CLOSTRIDUM BOTULINUM và hội chứng ngộ độc thịt (botulism)

CLOSTRIDUM BOTULINUM và hội chứng ngộ độc thịt (botulism)

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TIỂU LUẬN

CLOSTRIDUM BOTULINUM VÀ HỘI CHỨNG NGỘ ĐỘC THỊT

(BOTULISM) GVHD:KS PHẠM MINH NHỰT

NHÓM 5:(07DSH02)

NGUYỄN ĐÔNG TRIỀU

VÕ THANH TRUYỀN

NGUYỄN HẢI YẾN

LÊ VĂN TUÂN

Mục lục

Lời nói đầu trang 4

Chương I: Tổng quan về Clostridium Botulinum 5

1.1 Giới thiệu chung về C.Botulinum 5

.1 Lịch sử phát triển 5

.1.2 Kiểu hình 6

.1.3 Phân loại 6

.1.4 Đặc điểm chung của C.Botulinum 6

1.2 Cấu trúc 8

1.2.1 Cấu trúc tế bào 8

1.2.2 Cấu trúc phân tử 8

1.3 Hội chứng ngộ độc thit (Botulism) 9

1.3.1 Các triệu chứng 9

1.3.2 Phát hiện và điều trị 10

1.3.3 Các biện pháp kiểm soát 11

1.4 Đặc điểm của độc tố Botulinum 11

1.5 Cơ chế gây độc của độc tố Botulinum 12

1.6 Những ứng dụng tuyệt vời của C.Botulinum 13

1.6.1 Trong y học 13

1.6.2 Trong thẩm mỹ 16

1.7.3 Hạn chế 16

1.7 Các loại thực phẩm nhiễm C.Botulinum 16

1.8 Tình hình nhiễm C.Botulinum trên thế giới và tại Việt Nam 18

Chương II: Các phương pháp xác định C.Botulinum 20

2.1 Phương pháp xác định C.Botulinum truyền thống 20

2.1.1 Môi trường và hóa chất 20

2.1.2 Quy trình phân tích 20

2.2 Phương pháp xác định C.Botulinum hiện đại 23

2.1 Phương pháp ELISA 23

2.2 Phương pháp PCR 25

Chương III: Kết luận và đề nghị 29

Tài liệu tham khảo 30

Lời nói đầu

Hiện nay trong sinh hoạt hàng ngày, các loại thực phẩm đóng hộp có mặt

khá phổ biến trên thị trường và được rất nhiều người tiêu dùng sử dụng Vào mùa

mưa bão, ngập lụt, người nội trợ gia đình thường lại càng quan tâm đến vấn đề dự

trữ các loại thực phẩm trong nhà để đối phó với những khó khăn có thể xảy ra Một

trong những thực phẩm thường được dự trữ là các loại thực phẩm đóng hộp Nếu

khi mua và sử dụng các loại đồ hộp không cẩn thận, con người có thể bị ngộ độc do

ăn phải mầm bệnh phát triển ở trong loại thực phẩm này Ngộ độc thường được ghi

nhận là do bị nhiễm độc tố vi khuẩn Clostridium botulinum có trong đồ hộp, còn gọi

là ngộ độc Botulism, có thể gây tử vong

Ngộ độc Botulism là bệnh ngộ độc thực phẩm mang tính chất cấp tính xảy

ra rất nặng, nó có thể phá hủy hệ thần kinh trung ương và gây tử vong cao Bệnh

thường xảy ra sau khi ăn các loại thực phẩm dự trữ được đóng hộp như thịt hộp, cá

hộp, pa tê, xúc xích, rau quả Bệnh ngộ độc Botulism thường do loại vi khuẩn

Clostridium botulinum type A và B gây nên, vi khuẩn tiết ra độc tố botulotoxin, một

ngoại độc tố có độc tính rất cao, cao hơn hẳn các độc tố của các vi khuẩn khác So

với độc tố gây bệnh uốn ván, nó mạnh gấp 7 lần (liều gây chết của độc tố uốn ván là

