Clostridium botulinum
|
---|
Clostridium botulinum
, окраска
генцианом фиолетовым
|
Вид:
Clostridium botulinum
|
Clostridium botulinum
(
van Ermengem
1896) Bergey
et al.
1923
|
- 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
(лат.)
?
анаэробная
грамположительная
бактерия
рода
клостридий
[1]
, возбудитель
ботулизма
? тяжёлой пищевой
интоксикации
, вызываемой
ботулиническим токсином
и характеризуемой поражением
нервной системы
.
Впервые эти бактерии выявил в
1895 году
бельгийский
микробиолог
Эмиль ван Эрменгем
, ученик
Роберта Коха
. Однако первые упоминания о вызываемом ими ботулизме относятся ещё к
1793 году
, когда в Германии после употребления в пищу копчёной
кровяной колбасы
заболели 13 человек, 6 из которых скончались. Аналогичные пищевые отравления колбасой с гибелью большого числа людей наблюдались в Германии во время войны с Наполеоном в
1795
-
1813 годах
. Тогда считалось, что эта смертность связана с отсутствием гигиены питания в деревнях в связи с войной
[2]
.
Первым учёным, который занялся сбором статистики по случаям подобных отравлений и их симптомов, был
Генрих Фердинанд Аутенрит
из
Тюбингенского университета
. Опубликованный им в газете в
1817 году
список симптомов включал желудочно-кишечные нарушения, двоение в глазах и расширение зрачка. Также Аутенрит обнаружил связь между силой действия яда и степенью прожарки колбасы.
Одним из медиков, представивших профессору описания случаев отравления, был врач и литератор
Юстинус Кернер
. В дальнейшем Кернер значительную часть своей жизни посвятил изучению ботулинического токсина и считается крестным отцом его исследований. Проводя испытания на животных и на самом себе, он пытался выделить из колбасы неизвестный токсин, который сам называл ≪колбасный яд≫, ≪жирный яд≫ или ≪жировая кислота≫. Результаты этих исследований были опубликованы им в
1822 году
в монографии, описывавшей 155 случаев отравления у человека и эксперименты на животных, в соответствии с которыми делался вывод о том, что действие токсина заключается в нарушении передачи импульса в волокнах периферической и автономной нервных систем. Кернер также предположил биологическое происхождение данного яда на основании сходства действия токсина с действием
атропина
и
змеиного яда
.
В дальнейшем заболевание, возникающее в результате отравления описанным им токсином получило название ≪ботулизм≫ от
лат.
botulus
, что означает ≪колбаса≫.
C. botulinum
обитает в почве. Заболеваемость ботулизмом повсеместна. Наиболее распространены бактерии типа
A
и
B
. В природных условиях бактерии колонизируют ил на дне водоёмов, инфицируют рыб. При пересыхании водоёмов рост
C. botulinum
стимулируется. Таким образом,
естественный резервуар
для этих бактерий ? почва и различные животные. Тёплый климат создаёт условия для длительного сохранения спор в почве, а также для прорастания и размножения вегетативных форм.
Попадание в человеческий организм как вегетативных форм
C. botulinum
, так и спор обычно не вызывает заболевания, так как для продуцирования токсина нужны строго анаэробные условия. Исключения составляют раневой ботулизм (развивается при загрязнении почвой раны, в которой создаются условия, необходимые для прорастания попавших из почвы
C. botulinum
и последующего токсинообразования), а также ботулизм новорождённых до 6 месяцев, в кишечнике которых также возможно размножение
C. botulinum
и токсинообразование из-за особенностей кишечной микрофлоры.
Возбудители ботулизма имеют форму палочек длиной 3-9 мкм, шириной 0,6-1 мкм с закругленными концами. Палочки образуют субтерминально расположенные споры и имеют вид теннисной ракетки. Капсулы не образуют. Подвижны в результате перитрихиально расположенных жгутиков. Грамположительны.
Строгий анаэроб
, срок культивирования 48-72 ч. На
мясо-пептонном бульоне
? помутнение среды с газообразованием, характерный запах прогорклого масла. На кровяном
МПА
? колонии крупные с корневидными отростками и зоной
гемолиза
. Оптимальная кислотность для роста 7,3-7,6 (для прорастания спор 6,0-7,2).
Вид
C. botulinum
образует экзотоксины, различающиеся по антигенным свойствам и по этому признаку подразделяются на
серотипы
. Ботулотоксины всех типов обладают сходной биологической активностью, являясь вариантами одного
нейротоксина
. Кроме нейротоксического действия, ботулотоксин обладает лейкотоксической, гемолитической и
лецитиназной
активностью.
Известны 7
антигенных вариантов
ботулотоксина: A, B, C (подтипы C1 и C2), D, E, F, G. Токсинообразование типов C, D, E закодировано в
геноме
конвертируемых
бактериофагов
и проявляется при интеграции
профага
в бактериальную
хромосому
; у остальных типов генетический контроль осуществляет непосредственно хромосома клетки.
