Universidad de Chile Facultad de Ciencias Qumicas y Farmacuticas Departamento de Ciencia de los Alimentos y Tecnologa Qumica Procesos de Conservacin por Altas Temperaturas

SEMINARIO

ACTUALIZACIN DE INVESTIGACIONES SOBRE CLOSTRIDIUM BOTULINUM

EstudianteMara Jess Osorio Alfaro

DocenteLuis Puente Daz

AyudantesEstefana Genskowsky OrtizDennis Lpez Andrades

Fecha de entrega27.09.2013

Tabla de contenido

RESUMEN2INTRODUCCIN3DESARROLLO5Referente al microorganismo5La bacteria5Toxinas producidas5Referente a la influencia del microorganismo en el ser humano7Botulismo7Situacin en Chile9Tratamiento de la enfermedad10CONCLUSIONES13BIBLIOGRAFA14

I. RESUMEN

El trabajo realizado, tuvo como objetivo principal entregar una recopilacin sobre la informacin que se encuentra disponible acerca de Clostridium botulinum, qu es, dnde se encuentra, cmo prevenir su aparicin, qu enfermedad produce, cmo se trata la enfermedad y sus beneficios teraputicos. Se realiz este estudio, debido a que la neurotoxina botulnica, es un potente veneno natural, producido por las cepas de Clostridium botulinum, una bacteria anaerobia, que se desarrolla bien a pH > 4,6, es saproftica y produce esporas resistentes al calor, por lo cual es ubicua. Su desarrollo se ve favorecido en alimentos enlatados de baja acidez, o en alimentos refrigerados de las mismas caractersticas, procesados inadecuadamente, por lo mismo, genera preocupacin para la Industria Alimentaria. Esta toxina es responsable de una enfermedad que puede causar la muerte: el botulismo, sin embargo, existe una antitoxina botulnica, capaz de detener su propagacin. A pesar de ser considerada un veneno, la neurotoxina botulnica se ha ganado un espacio en el campo de aplicacin cosmtica y teraputica, siendo utilizada para provocar la desaparicin o disminucin de las arrugas producidas por la edad y para tratar el estrabismo, el blefaroespasmo y el espasmo hemifacial.

II. INTRODUCCIN

La microbiologa de los alimentos, abarca diversos aspectos, que convergen principalmente en dos puntos de inters (Venegas et al, 1990):i. La proteccin del consumidor, frente a enfermedades de origen microbiano transmitidas por la ingesta de alimentos.ii. La prevencin de la alteracin de los alimentos por microorganismos contaminantes.

La prdida de la calidad microbiolgica de los alimentos, puede ocasionar intoxicaciones alimentarias y/o alteraciones en stos (Venegas et al, 1990).

Dentro de las bacterias que pueden producir intoxicaciones alimentarias, se encuentra Clostridium botulinum, que se clasifica como un bacilo anaerobio, gram-positivo y que obtiene su energa a partir de la fermentacin. Su capacidad para producir endosporas altamente resistentes, permite su distribucin ubicua en todo el entorno, sin embargo, el mecanismo de virulencia ms importante, es la capacidad nica del organismo para producir un veneno extraordinariamente potente: la neurotoxina botulnica (Glass y Marshall, 2013).

Clostridium botulinum, se encuentra en el suelo o en los sedimentos de los lagos y forma siete tipos de neurotoxinas que difieren en sus especificidades serolgicas, las cuales se clasifican en cuatro grupos de acuerdo a las diferencias fisiolgicas y el tipo de toxina formada. Las cepas del grupo I, son proteolticas y forman esporas resistentes al calor, por este motivo, generan preocupacin en torno a la seguridad en la produccin de la Industria Conservera, por otro lado, las cepas del grupo II, son no proteolticas, psicrotrficas, que forman esporas menos resistentes al calor y que liberan su neurotoxina a 3C, por lo mismo, son de preocupacin en la seguridad de los alimentos refrigerados. La mayora de los casos de botulismo alimentario estn relacionados con el grupo I y el grupo II (Ramaswamy et al, 2013).

