English

Τα βακτήρια παίζουν σημαντικό ρόλο για τη ζωή στη γη. Τα περισσότερα από αυτά εμπλέκονται στην ανακύκλωση θρεπτικών συστατικών. Οι άνθρωποι τα χρησιμοποιούν σε μια ποικιλία εφαρμογών: στην προετοιμασία τροφίμων (γιαούρτι, τυρί κλπ), στην παραγωγή αντιβιοτικών, στον καθαρισμό του νερού αποβλήτων κλπ. Παρ 'όλα αυτά, υπάρχουν μερικά από αυτά που είναι παθογόνα για τον άνθρωπο. Ένα από αυτά, το Clostridium botulinum, είναι το πιο σημαντικό βακτήριο για τη βιομηχανία κονσερβοποιίας.

Το Clostridium botulinum είναι αναερόβιο, σπορογόνο ραβδοειδές βακτήριο, το οποίο κατά την ανάπτυξη του μπορεί να παράξει μια θανατηφόρα τοξίνη στα τρόφιμα. Σύμφωνα με το τεστ Gram Stain, χαρακτηρίζεται ως gram-θετικό βακτήριο. Το τεστ Gram Stain είναι μια μέθοδος κατηγοριοποίησης των βακτηρίων σε δύο μεγάλες ομάδες (Gram-θετικών και Gram-αρνητικών) με βάση τις χημικές και φυσικές ιδιότητες των κυτταρικών τοιχωμάτων τους (Ward 2007). Οι οργανισμοί Clostridium botulinum συνήθως εντοπίζονται στο έδαφος και στα θαλάσσια ιζήματα παγκοσμίως. Ως εκ τούτου, μπορεί να μολύνει λαχανικά που καλλιεργούνται εντός ή επί του (Nantel 2002).

Η ανθρώπινη αλλαντίαση προκαλείται κυρίως από τα σπόρια Clostridium botulinum που παράγουν είδη τοξίνης A, B, E και F. Οι τύπου A και B τοξίνες προκαλούνται από την κατανάλωση των σπιτικά κονσερβοποιημένων (λαχανικά, φρούτα και προϊόντα κρέατος). Η τοξίνη τύπου E αποδίδεται σε θαλασσινά προϊόντα, ενώ η τοξίνη τύπου F έχει εντοπιστεί σε καπνιστό κρέας ελαφιού (Botulism in the United States 1998).

Ο Smith αναφέρεται, βασιζόμενος σε διατριβή του για την αλλαντίαση, σε μία διατροφική διακήρυξη που ανακοινώθηκε τον δέκατο αιώνα από τον αυτοκράτορα Λέοντα ΣΤ' του Βυζαντίου (886 έως 911 μ.Χ.), στην οποία απαγορευόταν η παραγωγή των αλλαντικών αίματος. Αυτό το διάταγμα ίσως να έχει προκύψει έπειτα από ορισμένες υποθέσεις που σχετίζονται με περιπτώσεις τροφικής δηλητηρίασης. Με παρόμοιο τρόπο, ο Erbguth (2009) περιγράφει σαμάνους να παρέχουν σε ινδούς μαχαραγιάδες μια άγευστη σκόνη που προερχόταν από λουκάνικα αίματος αφυδατωμένα υπό αναερόβιες συνθήκες. Αυτή η μοιραία δόση αλλαντικής τοξίνης προοριζόταν για το γεύμα των εχθρών κάλεσμένων σε δείπνο. Στα τέλη του 1700, η αλλαντίαση ήταν η αιτία πολλών θανάτων στην Ευρώπη, ιδιαίτερα στη Γερμανία. Ο Grüsser (αναφέρεται στον Erbguth 2009) περιγράφει ότι η οικονομική ανέχεια η οποία προκλήθηκε από τον Ναπολεόντειο Πολέμο (1795-1813) οδήγησε στην παραμέληση των υγειονομικών μέτρων στην αγροτική παραγωγή τροφίμων. Η κύρια προέλευση της αλλαντίασης ήταν τα καπνιστά λουκάνικα αίματος. Γύρω στο 1811, το Τμήμα Εσωτερικών Υποθέσεων του Βασιλείου της Βυρτεμβέργης διαπίστευσε τη «δηλητηρίαση από λουκάνικο» σε μια ουσία που ονομάζεται «πρωσικό οξύ».

