Войти
| Clostridium botulinum | |
|---|---|
 | |
| Clostridium botulinum, окрашенный генцианвиолетом. | |
| Научная классификация | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Firmicutes |
| Класс: | Clostridia |
| Порядок: | Clostridiales |
| Семейство: | Clostridiaceae |
| Род: | Clostridium |
| Вид : | С. botulinum |
| Биномиальное название | |
| Clostridium botulinum . van Ermengem, 1896 | |
Clostridium botulinum - это грамположительный, палочковидный, анаэробная, спорообразующая, подвижная бактерия со способностью продуцировать нейротоксин ботулинический.
Ботулинический токсин может вызывать тяжелое вялое паралитическое заболевание у людей и других животных и является наиболее сильнодействующим токсином, известным человечеству, естественным или синтетическим, со смертельной дозой 1,3–2,1 нг / кг для человека.
С. botulinum - это разнообразная группа патогенных бактерий, изначально сгруппированных вместе по их способности продуцировать ботулинический токсин и теперь известных как четыре отдельные группы: C. botulinum группы I – IV, а также некоторые штаммы Clostridium butyricum и Clostridium baratii, являются бактериями, ответственными за выработку ботулотоксина.
C. botulinum является причиной пищевого ботулизма (проглатывание предварительно сформированного токсина), младенческого ботулизма (кишечная инфекция, вызванная токсин-образующими C. botulinum) и раневым ботулизмом (инфицирование раны C. botulinum). C. botulinum производит термостойкие эндоспоры, которые обычно встречаются в почве и способны выжить в неблагоприятных условиях.
C. botulinum обычно ассоциируется с вздутием консервов ; выпуклые, деформированные банки возникают из-за внутреннего повышения давления, вызванного газом, производимым бактериями.
C. botulinum - это грамположительная палочковидная спорообразующая бактерия. Это облигатный анаэроб, что означает, что кислород ядовит для клеток. Однако C. botulinum переносит следы кислорода из-за фермента супероксиддисмутазы, который является важной антиоксидантной защитой почти во всех клетках, подвергающихся воздействию кислорода. C. botulinum может производить нейротоксин только во время споруляции, что может происходить только в анаэробной среде. Другие виды бактерий производят споры в неблагоприятной среде для роста, чтобы сохранить жизнеспособность организма и обеспечить выживание в состоянии покоя до тех пор, пока споры не попадут в благоприятные условия.
С. botulinum делится на четыре отдельные фенотипические группы (I-IV), а также классифицируется на семь серотипов (AG) на основании антигенности продуцируемого ботулотоксина..
Классификация на группы основана на способности организма переваривать сложные белки. Исследования на уровне ДНК и рРНК подтверждают подразделение видов на группы I-IV. Большинство вспышек человеческого ботулизма вызывается C. botulinum группы I (протеолитический) или II (непротеолитический). Организмы III группы в основном вызывают болезни у животных. Группа IV C. botulinum не вызывает заболеваний человека или животных.
Производство нейротоксина - это объединяющая черта вида. Было идентифицировано восемь типов токсинов, которым присвоены буквы (A – H), некоторые из которых могут вызывать заболевания у людей. Они устойчивы к разложению ферментами желудочно-кишечного тракта. Это позволяет проглоченному токсину всасываться из кишечника в кровоток. Однако все типы ботулотоксина быстро разрушаются при нагревании до 100 ° C в течение 15 минут (900 секунд). Ботулинический токсин, одно из наиболее известных ядовитых биологических веществ, представляет собой нейротоксин, вырабатываемый бактерией Clostridium botulinum. C. botulinum вырабатывает восемь антигенно различимых экзотоксинов (A, B, C1, C2, D, E, F и G).
Большинство штаммов продуцируют один тип нейротоксина, но описаны штаммы, продуцирующие несколько токсинов. Типы токсинов B и F, продуцирующие C. botulinum, были изолированы от случаев ботулизма человека в Нью-Мексико и Калифорнии. Тип токсина был обозначен как Bf, поскольку токсин типа B был обнаружен в избытке по сравнению с типом F. Аналогичным образом сообщалось о штаммах, продуцирующих токсины Ab и Af.
