Введение

Вид эндоспорообразующей бактерии

Clostridium botulinum – грамположительная, палочковидная, анаэробная, спорообразующая, подвижная бактерия, способная производить ботулинический токсин, являющийся нейротоксином. C. botulinum представляет собой разнообразную группу патогенных бактерий. Изначально они были объединены по способности продуцировать ботулинический токсин, но в настоящее время известны как четыре различных группы: C. botulinum групп I–IV. Вместе с некоторыми штаммами Clostridium butyricum и Clostridium baratii, эти бактерии все производят токсин. C. botulinum часто обнаруживается в раздутых консервных банках; вздутие и деформация банок могут быть вызваны повышением внутреннего давления из-за газов, выделяемых бактериями. C. botulinum является возбудителем пищевого ботулизма (при употреблении готового токсина), младенческого ботулизма (кишечной инфекции с образованием токсина C. botulinum) и раневого ботулизма (инфицирования раны C. botulinum). C. botulinum производит термостойкие эндоспоры, которые обычно встречаются в почве и способны выживать в неблагоприятных условиях. C. botulinum способен продуцировать нейротоксин только в процессе спорообразования, которое возможно только в анаэробной среде. C. botulinum разделяется на четыре различных фенотипических группы (I–IV) и также классифицируется на семь серотипов (A–G) на основе антигенности производимого ботулинического токсина. На уровне, определяемом последовательностями ДНК, фенотипическая группировка соответствует результатам анализа целого генома и рРНК.

Серотипы

Производство ботулинического нейротоксина (BoNT) является объединяющей характеристикой вида. Выявлено семь серотипов токсинов, обозначаемых буквами (A–G), некоторые из которых могут вызывать заболевания у человека. Они устойчивы к расщеплению ферментами, содержащимися в желудочно-кишечном тракте. Это обеспечивает всасывание поступивших с пищей токсинов из кишечника в кровь. Однако все типы ботулинического токсина быстро разрушаются при нагревании до 100 °C в течение 15 минут (900 секунд). Нагревание до 80 °C в течение 30 минут также инактивирует BoNT. Большинство штаммов продуцируют один тип BoNT, однако описаны штаммы, продуцирующие несколько токсинов. C. botulinum, продуцирующий токсины типов B и F, был выделен из случаев ботулизма у людей в Нью-Мексико и Калифорнии. Тип токсина был обозначен как Bf, поскольку токсин типа B присутствовал в большем количестве, чем токсин типа F. Аналогично, сообщалось о штаммах, продуцирующих токсины Ab и Af.

Типы токсинов при заболевании

Только ботулинический токсин типов A, B, E, F и H (FA) вызывает заболевание у человека. Типы A, B и E связаны с пищевыми отравлениями, при этом тип E особенно часто встречается в рыбных продуктах. Тип C вызывает вялую шею у птиц, а тип D – ботулизм у других млекопитающих. С типом G не связано никаких заболеваний. "Золотым стандартом" для определения типа токсина является биопроба на мышах, но гены типов A, B, E и F теперь можно легко дифференцировать с помощью количественной ПЦР. Тип "H" фактически является рекомбинантным токсином, образованным из типов A и F. Он может быть нейтрализован антитоксином типа A и больше не рассматривается как отдельный тип. Несколько штаммов микроорганизмов, генетически идентифицированных как другие виды Clostridium, вызвали ботулизм у человека: C. butyricum продуцировал токсин типа E, а C. baratii – токсин типа F. Способность C. botulinum естественным образом передавать гены нейротоксина другим клостридиям вызывает опасения, особенно в пищевой промышленности, где системы консервирования рассчитаны на уничтожение или ингибирование только C. botulinum, но не других видов Clostridium. Штамм Hall A C. botulinum обладает активной хитинолитической системой, способствующей расщеплению хитина. Есть данные, свидетельствующие о том, что эти процессы также подвержены катаболитному репрессированию.

Трансмиссия и споруляция

Точный механизм споруляции C. botulinum неизвестен. Различные штаммы C. botulinum можно разделить на три группы – I, II и III – в зависимости от условий окружающей среды, таких как термостойкость, температура и среда обитания. Внутри каждой группы разные штаммы используют различные стратегии адаптации к окружающей среде для выживания. C. botulinum использует кворумное зондирование для запуска процесса споруляции, но не передается от человека к человеку.

Структуры подвижности

Наиболее распространенной структурой, обеспечивающей подвижность C. botulinum, является жгутик. Хотя эта структура не встречается во всех штаммах C. botulinum, большинство из них продуцируют перитрихозные жгутики. При сравнении различных штаммов наблюдаются также различия в длине жгутиков и их количестве на клетке. Эта бактерия широко распространена в природе и предположительно присутствует на всех поверхностях пищевых продуктов. Оптимальная температура ее роста находится в мезофильном диапазоне. В форме споры это теплоустойчивый патоген, способный выживать в продуктах с низкой кислотностью и размножаться, производя токсины. Токсин поражает нервную систему и может убить взрослого человека при дозе около 75 нг. Этот токсин детоксифицируется при нагревании пищи до 100 °C в течение 10 минут. Отравление ботулизмом может возникнуть при употреблении консервированных или домашних консервов с низкой кислотностью, которые не были обработаны с соблюдением правильного времени и/или давления консервирования. Рост бактерии можно предотвратить высокой кислотностью, высоким содержанием растворенного сахара, высоким уровнем кислорода, очень низким содержанием влаги или хранением при температуре ниже 3 °C (38 °F) для типа А. Например, в низкокислотных консервированных овощах, таких как зеленая фасоль, которые недостаточно нагревались для уничтожения спор (то есть в условиях повышенного давления), может создаваться бескислородная среда, способствующая росту спор и выработке 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 сахарном растворе; однако при разбавлении подсластителя в низкокислотной пищеварительной системе младенца споры могут расти и производить токсин. Как только младенцы начинают употреблять твердую пищу, пищеварительные соки становятся достаточно кислыми, чтобы подавить рост бактерий. Контроль пищевого ботулизма, вызываемого C. botulinum, основан практически исключительно на термическом уничтожении (нагревании) спор или ингибировании прорастания спор в бактерии, предотвращая рост клеток и выработку токсинов в пищевых продуктах. Условия, благоприятствующие росту, зависят от различных факторов окружающей среды. Рост C. botulinum представляет опасность в продуктах с низкой кислотностью, определяемой pH выше 4,6, хотя рост значительно замедляется при pH ниже 4,9.

Лечение

В случае постановки диагноза или подозрения на ботулизм пациенты должны быть немедленно госпитализированы, даже если диагноз и/или результаты анализов еще не подтверждены. При подозрении на ботулизм пациентам следует немедленно начать терапию антитоксином для снижения смертности. Также настоятельно рекомендуется немедленная интубация, поскольку дыхательная недостаточность является основной причиной смерти при ботулизме. В Северной Америке для лечения всех серотипов природного ботулизма, не связанного с младенческим возрастом, используется гептавалентный ботулинический антитоксин, полученный из лошадиной сыворотки. Для младенцев до одного года применяется ботулинический иммуноглобулин для лечения типов А или В.

Исход заболевания варьируется от одного до трех месяцев, но при своевременном вмешательстве смертность от ботулизма составляет менее 5%–8%.

Вакцинация

Ранее существовала вакцина против ботулизма (серотипы A и E), изготовленная из формалинизированного токсина, но она была прекращена в 2011 году из-за снижения активности партии токсина. Изначально она предназначалась для людей с риском воздействия. В настоящее время разрабатываются несколько новых вакцин.