Император Византии Лев IV (886–911) запретил употреблять в пищу кровяную колбасу (известный источник ботулизма).
Ботулизм - это инфекционное заболевание, при котором возникает паралич, вызванный нейротоксином (ботулотоксином). Токсин продуцируют бактерии – Clostridium botulinum. Болезнь характеризуется слабостью, первично поражающей мышцы головы, шеи и груди и называемой нисходящим параличом. Впервые ботулизм описали немецкие ученые в конце XVIII в., когда столкнулись со случаями смерти пациентов, употреблявших испорченные колбасы. Термин «ботулизм» происходит от лат. botulus – колбаса.
Первые шаги к медицинскому применению ботулотоксина были сделаны в 1970-х годах в офтальмологии. Американский офтальмолог доктор Алан Скотт из Сан-Франциско активно искал способ лечения страбизма (косоглазия) и блефароспазма (непроизвольного спазма век). Традиционные хирургические методы были инвазивными и не всегда эффективными. Доктор Скотт предположил, что если ввести небольшое количество ботулотоксина напрямую в гиперактивную мышцу глаза, это может временно ослабить её, позволяя другой мышце взять верх и выровнять глаз, или же снять спазм века. После тщательных исследований на животных, в 1978 году он получил разрешение на проведение первых клинических испытаний ботулотоксина типа А на людях. Результаты были впечатляющими: инъекции токсина оказались эффективным и гораздо менее инвазивным методом лечения этих состояний.
Успех в офтальмологии открыл двери для дальнейших исследований. В 1980-х годах применение ботулотоксина расширилось на лечение других мышечных расстройств, таких как цервикальная дистония (спазмы мышц шеи) и спастичность (повышенный мышечный тонус, например, после инсульта). В 1989 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) официально одобрило ботулотоксин типа А для лечения страбизма и блефароспазма, а также других мышечных спазмов. Тогда же препарат получил первое торговое название – Oculinum, которое позже было изменено на Botox.
Однако самое широкое и, пожалуй, неожиданное применение ботулотоксин получил в косметологии. Это произошло почти случайно. В начале 1990-х годов канадский офтальмолог Джин Каррутерс, которая лечила своих пациентов от блефароспазма, заметила интересный побочный эффект: у пациентов, получавших инъекции в область вокруг глаз, значительно разглаживались морщины в этой зоне. Её муж, дерматолог Алистер Каррутерс, заинтересовался этим наблюдением, и вместе они начали исследовать потенциал ботулотоксина для косметического устранения морщин. Их новаторские работы привели к тому, что в 2002 году FDA официально одобрило ботокс для косметического применения – разглаживания морщин между бровями (так называемых глабеллярных морщин).
С тех пор список медицинских и косметических показаний для ботулотоксина типа А значительно расширился. Это вещество, когда-то известное только как смертельный яд, стало одним из наиболее изученных и широко используемых лекарственных препаратов, демонстрируя потрясающую трансформацию от объекта страха до инструмента, улучшающего качество жизни миллионов людей.
C. botulinum – это анаэробный грамположительный микроорганизм, обнаруживаемый в почве, морской воде и воздухе. Будучи спорообразующим, он при попадании в организм человека находится там длительно. Споры неактивны и очень устойчивы к различным воздействиям – они выдерживают кипячение в течение нескольких часов, но быстро разрушаются при обработке паром с температурой 120 °C.
Развитие и активная выработка токсина происходят исключительно в условиях полного отсутствия кислорода. Данная биологическая особенность объясняет, почему случаи отравления ботулизмом наиболее часто ассоциируются с употреблением пищевых продуктов, создающих благоприятную анаэробную среду. К таким продуктам относятся недоброкачественные консервы, особенно домашнего приготовления, а также продукты с плотной структурой, такие как толстые колбасы, жирные окорока и крупная рыба, в глубине которых доступ воздуха минимален или отсутствует.
В отношении рыбы, проникновение микроорганизмов Clostridium botulinum в мышечные ткани может происходить различными путями. Это включает инфицирование через повреждения кожного покрова и мышц, полученные, например, при ловле рыбы снастями с крючками. Также важным фактором является неполное или некорректное удаление кишечника рыбы, поскольку именно в кишечнике могут находиться споры бактерии. В некоторых случаях проникновение возможно даже через неповрежденный кишечник, если рыба хранится в условиях, способствующих миграции и размножению этих микроорганизмов.
