Tossina botulinica: la proteina più tossica

Seimilasettecentosessanta moli di carbonio, diecimilaquattrocentoquarantasette moli di idrogeno, millesettecentoquantatré moli di azoto, duemiladieci moli di ossigeno e solo trentadue moli di zolfo.

Ecco a voi la tossina botulinica in tutta la sua magnificenza. Sì, esatto, sto parlando della proteina più tossica fino ad ora conosciuta. Ne basta infatti un grammo per uccidere: 14.000 persone con assunzione per via orale; 1,25 milioni di persone con assunzione per inalazione e 8,5 milioni di persone tramite iniezione.

Il batterio Clostridium botulinum

La tossina botulinica è un prodotto del batterio Clostridium botulinum in condizioni anaerobie. Il batterio fu identificato per la prima volta nel11.895 EU (1895 d.C.) da Émile Pierre-Marie van Ermengem attraverso un pezzo di prosciutto. Egli riuscì a dimostrare che una proteina tossica era causa della malattia del botulismo.

Successivamente sette tipi di tossina sono stati identificati e contrassegnati con le lettere da A a G.

Il batterio si trova con facilità nei prodotti biologici in decomposizione e nelle feci degli animali. Le spore di C. botulinum resistono all’essicazione e il batterio prolifera anche a basse temperature; infatti, la tossina prodotta viene protetta da agenti complessanti naturalmente prodotti dal batterio.

Questo può essere un bene o un male: la tossina se ingerita può causare danni minori rispetto all’assunzione per iniezione.

Le spore rilasciano la tossina esclusivamente quando germinano. Per la germinazione sono necessarie le seguenti condizioni: ambiente anaerobio; bassa acidità con pH>4,5; basso contenuto di sale e zucchero. In molti casi i nitriti presenti nei cibi ne evitano la proliferazione, soprattutto nelle carni.

La tossina botulinica e il botulismo

La tossina botulinica è per la precisione una neurotossina. Ciò vuol dire che ha come bersaglio il sistema nervoso. In particolare, la tossina botulinica impedisce il rilascio di acetilcolina. Le grandi dimensioni della proteina sembrano essere l’ostacolo più grande all’attraversamento della barriera ematoencefalica; quindi, la tossina non riesce ad arrivare nel sistema nervoso centrale (almeno questo).

Dato che il blocco della trasmissione avviene a livello della giunzione neuromuscolare, la paralisi è discendente flaccida. A essa segue la paralisi dei nervi cranici e può portare anche insufficienza respiratoria. I sintomi più comuni includono vista offuscata, disturbi nel parlare e sintomi del tratto gastrointestinale. Questi ultimi sono più comuni nei pazienti con intossicazione alimentare. Raramente si registrano febbre e stato mentale alterato.

Nei bambini che non hanno ancora sviluppato flora intestinale competitiva si creano colonie di C. botulinum. Esse proliferano e producono la tossina. In questo caso si ha sia un’infezione che un’intossicazione.

In base al tipo di contaminazione si differenziano diversi tipi di botulismo.

• Botulismo alimentare (presenza della neurotossina negli alimenti).
• Botulismo da ferita (i batteri colonizzano la ferita). Questa casistica è piuttosto rara, persino più rara del tetano.
• Botulismo inalatorio (la neurotossina è presente in forma aerosolizzata). Questa potrebbe essere la forma prediletta in caso si faccia uso della tossina quale arma biologica. Fortunatamente non si hanno casi documentati nell’uso della tossina come arma.
• Botulismo iatrogeno (iniezione di tossina botulinica, ad esempio dopo un’iniezione di eroina catrame nero).

I sottotipi di tossina A, B, E ed F causano malattie gravi nell’uomo, richiedendo talvolta la ventilazione meccanica. I sottotipi C e D sono scarsamente assorbiti nel tratto gastrointestinale umano.

Diagnosi e test

La tossina botulinica può causare epidemie di botulismo. Alla fine del XVIII secolo, in Germania si verificò la prima epidemia di botulismo documentata. Tredici persone mangiarono salsicce contaminate e sei morirono. All’epoca, chiaramente, non esistevano i test diagnostici di oggi.

La diagnosi tempestiva è fondamentale: la somministrazione dell’antitossina botulinica deve avvenire il prima possibile. Il test di laboratorio può richiedere anche diversi giorni; il ritardo nella somministrazione dell’antitossina può portare a un peggioramento del paziente.