Επιπροσθέτως, ο Justinus Kerner (1786-1862), ένας Γερμανός γιατρός και ποιητής, δημοσίευσε τις παρατηρήσεις του σχετικά με την αλλαντική τοξίνη (1817-1822), υποθέτοντας ότι:

• Η τοξίνη αναπτύσσεται σε αλλοιωμένα αλλα-ντικά υπό αναερόβιες συνθήκες
• Επηρεάζει τα κινητικά νεύρα και το αυτόνομο νευρικό σύστημα
• Είναι θανατηφόρα σε μικρές δόσεις.

Ο Dr. Kerner είχε καταγράψει σωστά όλα τα νευρολογικά συμπτώματα της αλλαντίασης που αναγνωρίζονται σήμερα.

Η "αλλαντίαση" (στην αγγλική γλώσσα “botulism”) προέρχεται από τη λατινική λέξη "botulus" που σημαίνει λουκάνικο. Αυτός ο όρος προέκυψε αρχικά στις εκθέσεις του Müller, ενός συγγραφέα τον δέκατο ένατο αιώνα (Torrens προπαρατεθείς σε Erbguth 2009). Τέλος, ο Emile van Ermengem, μικροβιολόγος, αφού απομόνωσε το βακτήριο, το ονόμασε Bacillus botulinus, το οποίο μετονομάστηκε Clostridium botulinum στα επόμενα έτη (Erbguth 2009).

Λόγω της εξαιρετικής τοξικότητας τους, οι νευροτοξίνες του Clostridium botulinum ήταν από τις πρώτες τοξίνες που αναλύθηκαν ως βιολογικό όπλο από πολλές χώρες, όπως η Ιαπωνία, η Γερμανία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Ρωσία και το Ιράκ. Ο Dembek επεσήμανε ότι από τη δεκαετία του 1930, στην κατεχόμενη Μαντζουρία, στην Ιαπωνία, δημιουργήθηκε μια διοικητική στρατιωτική οργάνωση εν ονόματι Μονάδα 731. Όπως επιβεβαιώθηκε από την στρατιωτική διοικητική ιατρική της Μονάδας 731, θανατηφόρες δόσεις του C. botulinum δίνονταν στους κρατούμενους (Εικόνα 3: Ιάπωνες επιστήμονες ελέγχουν την θνησιμότητα διαφόρων νόσων). Η αλλαντική τοξίνη αναφέρεται ως παράγοντας Χ (Dembek et al n.d).

Όσον αφορά τα χαρακτηριστικά του Clostridium botulinum, αν και τα σπόρια του είναι αρκετά ανθεκτικά στη θερμότητα, η ίδια η τοξίνη είναι ευαίσθητη. Η θέρμανση τροφίμων σε 80 ^οC για 30 λεπτά ή 100 °C για 10 λεπτά καταστρέφει την ενεργή τοξίνη. Η θερμική αντίσταση των σπορίων κλιμακώνεται σε τρόφιμα με υψηλότερο pH και χαμηλότερη περιεκτικότητα σε αλάτι. Το C. botulinum προτιμά να ζει μεταξύ ασθενέστερων και μικρότερων μικροοργανισμών. Έτσι, από τη στιγμή που ένας παράγοντας οξίνισης προστίθεται, π.χ. στη σαλαμούρα, άλλα βακτήρια θα αυξηθούν και θα εμποδίσουν την ανάπτυξη του C. botulinum. Η τοξίνη επίσης απενεργοποιείται (Saulo 2007).

Η μεταδιδόμενη μέσω τροφών αλλαντίαση χωρίζεται σε δύο φυσιολογικά και γενετικά κλωστρίδια, το πρωτεολυτικό C. botulinum και το μη πρωτεολυτικό C. botulinum. Οι τοξίνες που προκαλούνται από ορισμένα βακτήρια Clostridium botulinum είναι μη-πρωτεολυτικά, πράγμα που σημαίνει ότι τα επηρεαζόμενα τρόφιμα μπορεί να φαίνονται και να μυρίζουν φυσιολογικά. Η πρωτεόλυση παράγει γενικότερα δυσάρεστες οσμές κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της. Το Oxford dictionary (2012) ορίζει ως πρωτεόλυση την διάσπαση των πρωτεϊνών ή των πεπτιδικών δεσμών σε αμινοξέα μέσω της δράσης των ενζύμων. Αντίθετα, η μη-πρωτεολυτική φύση σημαίνει ότι τα επηρεαζόμενα τρόφιμα μπορεί να φαίνονται αναλλοίωτα χωρίς τη συνοδεία δυσάρεστων οσμών. Το πρωτεολυτικό C. botulinum είναι θερμόφιλο. Η Wikipedia (2011) περιγράφει τους θερμόφιλους οργανισμούς, ως οργανισμούς που αναπτύσσονται καλύτερα σε μέτρια θερμοκρασία. Έχουν ελάρχιστη αυξητική θερμοκρασία στους 10 °C-12 °C, και δημιουργούν τοξίνες τύπου Α, Β και F. Οι μη πρωτεολυτικοί οργανισμοί C. botulinum είναι ψυχρότροφοι. Η ψυχρότροφη φύση χαρακτηρίζει τα βακτήρια που είναι σε θέση να επιβιώσουν ή ακόμη και να ευδοκιμήσουν σε ένα ψυχρό περιβάλλον (Wikipedia 2011). Έχουν την ικανότητα να αναπτυχθούν και να δημιουργήσουν τοξίνη στους 3.0 °C και παράγουν τοξίνες τύπου B, E και F. Ως εκ τούτου, η μη πρωτεολυτικοί οργανισμοί C. botulinum είναι ένα σοβαρό θέμα στα διατηρημένα με απλή ψύξη τροφίμα, όπως φαίνεται στον πίνακα 1 (Peck et al 2006).

