Clostridium botulinum¶

Clostridium botulinum — грамположительная, строго анаэробная, спорообразующая палочковидная бактерия рода Clostridium, продуцирующая ботулинический нейротоксин — один из самых сильных известных природных ядов. Вид впервые описан Эмилем ван Эрменгемом в 1896 году после вспышки ботулизма, вызванной употреблением сырой ветчины. Заболевание, вызываемое токсином бактерии, называется ботулизмом.

¶Морфология и физиология

Клетки Clostridium botulinum представляют собой крупные палочки размером 4–6 × 0,6–1,2 мкм с закруглёнными концами. Бактерия подвижна за счёт перитрихиальных жгутиков, однако подвижность наблюдается только в молодых культурах. При неблагоприятных условиях микроорганизм образует субтерминально расположенные споры овальной формы, придающие клетке вид теннисной ракетки. Споры обладают высокой устойчивостью к нагреванию (выдерживают кипячение до 5–6 часов), замораживанию, высушиванию и действию дезинфицирующих средств.

Бактерия является облигатным анаэробом: рост возможен только в бескислородной среде. Оптимальная температура для вегетативного роста — 25–37 °C, для токсинообразования — 28–35 °C. Clostridium botulinum хемоорганотроф, сбраживает глюкозу и мальтозу с образованием масляной, уксусной и пропионовой кислот, а также газов. По протеолитической активности выделяют протеолитические (группа I) и сахаролитические (группа II) штаммы.

¶Классификация и токсины

По антигенным свойствам продуцируемого токсина Clostridium botulinum разделяют на восемь серотипов: A, B, C1, C2, D, E, F, G. Токсины серотипов A, B, E и (реже) F вызывают ботулизм у человека; C и D поражают преимущественно животных и птиц. Токсин типа G ассоциирован с редкими случаями заболевания.

Ботулинический нейротоксин — полипептид с молекулярной массой около 150 кДа, состоящий из тяжёлой (100 кДа) и лёгкой (50 кДа) цепей, соединённых дисульфидным мостиком. Токсин блокирует высвобождение ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах, что приводит к вялым параличам скелетной мускулатуры и гладкой мускулатуры внутренних органов. Летальная доза для человека при пероральном поступлении составляет около 1 мкг/кг, при ингаляционном — 2 нг/кг.

¶Экология и распространение

Clostridium botulinum широко распространена в почве, иле водоёмов, морских и речных донных отложениях. Споры бактерии обнаруживаются в кишечнике рыб, птиц, млекопитающих, а также в пищевых продуктах растительного и животного происхождения. Основной резервуар — почва и придонные осадки, из которых споры попадают в пищевую цепь. Протеолитические штаммы чаще встречаются в тёплых регионах, сахаролитические (тип E) — в холодных водах северных широт.

¶Патогенез и клиническая картина

Ботулизм развивается при попадании токсина в организм с пищей, при раневой инфекции (споры прорастают в некротизированных тканях), у младенцев — при колонизации кишечника спорами с последующей продукцией токсина in situ. Инкубационный период пищевого ботулизма — от 2 часов до 8 суток. Первые симптомы: тошнота, рвота, диарея, затем сменяющаяся запором. Неврологическая симптоматика включает двоение в глазах, птоз, мидриаз, нарушение глотания и речи, сухость во рту, восходящий паралич дыхательной мускулатуры. Смертность при отсутствии лечения достигает 30–60 %, при своевременном введении антитоксина снижается до 5–10 %.

¶Применение в медицине и биотехнологии

Ботулинический нейротоксин типа A (торговые наименования: Ботокс, Диспорт, Ксеомин) используется в медицине с конца XX века. Препараты применяются для лечения блефароспазма, кривошеи, спастичности после инсульта, гипергидроза, хронической мигрени, а также в косметологии для коррекции мимических морщин. Терапевтический эффект основан на обратимом блокировании нервно-мышечной передачи: действие препарата сохраняется 3–6 месяцев, после чего требуется повторное введение.

В биологическом оружии токсин рассматривался как потенциальный агент, однако в международной практике его применение ограничено Конвенцией о запрещении биологического оружия 1972 года. Работы с токсином требуют соблюдения мер биобезопасности уровня BSL-2/3.

¶Диагностика и профилактика

Диагноз ботулизма подтверждается биологической пробой на мышах (реакция нейтрализации токсина антитоксическими сыворотками) и методами иммуноферментного анализа, ПЦР для выявления генов токсинообразования. Специфическая профилактика — анатоксин, применяемый для иммунизации лабораторного персонала и военнослужащих. Основой профилактики пищевого ботулизма является соблюдение технологии консервирования: автоклавирование при 120 °C не менее 20 минут, хранение домашних консервов при низких температурах, отказ от употребления продуктов из вздутых банок.

¶Источники

• Бургасов П. Н., Рожков Г. И. Ботулизм. — М.: Медицина, 1969.
• Медицинская микробиология / под ред. В. И. Покровского, О. К. Поздеева. — М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004.
• Montecucco C., Schiavo G. Mechanism of action of tetanus and botulinum neurotoxins // Molecular Microbiology. — 1994. — Vol. 13, № 1.