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15.4D: Botulismo - Biología

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Objetivos de aprendizaje

  • Compare y contraste los tres modos principales de entrada de la toxina botulínica (botulismo infantil o toxemia intestinal del adulto, botulismo transmitido por alimentos y botulismo por heridas) y describa su mecanismo de acción.

Descripción general del botulismo

El botulismo es una enfermedad paralítica rara, pero a veces fatal, causada por la toxina botulínica. Puede afectar a una amplia gama de mamíferos, aves y peces. Esta toxina es una proteína producida en condiciones anaeróbicas por la bacteria Clostridium botulinum. La toxina ingresa al cuerpo humano de una de estas tres formas: por colonización del tracto digestivo por la bacteria en niños (botulismo infantil) o adultos (toxemia intestinal adulta), por ingestión de toxina de los alimentos (botulismo transmitido por alimentos), o por contaminación de una herida por la bacteria (botulismo por heridas). No se produce la transmisión del botulismo de persona a persona. Todas las formas conducen a una parálisis que generalmente comienza con los músculos de la cara y luego se extiende hacia las extremidades. En formas graves, conduce a la parálisis de los músculos respiratorios y provoca insuficiencia respiratoria. A la luz de esta complicación potencialmente mortal, todos los casos sospechosos de botulismo se tratan como emergencias médicas, y los funcionarios de salud pública suelen participar para prevenir nuevos casos de la misma fuente. El botulismo se puede prevenir matando las esporas cocinando a presión o esterilizándolas en autoclave a 121 ° C (250 ° F) durante 30 minutos o proporcionando condiciones que eviten el crecimiento de las esporas. Las precauciones adicionales para los bebés incluyen no alimentarlos con miel.

C. botulinum es un bastoncillo anaeróbico, Gram positivo, formador de esporas. La toxina botulínica es una de las toxinas más poderosas conocidas: aproximadamente un microgramo es letal para los humanos. Actúa bloqueando la función nerviosa (bloqueo neuromuscular) mediante la inhibición de la liberación del neurotransmisor excitador acetilcolina de la membrana presináptica de las uniones neuromusculares en el sistema nervioso somático. Esto causa parálisis. El botulismo avanzado puede causar insuficiencia respiratoria al paralizar los músculos del pecho, lo que puede progresar a un paro respiratorio. En todos los casos, la enfermedad es causada por la toxina botulínica producida por la bacteria C. botulinum en condiciones anaeróbicas, y no por la propia bacteria. El patrón de daño se produce porque la toxina afecta primero a los nervios que se activan (despolarizan) con mayor frecuencia.

MODOS DE ENTRADA

Se conocen tres modos principales de entrada de la toxina. La forma más común en los países occidentales es el botulismo infantil. Esto ocurre en niños pequeños que son colonizados por la bacteria durante las primeras etapas de sus vidas. Luego, la bacteria libera la toxina en el intestino, que se absorbe en el torrente sanguíneo. El consumo de miel durante el primer año de vida ha sido identificado como un factor de riesgo de botulismo infantil y es un factor en una quinta parte de todos los casos. La forma adulta de botulismo infantil se denomina toxemia intestinal adulta y es extremadamente rara. El botulismo transmitido por los alimentos es el resultado de alimentos contaminados en los que se ha permitido que las esporas de C. botulinum germinen en condiciones anaeróbicas. Esto ocurre típicamente en sustancias alimenticias enlatadas caseras y platos crudos fermentados. Dado que muchas personas consumen alimentos de la misma fuente, es común que más de una persona se vea afectada simultáneamente. Los síntomas suelen aparecer entre 12 y 36 horas después de comer, pero también pueden aparecer entre las 6 horas y los 10 días. El botulismo por heridas resulta de la contaminación de una herida con las bacterias, que luego secretan la toxina en el torrente sanguíneo. Esto se ha vuelto más común en los consumidores de drogas intravenosas desde la década de 1990, especialmente en las personas que consumen heroína de alquitrán negro y en los que se inyectan heroína en la piel en lugar de en las venas.

TRATAMIENTO

El único fármaco actualmente disponible para tratar el botulismo infantil es el botulismo inmunoglobulina intravenosa-humana (BIG-IV o BabyBIG). BabyBIG fue desarrollado por el Programa de Prevención y Tratamiento del Botulismo Infantil del Departamento de Salud Pública de California. Hay dos antitoxinas botulínicas primarias disponibles para el tratamiento del botulismo de heridas y transmitido por alimentos. La antitoxina botulínica trivalente (A, B, E) se deriva de fuentes equinas que utilizan anticuerpos completos (porciones Fab y Fc). Esta antitoxina está disponible en el departamento de salud local a través de los CDC. La segunda antitoxina es la antitoxina botulínica heptavalente (A, B, C, D, E, F, G) que se deriva de anticuerpos IgG equinos "despeciados" a los que se les ha separado la porción Fc dejando las porciones F (ab ') 2. Esta es una antitoxina menos inmunogénica que es eficaz contra todas las cepas conocidas de botulismo donde no esté contraindicado. Está disponible en el Ejército de EE. UU.

Puntos clave

  • La (s) toxina (s) ingresan al cuerpo humano por colonización del tracto digestivo por la bacteria, por ingestión de toxina de los alimentos o por contaminación de una herida por la bacteria.
  • Todas las formas conducen a una parálisis que generalmente comienza con los músculos de la cara y luego se extiende hacia las extremidades.
  • El botulismo se puede prevenir matando las esporas cocinando a presión o esterilizándolas en autoclave a 121 ° C (250 ° F) durante 30 minutos o proporcionando condiciones que eviten el crecimiento de las esporas.

