כתוצאה מכך. בהמשך העכברים מתים. לאימות
האבחנה וגדרת הרעלן, מטפלים בתרביות
באנטיטוקסינים ספציפיים. האנטיטוקסין אשר
ימנע את תמותת העכברים יזהה את הרעלן.
מתגים
אנאארובים, יוצרי נבגים אליפטיים רחבים
הממוקמים לקראת סוף התא.
נבגי חיידקי C. botulinum נמצאים במערכת העיכול של חיות שונות ובסביבה המזוהמת בצואתם.
חיידקי ה-C. botulinum מחולקים ל-7 טיפוסים על פי הרעלן שהם מייצרים והמסומנים באותיות A-G. הוצע לסווג את טיפוס G, כמין עצמאי - C. argentinense. אך הצעה זו לא התקבלה באופן רשמי. כמוכן זוהה לאחרונה טיפוס נוסף, H, אך לא נמסרו עליו פרטים מחשש לשימוש זדוני ברעלן, בתרם יימצא לו נוגדן.
טיפוסי
ה-C. botulinum מחולקים ל-4
קבוצות:
קבוצה
I
כוללת חיידקים המייצרים
רעלנים מטיפוסים B
,A (בארה"ב) ו-F.
הם מאופיינים בכך שהם מפרקים חלבונים (פרוטיאוליטיים)
ויוצרים נבגים עמידים ביותר לחום (מעל 3 שעות
ברתיחה). טמפרטורת צמיחה אופטימאלית היא 30-40
מעלות וטיפוסים אלה מעורבים לכן באותן צורות
קליניות הנובעות מהרעלות מזון לאחר טיפול
טרמי לא מספיק ומהתרבות החיידקים בגוף
הפונדקאי כגון זיהומי פצעים (wound
botulism), בוטוליזם תינוקות
(infant
botulism) ובוטוליזם בעקבות שינויים
במערכת העיכול (ראה/י תמונה קלינית).
קבוצה
II
כוללת חיידקים המייצרים
רעלנים מטיפוס B (באירופה),
F ו-E.
טמפרטורת הצמיחה האופטימאלית היא נמוכה
יחסית, 20-30 מעלות, ולכן הם לא מעורבים בזיהומים
הדורשים התרבות ברקמות הפונדקאי. עמידות
נבגיהם לחום נמוך מאלה של קבוצה I
ולכן הם מעורבים רק לעתים רחוקות בהרעלות
ממזון אחר טיפול בחום. C. botulinum
המייצר רעלנים מטיפוס E
גורם להרעלות בדגים בזמן שאלה המייצרים רעלני
B מעורבים בהרעלות
מבשר המטופל בהמלחה.
קבוצה
III
כוללת חיידקים המייצרים
רעלנים מטיפוס C ו-D.
הרעלות מחיידקים אלה נפוצות בעיקר בחיות.
יכולתם לייצר את הרעלן קשור לנוכחות פאז'
מתאים. האלימות של מין clostridium
נוסף, C. novyi
מטיפוס A, קשורה אף
היא לנוכחות פאז'. סוג הפאז' הוא הגורם היחיד
המבדיל בים שלשת החיידקים והעברתו מאחד מהם
לשני, יקנה לחיידק המקבל את תכונות האלימות של
התורם. חיידקי C. botulinum
בקבוצה זו סובלים פחות חמצן מאלה בשתי
הקבוצות האחרות. טמפרטורת הצמיחה
האופטימאלית היא 25-37 מעלות ולכן ממשיכים
חיידקי clostridium
מטיפוסים אלה להתרבות בתוך הפגר לאחר מות
החיה וליצור רעלן. ב-37 מעלות ומעלה, הופך הפאז'
לליטי, הורס את החיידק וגורם לשחרור הרעלן.
קיימים
2 סוגים של רעלני C (כפי
שיפורט בהמשך): C1
ו-C2. חיידקי
C.
botulinum המייצרים רעלנים מטיפוס
C
מתחלקים אף הם לשתי קבוצות:
C
alpha המייצרים רעלני C1
ו-C2
C beta יוצרים רק או בעיקר C2
חיידקי
C. botulinum
המייצרים רעלנים מטיפוס D
מייצרים גם כמויות קטנות של רעלן C1.
קבוצה
IV
כוללת חיידקים המייצרים
רעלנים מטיפוס G.