Заболевания человека вызывают ботулотоксины типов A, B, E, а также F. В организме человека
C. botulinum
размножаются слабо и не продуцируют токсина за редким исключением. Ботулотоксин накапливается в пищевых продуктах, инфицированных спорами
C. botulinum
, при их прорастании, если созданы анаэробные условия (например, при консервировании). Для человека ботулотоксин ? самый сильнодействующий бактериальный яд, губительно действующий в дозе 10
?8
мг/кг.
Споры
C. botulinum
выдерживают кипячение в течение 6 часов,
стерилизация
при высоком давлении разрушает их через 20 минут, 10%-ная
соляная кислота
? через 1 час, 50%-ный
формалин
через 24 часа
[3]
. Ботулинический токсин типа A (B) полностью разрушается при кипячении в течение 25 минут.
Токсин представляет собой полипептидную цепь с одной или несколькими внутримолекулярными связями, его молекулярная масса равна 150 000, он относится к бинарным токсинам.
Ботулотоксины всех типов продуцируются в виде токсичных белковых комплексов, состоящих из нейротоксина и нетоксичного белка. Белок является стабилизатором токсина, защищает его от разрушающего действия
протеолитических ферментов
и
HCl
.
Ботулотоксин в виде высокомолекулярного комплекса малотоксичен и является
прототоксином
. В результате мягкого
протеолиза
, осуществляемого у большинства типов токсина собственными эндогенными
протеазами
, а у типа E экзогенными протеазами (например
трипсином
), прототоксин распадается на 2 субкомпонента: L-лёгкий и H-тяжёлый. Между ними сохраняется
дисульфидная связь
. L-суб-компонент соответствует фрагменту A (активатор) и оказывает токсическое действие на клетку-мишень (
мотонейрон
). H-субкомпонент соответствует фрагменту В (акцептор) и осуществляет прикрепление к рецептору клетки-мишени.
Ботулинический нейротоксин типа A-гемагглютинин комплекс
используется в современной косметологии под торговыми названиями ≪
Ботокс
≫, ≪
Диспорт
≫, ≪
Релатокс
≫ и ≪
Лантокс
≫.
Попав вместе с пищей в
желудочно-кишечный тракт
, ботулотоксин прикрепляется к клеткам
эпителия
кишечника и путём
пиноцитоза
попадает в лимфатические сосуды, затем в кровь и далее проходит
гематоэнцефалический барьер
. В организме он распадается на 2 субкомпонента: L-лёгкий и Н-тяжёлый. Н-субкомпонент связывается с
ганглиозидами
пресинаптической мембраны
мотонейронов. L-субкомпонент, действуя как эндопротеаза, блокирует секрецию
ацетилхолина
, тем самым прерываются нервные импульсы, идущие от мотонейрона к мышце, что приводит к развитию вялых
параличей
. Ботулотоксин поражает мотонейроны спинальных моторных центров,
продолговатого мозга
и периферической нервной системы.
В результате опытов, проведённых в различных условиях, выявлено, что ботулотоксин приводит к угнетению как спонтанного, так и вызванного возбуждением выброса нейромедиаторов в нервных окончаниях. При этом чувствительность рецепторов к ацетилхолину не изменяется, процессы синтеза и хранения нейромедиаторов не страдают. В результате экспериментов установлено, что в среднем для блокирования одного синапса достаточно 10 молекул ботулотоксина. Также отмечается, что более высокая нервная активность ускоряет возникновение синаптического блока. Предполагается, что поражающее действие токсина обусловлено поражением Ca² (
кальциевых потенциал-зависимых ионных каналов
) зависимого механизма экзоцитоза в пресинаптической мембране. В настоящее время это поражение считается необратимым, а восстановление двигательной активности происходит за счёт образования новых синаптических связей
[4]
.
C. botulinum
является
сапронозом
и вегетирует в почве, часто обнаруживается в кишечнике лошадей и других животных, реже встречается в кишечнике человека. Из почвы или испражнений споры возбудителя попадают на различные объекты и могут загрязнять пищевые продукты. В анаэробных условиях
споры
прорастают,
вегетативные клетки
продуцируют ботулотоксин. Чаще всего заболевание возникает при употреблении в пищу консервированных продуктов домашнего приготовления, что связано с их недостаточной стерилизацией.
Инкубационный период
при ботулизме колеблется от нескольких часов до 2?5 дней (редко до 10 дней). В первые сутки отмечается тошнота, рвота,
диарея
. Далее преобладают нейросимптомы, связанные с поражением бульбарных нервных центров: нарушение аккомодации, двоение в глазах, затрудненное глотание,
афония
. При тяжёлых формах ботулизма смерть наступает от паралича дыхания, иногда от внезапной остановки сердца.
Классический способ ? биологическая проба на мышах. Для опытов подбирают партию из 5 мышей. Первую заражают только исследуемым материалом, остальных ? исследуемым материалом с введением 2 мл 200 МЕ
антитоксической сыворотки
типов A, B, C и E. При наличии в материале токсина выживает животное, получившее антитоксическую сыворотку, нейтрализовавшую токсин соответствующего типа. Для идентификации токсинов также используют
РПГА
с антительным
диагностикумом
(эритроциты,
сенсибилизированные
антитоксинами соответствующих типов).
