肉毒杆菌
肉毒杆菌(学名:Clostridium botulinum),又称肉毒梭菌、肉毒梭状芽孢杆菌,是梭菌科、梭菌属的一种细菌,主要分布于土壤和动物粪便中,污染食物后在厌氧条件下产生肉毒毒素,引起肉毒中毒。
1895年,根特大学的微生物学家埃门格姆从受污染的腌制和熏制火腿中分离出一种厌氧微生物,将其命名为肉毒杆菌。该菌根据所产毒素的抗原性差异可分为A、B、C、D、E、F、G七个亚型,根据生理学特征可分为蛋白分解菌株和非蛋白分解菌株。该菌为粗大革兰氏阳性杆菌,有鞭毛,无荚膜。芽孢位于次极端,宽于菌体,使菌体呈网球拍状;严格厌氧,在血琼脂平板上产生完全溶血性贫血环。分解葡萄糖、麦芽糖及果糖,产酸产气;芽孢抵抗力强。肉毒杆菌毒素是毒素中毒性最强者,比氰化钾毒性高1万倍,致死量约为0.1μg。该毒素是嗜神经毒素,经肠道吸收后入血,作用于脑神经核、神经接头处及自主神经末梢,阻止乙酰胆碱的释放,引起肌肉松弛性麻痹。
肉毒杆菌主要通过食物传播,多见于腌肉、腊肉及制作不良的罐头食品;潜伏期12~36h。人感染后的临床表现为恶心、呕吐、咽肌瘫痪等。如抢救不及时,病死率较高。辅助检查方法有厌氧分离培养与鉴定、小鼠毒素中和试验、基因芯片法等。治疗方法以抗毒素治疗为主,可使用多价肉毒素(A、B、E型)。预防措施包括谨慎购买熟肉制品、注意罐头食品来源与保质期等。
注射肉毒杆菌是一种应用广泛的美容项目,它能够阻断神经对肌肉的传导,让面部表情肌肉不产生收缩,达到面部除皱的美容效果;不良反应包括注射部位的感染、肿胀、瘀斑等。
历史
1895年,根特大学的微生物学家埃米尔・皮埃尔-玛丽・范・埃门格姆从受污染的腌制和熏制火腿中分离出一种厌氧微生物,他将这种微生物命名为肉毒杆菌。
微生物学家逐渐意识到肉毒杆菌是不一样的物种。1910年,有个微生物学家发现1904年罐装白豆引发肉毒中毒的菌株和在火腿中发现的不一样,毒素在血清学上也不同。1919年,另一个人检查了12株肉毒梭菌,确定了两种菌株并命名为A型和B型。1924年,又有人从绿蝇美国白灯蛾中鉴定出C型,还用它在鸡身上做实验。现在,微生物学家知道肉毒梭菌有4个表型组和基因型谱系,肉毒杆菌毒素有7种不同抗原类型。不同表型组产生不同毒素,有些细菌还能表达特定类型的肉毒杆菌毒素。已知各种血清型有至少45种不同亚型。A、B、E和F型与人类疾病有关,C型和D型通常和家禽等动物的肉毒中毒相关,D型能让小鼠骨骼肌麻痹,但在人类肌肉中作用不大。
1928年,加利福尼亚大学的研究人员用一些方法对A型肉毒杆菌毒素进行了化学纯化,得到了一种稳定的浅棕色干粉状的A型肉毒杆菌毒素,这种干粉很容易溶解在水里。1946年,德特里克堡的卡尔・拉曼纳等人纯化出了结晶状的A型肉毒杆菌毒素。这为肉毒杆菌毒素在治疗方面的应用打下了基础,最先应用在斜视治疗上。1979年复查这个病例,确定是第一例婴儿肉毒中毒,可能是喝了受污染的奶制品,那时研究人员也在婴儿肠道里发现了肉毒梭菌孢子。同时在1945年,有人从伤口中分离出不同类型的肉毒杆菌毒素。这些婴儿肉毒中毒和创伤性肉毒中毒的例子,让人们意识到肉毒中毒还有食物以外的传播途径。1949年,A型肉毒杆菌毒素(BTA)被证实可阻断神经肌肉接头处的神经传导。
