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Clostridium botulinum es un Gram-positiva , en forma de varilla , anaeróbica , formadores de esporas , móviles bacteria con la capacidad de producir la neurotoxina botulínica . [1] [2]

La toxina botulínica puede causar botulismo ; una enfermedad paralítica flácida severa en humanos y otros animales [2] y es la toxina más potente conocida por la humanidad, natural o sintética, con una dosis letal de 1.3-2.1 ng / kg en humanos. [3]

C. botulinum es un grupo diverso de bacterias patógenas inicialmente agrupadas por su capacidad para producir toxina botulínica y ahora conocidas como cuatro grupos distintos, C. botulinum grupos I-IV, así como algunas cepas de Clostridium butyricum y Clostridium baratii , son las Bacterias responsables de la producción de toxina botulínica. [1]

C. botulinum es responsable del botulismo transmitido por alimentos (ingestión de toxina preformada), botulismo infantil (infección intestinal por C. botulinum formadora de toxinas ) y botulismo de heridas (infección de una herida por C. botulinum ). C. botulinum produce endosporas resistentes al calor que se encuentran comúnmente en el suelo y pueden sobrevivir en condiciones adversas. [1]

C. botulinum se asocia comúnmente con alimentos enlatados abultados ; Las latas abultadas y deformadas se deben a un aumento interno de presión causado por el gas producido por las bacterias. [4]

Microbiología [ editar ]

C. botulinum es un Gram-positivo ,, formador de esporas en forma de vara bacteria . 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 defensa antioxidante importante 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) basado en 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 especie C. botulinum en los grupos I-IV. [8]

Una de las diferencias fundamentales entre el grupo I y el grupo II es que el grupo I de C. botulinum 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 predominantemente por C. botulinum del grupo I o II . [9] Los organismos del grupo III causan principalmente enfermedades en animales. [9] Grupo IV C. botulinumno 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 distinguibles antigénicamente (A, B, C1, C2, D, E, F y G). [cita requerida ]

La mayoría de las cepas producen un tipo de neurotoxina , pero se han descrito cepas que producen múltiples toxinas. Los tipos de toxinas B y F productoras de C. botulinum 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 requerida ]

La evidencia indica que los genes de las neurotoxinas han sido objeto de transferencia genética horizontal , 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 integración están degradados (excepto para los tipos C y D), lo que indica que 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 identificados genéticamente como otras especies de Clostridium han causado botulismo humano: C. butyricum ha producido toxina de tipo E [15] y C. baratii ha producido toxina de tipo F. [16] [17] La capacidad de C. botulinum para 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 solo C. botulinum pero no otras especies de Clostridium . [ cita requerida ]

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 el O 2 con CO 2 . C. botulinum es un microorganismo positivo a la lipasa que crece entre un pH de 4.8 y 7.0 y no puede usar lactosa como fuente primaria de carbono, características importantes para la identificación bioquímica. [18]

Historia de la taxonomía [ editar ]

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 llamó 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 , ya que el género Bacillus estaba restringido abastones aeróbicos formadores de esporas. [21]

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

Las cepas de C. botulinum del grupo I que no producen una toxina botulina se denominan C. sporogenes . [23]

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

Patología [ editar ]

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. [ cita requerida ]

Botulismo transmitido por alimentos "Los signos y síntomas del botulismo transmitido por alimentos generalmente comienzan entre 18 y 36 horas después de que la toxina ingresa al 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 por heridas La mayoría de las personas que desarrollan botulismo por 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 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: un médico diluye la toxina botulínica purificada para su tratamiento:

  • Inclinación pélvica congénita
  • Disfasia espasmódica (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: una forma muy rara de botulismo que se produce 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
  • Disartria
  • Desequilibrio
  • Debilidad en los brazos y la zona de las manos [27]

C. botulinum en diferentes ubicaciones geográficas [ editar ]

Varios estudios cuantitativos de esporas de C. botulinum en el medio ambiente han sugerido una prevalencia de tipos específicos de toxinas en determinadas zonas geográficas, que siguen sin explicarse. [ cita requerida ]

América del Norte [ editar ]

El tipo A C. botulinum predomina en 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 una encuesta, 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 requerida ]

Europa [ editar ]

C. botulinum tipo E prevalece en sedimentos acuáticos en Noruega y Suecia, [32] Dinamarca, [33] los Países Bajos, la costa báltica de Polonia y Rusia. [28] Se sugirió que el C. botulinum de tipo E es un verdadero organismo acuático , lo cual fue indicado 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 requerida ]

En suelos y sedimentos del Reino Unido predomina C. botulinum 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 fueron proteolíticas de C. botulinum tipos A o B. [34]

Australia [ editar ]

C. botulinum tipo A se encontró presente en muestras de suelo de áreas montañosas de Victoria . [35] Se detectaron organismos de tipo B en el lodo marino de Tasmania . [36] [ Verificación necesaria ] C. botulinum tipo A 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 requerida ]

Uso y detección [ editar ]

C. botulinum se usa para preparar los medicamentos Botox , Dysport , Xeomin y Neurobloc que se usan para paralizar selectivamente los músculos para aliviar temporalmente la función muscular. Tiene otros propósitos médicos "no indicados en la etiqueta ", como el tratamiento del dolor facial severo, como el causado por la neuralgia del trigémino .