Τα συμπτώματα που εντοπίζονται στην τροφική αλλαντίαση, είναι κυρίως γαστρεντερικά. Αυτά περιλαμβάνουν ναυτία, έμετο, κοιλιακές κράμπες και, περιστασιακά, διάρροια. Σε μεταγενέστερο στάδιο, τα επικρατόντα συμπτώματα είναι νευρολογικά. Όπως διπλωπία (θολή ή διπλή όραση), ξηροστομία, μπερδεμένη ομιλία, κόπωση και μυϊκή αδυναμία. Εάν η λοίμωξη είναι σοβαρή, οι αναπνευστικοί μύες επηρεάζονται, με αποτέλεσμα αναπνευστική δυσλειτουργία και θάνατο, αν δεν υπάρξει παροχή βοήθειας. Ο χρόνος μεταξύ της κατανάλωσης των τοξινών και της εκδήλωσης των συμπτωμάτων ποικίλλει από 18 έως 36 ώρες (Botulism in the United States 1998).

Η ανάπτυξη του C. botulinum εμποδίζεται από υψηλή θερμοκρασία, οξίνιση, αφυδάτωση, αλάτωση, καθώς και από ορισμένα συντηρητικά τροφίμων, π.χ. νιτρώδη, ασκορβικά, πολυφωσφορικά άλατα κ.λπ. Γενικά, η συσκευασία τροφίμων πρέπει να επιθεωρείται πάντα για κάθε είδους ζημιά, όπως οπές και σχισμές. Διογκωμένες κονσέρβες με αέρια ή οτιδήποτε χαλασμένο, πρέπει να αποφεύγεται, καθώς και μουχλιασμένα προϊόντα με αλλοίωση του χρώματος που έχουν άσχημη μυρωδιά.

Εν κατακλείδι, Clostridium botulinum είναι το βακτήριο που προκαλεί την θανατηφόρα παραλυτική ασθένεια αλλαντίαση. Η αλλαντίαση είναι μια από τις πιο επικίνδυνες μορφές τροφικής δηλητηρίασης καθώς η ασθένεια μπορεί να αποβεί μοιραία σε 3 έως 10 μέρες, εάν δεν αντιμετωπιστεί. Κατά συνέπεια, η πρόληψη είναι υψίστης σημασίας.

Ένα από τα πολλά περιστατικά τροφικής δηλητηρίασης που προκλήθηκε από την Clostridium botulinum τοξίνη Α ανέκυψαν στην πόλη Φουκουόκα, στην Ιαπωνία. Η πλειοψηφία των ασθενών είχε καταναλώσει εμπορική, τηγανητή στερεά μουστάρδα ρίζας-λωτού, χωρίς θέρμανση. Η C. botulinum τοξίνη τύπου Α έχει τη μεγαλύτερη θανατηφόρα λειτουργία. Ως εκ τούτου, έντεκα από τους 36 ασθενείς πέθαναν από αλλαντίαση. Οι ασθενείς και οι αποθανόντες θεωρείται ότι είχαν καταναλώσει το τρόφιμο χωρίς θέρμανση, λόγω του γεγονότος ότι τα άτομα που είχαν καταναλώσει το φαγητό μετά τη θέρμανση δεν είχαν συμπτώματα (Otofuji et al 1987).

Τα πιο πρόσφατα επεισόδια της ανθρώπινης αλλαντίασης συνέβησαν τον Ιούλιο του 2007, στις ΗΠΑ, αφορώντας μια κονσερβοποιημένη σάλτσα τσίλι παγκοσμίου εμπορίου (CDC 2007).