Términos clave

  • botulismo infantil: envenenamiento causado por la toxina de Clostridium botulinum donde el tracto gastrointestinal es colonizado por esporas antes de que se desarrolle la flora bacteriana intestinal protectora
  • espora: Partícula gruesa y resistente producida por una bacteria o protista para sobrevivir en condiciones duras o desfavorables.
  • botulismo: Envenenamiento causado por la toxina de Clostridium botulinum, un tipo de bacteria anaeróbica que crece en alimentos mal preparados.
  • botulismo de heridas: envenenamiento causado por la toxina de Clostridium botulinum cuando las esporas ingresan a una herida debajo de la piel y, en ausencia de oxígeno, se activan y liberan la toxina
  • toxina: Sustancia tóxica o venenosa producida por los procesos biológicos de organismos biológicos.

Genomas, neurotoxinas y biología de Clostridium botulinum Grupo I y Grupo II

Los desarrollos recientes en la secuenciación del genoma completo han hecho una contribución sustancial a la comprensión de los genomas, neurotoxinas y biología de Clostridium botulinum Grupo I (C. botulinum proteolítico) y C. botulinum Grupo II (C. botulinum no proteolítico). Se utilizan dos enfoques diferentes para estudiar la genómica en estas bacterias, microarreglos comparativos de genoma completo y comparación directa de secuencias de ADN del genoma completo. Se exploran las propiedades de los diferentes tipos de neurotoxinas formadas y los diferentes grupos de genes de neurotoxinas que se encuentran en los Grupos I y II de C. botulinum. Se eligen ejemplos específicos de genes de neurotoxina botulínica para una discusión en profundidad de la evolución del gen de neurotoxina. Se resumen los casos más recientes de botulismo transmitido por alimentos.

Palabras clave: Neurotoxina botulínica Botulismo Clostridium botulinum Genómica Grupo de genes de neurotoxinas.

Copyright © 2014 Los Autores. Publicado por Elsevier Masson SAS .. Todos los derechos reservados.


Diagnostico y tratamiento

El botulismo infantil es el tipo de botulismo más común en los Estados Unidos. Aprenda sobre el diagnóstico y tratamiento de esta enfermedad.

Diagnóstico

Si usted o alguien que conoce tiene síntomas de botulismo, consulte inmediatamente a su médico o acuda a la sala de emergencias.

Su médico le hará preguntas y lo examinará para averiguar la causa de sus síntomas. Sin embargo, estas pistas generalmente no son suficientes para que su médico lo diagnostique porque algunos síntomas de botulismo también ocurren con otras enfermedades y ndash como el síndrome de Guillain-Barr & eacute, meningitis, miastenia gravis y accidente cerebrovascular e incluso sobredosis de opioides.

Es posible que su médico necesite ordenar pruebas para hacer un diagnóstico. Algunas de estas pruebas son:

  • Escaneo cerebral
  • Examen de líquido cefalorraquídeo
  • Pruebas de función nerviosa y muscular (estudio de conducción nerviosa y electromiografía)
  • Prueba de tensilon para miastenia gravis

Si estas pruebas no muestran qué lo está enfermando, su médico puede ordenar pruebas de laboratorio para buscar la toxina o bacteria que causa el botulismo. Estas pruebas de laboratorio son la única forma de saber con certeza si tiene botulismo. Es posible que se necesiten varios días para obtener los resultados de sus pruebas del laboratorio. Si su médico sospecha que tiene botulismo, puede comenzar el tratamiento de inmediato.

Tratamiento

El botulismo es causado por una toxina que ataca el cuerpo y los nervios rsquos y causa dificultad para respirar, parálisis muscular e incluso la muerte.

Los médicos tratan el botulismo con un medicamento llamado antitoxina, que evita que la toxina cause más daño. La antitoxina no cura el daño que la toxina ya ha causado. Dependiendo de la gravedad de sus síntomas, es posible que deba permanecer en el hospital durante semanas o incluso meses antes de que se recupere lo suficiente como para irse a casa.

Si su enfermedad es grave, es posible que tenga problemas para respirar. Incluso puede tener insuficiencia respiratoria (respiración) si la toxina paraliza los músculos involucrados en la respiración. Si eso sucede, su médico puede ponerlo en un respirador (ventilador) hasta que pueda respirar por su cuenta. La parálisis causada por la toxina suele mejorar lentamente. La atención médica y de enfermería que recibe en el hospital es para ayudarlo a recuperarse.

Las personas con botulismo por heridas a veces necesitan cirugía para eliminar la fuente de la bacteria y es posible que necesiten tomar antibióticos.

Supervivencia y complicaciones

El desarrollo de la antitoxina y la atención médica moderna significa que las personas con botulismo tienen una probabilidad mucho menor de morir que en el pasado, cuando aproximadamente 50 de cada 100 personas con botulismo murieron. En la actualidad, mueren menos de 5 de cada 100 personas con botulismo.

Incluso con antitoxina y cuidados médicos y de enfermería intensivos, algunas personas con botulismo mueren por insuficiencia respiratoria. Otros mueren por infecciones u otros problemas causados ​​por estar paralizados durante semanas o meses.

Los pacientes que sobreviven al botulismo pueden tener fatiga y dificultad para respirar durante años y pueden necesitar una terapia a largo plazo para ayudarlos a recuperarse.


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Patogénesis

Transmisión:

Es omnipresente en la naturaleza, ampliamente distribuido como saprófito en el suelo, el estiércol animal, las verduras y el lodo marino. Los alimentos enlatados, los condimentos y los productos pesqueros caseros son las fuentes más comunes de infección con C. botulinum. La ingestión de miel contaminada es la principal causa de botulismo infantil.

Una temperatura de cocción insuficiente seguida de un envasado en condiciones anaeróbicas facilita la germinación de esporas y la síntesis de neurotoxinas.

Mecanismo de acción de la toxina botulínica (BoNT)

Clostridium botulinum es no invasivo. Su patogenia se debe a la producción de poderosas neurotoxinas "toxina botulínica '(BoNT), probablemente la sustancia más tóxica conocida por ser letal para la humanidad. Produce parálisis flácida. Existen 7 tipos serológicos de neurotoxina botulínica etiquetada como tipos A, B, C [C1 C2], D, E, F y G. El botulismo humano es causado principalmente por los tipos A, B, E y F (raramente).

