background image

Anaerobic bacteria                           

lect:2 

     

 

                                                                                                      Dr. Khalid Waleed

 

                   

M.B.ch.B., Msc., PhD. Immunology 

                                                            

             

 

Objectives                                                                              

 

The objectives of this lecture are to know  
1. Diseases related to Clostridium tetani infections. 

2. Diseases related to Clostridium botulinum infections. 

3. The laboratory diagnosis of Clostridium tetani and Clostridium botulinum.  

 

Clostridium tetani  

    Clostridium  tetani  is  an  anaerobic,  gram-positive,  spore-forming  rod 
whose  spores  are  highly  resilient  and  can  survive  readily  in  the 
environment  throughout  the  world.  Spores  resist  boiling  and  many 
disinfectants.  In addition, very low concentrations of this highly potent 
toxin can result in tetanus (minimal lethal human dose, 2.5 ng/kg).  

The disease is  tetanus  
 Transmission 
 

 Spores are widespread in soil. Tetanus occurs when spores in the 

environment enter the skin through puncture wounds.  Germination 
of spores is favored by necrotic tissue and poor blood supply in the 
wound.       

 Neonatal  tetanus,  in  which  the  organism  enters  through  a 

contaminated umbilicus. 

Pathogenesis 
       The  spores  germinate  into  vegetative  cells  that  produce 
tetanospasmin.  Symptoms usually appear approximately 7 days after the 
injury, but the incubation period has been reported to range from 3 to 21 


background image

days. The length of incubation is related to the distance from the injury to 
the central nervous system.   
       Tetanus toxin (tetanospasmin) is an exotoxin produced by vegetative 
cells  at  the  wound  site.  This  polypeptide  toxin  is  carried  intra-axonally 
(retrograde) to the central nervous system, where it binds to ganglioside 
receptors and blocks release of inhibitory mediators (e.g., glycine and γ-
aminobutyric acid [GABA]) at spinal synapses. It is proteases that cleave 
the proteins involved in mediator release.  
 
Clinical findings 
        Tetanus is characterized by strong muscle spasms (spastic paralysis, 
tetany). Specific clinical features include lockjaw (trismus) due to rigid 
contraction of the 
jaw muscles, which prevents the mouth from opening; 
a  characteristic  grimace  known  as  risus  sardonicus;  and  exaggerated 
reflexes.
 
       Opisthotonos,  a  pronounced  arching  of  the  back  due  to  spasm  of 
the strong extensor muscles of the back, is often seen.  Respiratory failure 
ensues.  A  high  mortality  rate  is  associated  with  this  disease.    The 
diagnosis  of  tetanus  is  based  on  clinical  findings.  Organisms  are  rarely 
isolated from the wound site. 
 
Diagnosis  
       Clostridium  tetani  produces  a  terminal  spore  (i.e.,  a  spore  at  the 
end of the rod
). This gives the organism the characteristic appearance of 
a “tennis racket.”  Culture of C. tetani from a wound provides supportive 
evidence.  Serum anti-tetanus immunoglobulin G also may be measured 
in  a  sample  taken  before  the  administration  of  antitoxin  or 
immunoglobulin; levels >0.1 IU/mL are protective and do not support the 
diagnosis of tetanus. 


background image

Treatment and prevention  
      Tetanus immune globulin (tetanus antitoxin) is used to neutralize the 
toxin.  Tetanus is prevented by immunization with tetanus toxoid.  The 
WHO  guidelines  for  tetanus  vaccination  consist  of  a  primary  course of 
three doses in infancy, boosters at 4–7 and 12–15 years of age, and one 
booster in adulthood.  Standard WHO recommendations for prevention of 
maternal  and  neonatal  tetanus:  administration  of  two  doses  of  tetanus 
toxoid  at  least  4  weeks  apart  to  previously  unimmunized  pregnant 
women.  
  
Clostridium botulinum 

Disease: C. botulinum causes botulism. 
Transmission 
      Spores, widespread in soil, contaminate vegetables and meats. When 
these foods are canned or vacuum-packed without adequate sterilization, 
spores survive and germinate in the anaerobic environment.  Just 1 gram 
of botulinum toxin could kill over 1 million people. Two kilograms could 
kill the entire human population of Earth. 
Toxin is produced  within  the  canned  food  and  ingested preformed.  The 
highest-risk  foods  are  (1)  alkaline  vegetables  such  as  green  beans, 
peppers,  and  mushrooms  and  (2)  smoked  fish.  The  toxin  is  relatively 
heat-labile; it is inactivated by boiling for several minutes. Thus, disease 
can be prevented by sufficient cooking. 
Pathogenesis   
      
The botulinum toxin is absorbed from the gut into the blood stream. It 
leaves the circulatory system at the point where an neuron joins a muscle. 
The toxin prevents the fusion of synaptic vesicles of acetylcholine. There 
is  no  release  of  acetylcholine  at  the  neuromuscular  junction,  with 
consequent paralysis  of  the  muscle  fiber.    There  are  eight  immunologic 


background image

types of toxin; types A, B, and E are the most common in human illness.  
Botox  is  a  commercial  preparation  of  exotoxin  A  used  to  remove 
wrinkles on the face.  
 
Clinical findings 
      Descending
  weakness  and  paralysis,  including  diplopia,  dysphagia, 
and respiratory muscle failure, are seen. No fever 

 

  Four special clinical forms occur:  

1.  Foodborne botulism: Results from ingestion of preformed toxin.  
2.  Infant  botulism:  Occurs  when  the  organism  elaborates  the  toxin 

after it has colonized the gastrointestinal tract of infants. 

3.  Wound botulism: C. botulinum produces the toxin from an infected 

wound site. 

4.  Intestinal  botulism:  after  Intestinal  colonization  has  been  (with 

surgery and administration of antibiotics).  

Laboratory Diagnosis 
      
The  organism  is  usually  not  cultured.  Botulinum  toxin  is 
demonstrable  in  uneaten  food  and  the  patient’s  serum  by  mouse 
protection  tests.  Mice  are  inoculated  with  a  sample  of  the  clinical 
specimen and will die unless protected by antitoxin. 
Treatment 
        Trivalent  antitoxin  (types  A,  B,  and  E)  is  given,  along  with 
respiratory support. The antitoxin is made in horses, and serum sickness 
occurs in about 15% of antiserum recipients. 
Prevention 
        Proper  sterilization  of  all  canned  and  vacuum-packed  foods  is 
essential.      Food  must  be  adequately  cooked  to  inactivate  the  toxin.  
Swollen cans must be discarded. 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام عضوان و 69 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل