidická vazba . Podsložka L odpovídá fragmentu A (aktivátor) a má toxický účinek na cílovou buňku ( motoneuron ). Subkomponenta H odpovídá fragmentu B (akceptor) a váže se na receptor cílové buňky.

Aplikace botulotoxinu

Botulinový neurotoxin typu A-hemaglutininový komplex se v moderní kosmetologii používá pod obchodními názvy „ Botox “, „ Dysport “, „ Relatox “ a „ Lantox “.

Patogeneze

Jakmile se botulotoxin dostane do gastrointestinálního traktu s potravou , váže se na buňky střevního epitelu a dostává se do lymfatických cév pinocytózou , poté do krve a poté prochází hematoencefalickou bariérou . V těle se rozkládá na 2 dílčí složky: L-light a H-heavy. H-subkomponenta se váže na gangliosidy presynaptické membrány motorických neuronů. L-subkomponenta, působící jako endoproteáza, blokuje sekreci acetylcholinu , čímž přerušuje nervové impulsy z motorického neuronu do svalu, což vede k rozvoji ochablé paralýzy . Botulotoxin ovlivňuje motorické neurony míšních motorických center, prodlouženou míchu a periferní nervový systém.

V důsledku experimentů prováděných za různých podmínek bylo zjištěno, že botulotoxin vede k inhibici jak spontánního, tak excitací indukovaného uvolňování neurotransmiterů v nervových zakončeních. Současně se nemění citlivost receptorů na acetylcholin, netrpí procesy syntézy a ukládání neurotransmiterů. Výsledkem experimentů bylo zjištěno, že v průměru stačí 10 molekul botulotoxinu k zablokování jedné synapse. Je také třeba poznamenat, že vyšší nervová aktivita urychluje výskyt synaptického bloku. Předpokládá se, že škodlivý účinek toxinu je způsoben poškozením mechanismu exocytózy v presynaptické membráně závislého na Ca2 ( kalciové napěťově řízené iontové kanály ). V současné době je toto poškození považováno za nevratné a k obnovení motorické aktivity dochází v důsledku tvorby nových synaptických spojení [4] .

Epidemiologie

C. botulinum je sapronóza a vegetativní v půdě, často se vyskytuje ve střevech koní a jiných zvířat, méně často ve střevech lidí. Z půdy nebo výkalů se spory patogenu dostávají do různých předmětů a mohou kontaminovat potraviny. Za anaerobních podmínek klíčí spory , vegetativní buňky produkují botulotoxin. Nejčastěji k onemocnění dochází při konzumaci konzervovaných domácích výrobků, s čímž souvisí jejich nedostatečná sterilizace.

Příznaky

Inkubační doba botulismu se pohybuje od několika hodin do 2-5 dnů (výjimečně až 10 dnů). První den je zaznamenána nevolnost, zvracení, průjem . Dále převažují neurosymptomy spojené s poškozením bulbárních nervových center: porucha akomodace, dvojité vidění, potíže s polykáním, afonie . U těžkých forem botulismu nastává smrt na respirační paralýzu, někdy na náhlou zástavu srdce.

Identifikace

Klasickou metodou je biologický test na myších. Pro experimenty byla vybrána skupina 5 myší. První je infikován pouze testovaným materiálem, zbytek - testovaným materiálem se zavedením 2 ml 200 IU antitoxického séra typů A, B, C a E. Pokud materiál obsahuje toxin, zvíře přežije, která obdržela antitoxické sérum, které neutralizovalo toxin odpovídajícího typu. K identifikaci toxinů se používá i RPHA s protilátkovým diagnostikem (erytrocyty senzibilizované antitoxiny příslušných typů). Sérologické studie se neprovádějí, protože onemocnění není doprovázeno produkcí výrazných titrů protilátek , což je spojeno s malou dávkou toxinu, který způsobil lézi.

Prevence

Vzhledem k tomu, že hlavní příčinou onemocnění je používání různých domácích produktů (konzervy, nakládané, uzené, sušené (ryby, maso) atd.), má v prevenci botulismu velký význam výkladová práce s obyvatelstvem. Znalost optimálních podmínek pro klíčení spor, tvorbu toxinů a odolnost proti tepelným účinkům spór umožňuje stanovit adekvátní technologické podmínky pro zpracování potravinářských produktů, které vylučují akumulaci botulotoxinu.

Nebezpečné jsou nejen hermeticky uzavřené konzervy, ale i ty produkty ve střevech, v jejichž tkáních svalů jsou také vytvořeny anaerobní podmínky. C. botulinum umírá ve velmi kyselém prostředí, ale takové podmínky nemůžete vytvořit v potravinářských výrobcích (bez chuti). C. botulinum  je anaerobní , to znamená, že se nereprodukuje v přítomnosti kyslíku, takže konzervované potraviny připravené v otevřených podmínkách jsou bezpečné (například houby solené v otevřených kbelících, sudech). Zároveň jsou popsány případy botulismu při konzumaci ryb (omul), solených v sudech, skladovaných v nevhodných teplotních podmínkách (tzv. „omul s pachem“), ale i uzených ryb, rovněž skladovaných v nevhodné teplotě podmínky.