Botulism
Neurotoxins (BoNT)
בעקבות הכנסת שיטות מולקולאריות ואנליטיות חדישות, הצטבר ידע רב על מבנה ומנגנון
הפעילות של רעלנים אלה. הם חלבונים אשר פעילותם תלויה בנוכחות אבץ וסידן
(metalloproteases).
הם מיוצרים משך חיי החיידק אך נאגרים בתוכו ומשתחררים רק כאשר הוא נהרס. זוהו עד
עתה 7 טיפוסים סרולוגיים המסומנים באותיות
A-G
ומסומנים כ-BoNT/A,
BoNT/B
וכו'. לאחרונה זוהה טיפוס נוסף –
H
אך אין עליו עדיין פרטים. לטיפוסים
A-F
זוהו תתי טיפוס (7-10 בהתאם לטיפוס). לטיפוסיםC
ו-D
זוהו
צורות פסיפס: רכיב
HC
(ראה להלן) של טיפוס אחד מחליף ברעלן את זה של הטיפוס השני ויוצרים רעלן
CD
או
DC.
כמוכן נמצאו מיקרים בהם חיידקים מקבוצה
I
מייצרים שני טיפוסי רעלן – אחד ראשי ואחד משני
(Ab, Af, Ba, Bf).
ייתכן והשונות המזערית של רעלני קבוצה
III
ו-IV
לעומת שתי הקבוצות האחרות נובעת מהזמן הממושך יחסית בו הם נמצאים במצב של נבגים –
בהם מטבע הדברים אין פעילות ביולוגית וממילא גם אין מוטציות.
רעלני
C. botulinum
מהטיפוסים
C
ו-D
קשורים לנוכחות פאז', טיפוס
G
קשור לפלסמיד ויתר הטיפוסים הם כרומוזומאליים.
מינים נוספים אשר דווחו, במקרים בודדים, כי הם מייצרים
BoNT
הם
C. butyricum
המיצר
BoNT/E
ו-C.
baratii
המיצר
BoNT/F.
פרודת הרעלן מורכבת ממספר פוליפפטידים:
שתי שרשראות, אחת "כבדה"
(H-heavy)
ואחת "קלה"
(L-light).
שתי השרשראות מחוברות בקשרי גופרית. שרשרת ה-H
מורכבת משתי תת יחידות, אותן ניתן להפריד במעבדה על ידי
papain,
הנקראות
HC
בקצה
C
של החלבון ו-HN
בקצה
N
של החלבון. לכל אחד מחלקים אלה תפקיד שונה בפתוגנזה, כפי שיפורט להלן.
"חגורה" הקושרת את השרשרת הקלה לחלק ה-
HN
חלבון המוגדר כ-non-toxic
non-hemagglutinating (NTNH),
ייחודי לכל טיפוס רעלן. חלבון זה עוטף את שתי השרשראות בצורה הדוקה ומגנה עליהם
מהשפעות סביבתיות כגון אנזימים שנוצרים בפגר המרקיב או חומציות הקיבה.
חלבוני hemagglutinin או OrfX, בהתאם לטיפוס הרעלן. לחלבונים אלה כנראה תפקיד בהעברת הרעלנים דרך דופן המעי וגם בהגנה על הרעלן.
כל הרכיבים הנ"ל יחד יוצרים את ה-progenitor
toxin complex (PTC)
רעלנים
נוספים
קיימים 2 סוגי רעלניC1:C
הוא
neurotoxin
בזמן ש-C2 הוא
רעלן בינארי, אשר מגביר את חדירות המעיים (ומקל
בכך על ספיגת עצמו ורעלנים אחרים) ואת זו של
קרומים שונים, כולל זו של כלי דם, וגורם לבצקות
עם הצטברות נוזלים באברים וחללי הגוף, עם
אפשרות של דימומים. משמעותו הפתוגנית
בבוטוליזם לא ברורה. לאחרונה דווח על רעלן
נוסף, C3, שהוא אנזים
ADP-ribosyltransferase.
אין לו השפעה על התא השלם אך אם הוא מוחדר לתא
באמצעות לחץ אוסמותי הוא גורם לשינוי צורתו.
משמעותו הפתוגנית לא ידועה.
פעילות הרעלנים
רעלני ה-BoNT
פועלים על ידי מניעת שחרור
acetylcholine (ACTH)
בנקודת החיבור עצב/שריר. ה-PSG
עובר את דופן המעי, בעיקר דרך תאי
M
של הרקמה הלימפתית. לאחר המעבר חלבוני
hemagglutinin
או
OrfX
משתחררים ומגבירים את חדירות דופן המעי. הרעלן מגיע לזרם הדם (הוא אינו חודר את
המחסום דם-מח) ומגיע לסינפסות עצב שריר.
