Clostridium botulinum è un batterio strettamente anaerobio, bacillo Gram-positivo, sporigeno, distribuito in suolo, acque dolci e sedimenti marini, ed è in grado di produrre la tossina botulinica.
In base alla specificità sierologica di questa tossina esistono sette tipi di tossine botuliniche, denominate con le lettere dalla A alla G.
La tossina botulinica è la causa responsabile di una grave intossicazione alimentare nota come botulismo, il quale è una malattia che interessa il sistema nervoso periferico e i cui sintomi insorgono dopo 12-36 ore dall'ingestione dell'alimento contaminato e se non viene diagnosticato in tempo porta alla morte.
Il trattamento della malattia consiste nel tenere il paziente sotto stretto controllo medico e nella somministrazione di anticorpi specifici per la tossina botulinica.
Per rilevare la presenza della tossina botulinica si effettuano mouse test, mentre la ricerca di C. botulinum è basata sulla semina del campione in terreni colturali liquidi, isolamento in piastra e conferma mediante prove biochimiche, oppure attraverso test immunoenzimatico ELISA, effettuati su campioni di siero prelevati dal paziente sospetto di botulismo.
I genomi finiti di C. botulinum possono essere utilizzati come sequenze di riferimento con lo scopo di identificare inserimenti, cancellazioni e ricombinazioni genetiche. Inoltre, le informazioni sulle sequenze delle tossine botuliniche hanno permesso lo sviluppo e l'utilizzo di tecniche a base di proteine per caratterizzazioni che utilizzano la spettrometria di massa.
Per quanto riguarda il meccanismo d'azione, la tossina botulinica agisce bloccando la liberazione del neurotrasmettitore acetilcolina a livello della giunzione neuromuscolare ed è suddiviso in quattro fasi: la prima in cui la tossina si lega al recettore sulla superficie presinaptica del nervo; la seconda in cui la tossina attraversa il plasmalemma ed entra nella terminazione nervosa; la terza in cui avviene la traslocazione nel citoplasma; la quarta che disabilita il meccanismo di rilascio dell'acetilcolina.
Poiché il botulismo è una patologia molto seria è necessario che si riducano il più possibile i casi di incidenza dell'intossicazione e soprattutto le diagnosi errate che portano a non individuare in tempo la malattia.
I prodotti commerciali solitamente sono sicuri, tuttavia le spore di C. botulinum sono presenti nell'ambiente e possono trovarsi in alimenti che non sono stati sottoposti a una temperatura sufficientemente elevata durante la preparazione, quindi esse possono germinare, moltiplicarsi e produrre la tossina.
Un approccio innovativo che può essere utilizzato per migliorare, e a volte sostituire, i processi tradizionali di conservazione degli alimenti è la tecnologia ad alta pressione idrostatica capace di produrre cambiamenti nella morfologia cellulare e lo squilibrio/distruzione di enzimi utili al microrganismo per proseguire le sue attività vitali.
Ancora, la tossina botulinica è utilizzata in medicina per il trattamento di numerose malattie neuromuscolari umane caratterizzate da contrazioni muscolari involontarie.
Infine, estrema cura deve essere presa durante la manipolazione di C. botulinum e delle sue tossine mediante appropriate pratiche di biosicurezza. Queste devono essere seguite per evitare incidenti di laboratorio e la dispersione del materiale deve essere fatta con prudenza per evitare il loro uso improprio per bioterrorismo o altre pratiche dannose.
Clostridium botulinum is a strictly anaerobic bacterium, Gram-positive bacillus, spore-forming, distributed in soil, fresh water and marine sediments, and is capable to producing the most powerful toxin known in nature: the botulinum toxin.
According to the serological specificity of this toxin, there are seven types of botulinum toxins, named with the letters A to G.
Botulinum toxin is responsible for a severe food poisoning known as botulism, which is a disease that affects the peripheral nervous system and whose symptoms appear after 12-36 hours after ingestion of the contaminated food, and if undiagnosed in time leads to death.
The treatment of the disease is to keep the patient under close medical supervision and dispense specific antibodies to the botulinum toxin.
To detect the presence of botulinum toxin making mouse test, instead research C. botulinum is performed by seeding in liquid culture media, isolation of the microorganism in the plate and confirmed with biochemical tests or by ELISA test.
Finished genomes of C. botulinum can be used as reference sequences for assembling and compare new sequences with the purpose of identifying insertions, deletions and genetic recombinations. Furthermore, the information on the sequences of botulinum toxins have allowed the development and use of techniques for characterizations using mass spectrometry.
Botulinum toxin works by blocking the release of the neurotransmitter acetylcholine at the neuromuscular junction and the action mechanism is divided into four stages: the first in which the toxin binds to the receptor on the surface of presynaptic nerve; the second in which the toxin crosses the plasma membrane and enters the nerve ending; the third in which the translocation occurs in the cytoplasm; The fourth that disables the release of acetylcholine.
Botulism is a very serious disease, so it is necessary to reduce the incidence of cases of intoxication and especially the misdiagnosis that could be lethal.
Commercial products usually are safe however, the spores of C. botulinum are present in the environment and in foods that have not been subjected to a sufficiently high temperature during the preparation, so they can germinate, multiply and produce toxin.
An innovative approach is the technology at high hydrostatic pressure that may be used to improve, and sometimes replace, the traditional processes of food preservation and is capable of producing changes in cell morphology and the destruction of enzymes useful to the organism to continue its vital activities.
Still, the botulinum toxin is used in medicine for the treatment of many human neuromuscular diseases characterized by involuntary muscle contractions.
Finally, extreme care must be taken when handling C. botulinum bacterium and its toxins through appropriate biosafety practices. These must be followed to prevent laboratory accidents, and the dispersion of biological materials should be done with caution to avoid their misuse for bioterrorism or other harmful practices.