肉毒梭菌的形态特征与生物分型及作用机制！

肉毒梭菌一般指肉毒杆菌。肉毒杆菌是一种生长在缺氧环境下的细菌，在罐头食品及密封腌渍食物中具有极强的生存能力，是毒性最强的细菌之一。肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌肉毒毒素，该种毒素是已知的最剧毒物，可抑制胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱，导致肌肉松弛型麻痹。军队常常将这种毒素用于生化武器。人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏，出现眼睑下垂、复视、斜视、吞咽困难、头晕、呼吸困难和肌肉乏力等症状，严重者可因呼吸麻痹而死亡。

科学家和美容学家正是看中了肉毒杆菌毒素能使肌肉暂时麻痹这一功效。医学界原先将该毒素用于治疗面部痉挛和其他肌肉运动紊乱症，用它来麻痹肌肉神经，以此达到停止肌肉痉挛的目的。可在治疗过程中，医生们发现它在消除皱纹方面有着异乎寻常的功能，其效果远远超过其他任何一种化妆品或整容术。因此，利用肉毒杆菌毒素消除皱纹的整容手术应运而生，并因疗效显著而在很短的时间内就风靡整个美国。

肉毒杆菌A型毒素毒性极强，它能破坏一种名为SNAP－25的蛋白质，从而切断神经细胞间的通信使肌肉麻痹。肉毒杆菌A型毒素的这一功能已被用于治疗斜视和肌肉痉挛等，后来整容医师开始用这种毒素麻痹面部肌肉以达到除皱效果。意大利研究人员通过动物实验发现，肉毒杆菌分泌的A型毒素，也就是美容除皱注射剂Botox的主要成分，被注射入皮肤后可能还会进入中枢神经系统，甚至抵达脑干。这一发现使肉毒杆菌毒素除皱的安全性问题再次引发社会争议。

一、菌株介绍

肉毒杆菌(Clostridiumbotulinum)是一种革兰阳性粗短杆菌，严格厌氧，有A~G7个亚型，每个亚型都可产生一种剧毒的大分子外毒素，即肉毒毒素(botulinumtoxin)。这种毒素可引起人和动物发生以松弛性麻痹为主症的肉毒中毒(botulism)，虽然并不常见，但却是一种致命的中毒性疾病。

肉毒杆菌(Clostridiumbotulinum)是肉毒梭状芽孢杆菌的简称，也称肉毒梭菌，广泛分布于土壤、海洋湖泊沉积物和家畜粪便中。在厌氧环境中，肉毒杆菌可产生一种强烈的外毒素，即肉毒毒素。

二、形态特征

肉毒杆菌为革兰阳性粗短杆菌，有鞭毛、无荚膜、产芽孢。芽孢呈椭圆形，比繁殖体宽，位于次极端，使细胞呈网球拍状。在普通固体培养基上，形成类圆形菌落，表面呈半透明、颗粒状、边缘不整齐、向外扩散、呈绒毛网状，且常常扩散成菌苔。在血平板上，出现与菌落几乎等大或者较大的溶血环。在卵黄琼脂培养基上，可产生脂酶，在菌落表面入周围形成彩虹薄层。

三、生物分型

肉毒杆菌现有2种生物分型方法，根据所产毒素的抗原性差异，肉毒杆菌家族分为A、B、C、D、E、F、G七个亚型。根据生理学特征，可分为蛋白分解高株和非蛋白分解菌株。前者包括A型及某些B、F型肉毒杆菌；后者包括B型及部分E、F型肉毒杆菌。

四、生长繁殖

通常，肉毒杆菌在有氧环境中、低于4°C或pH<4.5条件下不生长。只有在厌氧、低盐、偏酸的特殊条件下，才可生长繁殖并产生肉毒毒素。其中，具有蛋白分解功能的肉毒杆菌最适产毒培养温度为37°C,不具有蛋白分解功能的菌株最适产毒培养温度为30°C，甚至在3~4的低温条件下也可产生肉毒毒素。