Toxina de C. botulinum está catalogado como un agente potencial de bioterrorismo, pero botox se utiliza para suavizar las arrugas faciales.

Después de la entrada (ya sea ingerida, inhalada o producida en una herida), la toxina botulínica se transporta a través de la sangre a las terminales nerviosas colinérgicas periféricas. Los sitios terminales nerviosos más comunes son las uniones neuromusculares, las terminaciones nerviosas parasimpáticas posganglionares y los ganglios periféricos. No afecta el SNC.

En condiciones normales: Tras la estimulación de los nervios periféricos y craneales, la acetilcolina normalmente se libera de las vesículas en el lado neural de la placa motora terminal. La acetilcolina luego se une a receptores específicos en el músculo, induciendo contracción.

Mecanismo de la toxina botulínica
(Fuente de la imagen: lumenlearning.com)

La toxina botulínica actúa uniéndose para vesículas sinápticas de nervios colinérgicos, evitando así la liberación de acetilcolina (Ach) en las terminaciones nerviosas periféricas, incluidas las uniones neuromusculares. Esto resulta en una falta de estímulo a las fibras musculares, relajación irreversible de los músculos., y parálisis flácida.

Como la toxina botulínica produce parálisis flácida, se puede utilizar terapéuticamente para el tratamiento de afecciones espasmódicas como estrabismo (ojos desalineados), blefaroespasmo (parpadeo incontrolable) y mioclonías.

Manifestaciones clínicas

  1. Diplopía (visión doble) o visión borrosa
  2. Disfagia (dificultad para tragar)
  3. Disartria (dificultad para hablar) o dificultad para hablar
  4. Parálisis flácida simétrica descendente de músculos voluntarios.
  5. Disminución de los reflejos tendinosos profundos.
  6. Fatiga
  7. Mareo
  8. Náusea
  9. Estreñimiento
  10. La parálisis de los músculos respiratorios puede provocar la muerte.

No hay déficits sensoriales ni cognitivos.

Tipos de botulismo

  1. Transmitidos por los alimentos botulismo: Es el resultado del consumo de alimentos contaminados con toxina botulínica preformada, como los alimentos enlatados caseros.
  2. Botulismo de heridas: Es una intoxicación sistémica resultante del crecimiento de C. botulinum y producción de toxinas en las heridas. Se presenta como el botulismo transmitido por los alimentos, excepto por la ausencia de características gastrointestinales.
  3. Botulismo infantil: El botulismo infantil es mucho más leve que la versión para adultos. Es el resultado de la ingestión de alimentos (generalmente miel) contaminados con esporas de C. botulinum por niños ≤ 1 año de edad. Las esporas germinan en el intestino y las células vegetativas secretan toxina botulínica. Las manifestaciones clínicas incluyen la incapacidad para succionar y tragar, voz debilitada, ptosis, cuello flácido y debilidad extrema, por lo que se denomina síndrome del niño flácido. Es una enfermedad autolimitada, el pronóstico es excelente si se maneja con cuidados de apoyo y alimentación asistida.

Las esporas normalmente no germinan en el intestino adulto, sin embargo, pueden germinar en el intestino de los bebés.


Contenido

C. botulinum es una bacteria Gram-positiva, formadora de esporas, con forma de bastoncillo. Es un anaerobio obligado, lo que significa que el oxígeno es venenoso para las células. Sin embargo, C. botulinum tolera trazas de oxígeno debido a la enzima superóxido dismutasa, que es una importante defensa antioxidante en casi todas las células expuestas al oxígeno. [5] C. botulinum es capaz de producir la neurotoxina solo durante la esporulación, lo que solo puede ocurrir en un ambiente anaeróbico. C. botulinum se divide en cuatro grupos fenotípicos distintos (I-IV) y también se clasifica en siete serotipos (A-G) según la antigenicidad de la toxina botulínica producida. [6] [7]

Grupos Editar

Las diferencias fisiológicas y la secuenciación del genoma a nivel de ARNr 16S apoyan la subdivisión de la C. botulinum especies en grupos I-IV. [8]

Grupos de C. botulinum [8] [9]
Grupo Serotipos
Yo (proteolítico) Todas las cepas de tipo A y proteolíticas de los tipos B y F
II (no proteolítico) Todas las cepas de tipo E y no proteolíticas de los tipos B y F
III Tipo C y D
IV Tipo G

Una de las diferencias fundamentales entre el grupo I y el grupo II es que C. botulinum el grupo I puede lisar proteínas nativas como la clara de huevo coagulada, partículas de carne cocidas, mientras que el grupo II no puede. [9] Sin embargo, el grupo II puede fermentar varios carbohidratos como sacarosa, manosa. Y ambos pueden degradar la proteína derivada, la gelatina. [9] El botulismo humano es causado principalmente por el grupo I o II. C. botulinum. [9] Los organismos del grupo III causan principalmente enfermedades en animales. [9] Grupo IV C. botulinum no se ha demostrado que cause enfermedades en humanos o animales. [9]

Toxina botulínica Editar

La producción de neurotoxinas es la característica unificadora de la especie. Se han identificado ocho tipos de toxinas a las que se les asigna una letra (A – H), varias de las cuales pueden causar enfermedades en los seres humanos. Son resistentes a la degradación por enzimas que se encuentran en el tracto gastrointestinal. Esto permite que la toxina ingerida se absorba de los intestinos al torrente sanguíneo. [3] Sin embargo, todos los tipos de toxina botulínica se destruyen rápidamente al calentarlos a 100 ° C durante 15 minutos (900 segundos). La toxina botulínica, una de las sustancias biológicas más venenosas que se conocen, es una neurotoxina producida por la bacteria. Clostridium botulinum. C. botulinum elabora ocho exotoxinas antigénicamente distinguibles (A, B, C1, C2, D, E, F y G). [ cita necesaria ]