0,250 mg và của botulotoxin là 0,035 mg) Mặc dù vậy nhưng độc tố của nó dễ bị

phân hủy ở nhiệt độ cao, chỉ cần đun thực phẩm lên đến 100o

C trong 10-30 phút thì độc tố sẽ bị phá hủy hoàn toàn Nhưng độc tố này rất bền vững với men tiêu hóa

Bệnh ngộ độc Botulism là một bệnh nhiễm độc do độc tố của vi khuẩn

Clostridium botulinum xâm nhập vào thực phẩm, phát triển và sinh ra độc tố Người

ǎn phải thức ǎn có độc tố sẽ bị nhiễm độc Còn vi khuẩn thường không gây nên

bệnh vì nó không sinh sản được trong cơ thể con người Gần đây, vai trò các bào tử

của vi khuẩn có mặt trong thực phẩm có khả nǎng gây ngộ độc là vấn đề đang được

nghiên cứu

Chương I :Tổng quan về Clostridium

Clostridium botulinum lần đầu tiên được công nhận và cô lập năm 1896 bởi

Emile van Ermengem từ nơi chế biến thịt đùi lợn dính líu vào một ổ dịch botulism

Các cô lập ban đầu được đặt tên là botulinus Bacillus Tuy nhiên, cô lập từ các ổ

dịch tiếp theo luôn luôn tìm thấy là những bào tử dạng kỵ khí, do đó, Bengston đề

xuất sinh vật được đặt vào chi Clostridium

Từ năm 1953 tất cả các loài sản xuất độc tố thần kinh botulinum (loại AG)

được xác định là C botulinum Bằng chứng tồn tại số kiểu hình và kiểu gen đáng

kể đã chứng minh sự đa dạng trong loài Điều này đã dẫn đến sự phân loại lại của

C botulinum loại G giống như là một loài mới argentinense Clostridium

Chủng Clostridium botulinum không sản xuất ra chất độc botulin được gọi là

Năm 2003 bộ gen của Clostridium botulinum được công bố với công trình của viện

Sanger với Tiến sĩ Roger Huston và Tiến sĩ M Peck

1.1.2 Kiểu hình:

Các danh pháp của C.botulinum công nhận bốn nhóm sinh lý (I-IV) Điều

này chủ yếu dựa trên khả năng sinh vật có thể tiêu hóa protein phức tạp Nghiên cứu

ADN và cấp rRNA hỗ trợ các phân khu của loài này thành các nhóm I-IV Hầu hết

các ổ dịch của botulism con người là do nhóm I (thủy phân protein) hoặc II (không

thủy phân protein) C botulinum nhóm III chủ yếu là các sinh vật gây bệnh ở động

vật Hiện đã có hồ sơ về C.Botulinum nhóm IV con người và động vật gây bệnh

1.1.3 Phân loại C.Botulinum :

Sản xuất chất độc thần kinh là tính năng cơ bản nhất của C.Botulinum Có 6

loại độc tố đã được xác định và phân bố ( từ A đến F) Clostridium botulinum sản

xuất độc tố loại B và loại F đã được phân lập từ các trường hợp người bị ngộ độc

thịt ở New Mexico và California

Chỉ có các loại A, B, E và F gây bệnh ở người, trong khi các loại C và D gây

bệnh ở bò, chim, và động vật khác nhưng không gây ở người

1.1.4 Đặc điểm chung của C.Botulinum:

Clostridium là các vi khuẩn gram dương, hình que, kỵ khí, sinh bào tử, phần

lớn di động, có thể thủy phân đường và protein trong các hoạt động thu nhận năng

lượng Hầu hết nhóm Clostridium đều ưa nhiệt vừa tuy nhiên có một số loài ưa

nhiệt và một số loài thuộc nhóm ưa lạnh Các loài gây ngộ độc thực phẩm quan

trọng là C.botulinum và C.perfringens

C botulinum là loài sống kỵ khí bắt buộc, chỉ tăng trưởng được trong môi

trường trung tính, không có sự cạnh tranh với các vi sinh vật khác Các dòng trong