分类
肉毒杆菌有2种生物分型方法,根据所产毒素的抗原性差异,肉毒杆菌家族分为A、B、C、D、E、F、G七个亚型。
根据生理学特征,可分为蛋白分解菌株和非蛋白分解菌株。前者包括A型及某些B、F型肉毒杆菌;后者包括B型及部分E、F型肉毒杆菌。
病原学
形态结构
肉毒杆菌为粗大革兰氏阳性杆菌,有鞭毛,无荚膜。芽孢位于次极端,宽于菌体,使菌体呈网球拍状。
培养特性
肉毒杆菌严格厌氧,在血琼脂平板上产生完全溶血性贫血环。在普通固体培养基上,形成类圆形菌落,表面呈半透明、颗粒状、边缘不整齐、向外扩散、呈绒毛网状,且常常扩散成菌苔。在卵黄琼脂培养基上,可产生脂酶,在菌落表面及周围形成彩虹薄层。
生化反应
肉毒杆菌能消化肉渣,使之变黑,有腐败恶臭。分解葡萄糖、麦芽糖及果糖,产酸产气。
生长繁殖
肉毒杆菌在有氧环境中、低于4℃或pH<4.5条件下不生长。只有在厌氧、低盐、偏酸的特殊条件下,才可生长繁殖并产生肉毒毒素。其中,具有蛋白分解功能的肉毒杆菌最适产毒培养温度为37℃,不具有蛋白分解功能的菌株最适产毒培养温度为30℃,甚至在3~4℃的低温条件下也可产生肉毒毒素。
芽胞特性
肉毒杆菌芽孢在自然界生命力极强,在干燥环境中可存活30年以上,沸水中可存活3~4h。对紫外线、乙醇和酚类化合物不敏感,甚至对辐射照射也有一定抵抗力。在180℃下干热5~15min,100℃下湿热5h,或高压蒸汽121℃、30min,才能杀死肉毒杆菌芽孢。此外,芽孢对加氯水、次氯酸盐也非常敏感。肉毒毒素不耐热。
致病性
致病物质
肉毒杆菌侵袭力弱,致病物质主要是肉毒毒素。该毒素是毒素中毒性最强者,比氰化钾毒性高1万倍,致死量约为0.1μg。该毒素是嗜神经毒素,经肠道吸收后入血,作用于脑神经核、神经接头处及自主神经末梢,阻止乙酰胆碱的释放,引起肌肉松弛性麻痹。
肉毒毒素是肉毒杆菌产生的一类结构相关、抗原性不同的外毒素,也称肉毒神经毒素(botulinum neurotoxin)。除肉毒杆菌外,某些酪酸杆菌(C. butyricum)和巴拉特杆菌(C. baratii)也可产生肉毒毒素。肉毒杆菌通常先产生无毒的前体毒素(progenitor 毒素),该前体毒素是由神经毒素、血凝素、非毒素非血凝素形成的一种相对分子质量(Mr)为30万~90万的毒素配位化合物。
所致疾病
食入毒素污染食品,如罐头、腊肠、火腿、发酵豆制品等,开始出现乏力、恶心、呕吐和头痛等不典型症状。继而出现肌肉麻痹,导致眼睑下垂、复视、斜视、瞳孔散大,咀嚼与吞咽困难,发音不清。死于呼吸、心搏骤停。患者神志清醒。病死率高。
常见于1岁以下,尤其是6个月以内的婴儿,进食被肉毒杆菌芽孢污染的食品,在肠道繁殖产生毒素吸收入血引起。病死率较低。
传播机制
传播途径
肉毒杆菌主要通过食物传播,多见于腌肉、腊肉及制作不良的罐头食品。部分地区曾因食用豆豉、豆瓣酱、臭豆腐及不新鲜的鱼、猪肉、猪肝而发病。
潜伏期
潜伏期12~36h,最短为2~6h,长者可达8~10d,中毒剂量越大则潜伏期越短,病情亦愈重。
临床表现