La mayoría de las cepas producen un tipo de neurotoxina, pero se han descrito cepas que producen múltiples toxinas. C. botulinum que producen los tipos de toxinas B y F se han aislado de casos de botulismo humano en Nuevo México y California. [10] El tipo de toxina ha sido designado Bf ya que la toxina de tipo B se encontró en exceso con respecto al tipo F. De manera similar, se han informado cepas que producen toxinas Ab y Af. [ cita necesaria ]

La evidencia indica que los genes de neurotoxinas han sido objeto de transferencia horizontal de genes, posiblemente de una fuente viral (bacteriófago). Esta teoría está respaldada por la presencia de sitios de integración que flanquean la toxina en algunas cepas de C. botulinum. Sin embargo, estos sitios de integraciones están degradados (excepto para los tipos C y D), lo que indica que el C. botulinum adquirió los genes de la toxina bastante lejos en el pasado evolutivo. Sin embargo, aún se producen más transferencias a través de los plásmidos y otros elementos móviles en los que se encuentran los genes. [11]

Tipos de toxina botulínica Editar

Solo la toxina botulínica de los tipos A, B, E, F y H causan enfermedades en los seres humanos. Los tipos A, B y E están asociados con enfermedades transmitidas por los alimentos, y el tipo E se asocia específicamente con los productos pesqueros. El tipo C produce un cuello flexible en las aves y el tipo D provoca el botulismo en otros mamíferos. No se asocia ninguna enfermedad con el tipo G. [12] El "estándar de oro" para determinar el tipo de toxina es un bioensayo en ratón, pero los genes de los tipos A, B, E y F ahora se pueden diferenciar fácilmente mediante PCR cuantitativa. [13] Como aún no se dispone de antitoxina para el tipo H, descubierta en 2013 y, con mucho, la más mortífera, los detalles se mantienen en secreto. [14]

Algunas cepas de organismos genéticamente identificados como otros Clostridium especies han causado botulismo humano: C. butyricum ha producido toxina de tipo E [15] y C. baratii había producido toxina de tipo F. [16] [17] La ​​capacidad de C. botulinum transferir naturalmente genes de neurotoxinas a otros clostridios es preocupante, especialmente en la industria alimentaria, donde los sistemas de conservación están diseñados para destruir o inhibir únicamente C. botulinum pero no otro Clostridium especies. [ cita necesaria ]

Grupos fenotípicos de Clostridium botulinum
Propiedades Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV
Tipos de toxinas A, B, F B, E, F CD GRAMO
Proteólisis + débil
Sacarólisis +
Anfitrión de la enfermedad humano humano animal
Gen de la toxina cromosoma / plásmido cromosoma / plásmido bacteriófago plásmido
Parientes cercanos C. sporogenes
C. putrificum
C. butyricum
C. beijerinickii
C. haemolyticum
C. novyi tipo A
C. subterminale
C. haemolyticum

Aislamiento de laboratorio Editar

En el laboratorio, C. botulinum generalmente se aísla en medio de crecimiento de cicloserina de triptosa sulfito (TSC) en un ambiente anaeróbico con menos del 2% de oxígeno. Esto se puede lograr mediante varios kits comerciales que utilizan una reacción química para reemplazar O2 con CO2. C. botulinum es un microorganismo lipasa-positivo que crece entre pH 4.8 y 7.0 y no puede usar lactosa como fuente primaria de carbono, características importantes para la identificación bioquímica. [18]

C. botulinum fue reconocido y aislado por primera vez en 1895 por Emile van Ermengem a partir de jamón curado en casa implicado en un brote de botulismo. [19] El aislado se nombró originalmente Bacillus botulinus, después de la palabra latina para salchicha, botulus. (La "intoxicación por salchichas" fue un problema común en la Alemania de los siglos XVIII y XIX, y probablemente fue causada por el botulismo). [20] Sin embargo, siempre se encontró que los aislados de brotes posteriores eran formadores de esporas anaeróbicas, por lo que Ida A. Bengtson propuso que el organismo se coloque en el género Clostridium, como el género Bacilo se restringió a las varillas aeróbicas formadoras de esporas. [21]

Desde 1959, todas las especies productoras de neurotoxinas botulínicas (tipos A-G) han sido designadas C. botulinum. Existe evidencia fenotípica y genotípica sustancial para demostrar heterogeneidad dentro de la especie. Esto ha llevado a la reclasificación de C. botulinum cepas de tipo G como una nueva especie, C. argentinense. [22]

Grupo I C. botulinum Las cepas que no producen una toxina botulínica se denominan C. sporogenes. [23]

El genoma completo de C. botulinum se ha secuenciado en el Wellcome Trust Sanger Institute en 2007. [24]

Botulismo de origen alimentario Editar

"Los signos y síntomas del botulismo transmitido por los alimentos generalmente comienzan entre 18 y 36 horas después de que la toxina ingresa a su cuerpo, pero pueden variar desde unas pocas horas hasta varios días, dependiendo de la cantidad de toxina ingerida". [25]

  • Visión doble
  • Visión borrosa
  • Párpados caídos
  • Náuseas, vómitos y calambres abdominales.
  • Habla arrastrada
  • Dificultad para respirar
  • Dificultad para tragar
  • Boca seca
  • Debilidad muscular
  • Estreñimiento
  • Reacciones tendinosas profundas reducidas o ausentes, como en la rodilla

Botulismo de heridas Editar

La mayoría de las personas que desarrollan botulismo en heridas se inyectan drogas varias veces al día, por lo que es difícil determinar cuánto tiempo tardan en aparecer los signos y síntomas después de que la toxina ingresa al cuerpo. Los signos y síntomas de botulismo de heridas más comunes en personas que se inyectan heroína de alquitrán negro incluyen: [25]

