Ботулотоксин: свойства и применение¶

Ботулотоксин — нейротоксин белковой природы, вырабатываемый бактерией Clostridium botulinum и родственными видами клостридий. Относится к классу бактериальных экзотоксинов и является одним из самых сильных известных ядов: по разным оценкам, смертельная доза для человека при инъекционном или ингаляционном поступлении составляет порядка нанограммов на килограмм массы тела. Токсин блокирует передачу нервных импульсов в синапсах, что приводит к вялому параличу мышц. На этом свойстве основано как его патогенное действие (ботулизм), так и медицинское применение в малых дозах.

¶Происхождение и история

Возбудитель Clostridium botulinum — анаэробная спорообразующая палочка, широко распространённая в почве, иле водоёмов и кишечнике животных. Само название происходит от латинского botulus — «колбаса»: в XVIII–XIX веках в Европе неоднократно регистрировались отравления после употребления кровяной и ливерной колбасы.

В 1895 году бельгийский микробиолог Эмиль ван Эрменгем выделил возбудителя из остатков ветчины, ставшей причиной смерти нескольких человек, и описал его как Bacillus botulinus. В 1919 году штамм был переименован в Clostridium botulinum. В 1944–1946 годах американский исследователь Эдвард Шанц установил, что токсин представляет собой белок, и получил его в кристаллическом виде. В 1949 году было показано, что токсин блокирует высвобождение ацетилхолина в нервно-мышечных синапсах, что объяснило механизм паралича.

¶Химическая структура и типы

Ботулотоксин синтезируется бактерией в виде неактивного предшественника, который затем активируется протеазами. Зрелая молекула состоит из двух цепей — тяжёлой (около 100 кДа) и лёгкой (около 50 кДа), соединённых дисульфидной связью.

Различают семь серологических типов токсина — A, B, C, D, E, F и G. Для человека наиболее опасны типы A, B, E и F; типы C и D чаще связаны с заболеваниями животных и птиц. Типы различаются по антигенным свойствам, что важно для диагностики и терапии.

Токсин разрушается при кипячении (иначе говоря, термолабилен), но споры возбудителя выдерживают длительное нагревание и могут сохраняться в окружающей среде годами.

¶Механизм действия

Токсин действует на пресинаптическую мембрану нервного окончания. Тяжёлая цепь связывается с рецепторами на поверхности нейрона и обеспечивает проникновение лёгкой цепи внутрь клетки. Лёгкая цепь обладает протеазной активностью и расщепляет белки SNARE-комплекса, отвечающие за слияние везикул с ацетилхолином и мембраной. В результате нейромедиатор не высвобождается, и нервный импульс не передаётся на мышцу.

Поскольку поражается именно передача сигнала, а не сама мышца, развивается вялый паралич: мышца остаётся интактной, но не получает команды к сокращению. Эффект обратим — восстановление происходит по мере прорастания новых нервных окончаний, что занимает недели и месяцы.

¶Ботулизм

Заболевание, вызываемое токсином, называется ботулизмом. Заражение чаще всего связано с употреблением консервов домашнего приготовления (грибы, рыба, мясо), в которых создаются анаэробные условия и токсин накапливается. Инкубационный период — от нескольких часов до нескольких суток.

Основные симптомы: двоение в глазах, опущение век, нарушение глотания и речи, сухость во рту, мышечная слабость, в тяжёлых случаях — дыхательная недостаточность. Летальность без лечения высока. Терапия включает введение противоботулинической сыворотки, промывание желудка и кишечника, а при необходимости — искусственную вентиляцию лёгких.

Отдельно выделяют ботулизм грудных детей, связанный с попаданием спор в кишечник младенца (например, с мёдом), где они прорастают и вырабатывают токсин.

¶Медицинское применение

Способность токсина расслаблять мышцы нашла применение в медицине. Препараты на основе ботулотоксина типа A вводятся в мышцу в микродозах и вызывают локальный обратимый паралич. Первым таким средством стал ботулотоксический препарат, одобренный в США в 1989 году для лечения косоглазия и блефароспазма.

Показания к применению:

• неврология: спастичность, дистония, тики, гипергидроз (повышенное потоотделение);
• офтальмология: косоглазие, спазм век;
• урология: гиперактивный мочевой пузырь;
• косметология: коррекция мимических морщин.

Действие одной инъекции сохраняется обычно от трёх до шести месяцев, после чего процедуру повторяют. Побочные эффекты возможны при распространении токсина за пределы зоны введения.

¶Меры профилактики и правовой статус

Ботулотоксин включён в перечень веществ, оборот которых ограничен; в ряде стран он классифицируется как потенциальное биологическое оружие. Конвенция о биологическом и токсичном оружии 1972 года запрещает разработку и накопление такого оружия.

Профилактика пищевого ботулизма включает соблюдение технологии консервирования, достаточную термическую обработку и отказ от употребления вздутых банок и продуктов с признаками порчи. Мёд не рекомендуется давать детям до года.