肉毒杆菌食物中毒,亦称肉毒中毒,是因进食含有肉毒杆菌外毒素的食物而引起的中毒性疾病。临床上以恶心、呕吐及中枢神经系统症状如眼肌及咽肌瘫痪为主要表现。如抢救不及时,病死率较高。
诊断检查
诊断要点
起病突然,病初可有头痛、头晕,眩晕、乏力、恶心、呕吐(E型菌恶心呕吐重,A型菌及B型菌较轻);稍后,眼内外肌瘫痪,出现眼部症状,如视物模糊、复视、眼睑下垂、瞳孔散大、对光反射消失、口腔及咽部潮热,伴有咽喉痛如咽肌瘫痪,则致呼吸困难,肌力低下主要见于颈部及肢体近端,由于颈肌无力,头向前倾或倾向一侧,腱反射可呈对称性减弱。
自主神经末梢先兴奋后抑制,故泪腺、汗腺及涎腺等先分泌增多而后减少,血压先正常而后升高,脉搏先慢后快,常有顽固性便秘、腹胀、尿潴留,病程中神志清楚,感觉正常,不发热,轻者5~9d内逐渐恢复,但全身乏力及眼肌瘫痪持续较久。
辅助检查
厌氧分离培养与鉴定
将可疑食物或呕吐物煮沸1h可以杀灭非芽胞杆菌,接种于血琼脂平板厌氧培养;或将可疑材料在65~80℃条件下加热30min,然后37℃培养24h,涂片检查细菌形态,并作生化鉴定。对于E型菌的芽孢还需要用溶菌酶处理,用血琼脂平板在厌氧条件下培养。根据生化反应和毒素的产生进行鉴定,可采用免疫荧光方法鉴定某些代谢群的菌株,还可编码各种毒素的基因设计引物进行PCR扩增。
小鼠毒素中和试验
对于传统的检测方法,小白鼠腹腔注射法是目前对肉毒毒素活性与定性的标准分析方法。该方法灵敏度高,但检测周期长,至少需要4天;另外还存在使用实验动物带来高成本的缺点,同时需要较复杂的实验操作。因而,近年来主要研究利用被动血凝反应测定、放射免疫测定、凝胶扩散测定、酶联免疫测定、肽链内切酶酶联免疫测定等,大多采用免疫法,检测单个样品的时间可以缩短到几个小时。由于免疫法主要基于分子识别,在肉毒毒素失活或部分失活的情况下,也可能检出。也就是说,免疫方法只能测定是否存在肉毒毒素分子,而不能测定其活性,在测定活性或毒力时,仍需要采用小白鼠腹腔注射法。
其他检测方法
康彦等采用毛细管电泳激光诱导荧光检测联用技术分离检测肉毒毒素A与其人工合成多肽底物反应后的产物来对其活性进行分析,该方法具有需要样品量少,分析速度快等优点。苏裕心等利用SmartCycler系统,建立了一种高敏、特异、简便、快速的检测肉毒杆菌等多种食源性致病菌的荧光定量PCR方法。
基因芯片法以其具有集成化、微型化、自动化、高通量等特点,被广泛用于病原菌的检测。金大智等以16SrDNA和23SrDNA基因作为检测靶片段,选取15种常见肠道致病菌作为基因芯片检测的靶细菌,设计和筛选通用性引物和特异性探针,优化两重PCR反应体系,并探讨核酸提取方法、引物不对称比例、镁离子浓度、退火温度、退火时间、杂交温度、杂交液成分等因素对基因芯片杂交的影响。成功建立了包括肉毒杆菌在内的15种肠道致病微生物的基因芯片检测法,并用于临床诊断。
干预治疗
抗毒素治疗
多价肉毒素(A、B、E型)对该病有特效,必须及早应用。
对症治疗
患者应严格卧床休息,并予适当镇静药,以避免瘫痪加重。患者于食后4h内可用5%碳酸氢钠或1:4000 高锰酸钾溶液洗胃及腊肠,以破坏胃肠内尚未吸收的毒素。