  • Dificultad para tragar o hablar
  • Debilidad facial en ambos lados de la cara.
  • Visión borrosa o doble
  • Párpados caídos
  • Dificultad para respirar
  • Parálisis

Botulismo infantil Editar

Si el botulismo infantil está relacionado con alimentos, como la miel, los problemas generalmente comienzan entre 18 y 36 horas después de que la toxina ingresa al cuerpo del bebé. Los signos y síntomas incluyen:

  • Estreñimiento (a menudo el primer signo)
  • Movimientos flojos debido a debilidad muscular y problemas para controlar la cabeza.
  • Llanto débil
  • Irritabilidad
  • Babear
  • Párpados caídos
  • Cansancio
  • Dificultad para succionar o alimentarse.
  • Parálisis [25]

Efectos beneficiosos de la toxina botulínica Editar

Un médico diluye la toxina botulínica purificada para su tratamiento:

  • Inclinación pélvica congénita
  • Disfasia espasmódica (la incapacidad de los músculos de la laringe)
  • Acalasia (estenosis esofágica)
  • Estrabismo (ojos cruzados)
  • Parálisis de los músculos faciales.
  • Fallo del cuello uterino
  • Parpadeando con frecuencia
  • Administración de fármacos contra el cáncer [26]

Toxemia intestinal del adulto Editar

Una forma muy rara de botulismo que ocurre por la misma ruta que el botulismo infantil, pero que se da en adultos. Ocurre raramente y esporádicamente. Los signos y síntomas incluyen:

  • Dolor abdominal
  • Visión borrosa
  • Diarrea
  • Desequilibrio
  • Debilidad en los brazos y el área de las manos [27]

Varias encuestas cuantitativas para C. botulinum las esporas en el medio ambiente han sugerido una prevalencia de tipos específicos de toxinas en determinadas áreas geográficas, que permanecen sin explicación. [ cita necesaria ]

América del Norte Editar

Escribe un C. botulinum Predomina las muestras de suelo de las regiones occidentales, mientras que el tipo B es el tipo principal que se encuentra en las áreas orientales. [28] Los organismos de tipo B eran del tipo proteolítico I. Se estudiaron los sedimentos de la región de los Grandes Lagos después de brotes de botulismo entre peces criados comercialmente, y solo se detectaron esporas de tipo E. [29] [30] [31] En un estudio, las cepas de tipo A se aislaron de suelos que eran neutrales a alcalinos (pH promedio de 7,5), mientras que las cepas de tipo B se aislaron de suelos ligeramente ácidos (pH promedio de 6,23). [ cita necesaria ]

Europa Editar

C. botulinum el tipo E prevalece en los sedimentos acuáticos de Noruega y Suecia, [32] Dinamarca, [33] los Países Bajos, la costa báltica de Polonia y Rusia. [28] El tipo E C. botulinum Se sugirió que era un verdadero organismo acuático, lo que se indicó por la correlación entre el nivel de contaminación de tipo E y la inundación de la tierra con agua de mar. A medida que la tierra se secó, el nivel del tipo E disminuyó y el tipo B se volvió dominante. [ cita necesaria ]

En suelos y sedimentos del Reino Unido, C. botulinum predomina el tipo B. En general, la incidencia suele ser menor en el suelo que en el sedimento. En Italia, una encuesta realizada en las cercanías de Roma encontró un bajo nivel de contaminación, todas las cepas eran proteolíticas. C. botulinum tipos A o B. [34]

Australia Editar

C. botulinum Se encontró que el tipo A estaba presente en muestras de suelo de las zonas montañosas de Victoria. [35] Se detectaron organismos de tipo B en el lodo marino de Tasmania. [36] [ verificación necesaria ] Escribe un C. botulinum se ha encontrado en los suburbios de Sydney y los tipos A y B se aislaron de las áreas urbanas. En un área bien definida de la región de Darling-Downs de Queensland, un estudio mostró la prevalencia y persistencia de C. botulinum tipo B después de muchos casos de botulismo en caballos. [ cita necesaria ]

C. botulinum se utiliza para preparar los medicamentos Botox, Dysport, Xeomin y Neurobloc que se utilizan para paralizar selectivamente los músculos para aliviar temporalmente la función muscular. Tiene otros fines médicos "no autorizados", como el tratamiento del dolor facial intenso, como el causado por la neuralgia del trigémino.

Toxina botulínica producida por C. botulinum A menudo se cree que es un arma biológica potencial, ya que es tan potente que se necesitan alrededor de 75 nanogramos para matar a una persona (LD50 de 1 ng / kg, [37] asumiendo que una persona promedio pesa

75 kg) 1 kilogramo sería suficiente para matar a toda la población humana. A efectos comparativos, una cuarta parte del peso típico de un grano de arena (350 ng) de toxina botulínica constituiría una dosis letal para los seres humanos.

Una prueba de "protección del ratón" o "bioensayo de ratón" determina el tipo de C. botulinum toxina presente usando anticuerpos monoclonales. También se puede utilizar un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) con anticuerpos marcados con digoxigenina para detectar la toxina, [38] y la PCR cuantitativa puede detectar los genes de la toxina en el organismo. [13]

C. botulinum es una bacteria del suelo. Las esporas pueden sobrevivir en la mayoría de los entornos y son muy difíciles de matar. Pueden sobrevivir a la temperatura del agua hirviendo al nivel del mar, por lo que muchos alimentos se envasan con un hervor presurizado que alcanza temperaturas aún más altas, suficientes para matar las esporas. [ cita necesaria ] Esta bacteria está ampliamente distribuida en la naturaleza y se puede suponer que está presente en todas las superficies de los alimentos. Su temperatura de crecimiento óptima está dentro del rango mesófilo. En forma de esporas, es un patógeno resistente al calor que puede sobrevivir en alimentos con bajo contenido de ácido y crecer para producir toxinas. La toxina ataca el sistema nervioso y matará a un adulto en una dosis de alrededor de 75 ng. [37] Esta toxina se desintoxica manteniendo los alimentos a 100 ° C durante 10 minutos. [ cita necesaria ]