Ботулотоксин – один из наиболее мощных известных биологических ядов, превосходящий по силе действия все известные химические токсины.
Образование токсина критически зависит от температурных условий хранения продукта. Оптимальный температурный диапазон для токсинообразования составляет 30-37 °C. В этих условиях, например, в рыбных продуктах, токсин может сформироваться уже через 14–18 часов. Понижение температуры замедляет этот процесс; при низких температурах в пределах 4–6 °C образование токсина практически полностью подавляется.
Концентрация соли также оказывает влияние на токсинообразование: при содержании соли 10 % и выше, процесс синтеза токсина ингибируется. Однако важно отметить, что соль не обладает разрушающим действием на уже образовавшийся ботулотоксин, независимо от её концентрации. Аналогично, кислоты не способны разрушать сформировавшийся токсин. Тем не менее, маринады с содержанием уксусной кислоты 2% эффективно предотвращают токсинообразование.
Споры Clostridium botulinum характеризуются высокой устойчивостью к нагреванию, погибая при температуре 100 °C только через 360 минут. Недостаточная термическая обработка может привести к переходу спор в неактивное, "дремлющее" состояние (образуются эндоспоры – покоящаяся форма), из которого они впоследствии могут медленно прорастать при благоприятных условиях. В отличие от спор, вегетативные формы микроба и сам ботулотоксин значительно менее устойчивы: они разрушаются при температуре 80 °C уже через 30 минут.
Клиническая картина ботулизма является высокоспецифичной и характеризуется прогрессирующим развитием симптоматики. Первые признаки заболевания манифестируют в период от 6 до 36 часов после употребления контаминированного (зараженного микроорганизмами) продукта. На начальных этапах заболевание может имитировать типичное пищевое отравление, проявляясь тошнотой и рвотой. Однако вскоре, вследствие поражения нервных центров ботулотоксином, развиваются характерные неврологические нарушения. К ним относятся:
зрительные расстройства: ощущение "тумана" перед глазами, диплопия (двоение в глазах), птоз (опущение век), мидриаз;
нарушения глотания (дисфагия);
изменение голоса (дисфония), проявляющаяся охриплостью;
cухость во рту (ксеростомия);
нарушения дыхания, которые в тяжелых случаях могут прогрессировать до паралича дыхательной мускулатуры, приводящего к летальному исходу.
В качестве иллюстрации приведу следующий клинический случай:
Женщина в обед употребила домашние консервы "салат". Пострадавшая сообщила, что банка имела признаки бомбажа (вздутие крышки), однако, не обнаружив других признаков порчи продукта, она все же употребила салат в пищу. Через 24 часа после употребления у женщины развились тошнота, многократная рвота, головокружение и атаксия (шаткая походка). К вечеру состояние ухудшилось, и появились выраженные неврологические нарушения, соответствующие описанным выше симптомам поражения нервной системы. Лабораторное исследование рвотных масс, испражнений и остатков салата подтвердило наличие Clostridium botulinum.
Однако люди нашли способ использовать это опасное вещество в косметологии и медицине. В косметологии он используется для разглаживания мимических морщин, таких как морщины на лбу, между бровями ("глабеллярные") и вокруг глаз ("гусиные лапки"), поскольку временно расслабляет мышцы, вызывающие эти морщины. В медицине его применяют для лечения различных заболеваний, связанных с непроизвольным сокращением мышц, например, при дистонии (неконтролируемые мышечные спазмы), спастичности (повышенный мышечный тонус после инсульта или при ДЦП), а также при хронической мигрени и даже при гиперактивном мочевом пузыре.
Речь идет про ботокс (ботулотоксин типа А). Вся его "магия" заключается в очень специфическом способе воздействия на наши нервы и мышцы.
Основной принцип работы ботокса – это химическая денервация (временное отключение нервного сигнала), направленная на конкретные мышцы или железы.