Επιπλέον, το βακτήριο C. botulinum (τύποι τοξίνης A, B, E και C, D) μπορεί επίσης να βρίσκεται στα απόβλητα βιολογικών κάδων. Ο Böhnel (2002) παρατήρησε ότι οι προνύμφες μυγών στους βιοκάδους μπορεί να είναι φορείς του πιθανά θανατηφόρου C. botulinum.

Μια άλλη μορφή του Clostridium botulinum είναι η βρεφική αλλαντίαση. Σε αντίθεση με την τροφική αλλαντίαση, η βρεφική αλλαντίαση είναι μια μεταδοτική ασθένεια που αφορά μόνο τα βρέφη μικρότερα του ενός έτους. Λόγω της υπανάπτυκτης εντερικής τους μικροχλωρίδας, τα σπόρια C. botulinum μεταφερόμενα στο έντερο, μπορεί να αναπτυχθούν, και να δημιουργήσουν ενεργή τοξίνη. Για το λόγο αυτό, το μέλι δεν πρέπει να χορηγείται σε βρέφη. Η μόλυνση του μελιού από τα σπόρια του C. botulinum λαμβάνει ενδεχομένως μέρος είτε στην κυψέλη ή τη στιγμή της εκχύλισης. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η μετάδοση θεωρείται ότι πραγματοποιείται μέσω της σκόνης. Παρ’ όλα αυτά, τα περισσότερα βρέφη-ασθενείς εισπνέουν σπόρια C. botulinum μεταφερόμενα από τη σκόνη που κολλά στο σάλιο τους και καταπίνεται. Τέτοιες περιπτώσεις δεν θεωρείται ότι μπορούν να προληφθούν (Nevas 2006). Το 1976, ο Dr Stephen S. Arnon του Τμήματος Υπηρεσιών Υγείας Καλιφόρνιας κατέγραφε 30 με 40 περιπτώσεις βρεφικής αλλαντίασης ετησίως. Ο Καναδάς, η Μασαχουσέτη και η Αργεντινή άρχισαν να αναφέρουν περιπτώσεις μερικά χρόνια αργότερα (Emmeluth 2010).

Τέλος, οι οργανισμοί Clostridium botulinum έχουν επίσης καλλυντική δράση. Η αλλαντική τοξίνη (Botulinum toxin, «Botox») τύπου Α είναι μια βακτηριακή τοξίνη που εμποδίζει τα νεύρα από το να λειτουργούν κανονικά (νευροτοξίνη). Αναστέλλει τα νεύρα μέσω της απελευθέρωσης μιας χημικής ουσίας που ονομάζεται ακετυλοχολίνη, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τα νεύρα ώστε να μπορούν να επικοινωνούν με τα κύτταρα των μυών. Έτσι, αποτρέπει τους μυςαπό το να διεγερθούν νευρικά. Η εμπόδιση της νευρικής διέγερσης των μυών αναγκάζει τους μυς να μείνουν παράλυτοι. Είναι χρήσιμη για τη θεραπεία περιπτώσεων όπου η υπερβολική διέγερση των νεύρων στους μυς προκαλεί μη φυσιολογική λειτουργία των μυών, όπως συσπάσεις ή σπασμούς. Για αυτό τον σκοπό γίνεται ένεση στον προσβεβλημένο μυ. Επιπλέον, χρησιμοποιείται για να βελτιώσει την εμφάνιση των γραμμών γραμμών συνοφρύωσης ανάμεσα στα φρύδια, όπως και τις ρυτίδες (European medicines agency 2003). Οι Dr Alan Scott και Edward Schantz υπήρξan πρωτοπόροι στη χρήση του Clostridium botulinum για τη θεραπεία ανθρωπίνων ασθενειών, το 1968, όπως ο βλεφαρόσπασμος και ο στραβισμός. Η Jean Carruthers, μια καναδή οφθαλμίατρος το 1987, παρατήρησε ότι ρυτίδες εξαφανίστηκαν μετά τη χρήση της αλλαντικής τοξίνης Α για βλεφαρόσπασμο. Μαζί με το σύζυγό της, Alastair Carruthers, δερματολόγο, άλλαξε τον τομέα των καλλυντικών άπαξ και διά παντός (Ting & Freiman 2004). Το Clostridium botulinum, ξεκίνησε ως ένα τροφικό δηλητήριο, συνέχισε ως βιολογικό όπλο, και τελειώνει ως ένα από τα πιο βασικά φαρμακευτικά προϊόντα στην οφθαλμολογία, την νευρολογία και τη δερματολογία.