Свидетельства указывают на то, что гены нейротоксинов были предметом горизонтального переноса генов, возможно, из вирусного (бактериофага ) источника. Эта теория подтверждается наличием сайтов интеграции, фланкирующих токсин у некоторых штаммов C. botulinum. Однако эти сайты интеграции деградированы (за исключением типов C и D), что указывает на то, что C. botulinum приобрел гены токсина довольно давно в эволюционном прошлом. Тем не менее, дальнейшие передачи все еще происходят через плазмиды и другие мобильные элементы, на которых расположены гены.
Только ботулинический токсин типы A, B, E, F и H вызывают заболевание у людей. Типы A, B и E связаны с болезнями пищевого происхождения, а тип E - с рыбными продуктами. Тип C вызывает гибкость шеи у птиц, а тип D вызывает ботулизм у других млекопитающих. Никакое заболевание не связано с типом G. «Золотым стандартом» для определения типа токсина является биоанализ на мышах, но гены для типов A, B, E и F теперь можно легко дифференцировать с помощью количественной ПЦР. Поскольку антитоксин к типу H еще не доступен, открытый в 2013 году и на сегодняшний день самый смертоносный, подробности скрыты.
Несколько штаммов организмов, генетически идентифицированных как другие виды Clostridium, вызвали ботулизм человека: C. butyricum произвел токсин типа E, а C. baratii произвел токсин типа F. Способность C. botulinum естественным образом передавать гены нейротоксинов другим клостридиям вызывает озабоченность, особенно в пищевой промышленности, где системы консервации предназначены для уничтожения или подавления только C. botulinum, но не других видов Clostridium.
| Свойства | Группа I | Группа II | Группа III | Группа IV |
|---|---|---|---|---|
| Типы токсинов | A, B, F | B, E, F | C, D | G |
| Протеолиз | + | – | слабый | – |
| Сахаролиз | – | + | – | – |
| Болезнь хозяина | человек | человек | животное | – |
| Ген токсина | хромосома / плазмида | хромосома / плазмида | бактериофаг | плазмида |
| Близкие родственники | C. sporogenes. C. putrificum | C. butyricum. C. beijerinickii | К. haemolyticum. С. новый тип А | С. субтерминал. C. haemolyticum |
В лаборатории C. botulinum обычно выделяют в среде для выращивания триптозосульфита циклосерина (TSC) в анаэробной среде с содержанием кислорода менее 2%. Этого можно добиться с помощью нескольких коммерческих наборов, в которых используется химическая реакция для замены O 2 на CO 2. C. botulinum - это липаза -положительный микроорганизм, который растет при pH от 4,8 до 7,0 и не может использовать лактозу в качестве основного источника углерода, характеристики, важные для биохимической идентификации.
| NCBI ID генома | 726 |
|---|---|
| Плоидность | гаплоид |
| Размер генома | 3,91 Мб |
| Количество хромосомы | 1 |
| Год завершения | 2007 |
C. botulinum был впервые обнаружен и выделен в 1895 году Эмилем ван Эрменгемом из домашней ветчины, причастной к вспышке ботулизма. Изолят первоначально назывался Bacillus botulinus, по латинскому слову колбаса, botulus. («Отравление колбасой» было распространенной проблемой в Германии 18 и 19 веков и, скорее всего, было вызвано ботулизмом) Однако изоляты от последующих вспышек всегда оказывались анаэробными спорообразующими веществами, поэтому Ида А. Бенгтсон предложила отнести этот организм к роду Clostridium, поскольку род Bacillus ограничен аэробными спорообразующими стержнями.
С 1959 года все виды, продуцирующие нейротоксины ботулина (типы AG), были обозначены как C. botulinum. Существуют существенные фенотипические и генотипические доказательства, демонстрирующие гетерогенность внутри видов. Это привело к реклассификации штаммов C. botulinum типа G в новый вид, C. argentinense.
Штаммы C. botulinum группы I, не продуцирующие ботулинический токсин, обозначаются как C. sporogenes.
Полный геном C. botulinum был секвенирован в Wellcome Trust Sanger Institute в 2007 году.
Отравление ботулизмом может произойти из-за консервированного или домашнего - консервированные продукты с низким содержанием кислоты, которые не были обработаны с соблюдением правильного времени хранения и / или давления.
Пищевой ботулизм «Признаки и симптомы ботулизма пищевого происхождения обычно проявляются через 18–36 часов после попадания токсина в организм, но могут варьироваться от нескольких часов до нескольких дней, в зависимости от количества проглоченного токсина».