La intoxicación por botulismo puede ocurrir debido a alimentos bajos en ácido en conserva o enlatados en casa que no se procesaron con los tiempos de conservación y / o presión correctos. [39] El crecimiento de la bacteria se puede prevenir con una alta acidez, una alta proporción de azúcar disuelto, altos niveles de oxígeno, niveles muy bajos de humedad o almacenamiento a temperaturas inferiores a 3 ° C (38 ° F) para el tipo A. Por ejemplo , en un vegetal enlatado con bajo contenido de ácido, como las judías verdes, que no se calientan lo suficiente para matar las esporas (es decir, un ambiente presurizado) puede proporcionar un medio libre de oxígeno para que las esporas crezcan y produzcan la toxina. Sin embargo, los encurtidos son lo suficientemente ácidos para evitar el crecimiento, incluso si las esporas están presentes, no representan ningún peligro para el consumidor. La miel, el jarabe de maíz y otros edulcorantes pueden contener esporas, pero las esporas no pueden crecer en una solución de azúcar altamente concentrada; sin embargo, cuando se diluye un edulcorante en el sistema digestivo de bajo oxígeno y ácido de un bebé, las esporas pueden crecer y producir toxina. Tan pronto como los bebés comienzan a comer alimentos sólidos, los jugos digestivos se vuelven demasiado ácidos para que la bacteria crezca. [ cita necesaria ]

El control del botulismo transmitido por alimentos causado por C. botulinum se basa casi por completo en la destrucción térmica (calentamiento) de las esporas o en la inhibición de la germinación de las esporas en bacterias y en permitir que las células crezcan y produzcan toxinas en los alimentos. Las condiciones propicias para el crecimiento dependen de varios factores ambientales. Crecimiento de C. botulinum es un riesgo en los alimentos de baja acidez, según se define por tener un pH superior a 4,6 [40], aunque el crecimiento se retrasa significativamente para un pH inferior a 4,9. Ha habido algunos casos y condiciones específicas reportadas para sostener el crecimiento con pH por debajo de 4.6. [41] [42]

Physicians may consider the diagnosis of botulism based on a patient's clinical presentation, which classically includes an acute onset of bilateral cranial neuropathies and symmetric descending weakness. [43] [44] Other key features of botulism include an absence of fever, symmetric neurologic deficits, normal or slow heart rate and normal blood pressure, and no sensory deficits except for blurred vision. [45] [46] A careful history and physical examination is paramount in order to diagnose the type of botulism, as well as to rule out other conditions with similar findings, such as Guillain-Barre syndrome, stroke, and myasthenia gravis. Depending on the type of botulism considered, different tests for diagnosis may be indicated.

Foodborne botulism: serum analysis for toxins by bioassay in mice should be done, as the demonstration of the toxins is diagnostic. [47]

Wound botulism: isolation of C. botulinum from the wound site should be attempted, as growth of the bacteria is diagnostic. [48]

Adult enteric and infant botulism: isolation and growth of C. botulinum from stool samples is diagnostic. [49] Infant botulism is a diagnosis which is often missed in the emergency room.

Other tests that may be helpful in ruling out other conditions are:

    (EMG) or antibody studies may help with the exclusion of myasthenia gravis and Lambert-Eaton myasthenic syndrome (LEMS). [50]
  • Collection of cerebrospinal fluid (CSF) protein and blood assist with the exclusion of Guillan-Barre syndrome and stroke. [51]
  • Detailed physical examination of the patient for any rash or tick presence helps with the exclusion of any tick transmitted tick paralysis. [52]

In the case of a diagnosis or suspicion of botulism, patients should be hospitalized immediately, even if the diagnosis and/or tests are pending. If botulism is suspected, patients should be treated immediately with antitoxin therapy in order to reduce mortality. Immediate intubation is also highly recommended, as respiratory failure is the primary cause of death from botulism. [53] [54] [55]

In Canada, there are currently only 3 antitoxin therapies available, which are accessible through Health Canada Special Access Program (SAP). [56] The 3 types of antitoxin therapies are: 1) GlaxoSmithKline trivalent Types ABE, 2) NP-018 (heptavalent) Types A to G, and 3) BabyBIG®, Botulism Immune Globulin Intravenous (Human) (BIG-IV) for pediatric patients under the age of one year. [57]

Outcomes vary between one and three months, but with prompt interventions, mortality from botulism ranges from less than 5 percent to 8 percent. [58]

There used to be a formalin-treated toxoid vaccine against botulism (serotypes A-E), but it was discontinued in 2011 due to declining potency in the toxoid stock. It was originally intended for people at risk of exposure. A few new vaccines are under development. [59]


Transmisión

The transmission of botulism occurs mainly through the consumption of contaminated food and untreated water. In addition, the causative bacteria can reach the body through injuries.

Note that botulism is not a contagious disease, so it is not transmitted between people.

Types

There are several types of botulism, namely:

  • Infant botulism: also called lactating botulism or intestinal botulism, this type of disease affects babies less than a year old. The bacteria reaches the gastrointestinal system, causing abdominal pain and constipation.
  • Food botulism : transmitted by contaminated food, especially canned (canned) that are expired, for example, meats, hearts of palm, pickles, honey, etc. This is because this rod-shaped bacteria can survive in environments with little oxygen (anaerobic bacillus).

Can of expired and rusty canning

  • Wound botulism : skin lesions can be favorable for the contamination of the bacteria that causes botulism. Through the released toxins, this type can cause serious skin infections. Injecting drug users are highly prone to contamination.

Canine Botulism

Canine botulism can manifest in domestic animals such as dogs. These animals contract the disease through the consumption of canned food, garbage, contaminated water and carcasses of dead animals.