预防
谨慎购买熟肉制品
不购买、不食用来历不明或小作坊生产的真空包装散装熟肉制品、发酵类食品,特别是需要冷藏保存的即食熟肉制品。
正确储存熟肉制品
禽畜肉类食品的烹调建议要煮熟煮透,未达到充分加热的食品千万不要食用。室温放置的熟肉制品再次食用时应充分加热;冷冻熟食品应彻底解冻后经充分加热才能食用。
注意罐头食品来源
不选购来历不明的罐头食品;要注意保质期,不食用过期或变质罐头。若罐头两端有膨隆现象,或内里食物色香味改变,应停止食用。
不盲目自制腌制食品
自制食品没有成熟稳定的标准,缺乏安全管控的措施,且谷类及豆类有被肉毒杆菌污染的可能,若没有成熟、安全、可靠的自制食品条件和经验,不建议盲目自制食品。
美容应用
除皱功效
肉毒杆菌常用于注射美容方面,主要能够阻断神经对肌肉的传导。让面部表情肌肉不产生收缩,达到面部除皱的美容效果。手术创伤小,效果明显,注射肉毒杆菌除皱是普遍的美容项目。一般根据注射的部位和层次,能达到不同的美容效果,如注射在面部,可达到除皱(适用于动态纹)、抑制油脂分泌、收缩毛孔、嫩肤等效果;注射在下颌角咬肌处、肩部、小腿,可达到瘦脸、瘦肩、瘦小腿的效果;也可以治疗腋臭、腋下多汗等情况。
注射频率和有效期
注射后大约一周后起效,一到四个月效果是最好的,5、6个月后效果开始慢慢减弱,大约半年后注射第二次,可以保持美容的效果。注射的剂量,如果是除皱目的一般是50单位,如果为了瘦脸、瘦肩、瘦腿,或治疗臭汗症、腋臭等,使用的剂量可达到200-300单位,中毒致死量一般是3000单位/人次,200-300单位/人次是相对安全的。
适用范围
理论上各年龄段都可应用肉毒素,如应用肉毒素在美容项目上,建议12岁以上才使用肉毒素。以下人群不适合注射肉毒素,对肉毒素过敏的,高敏体质,注射部位近期发生炎症的、感染的,正在口服抗凝药物的、凝血机制有问题的,孕妇或正在备孕的,暂时不能注射肉毒素。
副作用
肉毒杆菌只要使用的是正规的产品,负责注射的医生有资质,一般来说是一种安全的美容项目,也有一些不良反应和并发症,如注射部位的感染、早期有一些肿胀、瘀斑,如果注射的技术不过关,或注射后护理习惯存在问题,会导致面部表情不自然、不对称,或出现一些奇怪表情,如果使用的药物渠道不正规,储存、运输过程中存在问题,可能会出现严重的并发症,如严重的过敏,甚至是中毒剂量等严重并发症。
参考资料
Clostridium botulinum (van Ermengem, 1896) Bergey et al., 1923.itis.2025-02-10
A型肉毒毒素:25年历史.ncbi.2025-02-10
当心!“最美毒物”-肉毒杆菌,50纳克即可致命!.芝罘疾控.2025-02-10
科普】打肉毒杆菌安全吗?.广东省人民医院整形外科.2025-02-12
Historical notes on botulism, Clostridium botulinum, botulinum toxin, and the idea of the therapeutic use of the toxin.ncbi.2025-02-10