מנגנון ההתקשרות נחקר לגבי מספר טיפוסי רעלן בהרחבה בשנים האחרונות. יחד עם זאת,
חשוב לזכור כי לא כל תתי מיני הרעלנים נחקרו באותה מידה וייתכן שבעתיד יתגלו
מנגנונים נוספים.
פעילות הרעלן, מרגע הגעתו לסינפסה, מתבצעת ב-4 שלבים:
התקשרות לתא מתבצעת בשני שלבים:
על פני תא העצב נמצא קולטן
polysialoganglioside (PSG),
מולקולה ארוכה אשר "דגה" את הרעלן מתוך הסביבה הבין-תאית בהתחברה במהירות
לרכיב ה-HC
בצורה בלתי הפיכה. מבנה ה-PSG
אליו מקשרים רעלני
BoNT
מטיפוס
D,
C
ופסיפסיהם שונה מזו הקושרת את טיפוסי הרעלנים האחרים, דבר שיכול להסביר את
זיקתם לחיות בלבד.
בהמשך, הרעלנים מתקשרים לקולטן נוסף,
synaptogamin (Syt)
או
SV2,
בהתאם לטיפוס הרעלן. קולטנים אלה נמצאים בצד הפנימי של הבועית
הקדם-סינפתית (המכילה את ה-ACTH).
התקשרות זו מתאפשרת, לכן, רק לבועית אשר החלק הפנימי שלה מופנה כלפי חוץ,
לאחר איחודה עם הקרום הציטופלסמי של תא העצב ושחרור תוכנה.
הפנמה לתוך התא בתוך בועית: קיים מנגנון שבאמצעותו הבועית הקדם-סינפטית אוספת
עודפי
ACTH
מהמרווח הסינפטי וחוזרת לתוך תא עצב. באמצעות מנגנון זה הבועית מכניסה גם את
הרעלנים לתוך התא.
לאחר חזרתה לתוך התא, הבועית מתמלאת שוב ב-ACTH
ע"י משאבת
ATP.
משאבות אלה יוצרות מפל
pH
(7 בציטופלסמה ו-5 בבועית).
pH
חומצי גורם לפתיחה חלקית של השרשרת הקלה ומאפשר את מעברה בתעלה הנוצרת בקרום
הבועית. התעלה נוצרת ע"י רכיב ה-HN
וה"חגורה" שעוטפת אותה (ראה סעיף 3 לעיל בתיאור הרכב הרעלן).
הרעלנים פועלים על אחד מ-3 חלבוני יעד:
רעלני
BoNT/F, BoNT/D, BoNT/B
ו-BoNT/G
גורמים לחיתוך חלבון
(vesicle associated membrane protein - VAMP),
המהווה רכיב של דופן הבועית המכיל את ה-neurotransmitter,
בשם
synaptobrevin.
כל אחד מהרעלנים פועל על אתר אחר של החלבון.
רעלני
BoNT/A,
BoNT/C
ו-BoNT/E
גורמים לחיתוך חלבון הנמצא על הצד הפנים תאי של הקרום הפרה-סינפטי,
(synaptosomal associated protein - SNAP)
בשם
synaptotagmin
רעלני
BoNT/C
גורמים לחיתוך גם של חלבון נוסף,
syntaxin,
הנמצא אף הוא על הצד הפנים תאי של הקרום הפרה-סינפטי
התוצאה של כל אחת מהפעילויות הנ"ל אחידה: מניעת שחרור ה-neurotransmitter
לרווח הסינפטי.
הרעלות
מזון
קשורות לאכילת מזון המכיל את הרעלן ולא
בהכרח את החיידק. בתנאים אנאארובים, החיידקים
מתרבים ויוצרים רעלנים. היות והרעלן הוא
חלבון, הוא נהרס בזמן טיפול טרמי. ב-pH נמוך מ-4.6 נבגי החיידק אינם נובטים. אין,
לכן, יצירת רעלן בתנאים אלה.אם, לעומת זאת, הרעלןמ כבר נמצא במזון או מוכנס למוכו
(עם פגר למשל) פעילותו לא תפגע.
בבני
אדם צורה זו היא הנפוצה ביותר ונגרמת
בעיקר מטיפוסים B
,A
ו-E (זה האחרון מדגים).
היא קשורה בדרך כלל במזונות ביתיים: בשרים
משומרים בצורה לא נכונה, מזונות ללא טיפול
טרמי מספיק להשמדת הנבגים (שימורים בהם
החיידקים מתרבים בזמן האחסון ויוצרים רעלן
למשל), וחמוצים בהם ה-pH
אינו נמוך דיו לנטרול הרעלן (לעתים החומציות
לא חודרת את כל נפח המוצר).
במעלי
גרה ההרעלות נגרמות על ידי טיפוסים
C,
B ו-D.
המקורות העיקריים להרעלת בוטוליזם הם פגרים
במזון והזנה בזבל עופות. בזבל עופות שעובר
תהליך החמצה הרעלנים אמורים להרס.
עופות
נפגעים בעיקר מ-C. botulinum
מטיפוס C. הם יכולים
להיפגע עקב אכילת פגרי עופות אחרים, דגים או
ייצורי מים אחרים. עקב תופעות קניבליזם
בעופות ויכולת ההתרבות של טיפוס C
בפגרים, יכולים פגרים אלה להוות בעצמם מקור
להדבקת חיות אחרות.
בתרנגולות
נקשרו התפרצויות לזיהום צואתי: הם אירעו כאשר
הוחזקו החיות בכלובים בהם נאגרו ההפרשות אך
לא אם הרצפה הייתה עשויה רשתות.
בסוסים
(בעיקר סייחים) הרעלות מזון בוטוליניות
נגרמות בעיקר על ידי טיפוס B.
הזנה עשירה במיוחד לסוסת לפני המלטה נחשבת
כגורם סיכון לסייחים.
בין
החיות האחרות, טיפוס
C
יכול להיות מעורב בהתפרצויות של הרעלות במינק,
לאחר הזנה בבשר מזוהם.
זיהומי
פצעים
קשור לרעלנים מטיפוס
A
ו-B, הנוצרים על ידי
חיידקים המזהמים את הפצע. צרכני סמים IV
הם אוכלוסיית הסיכון העיקרית.
בוטוליזם
תינוקות
נוצר עקב יישוב מערכת העיכול של
תינוקות על ידי חיידקי C. botulinum
עקב היעדר אכלוסיה מיקרוביאלית טבעית מספקת
בחודשי חייהם הראשונים. לאחר היישוב מייצרים
החיידקים רעלן הנספג וגורם לסימנים מערכתיים.
דבש נחשב לאחד המקורות העיקריים לזיהומים
מסוג זה. אך דווח גם על מקורות אחרים כגון עלי בבונג (קמומיל)
בוטוליזם
עקב יישוב מערכת העיכול במבוגרים
עקב יישוב מערכת העיכול על ידי
C.
botulinum כתוצאה משינויי תיפקד (ניתוחים,
מחלות וכו').
בנוסף
לפעילות הפתוגנית הנ"ל הועלתה גם אפשרות
שלרעלני C. botulinum
גם השפעה ישירה על המערכת החיסונית. נראה למשל
כי רעלנים מטיפוס C
ו-D גורמים להפעלת
לימפוציטים מקבוצה B.
פעילויות דומות של טיפוסי רעלנים אחרים
נחקרים.
חיידקי
C. botulinum מעורבים
במספר תסמונות:
הרעלות
מזון
בבני אדם ההרעלה
מאופיינת בשיתוק "יורד" המתחיל מהשרירים
המופעלים על ידי עצבים מוטוריים מהמוח.
הסימנים הראשונים הם לכן ראיה מטושטשת, קשיי
דיבור, וקשיי בליעה. בהמשך מתפתח שיתוק רפה
המלווה בקשיי נשימה ולבסוף להפסקתה המוחלטת.
לפני הופעת הסימנים העצביים יכולים להופיע גם
הפרעות במערכת העיכול: כאבים, שלשול ולאחר מכן
עצירות.
בין
בעלי החיים, סוסים, חזירי ים ועכברים
רגישים במיוחד לצורה זו. מעלי גרה ועופות
רגישים אף הם בזמן שטורפים, הן יונקים והן
עופות, עמידים יחסית.
במעלי
גרה המחלה מתבטאת בחוסר שיווי משקל
ובהמשך לחוסר יכולת לעמוד,
קשיי נשימה, קושי להזיז את
הזנב ולהחזיר את הלשון למקומו. בניגוד לבני האדם, השיתוק "עולה" ממערכת העצבים
הפריפרית לזו מרכזית. בהרעלות מרעלן B
יש גם ריור חזק.
בעופות,
המחלה מתבטאת בשיתוק הרגליים, הכנפיים ולאחר מכן של שרירי הצוואר
וחוסר יכולת להחזיק את הראש מורם, אחר כך
בשיתוק כללי ובמוות. גם כאן השיתוק "עולה". עופות מים עלולים לטבוע.
בסוסים
הסימן קליני העיקרי הוא רעידות חזקות
(shaking
foal syndrome). המחלה מלווה בחיות אלה
בפצעים נמקיים במעיים, מאוכלסים על ידי
חיידקי ה-C. botulinum.
זיהומי
פצעים
סימנים עצביים הדומים להרעלות מזון.
בוטוליזם
תינוקות
סימנים עצביים הדומים להרעלות מזון.
לפני הסימנים העצביים מופיע עצירות. מרבית
המקרים הם בתינוקות תחת גיל 6 חודשים.
בוטוליזם
עקב יישוב מערכת העיכול במבוגרים
סימנים עצביים הדומים להרעלות מזון.
אין הרבה מידע באשר לסיכונים בשתיית חלב של פרות במצב של הרעלה בוטולינית. במחקר
אחד נמצא מתוך 51 פרות חולות בבוטוליזם, ב-10 נמצא רעלן בחלב ומ-7 בודד החיידק
בחלב.
לבעיית אפשרות שיווק החלב ברפת עם בוטוליזם מספר היבטים. לגבי פרות עם סימנים
קליניים המצב ברור: בישראל מותר לשווק רק חלב של פרות בריאות ולכן החלב יזרק. לגבי
פרות בריאות לכאורה במשק נגוע הבעייה סבוכה יותר: מצד אחד פרה חולה יורדת מידבחלב,
החלב נמהל משמעותית, הפסטור גורם להרס הרעלן ואנשים לא רגישים לרעלנים השכיחים בבקר
– C
ו-D
(אבל כן רגישים לרעלן מטיפוס B)
מצד שני הציבור לא יקבל חלב מפרות שחולות מתות "מהרעלן החזק ביותר בטבע"
קיימים
טוקסואידים למניעת המחלה בבעלי חיים. בישראל
מחסנים את הבקר נגד C. botulinum מטיפוסים C ו-D,
בעיקר במשקים בהם נוהגים להאביס זבל עופות.
במרבית המקרים בחיות אין אפשרות לטפל. בבני אדם מבוסס הטיפול על תמיכה, אבטחת הנשימה התקינה וטיפול באנטיטוקסין.
דרך
האבחון האמין ביותר הוא מציאת הרעלן בנסיוב
החולה או בתכולת מערכת העיכול שלו. מזון חשוד
נבדק רק לאחר אימות האבחון בחיה, על מנת לאתר
את מקור ההרעלה. היות ולא תמיד ניתן למצוא את
הרעלן בחומרים אלה, אולי עקב היותו קשור
לרקמות העצבים, יש צורך לבצע תרביות לבידוד
חיידקים טוקסיגניים. דרך זו פחות אמינה היות
וחיידקים אלה יכולים להימצא גם במערכת עיכול
של חיות בריאות. דיווחים על שכיחות תופעה שונים והיא תלויה ככל הנראה בגורמים
סביבתיים ומימשקיים. את התרביות מזריקים לעכברים.
במידה ויש רעלן בתרביות, מופיעים בעכבר תחילה
קשיי נשימה המתבטאים בנשימה ביטנית והופעת
"מותן דבורה"
כתוצאה מכך. בהמשך העכברים מתים. לאימות
האבחנה וגדרת הרעלן, מטפלים בתרביות
באנטיטוקסינים ספציפיים. האנטיטוקסין אשר
ימנע את תמותת העכברים יזהה את הרעלן.
הרצפים האחראים ליצירת הרעלנים השונים זוהו כך שיתכן כי שיטת ה-PCR לזיהוי רצפים אלה תיושם בקרוב תוך חיסכון ניכר במשאבים וחיי עכבר. כמוכן אומצו בשנים האחרונות שיטות אנליטיות לזיהוי הרעלנים.
אבחון: כ-14-9 ימים לאחר קבלת הדגימה. אך במקרים מסויימים האבחון יכול להמשך יותר.