loài này có các đặc điểm nuôi cấy khác nhau và có 6 kiểu kháng nguyên được ký

hiệu từ A – F Kiểu kháng nguyên A, B và F có hoạt tính thủy phân protein tạo nên

một vòng phân giải xung quanh khuẩn lạc trên môi trường Willis và Hobbs, còn các

kiểu C, D, E không có khả năng này Kiểu A thường thấy trên các mẫu thịt trong

khi kiểu E chỉ được phân lập trên các mẫu cá

Mật độ vi khuẩn Clostridium được xác định bằng cách sử dụng môi trường

có chứa ferri ammonium citrate và disodium sulphate, ủ ở 37o

C trong 1 – 2 ngày

Nếu nghi ngờ có ưa nhiệt thì ủ thêm ở 50o

C Trên môi trường này các khuẩn lạc

Clostridium có màu đen do phản ứng giữa ion sulphite (S2-) và ion sắt (Fe2+

) có trong môi trường

Độc tố Botulin được sản xuất bởi Clostridium botulinum được cho rằng là vũ khí

sinh học tiềm năng, mất khoảng 75 nanogram để giết một người (LD50 của

1ng/kg,giả định một người trung bình nặng ~ 75kg); 500 gram của nó sẽ là đủ để

giết một nửa số dân số toàn bộ con người

Clostridium botulinum là một loại vi khuẩn đất Các bào tử có thể tồn tại ở

hầu hết các môi trường và rất khó để giết

Sự tăng trưởng của vi khuẩn có thể được ngăn chặn bởi axit cao, tỷ lệ của

đường hòa tan cao, nồng độ oxy cao, độ ẩm thấp hoặc lưu trữ ở nhiệt độ dưới 38 ° F

(loại A)

Ví dụ: Mật ong, xirô bắp và chất ngọt khác có thể chứa các bào tử bào tử nhưng

không có thể phát triển trong nồng độ đường cao độ tuy nhiên khi nồng độ đường

bị pha loãng trong oxy thấp, acid thấp trong hệ thống tiêu hóa của trẻ sơ sinh thì các

bào tử có thể phát triển và sản xuất chất độc Ngay sau khi trẻ bắt đầu ăn thức ăn

rắn, các loại nước tiêu hóa trở nên quá chua cho vi khuẩn phát triển

Hình : Clostridium quan sát qua kính hiển vi

1.2 Cấu trúc

1.2.1 Cấu trúc tế bào

- Kích thước khoảng 0,3 – 0,7µm × 3,5 – 7,0 µm, có hình que, không có có roi

- C.botulinum là vi khuẩn Gram (+)

- Sinh bào tử, bào tử thường to hơn chiều ngang của tế bào

1.2.2 Cấu trúc phân tử

Bộ gen của Clostridium botulinum là 3.886.916 bp, trong đó G + C của

khoảng 28,2%, Ngoài ra còn có một plasmid 16.344 bp

Toxin được tổng hợp từ một chuỗi polypeptid có trọng lượng phân tử gần

150.000 dalton Ở cấu trúc này, phân tử độc tố có hoạt lực tương đối thấp, nhưng

khi bị một số enzym của vi khuẩn và trypsin tách ra thành hai chuỗi nặng (100.000

dalton) và nhẹ (50.000 dalton) nối với nhau bằng cầu nối sulfur có gắn với một

phân tử Zn

1.3 Hội chứng ngộ độc thịt (Botulism)

Botulism là một căn bệnh bại liệt hiếm nhưng nghiêm trọng do botulin là độc

thần kinh và là sản phẩm của vi khuẩn Clostridium botulinum

Hình: Cấu trúc phân tử của vi khuẩn Clostridium botulinum gây ngộ độc

1.3.1 Các triệu chứng của Botulism:

Các triệu chứng cơ bản của Botulism gồm : làm tổn thương hệ thần kinh

trung ương (đặc biệt là đến các tín hiệu từ não đến cơ bắp), gây liệt cơ rõ nhất là liệt

cơ mắt (không có phản ứng với ánh sáng, song thị), liệt cơ vòm miệng, lưỡi hầu,

gây nên biến dạng mặt, nguy hiểm nhất là gây liệt trung tâm hô hấp, tim dẫn đến tử

