Clostridium botulinum és una espècie de bacteri grampositiu de la família de les clostridiàcies (Clostridiaceae). Són bacils anaerobis, mòbils impulsats per flagels perítrics que no produeixen càpsula. Destaquen per la producció de la toxina botulínica, abreujada com BoNTs, l'agent causal del botulisme. Entre les seves capacitats es troba la formació d'espores de resistència, de morfologia ovalada i subterminal, que permeten al microorganisme sobreviure en condicions desfavorables. Els aïllats de C. botulinum es classifiquen en 7 serotips diferents, depenent del tipus de toxina botulínica que presentin.
El botulisme pot ser causat tant pel desenvolupament del bacteri en el tracte intestinal, com per la ingesta directa de la toxina. Aquestes infeccions poden provenir tant d'aliments d'origen carni com vegetal, sobretot aquells que es troben en conserva.
Història Una de les primeres malalties bacterianes de transmissió alimentària reportades vas ser la causada por C. botulinum.
A finals del , 13 persones de Wildbad (Wurttemburg, antic estat d'Alemanya) es van començar a trobar malament, de les quals 6 van morir. El motiu de la seva malaltia va ser la infecció causada per haver menjat Blunzen, un tipus de salsitxa característica de la zona. L'aliment va ser bullit i fumat, i, posteriorment, es va tenir a temperatura ambient durant nombroses setmanes. En els següents anys, van haver-hi diferents casos associats a la ingesta de salsitxes que contenien teixits musculars d'animals.
Tots aquests fets van portar a que el metge Kerner estudiés la malaltia que actualment es coneix com a botulisme. Botulus en llatí significa salsitxa. En els seus estudis va observar que el fet d'escalfar les salsitxes era essencial per evitar el desenvolupament de la toxicitat.
A causa de la consumició de pernil cru sense fumar va haver-hi un brot de botulisme a Bèlgica de 34 persones al 1896. L'endemà, 23 d'aquestes persones es trobaven malament i 3 van morir la setmana següent. Aquest brot va ser el detonant per a que Van Ermengem (professor de bacteriologia a la universitat de Ghent, alumne de Robert Koch) aïllés el microorganisme responsable. Inicialment, el bacteri va a ser anomenat Bacillus botulinus i no va ser fins al 1923 que el va tornar a classificar ara amb el nom de Clostridium botulinum.
Fisiologia i distribució Clostridium botulinum és un bacil grampositiu esporulat, anaerobi estricte. Els requisits nutricionals d'aquests microorganismes són complexos, requerint aminoàcids, vitamina B i minerals.
C. botulinum es troba de manera natural al sòl i aigües. Pot esporular tant en medis de cultiu com a la natura o als aliments. Les seves espores són termoresistents i, per tant, capaces de sobreviure a tractaments tèrmics insuficients. S'ha demostrat que aquest microorganisme no pot créixer i produir les seves toxines en competència amb grans quantitats d'altres microorganismes.
Aliments susceptibles Els aliments tractats i processats són normalment els responsables dels brots de botulisme. Generalment, en aliments frescos o crus no es troba aquest bacteri.
Depenent de la zona geogràfica, els brots són a causa de la ingesta de diferents aliments. A Europa són embotits de fetge, pernil cuit, paté i carns en gelatina, peix en salmorra o escabetxat i carn fermentada casolana. Als Estats Units, els aliments que poden transmetre el botulisme són: productes vegetals casolans, peix, sopa enllaunada a nivell industrial, xampinyons i pebrots marinats, productes de pasta o ceba i patates. Al Japó, el transmissor del botulisme sol ser el peix fermentat (izushi). Molts dels aliments contaminats per Clostridium botulinum normalment no tenen alterades les seves propietats organolèptiques.
Els brots de botulisme acostumen a presentar majoritàriament alguna o totes de les següents característiques: és menjar contaminat mitjançant el processat de l'aliment per espores o cèl·lules vegetatives de C. botulinum; les condicions del producte permeten el creixement de C. botulinum; el tractament tèrmic ha sigut insuficient per a la inactivació de la toxina, i hi ha presència de microorganismes capaços de metabolitzar àcids i provocar un augment de pH a l'aliment.
Toxina botulínica
Característiques miniatura|Representació de la morfologia de la toxina botulínica.La toxina botulínica és una neurotoxina produïda per Clostridium botulinum. Hi ha un total de 8 tipus diferents de toxines, anomenades de la A-H, algunes han estat caracteritzades com a patògenes per humans, altres van ser aïllades en animals. Aquesta arriba als organismes mitjançant la ingesta directa de la toxina o a través de la infecció per C. botulinum, i, un cop arriba a l'intestí, és absorbida i passa al torrent sanguini.
La toxina va ser descrita per primer cop per Emile Van Ermengem el 1896 a Europa, però a principis de 1920 es va descriure una segona variant per Landmann als Estats Units durant "L'escàndol de les olives". Durant aquest període es van desenvolupar 4 focus de contagi per C. botulinum en olives en conserva, que van acabar provocant la mort del 60% dels infectats. Aquesta mortalitat comparada amb l'europea era d'aproximadament el doble. Finalment, Landmann va descobrir una variant de la toxina descrita per Van Ermengem. Aquest fet va provocar el sorgiment d'experiments arreu del món dels quals es va acabar aïllant un total de 8 variants de la toxina botulínica.
La toxina pot ser fàcilment destruïda mitjançant un tractament tèrmic a 100 °C durant 15 minuts, és per això que els casos més recents d'intoxicació per C. botulinum són principalment a causa de tractaments mal realitzats de conserves casolanes.
Alguns estudis recents determinen que la varietat de gens neurotòxics i la capacitat d'algunes soques per produir més d'un tipus de toxina es deu a un procés de transferència horitzontal de gens dut a terme per bacteriòfags.
Classificació Els experiments es basen en l'aglutinació per anticossos específics de les anteriors variants de toxina descobertes, de tal forma que si l'aglutinació no es produïa, es determinava una nova variant de la toxina. Mitjançant aquest mètode es van descriure fins a 7 grups, però el descobriment de soques productores de diverses toxines va acabar descartant la classificació.
Actualment, C. botulinum es pot classificar en 4 grups fenotípics. Aquesta classificació es basa en el tipus de toxina produïda i les seves característiques bioquímiques (si presenta o no capacitatproteolítica i sacarolítica), en els organismes on provoca malaltia i el lloc on es troba el gen codificant. +Grups fenotípics de Clostridium botulinumPropietatsGrup IGrup IIGrup IIIGrup IVTipus de toxinaA, B, FB, E, FC, DGSacaròlisi - +Dèbil -Proteòlisi + - - +lipasa - + + -Hoste on provoca la malaltiaHumansHumansAnimals -Temperatura òptima35-40 °C18-25 °C40 °C37 °CResistència tèrmica de l'espora112 °C80 °C104 °C104 °CLloc on es troba codificadaCromosoma/PlasmidiCromosoma/PlasmidiBacteriòfagPlasmidiClostridis propersC. sporogenes C. putrificumC. butyricum C. beijerinickiiC. haemolyticum C. novyi (tipus A)C. subterminale C. haemolyticum Relació entre els aliments i alguns dels serotips de C. botulinum Serotip de C. botulinumAlimentA i BProductes carnis i vegetalsEPeix Tot i així, aquesta relació no sempre es compleix.
Paràmetres influents en l'estabilitat de C. botulinum grup I i II Temperatura La temperatura òptima que presenta el grup I és 37 °C, tot i que també poden créixer a temperatures d'entre 10 i 48 °C. El temps de reducció decimal que presenten les espores a 100 °C és de 25 minuts. En canvi, el grup II té una temperatura òptima inferior, concretament de 30 °C. Aquest grup pot créixer fina a temperatures de 3.3 °C. Respecte a les seves espores, tenen més resistència a temperatures baixes i el temps que requereixen per a inactivar el 90% d'aquestes a 100 °C és de 0.1 minuts.
pH El seu desenvolupament té lloc a pHs pròxims a la neutralitat. Es considera que a valors de pH inferiors a 4.5 el seu creixement és gairebé impossible, per això hi ha major risc als aliments amb pH elevat (productes carnis, per exemple) i menor als de pH baix (fruites i verdures). Tanmateix, s'ha demostrat que certes soques són capaces de desenvolupar-se a un pH per sota de 4.5. A diferència del grup I, el creixement del grup II és inhibit a pH inferiors a 5.
Sal i activitat de l'aigua (Aw) L'activitat de l'aigua (Aw) es defineix com l'aigua disponible pels organismes. A mesura que augmenta la concentració de soluts dissolts en l'aigua, disminueix l'activitat d'aquesta. C. botulinum és inhibit a valors inferiors de 0.94.
La concentració de sals a les quals C. botulinum del grup I són inhibits és a valors superiors al 10%. En canvi, el grup II és inhibit a concentracions superiors al 5%.
Potencial redox (Eh) Es tracta d'un microorganisme anaerobi i, per tant, creix en ambients amb potencial redox negatiu. Els microorganismes anaerobis generen menys energia utilitzable de forma que, en un ambient reductor, es veuran beneficiats ja que no perden energia. Per aquesta mateixa raó, solen créixer en teixits profunds de carn, guisats, aliments envasats al buit i en productes enllaunats.
Botulisme
Epidemiologia El botulisme és una malaltia de transmissió alimentària poc freqüent. Tot i així, és molt greu i presenta una Taxa de mortalitat del 5-10%. És causat per les toxines A, B, E i F produïdes per C. botulinum. La infecció pot ser causada o bé per la ingesta de les toxines o bé pel bacteri en sí. Cal destacar que, actualment, no s'ha demostrat la transmissió entre humans, pel que una persona que presenta botulisme no és capaç d'infectar una altra persona.
La intoxicació per la toxina botulínica o pel bacteri pot ser produïda per la infecció intestinal en els lactants, per ferides infectades, per inhalació o per ingerir aliments mal elaborats en els quals les espores del bacteri o el bacteri han sobreviscut i, per tant, són capaços de produir les toxines.
Les neurotoxines, que són les toxines produïdes per C. botulinum que afecten específicament el sistema nerviós, produeixen una paràlisi flàccida descendent la qual pot arribar a produirinsuficiència respiratòria.
Simptomatologia Els símptomes comencen a ser visibles entre les 12-36 hores posteriors a la ingesta del bacteri. Això és pel fet que en primer lloc ha de trobar condicions d'anaerobiosi per a poder produir les toxines, en cas que aquest encara no les hagi produït en l'aliment on es troba.
Entre els símptomes inicials es troben: fatiga intensa, debilitat, vertigen, visió borrosa, dificultat per empassar i parlar i sequedat a la boca. Posteriorment, pot donar lloc a feblesa en el coll i els braços fins a afectar els músculs respiratoris i els músculs de la part inferior del cos.
Aquests símptomes són semblants als d'altres infeccions com la síndrome de Guillain-Barré o miastenia gravis, el que pot ocasionar un diagnòstic erroni de la malaltia. Tot i així, en cap moment de la infecció s'observa febre o pèrdua de consciència per part del pacient.
Detecció Aquests bacteris presenten necessitats nutritives complexes. És per aquest motiu que s'han dissenyat medis sintètics que permeten i faciliten el desenvolupament del bacteri i la producció de toxines. Cal destacar que el creixement de les soques proteolítiques no es veu afavorit per la presència de carbohidrats mentre que en les soques no proteolítiques sí.
Aïllament i identificació C. botulinum és un bacteri formador d'espores i, per tant, és capaç de resistir a condicions poc favorables per a la majoria de microorganismes. D'aquesta manera, es sotmet la mostra a altes temperatures per a eliminar una gran quantitat de microorganismes termosensibles no desitjats, i així afavorir l'aïllament i identificació de Clostridium.
Creixement de les soques