Esistono diversi test per confermare la diagnosi:

• Il biotest sui topi: si inietta il campione in una colonia di topi. Si monitora lo stato dei topi per circa 96 ore per riconoscere i segni del botulismo (test approvato da FDA);
• PCR per identificare la specie di Clostridium che produce la tossina ma non l’effettiva tossina proteica;
• Test ELISA per rilevare la presenza del batterio in terreni di coltura. Non è un test che rileva le tossine biologicamente attive;
• Spettrometria di massa per l’identificazione della tossina botulinica e del sottotipo, ma è una tecnica estremamente sofisticata e presente solo in alcuni laboratori.

Epidemia da botulismo alimentare: un caso clinico

Un caso curioso di intossicazione alimentare è quello dovuto alla produzione “artigianale” di pruno.

Se non sapete cos’è il pruno probabilmente non siete mai stati in prigione. Il pruno è una bevanda nata nelle carceri per compensare la mancanza di alcolici “seri”. Dal mescolamento di frutta fresca, zucchero e acqua calda si otteneva la bevanda, poi messa a fermentare. Si filtrava tutta questa meraviglia con magliette o calzini.

Il 2 ottobre 12.011 EU (d.C.), un detenuto è stato ricoverato per sospetto botulismo dopo il consumo di pruno. Il Dipartimento della salute di Salt Lake Valley, il Dipartimento della salute dello Utah e il CDC hanno avviato l’indagine nella prigione assieme al personale del carcere per verificare se ci fossero altri casi simili.

Sono state effettuate ispezioni delle celle e dell’intera struttura detentiva, in cerca di pruno o di qualsiasi alimento che potesse essere stato contaminato. Sono state effettuate visite mediche a tutti i detenuti dello stesso blocco del paziente 1. Dopo l’identificazione della tossina botulinica e degli altri casi di intossicazione, il governo ha spedito le scorte di HBAT, cioè l’antitossina.

Gli intossicati furono otto. Il paziente 1 consumò il pruno il 30 settembre e la sera stessa ebbe disturbi gastrointestinali. Il giorno dopo lamentò vista offuscata e difficoltà nell’aprire gli occhi. Il 2 ottobre fu ricoverato anche il compagno di cella del paziente 1.

Nel giro di dodici ore furono ricoverati anche i pazienti 3, 4 e 5. I pazienti 6, 7 e 8 vennero ricoverati il 4 ottobre con sintomi sovrapponibili a quelli del botulismo. I pazienti 9, 10, 11 e 12 dopo il ricovero furono dimessi con diagnosi di gastroenterite. Il paziente 13 nonostante il consumo di pruno non sviluppò sintomi.

Tre degli otto pazienti hanno richiesto la ventilazione meccanica, mentre due hanno avuto effetti avversi dovuti all’antitossina. Nessun paziente morì. La convalescenza più lunga ha richiesto oltre tre mesi, quella più breve due settimane.

Non tutte le tossine vengono per nuocere

Questa tossina botulinica avrà qualche vantaggio? Effettivamente sì, abbiamo un lieto fine!

In medicina si sfrutta la tossina botulinica per i seguenti scopi:

• Trattamento degli spasmi muscolari persistenti a livello periferico (spasmi delle palpebre, torcicollo spasmodico, spasmi persistenti negli arti). I farmaci hanno il compito di rilassare i muscoli.
• Trattamento di rughe a ventaglio, rughe frontali, rughe verticali. I farmaci prevengono le contrazioni dei muscoli causando una paralisi temporanea e reversibile. Spesso si somministra acido ialuronico assieme a questi farmaci.
• Patologie della vescica. Il Botox è un amico di chi soffre di incontinenza urinaria e vescica iperattiva idiopatica.
• Iperidrosi ascellare.

È fondamentale non essere allergici alla tossina usata come principio attivo: leggere le indicazioni sul bugiardino (come con tutti i farmaci, del resto) e seguire sempre le indicazioni del medico.

 

Fonti

Botulinum – The Molecule of the Month, 2021 [eng]

Caso clinico – Clinical Infectious Diseases [eng]

Botulismo alimentare – Clinical Infectious Diseases [eng]

Trattamento – Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR) [eng]

Usi pt. 1 – Quotidiano Sanità [ita]

Usi pt. 2 – Journal of Rehabilitation Medicine [eng]

Usi pt. 3 – BJU International [eng]

Vistabex – Banca Dati Farmaci dell’AIFA [ita]

Botox – Banca Dati Farmaci dell’AIFA [ita]