Můžete si poradit s již existujícím toxinem. Při delším (více než půlhodinovém) varu se toxin zničí, proto jsou produkty, které prošly takovým tepelným ošetřením, bezpečné (pokud si zakoupíte produkt, například uzené ryby, a před použitím jej přepravíte v teple takový výrobek, musíte jej ohřát na pánvi z obou stran - z každé strany - alespoň 15 minut).

Spory C. botulinum se nacházejí v zemi. Z toho vyplývá, že výrobky je nutné před zavařováním důkladně omýt. Výtrusy jsou velmi houževnaté: přežívají, i když se vaří. V průmyslové výrobě se používá sterilizace v autoklávech při 120 °C [5]

Bakteriálnímu růstu lze zabránit vysokou kyselostí, vysokým obsahem cukru, vysokým obsahem kyslíku, velmi nízkou vlhkostí nebo skladováním pod 3 °C u typu A. Například při nízké kyselosti konzervovaná zelenina, jako je zelený hrášek, která nebyla ohřívána dostatek na zabití spór může poskytnout anoxické prostředí pro vývoj spór a produkci toxinů. Na druhou stranu nakládané okurky jsou dostatečně kyselé, aby zabránily růstu, a i když jsou přítomny spory, nepředstavují pro spotřebitele žádné nebezpečí. Med, kukuřičný sirup a další sladké potraviny mohou obsahovat spory, ale nemohou růst ve vysoce koncentrovaném cukerném roztoku. Avšak v trávicím systému kojenců, když jsou tyto potraviny zředěny trávicími šťávami s nízkým obsahem kyselin a kyslíku, mohou spory růst a produkovat toxin. Proto se med nedoporučuje dětem do 1 roku. Jakmile děti začnou jíst pevnou stravu, trávicí šťávy se stanou příliš kyselými na to, aby mohly růst bakterie.

V případě použití botulotoxinu jako zbraně se rozlišují metody obecné prevence zaměřené na zabránění pronikání toxinu do těla, jako je včasné lékařské vyšetření zkonzumované vody a jídla, poskytnutí osobních prostředků na ochranu dýchacích cest personálu a vytvoření hromadné úkryty vybavené systémy filtrace vzduchu. Profylaxe vakcínou je speciální způsob ochrany. Při podezření na botulotoxin se podává antibotulotoxinové sérum v dávce 1000-2000 IU intramuskulárně. Je třeba poznamenat, že očkování může být neúčinné kvůli nesouladu mezi typem toxinu a antitoxickým sérem. Pravidelná antidota a prostředky profylaxe v současnosti neexistují. Pokusy na zvířatech prokázaly určitou účinnost 4-amlopyridinu. U zvířat, která dostala smrtelnou dávku botulotoxinu, byla motorická aktivita částečně obnovena na 1–2 hodiny, ale později se plně rozvinula paralýza dýchacích svalů. Vzhledem ke krátké době účinku a vysoké toxicitě léku se tato látka nedoporučuje jako standardní lék na poškození botulotoxinem.

Viz také

  • Botox  je purifikovaný neurotoxinový komplex botulotoxinu typu A.
  • Botulismus  je onemocnění způsobené C. botulinum

Poznámky

  1. Clostridium botulinum je grampozitivní, obligátně anaerobní  (anglicky)  (nepřístupný odkaz) . Získáno 5. listopadu 2009. Archivováno z originálu 1. února 2011.
  2. Mazo E. B., Krivoborodov G. G., Shkolnikov M. E. Botulotoxin v urologii  // Consilium Medicum: časopis. - 2006. - T. 8 , č. 4 . Archivováno z originálu 20. ledna 2013.
  3. Odborné poradenství - Zoonózy - Medinfo.ru - Zoonózy. Botulismus . Získáno 2. listopadu 2007. Archivováno z originálu 20. ledna 2008.
  4. Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Vojenská toxikologie, radiobiologie a lékařská ochrana / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - S.  302 -303. — 528 s. - ISBN 5-93929-082-5 .
  5. [1]  (odkaz dolů)

Reference

  • Pozdeev OK Lékařská mikrobiologie. - M. : GEOTAR-Media, 2007. - 768 s. - ISBN 978-5-9704-0385-3 .
  • Sherris, John C. Lékařská mikrobiologie = Lékařská mikrobiologie. - 4. vyd. - McGraw-Hill Medical Publishing Division, 2004. - ISBN 0-8385-8529-9 .
  • Kutsenko S. A. Butomoto N. V. Grebenyuk A. N. Vojenská toxikologie, radiobiologie a lékařská ochrana / Ivanov V. B. - Foliant, 2004. - 528 s. - ISBN 5-93929-082-5 .