A menudo se cree que la toxina botulínica producida por C. botulinum es un arma biológica potencial, ya que es tan potente que se necesitan alrededor de 75 nanogramos para matar a una persona ( LD 50 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 de ratón" o "bioensayo de ratón" determina el tipo de toxina de C. botulinum presente utilizando 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]

Condiciones de crecimiento y prevención [ editar ]

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 requerida ]

C. botulinum es un anaerobio obligado que se distribuye ampliamente en la naturaleza y se supone 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 el patógeno más 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 requerida ]

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 Las verduras enlatadas bajas en ácido, como las judías verdes, que no se calientan lo suficiente para matar las esporas (es decir, un ambiente presurizado) pueden proporcionar un medio libre de oxígeno para que las esporas crezcan y produzcan la toxina. Sin embargo, los encurtidos son lo suficientemente ácidos como para evitar su crecimiento; incluso si las esporas están presentes, no representan ningún peligro para el consumidor. Miel , jarabe de maízy 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 con poco oxígeno y poco ácido de un bebé, las esporas pueden crecer y producir toxinas. Tan pronto como los bebés comienzan a comer alimentos sólidos, los jugos digestivos se vuelven demasiado ácidos para que la bacteria crezca. [ cita requerida ]

El control del botulismo alimentario 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 . El crecimiento de C. botulinum es un riesgo en los alimentos poco ácidos, según se define por tener un pH superior a 4,6 [39], 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. [40] [41]

Diagnóstico [ editar ]

Los médicos pueden considerar el diagnóstico de botulismo basándose en la presentación clínica del paciente, que clásicamente incluye un inicio agudo de neuropatías craneales bilaterales y debilidad descendente simétrica. [42] [43] Otras características clave del botulismo incluyen ausencia de fiebre, déficits neurológicos simétricos, frecuencia cardíaca normal o lenta y presión arterial normal, y ausencia de déficits sensoriales excepto visión borrosa. [44] [45] Una historia clínica y un examen físico cuidadosos son fundamentales para diagnosticar el tipo de botulismo, así como para descartar otras afecciones con hallazgos similares, como el síndrome de Guillain-Barré , el accidente cerebrovascular y la miastenia gravis.. Dependiendo del tipo de botulismo considerado, pueden estar indicadas diferentes pruebas de diagnóstico.

Botulismo transmitido por alimentos: se debe realizar un análisis sérico de toxinas mediante bioensayo en ratones, ya que la demostración de las toxinas es diagnóstica. [46]

Botulismo de la herida: debe intentarse el aislamiento de C. botulinum del sitio de la herida, ya que el crecimiento de la bacteria es diagnóstico. [47]

Botulismo entérico en adultos y lactantes: el aislamiento y el crecimiento de C. botulinum a partir de muestras de heces son diagnósticos. [48] El botulismo infantil es un diagnóstico que a menudo se pasa por alto en la sala de emergencias.

Otras pruebas que pueden ser útiles para descartar otras afecciones son:

  • La electromiografía (EMG) o los estudios de anticuerpos pueden ayudar con la exclusión de la miastenia gravis y el síndrome miasténico de Lambert-Eaton (LEMS). [49]
  • La recolección de proteína y sangre del líquido cefalorraquídeo (LCR) ayuda con la exclusión del síndrome de Guillan-Barre y el accidente cerebrovascular . [50]
  • El examen físico detallado del paciente para detectar cualquier erupción o presencia de garrapatas ayuda a excluir cualquier parálisis transmitida por garrapatas. [51]

Tratamiento [ editar ]

En caso de diagnóstico o sospecha de botulismo, el paciente debe ser hospitalizado de inmediato, incluso si el diagnóstico y / o las pruebas están pendientes. Si se sospecha botulismo, los pacientes deben ser tratados inmediatamente con terapia antitoxina para reducir la mortalidad. También se recomienda encarecidamente la intubación inmediata, ya que la insuficiencia respiratoria es la principal causa de muerte por botulismo. [52] [53] [54]

En Canadá, actualmente solo hay 3 terapias con antitoxinas disponibles, a las que se puede acceder a través del Programa de acceso especial (SAP) de Health Canada. [55] Los 3 tipos de terapias antitoxinas son: 1) GlaxoSmithKline trivalente Tipos ABE, 2) NP-018 (heptavalente) Tipos A a G, y 3) BabyBIG®, inmunoglobulina intravenosa (humana) (BIG-IV) para pacientes pediátricos menores de un año. [56]

Los resultados varían entre uno y tres meses, pero con intervenciones rápidas, la mortalidad por botulismo varía de menos del 5 por ciento al 8 por ciento. [57]

Vacunación [ editar ]

Solía ​​haber una vacuna toxoide tratada con formalina contra el botulismo (serotipos AE), pero se suspendió en 2011 debido a la disminución de la potencia en la reserva de toxoide. Originalmente estaba destinado a personas con riesgo de exposición. Se están desarrollando algunas vacunas nuevas. [58]

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Pathema- Recurso de Clostridium
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  • Investigación actual sobre Clostridium botulinum en el Parque de Investigación de Norwich