Раневой ботулизм Большинство людей, у которых развивается раневой ботулизм, вводят наркотики несколько раз в день, поэтому трудно определить, сколько времени потребуется, чтобы признаки и симптомы проявились после того, как токсин попал в организм. Чаще всего у людей, употребляющих героин с черной смолой, признаки и симптомы раневого ботулизма включают:
Младенческий ботулизм Если детский ботулизм связан с едой, такой как мед, проблемы обычно начинаются в течение 18–36 часов после токсин попадает в организм малыша. Признаки и симптомы включают:
Благоприятные эффекты ботулотоксина: Очищенный ботулин Токсин разбавляется врачом для лечения:
Кишечник взрослых токсемия: очень редкая форма ботулизма, которая передается тем же путем, что и детский ботулизм, но среди взрослых. Встречается редко и спорадически. Признаки и симптомы включают:
Ряд количественных исследований на предмет наличия спор C. botulinum в окружающей среде показали преобладание определенных типов токсинов в данных географических областях, которые остаются невыясненными.
C. botulinum типа A преобладает в образцах почвы из западных регионов, а тип B является основным типом, обнаруженным в восточных областях. Организмы типа B относятся к протеолитическому типу I. Отложения из региона Великих озер были исследованы после вспышек ботулизма среди коммерчески разводимых рыб, и только тип Были обнаружены споры E. В ходе исследования штаммы типа A были выделены из почв от нейтральных до щелочных (средний pH 7,5), в то время как штаммы типа B были выделены из слегка кислых почвы (средний pH 6,23).
C. botulinum типа E распространен в водных отложениях в Норвегии и Швеции, Дании, Нидерландах, балтийском побережье Польши и России. Было высказано предположение, что C. botulinum типа E является истинным водным организмом, на что указывает корреляция между уровнем загрязнения типа E и затоплением земли морской водой. По мере высыхания земли уровень типа E снижался, а тип B становился доминирующим.
В почве и отложениях Соединенного Королевства преобладает C. botulinum типа B. В целом, в почве заболеваемость обычно ниже, чем в отложениях. В Италии обследование, проведенное в окрестностях Рима, показало низкий уровень загрязнения; все штаммы были протеолитическими C. botulinum типа A или B.
C. botulinum типа A был обнаружен в образцах почвы из горных районов Виктории. Организмы типа B были обнаружены в морской грязи Тасмании. C. botulinum типа A был обнаружен в пригородах Сиднея, а типы A и B были изолированы в городских районах. В четко обозначенном районе Дарлинг-Даунс в Квинсленде исследование показало распространенность и стойкость C. botulinum типа B после многих случаев ботулизма у лошадей.
С. botulinum используется для приготовления лекарственных препаратов Ботокс, Диспорт, Ксеомин и Нейроблок, используемых для выборочного паралича мышц с целью временного ослабления мышечной функции. Он имеет другие медицинские цели "не по назначению ", такие как лечение сильной лицевой боли, например, вызванной невралгией тройничного нерва.
Ботулинический токсин, продуцируемый C. botulinum, часто считается быть потенциальным биологическим оружием, поскольку оно настолько мощное, что для убийства человека требуется около 75 нанограмм (LD50 из 1 нг / кг, при условии, что средний человек весит ~ 75 кг); Одного килограмма этого было бы достаточно, чтобы убить всю человеческую популяцию. Для сравнения, четверть обычной песчинки (350 нг) ботулотоксина составляет летальную дозу для человека.
Тест на «защиту мышей» или «биоанализ на мышах» определяет тип присутствующего токсина C. botulinum с использованием моноклональных антител. Иммуноферментный анализ (ELISA ) с антителами, меченными дигоксигенином, также можно использовать для обнаружения токсина, а количественная ПЦР может обнаруживать гены токсина в
C. botulinum - почвенная бактерия. Споры могут выжить в большинстве сред, и их очень трудно убить. Они могут выдержать температуру кипящей воды на уровне моря, поэтому многие продукты консервируются с помощью кипячения под давлением, при котором достигается еще более высокая температура, достаточная для уничтожения спор.