Para garantizar la seguridad de los alimentos enlatados de baja acidez, ha sido una prctica comn establecer procesos trmicos, para reducir la concentracin de esporas de Clostridium botulinum en al menos 12 decimales (Ramaswamy et al, 2013).

Los motivos de este estudio, sientan sus bases en la gran preocupacin que genera el desarrollo de este microorganismo para la inocuidad alimentaria, puesto que la aplicacin de un tratamiento trmico inadecuado o la falta de monitoreo de ciertos parmetros del medio (pH, actividad del agua, temperatura de almacenamiento), podran determinar la presencia de la neurotoxina botulnica en algunos alimentos y provocar daos e incluso la muerte de los consumidores.

III. DESARROLLO

a) Referente al microorganismoLa bacteria

Clostridium botulinum es una bacteria que se encuentra principalmente en el suelo, es de forma bacilar, es saproftica, esporgena, anaerbica y produce gas a partir de la fermentacin de los hidratos de carbono, sin embargo, a veces ni siquiera es observable (Frazier y Westhof, 1993).

Para desarrollarse correctamente, esta bacteria necesita un ambiente anaerbico, que est libre de inhibidores de crecimiento, que posea nutrientes, una temperatura ptima (la temperatura ptima de crecimiento del gnero Clostridium es de 37C), suficiente agua y la acidez adecuada, estos factores, contribuyen a apoyar el crecimiento y la produccin de toxinas, es por estos motivos, que para impedir el crecimiento de Clostridium botulinum en productos alimenticios, basta con monitorear uno o ms parmetros, es decir, controlar la acidez del medio (pH 4,6) y la actividad de agua (aw por debajo de 0,93), disminuir la temperatura mediante refrigeracin (temperatura menor a 4C) y utilizar conservantes qumicos (Rebagliati et al, 2008).

Toxinas producidas

La neurotoxina producida por esta bacteria, es una protena que se absorbe principalmente en el intestino delgado y paraliza los msculos involuntarios del organismo. Cabe destacar, que una propiedad de esta toxina es su termolabilidad, por lo mismo, la realizacin de un tratamiento trmico podra ser efectiva, sin embargo, segn el tipo de toxina que sea, se necesitar un tratamiento trmico diferente. Por ejemplo, a nivel de laboratorio, los tratamientos trmicos de 5 a 6 minutos a 80 C inactivarn la toxina botulnica tipo A, mientras que para inactivar la toxina botulnica tipo B, se necesitar un tratamiento trmico de 15 minutos a una temperatura de 90 C (Frazier y Westhof, 1993).

De acuerdo con la especificidad serolgica de las toxinas de Clostridium botulinum, se distinguen siete tipos, la toxina predominante, o bien, nica, se designa con la misma letra mayscula que el tipo de bacilo que la elabora (Frazier y Westhof, 1993):

El tipo A, es el nico tipo que suele producir el botulismo humano en la zona occidental de los EEUU. Es ms txico que el tipo B.

El tipo B, se encuentra con mayor frecuencia que el tipo A en la mayora de los suelos de todo el mundo y es menos txico para el hombre.

El tipo C, produce el botulismo de las aves, del ganado vacuno, del visn, y de otras especies animales, pero hasta ahora no se conocen casos en la especie humana.

El tipo D, se relaciona con la intoxicacin por forraje del ganado vacuno en la Unin Sudafricana.

El tipo E, que es txico para el hombre, se ha aislado principalmente en el pescado y en los productos derivados del mismo.

El tipo F, que excepto por lo que se refiere a su toxina es parecido a los tipos A y B, se ha aislado en Dinamarca y produce botulismo humano.

El tipo G, ha sido aislado del suelo en Argentina, pero no se ha relacionado con el botulismo humano.

Los distintos tipos de toxina que produce esta bacteria, se dividen en 4 grupos segn la funcin que ejercen (Popoff et al, 2013):

- Grupo I: Clostridium botulinum A, y las cepas proteolticas de Clostridium botulinum B y F.- Grupo II: Clostridium botulinum E, y las cepas glucidolticas de Clostridium botulinum B y F.- Grupo III: Clostridium botulinum C y D.- Grupo IV: Clostridium botulinum G.