vong

Hình 2 : Vịt bị tê liệt mềm do bệnh

Trẻ sơ sinh với Botulism sẽ xuất hiện nôn nửa, kém ăn, táo bón, khóc yếu và

cơ không phát triển Nếu không chữa trị, những triệu chứng này có thể phát triển

gay tê liệt cánh tay, chân, thân và các cơ bắp hô hấp Các triệu chứng thường bắt

đầu từ 18 – 36h sau khi tiêu thụ thực phẩm bị ô nhiễm, nhưng cũng có thể xảy ra

sớm nhất là 6g hoặc trễ là 10 ngày sau khi tiêu thụ Botulism có nhiều loại A, B, C,

D, E nhưng loại A, B, E cho độc tố mạnh nhất

Hình: trẻ em bị nhiễm botulism

1.3.2 Phát hiện và điều trị :

Cách trực tiếp và hiệu quả nhất để xác định chẩn đoán lâm sàng của botulism

trong phòng thí nghiệm là chứng minh sự hiện diện của chất độc trong huyết thanh

hoặc phân của bệnh nhân hoặc trong thực phẩm bệnh nhân tiêu thụ Hiện nay,

phương pháp sử dụng rộng rải nhất để phát hiện chất độc là thử nghiệm trung hòa ở

chuột , trong đó bao gồm việc tiêm huyết thanh hoặc phân người bệnh vào chuột và

tìm kiếm các dấu hiệu của Botulism, thử nghiệm này thường mất 48 giờ Nuôi mẫu

vật mất từ 5 – 7 ngày

Những suy hô hấp và tê liệt nghiêm trọng xảy ra với botulism có thể để bệnh

nhân sử dụng máy thở (thông gió) cho 1 tuần, cộng với chuyên sâu về y tế và chăm

sóc điều dưỡng Sau vài tuần, tê liệt từ từ được cải thiện Nếu chẩn đoán sớm,

botulism thực phẩm và botulism vết thương có thể được điều trị bằng một khối chất

kháng độc, hoạt động của các độc tố lưu hành trong máu này có thể ngăn ngừa bệnh

xấu đi, nhưng phục hồi vẫn phải mất nhiều tuần lễ Bác sĩ có thể thử loại bỏ thực

phẩm bị ô nhiễm còn trong ruột bằng cách cho nôn ra hoặc rửa ruột Đối vời vết

thương cần được điều trị, thường là phẫu thuật, để loại bỏ các nguồn sản xuất vi

khuẩn chất độc hại này bằng cách cung cấp thuốc kháng sinh thích hợp Hỗ trợ

chăm sóc tố tại bệnh viện là yếu tố chính của liệu pháp cho tất cả các hình thức bị

nhiễm botulism

1.3.3 Các biện pháp kiểm soát:

Các biện pháp để ngăn chặn botulism bao gồm giảm mức độ ô nhiễm vi sinh

vật, quá trình axit hóa, giảm mức độ ẩm, và bất cứ khi nào có thể, tiêu hủy tất cả các

bào tử botulism trong thực phẩm Chế biến thực phẩm đóng hộp đúng cách sẽ

không có sự hiện diện của C Botulinum

Một thực phẩm có thể chứa C botulinum vẫn không có khả năng gây ra botulism

nếu các sinh vật không phát triển, không có độc tố được sản xuất Mặc dù nhiều loại

thực phẩm đáp ứng các yêu cầu về dinh dưỡng cho sự phát triển của C botulinum,

không phải tất cả đều cung cấp các điều kiện kỵ khí cần thiết

1.4 Đặc điểm của độc tố Botulin

-Độc tố Botulin do vi khuẩn Clostridium Botulinum sinh ra (độc tố gây chết

do làm suy hô hấp) Vi khuẩn C Botulinum có dạng hình que, sinh nha bào có sức

đề kháng cao (đun sôi ở độ cao bằng mặt nước biển cũng không giết chết được vi

khuẩn) Để tồn tại, clostridium botulinum cần rất ít oxy Độc lực của botulin rất cao