С. botulinum - это облигатный анаэроб, который широко распространен в природе и, как предполагается, присутствует на всех пищевых поверхностях. Его оптимальная температура роста находится в пределах мезофильного диапазона. В форме спор это наиболее термостойкий патоген, который может выжить в продуктах с низким содержанием кислоты и расти, вырабатывая токсин. Токсин атакует нервную систему и убивает взрослого в дозе около 75 нг. Этот токсин выводится из организма при выдержке пищи при 100 ° C в течение 10 минут.
Рост бактерии можно предотвратить с помощью высокой кислотности, высокого отношения растворенного сахара, высокого уровня кислорода, очень низкого уровня влажности или хранения при температурах ниже 3 ° C (38 ° F) для типа A. Например, в овощных консервах с низким содержанием кислоты, таких как зеленые бобы, которые не нагреваются достаточно, чтобы уничтожить споры (т. е. в среде под давлением) может обеспечить бескислородную среду для роста спор и выработки токсина. Однако соленые огурцы достаточно кислые, чтобы предотвратить рост; даже если споры присутствуют, они не представляют опасности для потребителя. Мед, кукурузный сироп и другие подсластители могут содержать споры, но споры не могут расти в высококонцентрированном растворе сахара; однако, когда подсластитель разбавляется в пищеварительной системе младенца с низким содержанием кислорода и кислот, споры могут расти и производить токсин. Как только младенцы начинают есть твердую пищу, пищеварительные соки становятся слишком кислыми для размножения бактерий.
Борьба с пищевым ботулизмом, вызываемым C. botulinum, почти полностью основана на термическом разрушении (нагревании) спор или подавлении прорастания спор в бактерии и позволяет клеткам расти и вырабатывать токсины в пищевых продуктах. Условия, способствующие росту, зависят от различных факторов окружающей среды. Рост C. botulinum представляет собой риск в продуктах с низким содержанием кислоты, определяемых значением pH выше 4,6, хотя рост значительно замедляется при pH ниже 4,9. Сообщалось о некоторых случаях и определенных условиях, поддерживающих рост при pH ниже 4,6.
Врачи могут рассмотреть диагноз ботулизма на основе клинических проявлений пациента, которые обычно включают острое начало двусторонних черепных невропатий и симметричной нисходящей слабости. Другие ключевые особенности ботулизма включают отсутствие лихорадки, симметричный неврологический дефицит, нормальную или медленную частоту сердечных сокращений и нормальное кровяное давление, а также отсутствие сенсорных нарушений, за исключением нечеткости зрения. Тщательный сбор анамнеза и физикальное обследование имеют первостепенное значение для диагностики типа ботулизма, а также для исключения других состояний с аналогичными результатами, таких как синдром Гийена-Барре, инсульт, и миастения. В зависимости от рассматриваемого типа ботулизма могут быть показаны различные тесты для диагностики.
Пищевой ботулизм: следует провести анализ сыворотки на токсины с помощью биопробы у мышей, поскольку выявление токсинов является диагностическим.
Раневой ботулизм: необходимо выделить C. botulinum из места раны. попытки, поскольку рост бактерий является диагностическим.
Кишечный и детский ботулизм у взрослых: выделение и рост C. botulinum в образцах стула является диагностическим. Детский ботулизм - это диагноз, который часто пропускают в отделении неотложной помощи.
Другие тесты, которые могут быть полезны для исключения других состояний:
В случае диагноза или подозрения ботулизма, пациенты должны быть немедленно госпитализированы, даже если диагноз и / или анализы еще не установлены. При подозрении на ботулизм следует немедленно начать лечение антитоксинами, чтобы снизить смертность. Также настоятельно рекомендуется немедленная интубация, поскольку дыхательная недостаточность является основной причиной смерти от ботулизма.
В Канаде в настоящее время доступно только 3 терапии антитоксином, которые доступны через программу специального доступа Министерства здравоохранения Канады (SAP). Три типа терапии антитоксином: 1) GlaxoSmithKline трехвалентного типа ABE, 2) NP-018 (гептавалентный), типы от A до G, и 3) BabyBIG®, иммунный глобулин ботулизма внутривенно (человеческий) (BIG-IV) для педиатрических пациентов младше возраст одного года.
Результаты варьируются от одного до трех месяцев, но при оперативных вмешательствах смертность от ботулизма колеблется от менее 5 до 8 процентов.