The symptoms are very similar to those of humans, for example, facial paralysis, weakness and difficulty in swallowing. In most cases, dogs die.

Bovine Botulism

Botulism in ruminants, also called “fallen cow disease”, affects the animal’s central nervous system causing paralysis.

This usually occurs when these animals ingest the spores of the disease-causing bacteria in pastures.

Bovine botulism can also occur with ingestion of contaminated water or due to the conditions of the environment in which they live. In Brazil, it has been a major cause of cattle deaths.


Definition of Botulism

Botulism refers to a clinical condition during which the neurotoxina de Clostridium botulinum paralyzes the involuntary muscles by inhibiting the motor nerve endings from synthesizing acetylcholine. Clostridium botulinum commonly releases neurotoxin (Botulinum neurotoxin), which accumulates in the intestino delgado. A botulinum neurotoxin mainly affects the nervous system and paralyzes the involuntary muscles del cuerpo. Botulism can occur in both humans and animals.

Causes of Botulism

Botulism is caused by a neurotoxin produced by Clostridium botulinum. Neurotoxin is an exotoxin, which affects the nervous system. Botulism is a clinical condition, paralyzes the involuntary muscles and further spreads to the respiratory system and the heart. Residencia en serological specificity, neurotoxins are categorized into the following seven serological types:

  1. Type A: It is a type of human botulism, which is very common in the western regions of the United States.
  2. Type B: It is also a type of human botulism that occurs frequently, and it is less toxic than type-A.
  3. Type-C: It is not a type of human botulism and causes botulism in cattle, fowls etc.
  4. Type-D: It mostly causes forage poisoning of cattle in South African countries.
  5. Type-E: This type of neurotoxin is obtained chiefly from fish and fish products. Type-E is very toxic to humans.
  6. Type-F: It was first isolated in Denmark and is a type of human botulism.
  7. Type-G: This has been recently isolated from the soil in Argentina, and it is not a type of human botulism.

Food Sources

Las esporas de Clostridium botulinum sporulate to produce a neurotoxin, which can be present in the following food sources:

  • Canned meat
  • Canned fish
  • Honey syrup
  • Sweet corn
  • Fermented beans
  • Other low acid foods

Spores of Clostridium botulinum generally grows in favourable conditions like:

  1. Low acid
  2. Anaerobic environment
  3. Low sugar
  4. Low salt
  5. And low temperature.

Types of Botulism

There are three forms of botulism caused by Clostridium botulinum:

Foodborne botulism: It spreads by eating food contaminated with the spores produced by the Clostridium botulinum. Foodborne botulism develops after the consumption of unprocessed, undercooked, canned and unrefrigerated food.

  • Symptoms include:
    • Visión borrosa
    • Difficulty in swallowing
    • Debilidad muscular
    • Boca seca
    • Náusea
    • Vómitos
    • Abdominal cramps
    • Paralysis etc.

    Wound botulism: It spreads when the spores of the bacteria (Clostridium botulinum) enters the body through a Corte o cualquier mechanical injuries. Las esporas de Clostridium botulinum sporulate to produce neurotoxin within the wound. The risk factors include people who are addicted to drugs like heroin.

    • Symptoms include:
      • Slurred speaking
      • Double vision
      • Drooping eyelids
      • Paralysis etc.

      Infant botulism: It spreads by the ingestión de El Clostridium botulinum spores that grow in the infant’s intestinal tract of age limit between 2-8 months. Infant botulism develops after the consumption of honey syrup.

      • Symptoms include:
        • Estreñimiento
        • Floppy movements
        • Irritation
        • Drooping eyelids
        • Paralysis etc.

        In addition to this, there are some other types also that occur very rarely. Adult botulism is rarely seen, in which the spores of the Clostridium botulinum colonize in the digestive tract of adults. Iatrogenic botulism is very lethal, which occurs by an overdose of botulinum neurotoxin or botox.

        Types of Neurotoxin Effects

        Botulinum neurotoxin can produce the following type of effects:

        1. Local effect: The local effects of Clostridium botulinum includes the following symptoms:
          • Visión borrosa
          • Debilidad muscular
          • Boca seca
          • Reduced gag reflex etc.
        2. Immunological effect: It occurs by the administration of equine antitoxin.
        3. Metabolic effect: It is characterized by a symptom (respiratory acidosis).

        Symptoms of Botulism disease

        A neurotoxin produced by Clostridium botulinum can affect the cardiovascular, respiratory and central nervous system etc.

        1. Effect on the cardiovascular system: Botulinum neurotoxin blocks the automatic nervous system and leads to cause tachycardia and hypertension.
        2. On respiratory system: A neurotoxin paralyzes the respiratory muscle and results in ventilatory failure, and ultimately leads to death.
        3. Effect on the nervous system:
          • Sistema nervioso central: Botulinum neurotoxin paralyzes the cranial nerves and causes symptoms like:
            • Visión borrosa
            • Diplopia
            • Dysphonia
            • Dysarthria
            • Dysphagia etc.
          • Peripheral nervous system: After paralyzing cranial nerves, botulinum neurotoxin causes symmetrical descending paralysis, affecting the respiratory muscles.
          • Automatic nervous system: Botulinum neurotoxin blocks the autonomic cholinergic junctions and causes the following symptoms:
            • Visión borrosa
            • Orthostatic hypotension
            • Estreñimiento
            • Urinary retention etc.
        4. Skeletal and smooth muscles: Botulinum neurotoxin affects the skeletal and smooth muscles by causing gallbladder dysfunction and necrotic fasciitis.
        5. Effect on Gastrointestinal system: A neurotoxin shows the gastrointestinal symptoms after 18-36 hours of incubation, and the symptoms include:
          • Náusea
          • Vómitos
          • Abdominal cramps
          • Diarrhoea
          • It sometimes leads to cause constipation, gastric dilatation and paralytic ileus.
        6. Neurotoxin does not directly affect the hepatic system (liver) and the urinary bladder.