Las neurotoxinas botulnicas, son uno de los venenos ms poderosos conocido por la humanidad. Todas las neurotoxinas botulnicas, causan la enfermedad a travs de una va comn, es decir, independientemente de la manera de adquisicin de la toxina, ya sea va circulacin (a travs del tracto gastrointestinal), o va linftica (a travs de una herida infectada), se produce el bloqueo de la liberacin de acetilcolina a nivel cerebral y desencadena en problemas musculares. La dosis letal para una persona por va oral se estima en 30 nanogramos, por va inhalatoria se estiman alrededor de 0,8 - 0,9 miligramos y por va intravenosa se estiman alrededor de 0,09 - 0,15 microgramos (Ram Kumar Dhaked et al, 2010).

b) Referente a la influencia del microorganismo en el ser humanoBotulismo

El botulismo es una enfermedad que paraliza los msculos, causada por las neurotoxinas generalmente producidas por anaerobios gram-positivos, que forman esporas bacterianas, tales como Clostridium botulinum, Clostridium baratii y Clostridium butyricum, sin embargo, la principal responsable de la produccin de esta enfermedad, es Clostridium botulinum, la cual origina el 99,5% de los casos (Koussoulakos, 2009).

Hay tres clases principales de botulismo que pueden afectar la salud humana, las cuales son nombradas a continuacin, sin embargo, se expone mayoritariamente la sintomatologa y las causas del botulismo contagiado por alimentos.

Botulismo infantil o del lactante Ocurre en un pequeo nmero de nios susceptibles, que albergan las esporas de Clostridium botulinum en su tracto gastrointestinal, generalmente debido a la ingestin de miel. Lamieles un alimento bastante seguro ya que constituye un medio poco propicio para el crecimiento microbiano y si presenta bacterias suele ser en pequeas cantidades, por lo mismo, es muy poco probable que ocasionebotulismoen un adulto, ya que nuestro sistema digestivo tiene suficientes defensas para hacer que esta insignificante cantidad de bacterias no se desarrollen. Sin embargo, losbebs menores de un aoson ms vulnerables a esta bacteria, ya que suaparato digestivono est totalmente desarrollado y no pueden hacer frente a la toxina que produce (Koussoulakos, 2009).

Botulismo por heridasOcurre cuando una herida es infectada con Clostridium botulinum y sta secreta la toxina. Esta enfermedad es bastante riesgosa, pues inicialmente es asintomtica, careciendo de las manifestaciones gastrointestinales iniciales (nuseas, vmitos, malestar abdominal, diarrea) que presenta el botulismo alimentario (Koussoulakos, 2009).

Botulismo alimentarioEl botulismo de origen alimentario, es causado por el consumo de alimentos que contienen una neurotoxina producida por Clostridium botulinum, frecuentemente, esta enfermedad es causada por la ingestin de alimentos enlatados en casa, procesados o almacenados de forma inadecuada, que crean un ambiente anaerbico en el que se desarrollan las esporas, germinan, se reproducen y sintetizan la toxina. La enfermedad clnica muestra parlisis del nervio craneal, seguido por parlisis muscular flcida descendente, lo cual puede alterar el funcionamiento de los msculos asociados a la respiracin en la laringe y tambin una disminucin de la secrecin salival, produciendo la sequedad de la mucosa bucal. Los sntomas ms comunes son: visin borrosa, disfagia y disartria. El perodo de incubacin dura entre 12 y 36 horas, despus de la ingestin inicial de la toxina; En general, los sntomas neurolgicos son precedidos por nuseas, vmitos, dolor abdominal y diarrea. El proceso de curacin vara de semanas a meses, dependiendo de la gravedad del caso, la cual depende de la cantidad de toxina ingerida por el paciente. En el caso de un ataque de botulismo leve, pueden estar presentes slo nuseas o leves sntomas neurolgicos, por lo que se puede perder un diagnstico real (Rebagliati et al, 2008).

Situacin en Chile

En Chile, el botulismo alimentario es una enfermedad poco frecuente, sin embargo, es considerado una emergencia mdica, la cual debe ser notificada inmediatamente. En la ltima dcada, han ocurrido algunos casos en el pas, los cuales se evidencian en un grfico realizado por el Instituto de Salud Pblica al ao 2013, en el anexo 1, seccin Anexos.