Серологических
исследований не проводят, так как заболевание не сопровождается выработкой выраженных
титров антител
, что связано с незначительной дозой токсина, вызвавшей поражение.
Поскольку основной причиной возникновения заболевания является употребление различных продуктов домашнего приготовления (консервированные, маринованные, копчёные, вяленые (рыба, мясо) и др.), то в профилактике ботулизма большое значение имеет разъяснительная работа с населением. Знание оптимальных условий прорастания спор, токсинообразования, устойчивости к термическому воздействию спор позволяет определить адекватные технологические условия обработки пищевых продуктов, исключающие накопление ботулинического токсина.
Опасны не только герметично закрытые консервы, но и те продукты, в кишечнике, тканях мышц которых также созданы анаэробные условия.
C. botulinum
погибают в очень кислой среде, но создать такие условия в пищевых продуктах нельзя (невкусно).
C. botulinum
?
анаэроб
, то есть не размножается в присутствии кислорода, поэтому консервы, приготовленные в открытых условиях, безопасны (например, грибы, засоленные в открытых вёдрах, бочках). Вместе с тем, описаны случаи ботулизма при поедании рыбы (омуля), засоленного в бочках, хранившегося в ненадлежащих температурных условиях (т. н. ≪омуль с душком≫), а также копчёной рыбы, хранившейся также в ненадлежащих температурных условиях.
Можно бороться с уже имеющимся токсином. При длительном (более получаса) кипячении токсин разрушается, следовательно, прошедшие такую термообработку продукты безопасны (в случае приобретения продукта, например, копчёной рыбы, и транспортировке его в теплых условиях, перед употреблением такого продукта необходимо прогреть на сковороде с обеих сторон ? каждую сторону ? минимум по 15 минут).
Споры
C. botulinum
находятся в земле. Из этого следует, что продукты перед консервированием надо тщательно мыть. Споры очень живучи: они выживают даже при кипячении. При промышленном производстве применяют стерилизацию в
автоклавах
при 120 °C
[5]
Рост бактерий может быть предотвращен высокой кислотностью, высоким содержанием сахара, высоким уровнем кислорода, очень низким уровнем влажности или хранением при температуре ниже 3 °C для типа A. Например, при низкой кислотности, консервированные овощи, такие как зелёный горошек, которые не были нагреты достаточно, чтобы убить споры, могут обеспечить бескислородную среду для развития спор и производства токсина. С другой стороны, солёные огурцы являются достаточно кислыми, чтобы предотвратить рост, и даже если споры присутствуют, они не представляют никакой опасности для потребителя. Мед, кукурузный сироп и другие сладкие продукты могут содержать споры, но они не могут расти в высококонцентрированном растворе сахара. Однако, в пищеварительной системе младенцев, когда эти продукты разбавляются пищеварительным соком с низким содержанием кислоты и низким содержанием кислорода, споры могут расти и производить токсин. Поэтому детям до 1 года не рекомендуется мёд. Как только дети начинают есть твёрдую пищу, пищеварительные соки становятся слишком кислыми для роста бактерий.
В случае применения ботулотоксина в качестве оружия выделяют общие методы профилактики, направленные на предотвращение попадания токсина в организм, такие, как своевременная медицинская экспертиза употребляемой воды и пищи, обеспечение личного состава индивидуальными средствами защиты органов дыхания, создание коллективных убежищ, оснащённых системами фильтрации воздуха. К специальным методам защиты относят вакцинопрофилактику. При подозрении на поражение ботулотоксином производится введение противоботулинистической сыворотки в дозе 1000?2000 МЕ внутримышечно. Следует отметить, что вакцинопрофилактика может оказаться неэффективной из-за несовпадения типа токсина и антитоксической сыворотки. Штатных антидотов и средств профилактики в настоящее время не существует. Эксперименты на животных показали некоторую эффективность 4-амлопиридина. У животных, получивших летальную дозу ботулотоксина, на 1?2 часа частично восстанавливалась двигательная активность, но впоследствии паралич дыхательной мускулатуры развивался в полном объёме. В связи с краткосрочностью действия и высокой токсичностью препарата данное вещество не рекомендовано в качестве табельного средства при поражении ботулотоксином.
- Ботокс
? очищенный нейротоксиновый комплекс ботулотоксина типа A.
- Ботулизм
? заболевание, вызываемое
C. botulinum
- Поздеев О. К.
Медицинская микробиология. ?
М.
: ГЭОТАР-Медиа, 2007. ? 768 с. ?
ISBN 978-5-9704-0385-3
.
- Sherris, John C.
Медицинская микробиология
= Medical Microbiology. ? 4-е изд. ? McGraw-Hill Medical Publishing Division, 2004. ?
ISBN 0-8385-8529-9
.
- Куценко С. А. Бутомото Н. В. Гребенюк А. Н.
Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита / Иванов В. Б. ? Фолиант, 2004. ? 528 с. ?
ISBN 5-93929-082-5
.