Ευχαριστίες

Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου, Dr. Τρύφων Αδαμίδη, για την υπομονετική του καθοδήγηση, την ενθάρρυνση, τις συμβουλές και την στοχαστική του διορατικότητα που έχει παρασχεθεί σε όλη τη θητεία μου ως μαθήτριά του. Είμαι πολύ τυχερή που έχω έναν επόπτη που νοιάζεται τόσο πολύ για τη δουλειά μου, και που απαντούσε τόσο γρήγορα σε ερωτήσεις και απορίες μου.

Bibliography

• Böhnel, H 2002, “Household biowaste containers (bio-bins) – Potential incubators for Clostridium botulinum and botulinum neurotoxins”, Water, Air, and Soil Pollution, vol. 140, pp. 335-341
• Botulism in the United States, 1899-1996, 1998, Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA. CDC 2007, MMWR, viewed 27 November 2011
• www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/mm56d730a1.htm?s_cid=mm56d730a1_e
• Dembek, ZF, Smith, LA, & Rusnak, JM 2007, “Medical aspects of biological warfare”, Textbooks of Military Medicine, viewed 26 January 2012
• www.bordeninstitute.army.mil/published_ volumes/biological_warfare/BW-ch16.pdf
• Emmeluth, D 2010, Deadly diseases and epidemics: botulism, 2^nd edn., e-book, InfoBase Publishing, New York.
• Erbguth, FJ 2009, “Manual of botulinum toxin therapy”, The pretherapeutic history of botulinum toxin, Cambridge University Press, New York.
• European medicines agency, 2003, BOTOX, INN-Clostridium botulinum type A neurotoxin complex, viewed 27 November 2011
• www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Referrals_document/Botox_29/WC500010942.pdf
• Nantel, AJ 2002, Clostridium botulinum, World Health Organization, viewed 27 November 2011
• www.who.int/csr/delibepidemics/clostridiumbotulism.pdf
• Nevas, M 2006, Clostridium botulinum in honey production with respect to infant botulism, University of Helsinki, Finland.
• Otofuji, T, Tokiwa, H, & Takahashi, K 1987, “A food-poisoning incident caused by Clostridium botulinum toxin A in Japan,” Epidem. Inf., vol. 99, pp. 167-172.
• Peck, MW, Goodburn, KE, Betts, RP, & Stringer, SC 2006, Clostridium botulinum in vacuum packed (VP) and modified atmosphere packed (MAP) chilled foods, viewed 27 November 2011
• www.ifr.ac.uk/info/science/foodbornepathogens/docs/Final_project_report0707.pdf
• Peck, MW, Goodburn, KE, Betts, RP, & Stringer, SC 2006, Clostridium botulinum in vacuum packed (VP) and modified atmosphere packed (MAP) chilled foods, digital table, viewed 27 November 2011
• www.ifr.ac.uk/info/science/foodbornepathogens/docs/Final_project_report0707.pdf
• Saulo, AA, 2007, Clostridium botulinum in foods, College of Tropical Agriculture and Human Resources, Honolulu, Hawai‘i.
• Ting, PT, & Freiman, A 2004, ‘The story of Clostridium botulinum: from food poisoning to Botox’, Clin Med, vol. 4, pp. 258-261.
• Ward, J 2007, Principles of Food Science, The Goodheart- Willcox Company, Inc.

Iconography

• Clostridium botulinum under high magnification, no date (n.d.), viewed 27 November 2011
• http://1.bp.blogspot.com/_Nyfwps-dNRU/TDcARPPzztI/AAAAAAAAAzA/nmXGP8z8tRQ/s1600/081201.clostridium.jpg
• Gordon Renee n.d., How Botox works, info graphic, viewed 27 November 2011
• www.health-healths.com/wp-content/uploads/2011/08/Clostridium-Botulinum3.jpeg
• Honey n.d., viewed 27 November 2011
• http://1.bp.blogspot.com/-3B783OnIhfA/TgJDQUjJDYI/AAAAAAAAAMc/t0TBNIVBA7E/s1600/honey.jpeg
• Unit 731: Japanese scientists injecting rats with pathogens (n.d.), viewed 27 November 2011
• www.pbs.org/wgbh/nova/sciencenow/0401/images/02-hist-04.jpg
• Wierink Ivonne n.d., Canned vegetables, viewed 27 November 2011
• http://eu.fotolia.com/id/6556546