(chỉ cần 1 microgam hay 1 phần triệu gam đã có thể làm chết một người, một giọt

chât độc này có thể làm chết cả trăm ngàn người) Nếu quy trình chế biến bảo quản

không tốt trong chế biến thực phẩm (nhất là đồ hộp), thực phẩm có thể bị nhiễm vi

khuẩn này Phương pháp làm sôi kết hợp với điều áp có thể diệt được vi khuẩn Nha

bào của vi khuẩn không phát triển trong những đồ hộp có hàm lượng đường cao như

mật ong, sirô nhưng có khả năng phát triển khi vào đường tiêu hóa của trẻ sơ sinh

-Ngộ độc Botulism là một loại ngộ độc thực phẩm nặng do ăn các loại thực

phẩm có chứa chất độc thần kinh mạnh được hình thành trong sự phát triển của cơ

thể Độc tố không bền nhiệt và có thể bị phá hủy nếu đun nóng ở 800

C trong 10 phút hoặc lâu hơn Các tỷ lệ mắc bệnh thấp, nhưng bệnh được quan tâm đáng kể vì

tỷ lệ tử vong cao nếu không được điều trị ngay lập tức và đúng cách Xúc xích, sản

phẩm thịt, rau quả đóng hộp và sản phẩm thủy sản là nơi thường xuyên nhất cho

botulism con người

Có ba loại chính của botulism:

 Botulism thực phẩm là là kết quả từ thực phẩm bị ô nhiễm, trong đó bào tử

C.Botulinum được sinh ra trong điều kiện yếm khí, điều này thường xảy ra

trong thực phẩm đóng hộp

 Vết thương botulism là do độc tố sản xuất từ một vết thương bị nhiễm

Clostridium botulinum, điều này trở nên phổ biến hơn ở người dùng thuốc

tiêm tĩnh mạch kể từ năm 1990, đặc biệt là những người sử dụng ma túy đen

(black tar heroin) và những người tiêm ma túy vào da hơn là tiêm vào các

tĩnh mạch

 Botulism trẻ sơ sinh là do tiêu thụ các bào tử của vi khuẩn botulinum, mà sau

đó phát triển trong ruột và được hấp thu vào máu, việc tiêu thụ mật ong trong

những năm đầu tiên của cuộc sống được xác định là yếu tố nguy cơ Botulism

trẻ sơ sinh

Tất cả các hình thức botulism có thể gây tử vong và được xem là trường hợp

khẩn cấp y tế Botulism thực phẩm có thể được đặc biệt nguy hiểm vì nhiều người

có thể bị ngộ độc do ăn thực phẩm bị ô nhiễm

1.5 Cơ chế gây độc của độc tố Botulin

Khi phát triển trên thực phẩm, C.botulinum tiết độc tố Acethylcholine là một chất

dẫn truyền thần kinh gây đáp ứng bằng tình trạng co thắt cơ Botulin tác động như

một độc tố thần kinh mạnh làm ức chế phóng thích acetylcholine, do đó gây kết

quả như cắt dây thần kinh bằng chất hóa học, gây liệt phản hồi Mặc dù có đến 07

loại BTX ( A,B,C1,D,E,F,G) gây liệt phản hồi do ức chế phóng thích acetylcholine

tại đường nối thần kinh-cơ của các sợi cơ vân , chúng lại không giống nhau tại vị trí