Las recomendaciones que el Ministerio de Salud del pas plantea, son las siguientes (Informe de situacin botulismo en Chile 2013, en lnea):- Correcta manipulacin y preparacin de los alimentos.- Hervir los alimentos para inactivar la bacteria.- No consumir alimentos envasados que tengan alterado el envase (abombado), el aspecto (cambio de coloracin/consistencia) o el olor (rancio).- Promover medidas de higiene domiciliaria y peridomiciliaria para evitar o minimizar la contaminacin con tierra o polvo ambiental, especialmente en zonas ridas, con bajas precipitaciones y humedad ambiental.- No exponer a los lactantes a fuentes reconocidas de esporas: miel e infusiones de hierbas medicinales, especialmente aquellas comercializadas a granel, ya que se ha demostrado tienen mayor contaminacin que las que se venden industrializadas.

Tratamiento de la enfermedad

Si se diagnostican tempranamente, el botulismo alimentario y el botulismo por heridas se pueden tratar con una antitoxina, la cual bloquea la accin de la neurotoxina que circula en la sangre, es decir, no revierte la accin de la neurotoxina que ya ha comenzado a actuar a nivel cerebral, por lo que acta previniendo que la enfermedad empeore, pero la recuperacin puede tomar an varias semanas. La antitoxina ms utilizada es la trivalente equina y permite tratar el botulismo producido por las neurotoxinas A, B y E, sin embargo, existe una antitoxina heptavalente, que es eficaz contra las 7 neurotoxinas conocidas. Otra forma de prevenir la propagacin de la enfermedad en el paciente, es que los mdicos induzcan los vmitos o utilicen enemas, con el fin de quitar el alimento contaminado del intestino; Las heridas deben ser tratadas generalmente de forma quirrgica, para eliminar la fuente de las bacterias productoras de toxinas. Para el tratamiento del botulismo infantil, generalmente no se aplica la antitoxina, sino que por va intravenosa se les pasan inmunoglobulinas a los nios que han sido diagnosticados con botulismo infantil (Medicinenet, en lnea).

Aplicacin teraputica

Pese a ser considerada un poderoso veneno, la neurotoxina botulnica, se ha ganado un espacio en el campo de aplicacin teraputica, luego de bastantes estudios a lo largo del tiempo. Las toxinas A, B, E y F, son dainas para el ser humano, adems, la administracin del tipo A de toxina botulnica en alrededor de 0,1 microgramo por va endovenosa, 1 microgramo por va inhalatoria 70 microgramos por va oral, pueden producir la muerte. A pesar de los altos riesgos de intoxicacin e incluso muerte al administrar la toxina botulnica tipo A, sta es aplicada con fines cosmticos y teraputicos, conocida comnmente como Botox (Allergan, Inc) en Amrica. El uso cosmtico de la neurotoxina botulnica, provoca la desaparicin disminucin de las arrugas producidas por la edad. En el ao 1989, la FDA (Food and Drug Administration), aprob el uso teraputico de la toxina tipo A producida por Clostridium botulinum en el tratamiento del estrabismo, del blefaroespasmo y del espasmo hemifacial (Moyano et al, s/ao).

A continuacin, se presenta una breve explicacin sobre en qu consiste cada enfermedad anteriormente nombrada y cmo ayuda en su tratamiento la toxina botulnica tipo A:

EstrabismoEs una alteracin en que se presenta falta de coordinacin entre los msculos oculares, lo que impide fijar la mirada de ambos ojos al mismo punto en el espacio, ocasionando una visin binocular incorrecta que puede afectar adversamente en la percepcin de la profundidad. La desviacin de los ojos, puede ocurrir en cualquier direccin: horizontalmente hacia adentro (estrabismo convergente, "nio bizco"), o hacia fuera (estrabismo divergente), o bien, verticalmente (estrabismo vertical, un ojo desplazado hacia arriba o hacia abajo), adems, se pueden presentar combinaciones de estos tipos. Al inyectar toxina botulnica tipo A en un msculo extraocular, se induce un desequilibrio de fuerzas entre los msculos antagnicos, el cual es transitorio; Se produce una hipercorreccin de la desviacin, tambin transitoria, que poco a poco va disminuyendo a medida que el msculo recupera la actividad contrctil. Este periodo de hipercorreccin, es fundamental para la resolucin del estrabismo, si ha sido suficientemente duradero, se obtiene un buen resultado en un porcentaje elevado de casos, sin embargo, en otros, se observa que la alineacin es pasajera y que el ojo vuelve el ngulo inicial, aunque, en general, en menor cuanta. En ese momento se debe plantear si se debe reinyectar o corregir el defecto residual mediante ciruga (Clnica Oftalmolgica Pasteur, en lnea).

EspasticidadEs un trastorno motor, que se produce debido a alguna alteracin en el sistema nervioso. Los espasmos, se refieren a la tensin y rigidez de los msculos, de forma involuntaria. Con la aplicacin de la toxina botulnica tipo A, se relaja el msculo que est hiperactivo, hacindolo ms susceptible a ser elongado y permitiendo restaurar, en parte, el balance muscular entre msculos agonistas y antagonistas. El espasmo hemifacial, es un trastorno crnico del movimiento que se caracteriza por contracciones involuntarias, irregulares, tnicas o clnicas de los msculos inervados por el nervio facial homolateral. Es una enfermedad benigna, pero que causa una gran discapacidad social. Las opciones de tratamiento abarcan desde el manejo farmacolgico, hasta el quirrgico (descompresin del nervio facial), este ltimo eficaz, pero con efectos secundarios potencialmente graves como sordera y paresia facial. En este contexto, la toxina botulnica tipo A se ha convertido en el tratamiento elegido en los casos de ausencia de respuesta al tratamiento farmacolgico habitual; Presenta una respuesta eficaz y segura, adems de efectos secundarios mnimos y benignos, incluso en aquellos pacientes con ms de 10 aos de tratamiento (Moyano et al, s/ao).

BlefarospasmoEs una distona craneal focal bilateral, que se caracteriza por contracciones espasmdicas, fuertes e involuntarias de los msculos orbiculares del ojo, que causan frecuentemente el cierre prolongado de los prpados, generando alteraciones visuales e incomodidad, adems del aislamiento social; Cuando est asociado a contracciones de otros msculos faciales, se conoce como sndrome de Meige. Para tratar esta enfermedad, se inyecta toxina botulnica tipo A en el msculo orbicular del prpado superior e inferior. Actualmente, es el tratamiento de primera lnea en el blefarospasmo, con una eficacia mayor al 90% y con escasos efectos secundarios locales que se revierten espontneamente, sin embargo, el efecto de la toxina es transitorio y dura algunos meses, por lo que se requiere repetir las inyecciones peridicamente (Moyano et al, s/ao).IV. CONCLUSIONES

1. Realizando un adecuado tratamiento trmico, utilizando algn preservante y/ monitoreando los parmetros del medio que afectan a Clostridium botulinum (pH, temperatura, actividad del agua), no se corren riesgos al momento de realizar alimentos enlatados o refrigerados.

2. No se tiene un catastro real de cuntos consumidores han sido afectados por botulismo alimentario, puesto que si no se ingiere una cantidad mortal de la neurotoxina, se puede presentar botulismo leve, el cual provoca sntomas neurolgicos leves o en algunos casos slo nuseas y puede ser confundido con otra enfermedad, perdiendo el diagnstico real del paciente.

3. Si el botulismo alimentario es detectado tempranamente en los consumidores afectados, estos podran curarse mediante la aplicacin de la antitoxina botulnica, la cual es capaz de prevenir la propagacin de la enfermedad, pero no puede revertir los sntomas de la toxina que ya comenz a actuar.

4. Si se inyecta en las proporciones recomendadas y se sigue el protocolo correspondiente, la toxina A producida por Clostridium botulinum, presenta un efecto teraputico, mejorando sntomas de distintas enfermedades, y tambin, un efecto cosmtico, al ser utilizada como Botox, para aligerar las arrugas del rostro producidas por el envejecimiento.

V. BIBLIOGRAFA

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