        Pathogenesis

        A neurotoxin produced by the Clostridium botulinum causes botulism by following a given pathogenic cycle:

        1. First, neurotoxin enters the bloodstream through the ingestion of the bacterial spores or from the mucosal surface.
        2. Botulinum neurotoxin blocks the nerve terminal ends.
        3. Then, it binds to the neuronal membrane.
        4. After that, a neurotoxin enters the cytoplasm of the axon terminal.
        5. Then, botulinum neurotoxin blocks the excitatory synaptic transmission and results in interference with the synthesis of neurotransmitter “Acetilcolina”.
        6. Finally, it causes flaccid paralysis, as the nervous system cannot function without the action of acetylcholine. Acetylcholine plays an essential role in producing nerve impulse and the process of muscle contraction.

        Pronóstico

        There are many cases of botulism, and if it remains untreated, then the mortality rate reaches about 50-60%. Treated patients may also concur with botulism, with a mortality rate of about 3-5%. The diagnosis or treatment of botulism should be made early otherwise, it can cause major outbreaks.

        Prevención

        There are a few first aid measures that can control the transmission of the disease to some extent.

        Foodborne botulism: To prevent its transmission

        • Avoid eating canned food
        • Properly wash and boil the vegetables before eating.
        • Trash the canned food that is bulging or leaking.
        • Avoid eating foods that are added with preservatives.
        • Avoid eating undercooked food.

        Wound botulism: To prevent its transmission

        • Properly sanitize the wounded area.
        • Maintain proper body hygiene.
        • Do not let the wound open to the air, as the spores of Clostridium botulinum can penetrate inside the cells through any cuts or injuries.

        Infant botulism: To prevent infant botulism, keep the body hygienic and don’t give corn or honey syrup to the infants.

        Tratamiento

        The early symptoms of botulism can be treated by the oral administration of polyvalent antitoxin. Enemas are found effective in the removal of the unabsorbed toxin.

        Diagnóstico

        Diagnosis of botulism involves the following tests:

        Mouse inoculation test: It is the most reliable and popular method to detect the presence of C.botulinum. Mouse inoculation test involves two series de pruebas. In one experiment, a patient’s stool is injected into the peritoneal cavity of mice. And, in the second test, an equal amount of the patient’s stool plus multivalent antitoxin is injected into the other mice.

        If the mice live, by the injection of antitoxin and stool sample and die by the infusion of an untreated serum sample, then it gives a positive result for botulism. Mouse inoculation test detects the presence of particularly A, B and E serotypes of C. botulinum.

        Physical tests: It includes tests like brain scan, spinal fluid examination, nerve conduction test (electromyography).


        Mode of VAMP substrate recognition and inhibition of Clostridium botulinum neurotoxin F

        Clostridium botulinum neurotoxins (BoNTs) cleave neuronal proteins responsible for neurotransmitter release, causing the neuroparalytic disease botulism. BoNT serotypes B, D, F and G cleave and inactivate vesicle-associated membrane protein (VAMP), each at a unique peptide bond. The specificity of BoNTs depends on the mode of substrate recognition. We have investigated the mechanism of substrate recognition of BoNT F by determining the crystal structures of its complex with two substrate-based inhibitors, VAMP 22-58/Gln58 D -cysteine and 27-58/Gln58 D -cysteine. The inhibitors bind to BoNT F in the canonical direction (as seen for BoNTs A and E substrates) but are positioned specifically via three major exosites away from the active site. The cysteine sulfur of the inhibitors interacts with the zinc and exists as sulfinic acid in the inhibitor VAMP 27-58/Gln58 D -cysteine. Arg133 and Arg171, which form part of two separate exosites, are crucial for substrate binding and catalysis.


        Future directions

        Although some progress has been made in recent years, identification and characterization of the protein receptors for the BoNTs and determination of the mechanism of specificity of CNT binding domains for their receptors is an outstanding problem. Further, understanding the mechanism of LC translocation and activation within the motorneuron, including the effects of pH on the tertiary structures of BoNTs, will be crucial for rational design of engineered BoNT therapeutics. Further structural studies on the endopeptidase domains of BoNTs, including the structural basis behind BoNT substrate specificity, might lead to the development of serotype-specific inhibitors.

        It has been proposed that the extreme neurospecificity of BoNT heavy chains could be applied to deliver engineered molecule in to nerve cells. This can be achieved by the replacement of light chain with desired therapeutic agent that could be reached in the nerve endings without iatrogenic complications which might otherwise occur 182 . Use of fragments of BoNT for the therapeutics of the future is also exciting. For example, harnessing the properties of the BoNT LC endopeptidase fragments for the creation of a range of �signer’ therapeutics is a real possibility following the successful retargeting of the LC/A domain to cells of neuronal and non-neuronal origin 183 . Additionally, the ability of BoNTs to transport large polypeptides across the membranes could be harnessed for the delivery of biopharmaceuticals to cytosolic targets 184 . Derivatives of BoNT/A and BoNT/B can target compounds specifically to human neuroblastoma cells. The therapeutic potential of clostridial toxins is not limited to the neurotoxin for the inhibition of neurotransmitter release, but also has potential as an anticancer drug 62 . The technology termed 𠆌lostridia directed enzyme pro-drug therapy’ (CDEPT) in which intravenously injected clostridial spores are used to target hypoxic regions of solid tumours. Spores get localized to solid tumours exclusively for germination, as they cannot grow in healthy tissues. Genetic modification of the clostridial host to express anti cancer compounds or pro-drug converting enzymes (as in CEDPT), has the potential to lead the localized destruction of solid tumour tissue.

        Botulinum neurotoxins are of great interest to the medical and scientific communities. Despite causing disease, they have become valuable research tools and have wide-ranging applications as pharmaceuticals. As the structure and mechanism of action of the toxins are further dissected, the development of vaccines, serotype-specific inhibitors and novel therapeutics will undoubtedly follow.