gắn kết trên tế bào niêm mạc và vị trí tác động Có 7 loại nhưng 3 loại A, B và E

thuộc loại hay gây ngộ độc và nguy hiểm, gây chết người do tác động lên hệ thống

thần kinh.Thời kỳ ủ bệnh thường là 12-36 giờ nhưng cũng có thể từ 2 giờ đến 8

hoa mắt có khi nhìn đôi, khó nuốt, khó thở Ngộ độc C botulinum còn phụ thuộc

vào rất nhiều điều kiện như yếu tố môi trường, đặc tính thực phẩm, biện pháp bảo

quản, tập quán sinh hoạt và ăn uống của nhân dân mà nguồn thực phẩm gây ngộ độc

cũng khác nhau

1.6 Những ứng dụng tuyệt vời của C.Botulinum :

1.6.1 Trong y học :

-Chữa chứng giật mi mắt: Vài chục năm trước, các thầy thuốc đã có suy

nghĩ độc đáo: tiêm botulotoxin (BoNT-A) vào cơ mắt, làm liệt có mức độ các cơ

này sẽ chữa được bệnh mắt hay giật Thử nghiệm này thành công, trở thành liệu

pháp chữa giật mi mắt hiệu quả

-Chữa chứng co cứng cơ, tắc nghẽn niệu: Tiêm vào cơ ở chỗ tận cùng thần

kinh BoTX-A ức chế sự phóng thích chất dẫn truyền acetylcholin, làm giảm sự co

cứng cơ Sau tai biến mạch máu não có 60% người bị co cứng cơ chi trên và chỉ

5% trong số này có thể hồi phục Co cứng chi trên cùng với việc mất đi các phản

ứng kết hợp khéo léo làm cho người bệnh khó khăn trong vận động, không thể chủ

động trong cuộc sống (khó mặc quần áo, cầm thìa nĩa, khó rửa lòng bàn tay)

Tiêm tại chỗ, BoTX-A chỉ cho tác dụng khu trú, không tác động trên các cơ lành,

cũng không gây ra các tác dụng độc chung Tương tự như cơ chế trên, tiêm

BoTX-A vào ở chỗ nối thần kinh - cơ sẽ gây liệt cơ vân nên chống được tắc nghẽn niệu

do phì đại tiền liệt tuyến

-Chữa chứng tiết nhiều nước bọt: Trong các bệnh thần kinh như Parkinson,

bại não, thoái hoá thần kinh, đột quỵ, xơ cứng bên (amyotrophic lateral sclerosis)

thường có chứng tiết nhiều nước bọt, ảnh hưởng không tốt đến hình ảnh, hoạt động

giao tiếp của người bệnh Lần lượt có nhiều tác giả Friedman, Potuska, Jongerius

(2001); Suskin, Tuilon, Bothwell (2002), Ellies (2002-2003); Cheng, Mancini

(2003) đã nghiên cứu dùng BoTX-A và BoTX-B chữa chứng này Các nghiên cứu

này tuy chưa lớn, nhưng đều nhận thấy có hiệu quả, chưa ghi nhận tai biến, trừ

trường hợp trong bệnh xơ cứng bên Tuy nhiên, trong bệnh xơ cứng bên, nếu tiêm

vào tuyến mang tai hay các tuyến dưới hàm cũng giảm thiểu được tai biến này

-Chữa chứng tiết mồ hôi khu trú nguyên phát: Nghiên cứu của Naumann

(2001 và 2002) cho biết: trong trường hợp đổ mồ hôi vừa và nặng, dùng BoTX-A

tiêm dưới da cho hiệu quả tới 94% trong khi ở nhóm chứng chỉ đạt 36% Trong thử

nghiệm này, nhóm chứng cho tác dụng phụ nhiễm khuẩn cao hơn nhóm tiêm

BoTX-A Các tác giả sau đó Dressler, Benecke, Baumann, Halem (2003) cũng lặp

lại thử nghiệm này với BoTX-B cho kết quả tương đương, tuy nhiên có gặp tác

dụng phụ là làm khô miệng, gây khó khăn trong điều tiết mắt Hiện BoTX-A được

chỉ định chính thức dùng cho chứng tiết mồ hôi khu trú vừa và nặng tại nhiều nước

như Canada, Australia, Vương quốc Anh

Hình: Botox giúp ngăn đổ mồ hôi và chửa chứng đau cơ xương

-Chữa chứng đau cơ xương : Foster (2001) đã thử nghiệm dùng BoTX-A

điều trị đau cơ xương thắt lưng mạn tính Các kết quả cho thấy: trên nhóm dùng

BoTX-A có 73% người dùng giảm được 50% các triệu chứng (tính theo thang điểm

nhìn) và có 67% giảm được sự tàn tật (đánh giá bằng bộ thang điểm câu hỏi đau

thắt lưng OLBPD), trong khi trên nhóm chứng các tỷ lệ tương ứng này chỉ là