Чтобы по-настоящему понять, как работает ботокс, нужно заглянуть внутрь нервной клетки, туда, где нерв встречается с мышцей – в так называемый синапс (это крошечное пространство, где нерв передает сигнал мышце). Сам по себе ботулотоксин – это довольно крупный белок, и его структура очень важна для его действия. Он состоит из двух частей, или цепей: тяжелой цепи (она более крупная) и легкой цепи (она поменьше), соединенных между собой. Каждая из этих цепей играет свою уникальную роль в том, как токсин проникает в нервную клетку и выполняет свою работу.
Весь процесс начинается с того, что тяжелая цепь токсина действует как своеобразный "ключ". Она находит и связывается со специфическими "замками" (рецепторами) на поверхности нервного окончания. Этот процесс связывания позволяет всей молекуле токсина быть захваченной нервной клеткой и попасть внутрь нее, в цитоплазму (внутреннюю среду клетки). После того как ботокс оказывается внутри, происходит его "активация": тяжелая цепь помогает легкой цепи отделиться и начать свою разрушительную работу.
Легкая цепь токсина – это на самом деле очень специфический "молекулярный нож", или, как говорят ученые, протеаза (фермент, расщепляющий белки). Главная задача нервного окончания в синапсе – это высвободить ацетилхолин (химическое вещество, или нейротрансмиттер, которое передает команду от нерва к мышце). Этот ацетилхолин хранится в крошечных "пузырьках", называемых синаптическими везикулами. Чтобы высвободить ацетилхолин, эти везикулы должны слиться с мембраной нервного окончания и "выплеснуть" свое содержимое в синаптическую щель. Этот процесс слияния регулируется сложным комплексом белков, которые называются SNARE-белками (их можно представить как "молекулярные крючки", которые притягивают везикулу к мембране и помогают ей слиться). Легкая цепь ботокса нацелена именно на один из этих ключевых SNARE-белков – SNAP–25. Она специфически "разрезает" его, как ножницами.
Когда SNAP-25 разрезан, "молекулярные крючки" не могут правильно соединиться, и везикулы с ацетилхолином не могут слиться с мембраной нервного окончания. Это означает, что ацетилхолин не высвобождается в синаптическую щель, и, соответственно, команда от нерва к мышце не передается. Мышца не получает сигнал к сокращению и остается расслабленной, что и приводит к её временному параличу или расслаблению.
Действие ботокса проявляется не мгновенно, а постепенно, в течение нескольких дней (обычно от 24–72 часов до двух недель), из-за сложной цепочки биохимических событий, которые требуют времени.
Проникновение в клетку: сначала молекуле ботокса необходимо время, чтобы связаться со специфическими рецепторами на поверхности нервного окончания, а затем быть поглощенной (интернализованной) внутрь нервной клетки.
Активная работа внутри: оказавшись внутри, активная часть ботокса (легкая цепь) должна найти и расщепить достаточное количество белка SNAP–25 (ключевой белок, необходимый для высвобождения нервного сигнала —ацетилхолина). Это не происходит мгновенно, а является постепенным процессом.
Истощение запасов: даже после того как механизм высвобождения ацетилхолина нарушен, нервное окончание может иметь остаточные запасы ацетилхолина. Только когда эти запасы истощатся, и новое высвобождение будет эффективно заблокировано, мышца полностью расслабится, и эффект станет заметен.
В результате такого "отключения" нервного сигнала мышца не получает команду на сокращение, что приводит к её парезу (частичному ослаблению) или параличу (полной неподвижности). Но это состояние временное! Эффект ботокса сохраняется обычно от 3 до 6 месяцев. Почему? Потому что нервная система со временем восстанавливается. Важно отметить, что ботокс действует не только на скелетные мышцы, но и на нервные окончания, управляющие гладкими мышцами (которые работают непроизвольно, например, в органах) и железами, что объясняет его применение, например, при избыточном потоотделении.
Что касается распространения в организме, то при правильном введении ботокс действует локально, то есть только в том месте, куда его ввели. Его системное (общее по всему организму) распространение минимально, поэтому в терапевтических дозах он не вызывает отравления всего организма. После выполнения своей работы ботокс постепенно разрушается ферментами в тканях и выводится из организма естественным путем.