Ботулизм представляет собой остро возникшие вялые параличи, вызванные нейротоксином Clostridium botulinum, реже аналогичным нейротоксином, который выделяют атипичные штаммы С. Butyncum и С. baratii.
С. botulinum— это грамположительный спорообразующий облигатный анаэроб, природной средой обитания которого служат почва, пыль и морские отложения. С. botulinum выделена из многих видов свежей и термически обработанной сельхозпродукции. Споры некоторых штаммов С. Botulinum выдерживают кипячение в течение нескольких часов, чем и объясняется выживание этой бактерии в консервах. Ботулинический токсин, напротив, термически нестабилен и разрушается при нагревании более 85 °С в течение 5 мин. Нейротоксигенные штаммы С. Butyricum были выделены из пищевых продуктов, содержащих соевые бобы, а также из почвы вблизи озера Вэйшан в Китае — места пищевых вспышек ботулизма. Экология нейротоксигенных штаммов С. Baratii практически не изучена.
Ботулинический токсин — это самое токсичное из известных веществ: летальная доза для человека при парентеральном введении составляет 10 е мг/кг.
При патогенезе ботулизма токсин блокирует нервно-мышечную передачу; смерть наступает вследствие паралича дыхательных мышц. Существует семь антигенных типов токсина, которые обозначаются латинскими буквами от А до D. Антитела к одному типу токсина не способны нейтрализовать другой. Семь типов токсина служат удобным клиническим и эпидемиологическим маркером. Токсин типов А, В, Е и Dвызывает ботулизм у человека, а типов С — у животных. Нейротоксигенные штаммы клостридии ботулизма продуцируют токсин типа Е, а С. baratii — типа К Токсин типа в не обнаружен ни при ботулизме человека, ни при ботулизме животных.
Ботулинический токсин — простой двухцепочечный белок. Тяжелая цепь (молекулярная масса 100 кДа) несет места связывания с нейронами, а легкая (50 кДа) после связывания проникает внутрь клетки. Исключительная сила токсина объясняется тем, что его семь легких цепей представляют собой цинковые эндопептидазы. Субстратом данных эндопептидаз служат два или три белка, посредством которых синаптические везикулы сливаются с терминальной мембраной; в результате ацетилхолин высвобождается в синаптическую щель.
Все формы болезни в конечном итоге развиваются по единому механизму патогенеза ботулизма. С током крови ботулинический токсин доставляется к периферическим холинергическим синапсам, с которыми он необратимо связывается и блокирует выделение ацетилхолина. В результате нарушается нервно-мышечная, вегетативная передача. Младенческий ботулизм развивается в результате попадания в ЖКТ спор любого из трех видов клостридий, продуцирующих ботулинический токсин. В толстой кишке споры прорастают, бактерии размножаются и начинают выделять токсин. Пищевой ботулизм — это отравление токсином, образовавшимся в неправильно хранившейся или недостаточно термически обработанной пище. Раневой ботулизм возникает вследствие прорастания спор C. Botulinum в поврежденных тканях с последующей колонизацией (аналогичная картина наблюдается при столбняке), ингаляционный — вследствие вдыхания распыленного ботулинического токсина. Биотерроризм может сопровождаться вспышками ингаляционного либо пищевого ботулизма.
Поскольку ботулинический токсин не является цитотоксином, он не вызывает при патогенезе ботулизма макро- или микроскопических изменений. Но при вскрытии находят вторичные изменения: пневмония, точечные кровоизлияния на органах грудной полости. Методов, которые позволили бы определять ботулинический токсин, связавшийся с нервно-мышечными синапсами, не существует. Выздоровление состоит в образовании окончаний немиелинизированных двигательных нейронов. Движения восстанавливаются, когда новые отростки нейронов вступают в контакт с мышечными волокнами, образуют новые синапсы. У экспериментальных животных данный процесс занимает около 4 нед.