Bacterial toxin poisoning - symptoms, types, causes, treatment, and diagnosis of botulism

Botulismus, auch als Vergiftung mit Clostridium-botulinum-Toxin bekannt, ist eine schwere Erkrankung, die durch das Bakterium Clostridium botulinum verursacht wird. Diese Mikroorganismen kommen in Böden, Gewässern, Abwässern sowie in verrottenden pflanzlichen und tierischen Überresten vor. Sie vermehren sich ausschließlich unter sauerstofffreien Bedingungen und in einem engen pH-Bereich von 7,0 bis 7,3. Die Zellen dieser Bakterien sind an den Enden abgerundet und mit Geißeln bedeckt, wobei ihre Größe zwischen 3,4 und 8,6 Mikrometer variiert. Clostridium botulinum bildet Sporen, die extrem widerstandsfähig gegen Hitze, Strahlung und andere extreme Umgebungsbedingungen sind. Das von ihnen produzierte Botulinumtoxin zählt zu den stärksten bekannten bakteriellen Toxinen – bereits winzige Mengen können beim Menschen eine schwere Vergiftung auslösen.

Das Bakterium Clostridium botulinum kommt in landwirtschaftlichen und Waldböden, Sedimenten von Bächen, Flüssen, Seen sowie in Küstengewässern von Meeren und Ozeanen vor. Wenn Lebensmittel, die Sporen enthalten, nicht ausreichend thermisch behandelt werden (mindestens 20 Minuten kochen), kommt es zu einer Infektion. Häufige Quellen der Vergiftung sind hausgemachte Gemüsekonserven, vakuumverpackte Produkte oder in Restaurants servierte Speisen, die vor dem Verzehr nicht ausreichend erhitzt wurden. Die Hauptursache der Erkrankung ist die Exposition gegenüber einem der Toxine von C. botulinum. Innerhalb dieser Bakterienart werden mehrere Stämme unterschieden, die sich in den produzierten Toxinen unterscheiden. Bisher wurden acht Varianten identifiziert: A, B, C1, C2, D, E, F, G. Alle außer C2 und G sind Neurotoxine, die die Enden peripherer Nerven angreifen. Die Infektion erfolgt meist über den Verdauungstrakt, woraufhin das Toxin in den Blutkreislauf gelangt und die peripheren Nervenenden erreicht. Dort blockiert es die Freisetzung von Acetylcholin (einem Signalüberträger zwischen Nerven und Muskeln) in der neuromuskulären Endplatte, was zu einer schlaffen Lähmung der Muskeln führt. Um virulent zu werden, muss das von Bakterien in inaktiver Form freigesetzte Neurotoxin eine Proteolyse (Abbau, der die Aktivierung ermöglicht) durchlaufen, die durch proteolytische Enzyme katalysiert wird, die vom Magen ausgeschieden werden. Nach Aufnahme durch die Schleimhaut gelangt das Botulinum in den Blutkreislauf und erreicht zusammen mit dem Blut die peripheren Nervenenden, wo es den Signalfluss in den Synapsen blockiert – den neuromuskulären Verbindungen, in denen Acetylcholin als Neurotransmitter fungiert.

Die Symptome lassen sich in typische und untypische Symptome einteilen. Untypische Symptome (die ersten Anzeichen einer Vergiftung treten nach 12-48 Stunden auf) umfassen: Übelkeit, Erbrechen, Durchfall. Die typischen Symptome betreffen Veränderungen im zentralen und peripheren Nervensystem: Störungen der Sehschärfe, Sehstörungen mit Doppelbildern, starre Pupillen, hängende Augenlider, Hörverlust, Atemprobleme.

Alle natürlich vorkommenden Fälle von Botulinismus sind mit Nahrungsmittelvergiftungen verbunden. Die Erkrankung entsteht durch den Verzehr von Lebensmitteln, die das Toxin enthalten. Die Symptome einer Vergiftung treten in der Regel nach 12 bis 36 Stunden auf. Es kommt zu einer Neuropathie der Hirnnerven, die sich durch trockenen Mund, Schluckbeschwerden, undeutliche Sprache, Ptosis und Lähmungen der Augenmuskulatur äußert. Der Krankheitsverlauf ist gekennzeichnet durch Muskelerschlaffung, Verlust der Kopfkontrolle und Atemprobleme. Bei fehlender Behandlung führt dies zu einer Lähmung der Atemmuskulatur und schließlich zum Tod. Botulismus bei Neugeborenen Häufig ist dies mit dem Verzehr von Honig oder Milchpulver verbunden, das Sporen von Clostridium botulinum enthält. Die Bakterien besiedeln den Darm, vermehren sich und produzieren Toxine. Aufgrund der unreifen Darmflora sind Neugeborene besonders anfällig für die Aufnahme von Sporen, die unter sauerstofffreien Bedingungen keimen und sich in Abwesenheit von Konkurrenz im Verdauungssystem vermehren, was zu einer Vergiftung führt. Wundbotulismus Gesunde Haut bildet eine Barriere gegen Toxine und Bakterien. Clostridium kann sich nicht in gesundem Gewebe vermehren, jedoch in tiefen Wunden, wo es zu Gewebenekrose kommt (Wundbotulismus). Die Erkrankung tritt auf, wenn Sporen in die Wunde gelangen und Toxine produzieren, die in den Blutkreislauf eindringen und sich im Körper ausbreiten. Die neurologischen Symptome entsprechen denen des Nahrungsmittelbotulismus, jedoch ohne gastrointestinale Beschwerden. Diese Form wird häufig bei Drogenkonsumenten beobachtet.

Die Diagnose ist schwierig und hängt vom Krankheitsstadium sowie der Toxindosis ab. Die Inkubationszeit beträgt 12 bis 36 Stunden. Daher ist es wichtig, Informationen über den Verzehr von Haushaltsprodukten zu erfassen. Zur Diagnose werden Computertomographie, Elektromyographie und Liquoruntersuchungen durchgeführt. Bei Neugeborenen erfolgt die Diagnose durch den Nachweis von Bakterien und Toxinen im Stuhl. Die endgültige Bestätigung erfolgt durch Laboranalysen, die Toxine im Blut, Stuhl, Mageninhalt, Darminhalt und in der verzehrten Nahrung nachweisen. Die Therapie zielt darauf ab, die Toxine zu neutralisieren, indem eine Antitoxin-Injektion verabreicht wird, die freie, noch nicht an Nervenenden gebundene Toxine blockiert. Bereits gebundene Toxine können nicht entfernt werden. Nach etwa drei Monaten regeneriert sich der Körper und stellt die Nerven-Muskel-Verbindungen wieder her. Obwohl Botulismus nicht ansteckend ist, kann er schwerwiegend verlaufen und erfordert eine intensive medizinische Betreuung sowie die sofortige Verabreichung von Antitoxin. Trotz Behandlung liegt die Sterblichkeit bei 5–10%, ohne Behandlung bei 100%. Daher ist die Einhaltung von Hygienemaßnahmen, eine korrekte Lebensmittelverarbeitung und die richtige Konservierung von entscheidender Bedeutung.