五、芽胞特性

肉毒杆菌芽孢在自然界生命力极强，在干燥环境中可存活30年以上，沸水中可存活3~4h。对紫外线、乙醇和酚类化合物不敏感，甚至对辐射照射也有一定抵抗力。在180摄氏度下干热5~15min,100摄氏度下湿热5h,或高压蒸汽121摄氏度、30min,才能杀死肉毒杆菌芽孢。此外，芽孢对加氯水、次氯酸盐也非常敏感。

六、肉毒毒素

肉毒毒素是肉毒杆菌产生的一类结构相关、抗原性不同的外毒素，也称肉毒神经毒素(botulinumneurotoxin)。除肉毒杆菌外，某些酪酸杆菌(C.butyricum)和巴拉特杆菌(C.barati)也可产生肉毒毒素。肉毒杆菌通常先产生无毒的前体毒素(progenitortoxin)，该前体毒素是由神经毒素、血凝素、非毒素非血凝素形成的一种相对分子质量(Mr)为30万~90万的毒素复合物。  

1、性质与结构

肉毒毒素是一种神经毒素，其纯品是一种白色晶体粉末，无味、易溶于水，稳定性较差，不耐热，80、10min或煮沸几分钟即可失活。但毒素复合物的稳定性好，可长期贮存而不失活或仅有少量活性损失。A~G型肉毒毒素由一条单一的多肽链组成，Mr15万。经细菌本身的内源或外源蛋白酶作用裂解成以二硫键相连的双链结构，其中，Mr5万的轻链为毒性活性区，具有锌离子依赖的肽链内切酶活性，可抑制神经传导的释放;Mr10万的重链又分为跨膜和结合两个功能区，分别负责与细胞受体结合并将轻链转运至细胞内以发挥其酶活性。单独的轻链和重链均无毒性，只有双链形式才显示生物活性。

2、作用机制

肉毒毒素主要是通过与外周神经系统运动神经元突触前膜受体结合，作用并切割神经细胞中的特异性底物蛋白，阻止神经介质一-乙酰胆碱的释放，阻断胆碱能神经传导的生理功能，引起全身肌肉松弛性麻痹，而呼吸肌麻痹是肉毒中毒患者死亡的主要原因。A~G型肉毒毒素具有相同的作用机制，只是识别的特异底物蛋白有所不同。这些底物蛋白统称为(solubleNSF-attachmentproteinreceptor,SNARE)蛋白10-121。由于Mr大，肉毒毒素分子不能以扩散方式，而是以“内凹”和受体介导的细胞摄入方式通过肠黏膜上皮屏障进入血液循环(不能穿透血脑屏障)，呈现致死效应。

3、毒性特征

在所有型别肉毒毒素中，A型肉毒毒素是已知天然毒素和化学毒剂中毒性最强的毒性物质，小鼠腹腔注射的LDs。为0.001ug/kg,其毒性是有机磷神经毒剂VX(小鼠LDso，15μg/kg)的1.5万倍和沙林(小鼠LDso，100μg/kg)的10万倍13.14。1g结晶的A型肉毒毒素可以杀死100万人和2000亿只小鼠12。在实验动物的敏感性上，兔、豚鼠对肉毒毒素的毒性最为敏感，猴、小鼠次之，猫最不敏感。关于肉毒毒素对人的致死剂量还没有科学的试验数据，仅有根据灵长类动物致死试验的推算结果。该毒素对成年人的致死剂量因途径而异。一般估计为:静脉或肌肉注射的致死剂量0.09~0.15μg，吸入的致死剂量0.70~1.0μg，口服的致死剂量70μg。其中以注射途径最为敏感，气溶胶吸入次之，消化道摄入最差。肉毒毒素本身无皮肤渗透毒性，也无传染性。

4、治疗用途

1989年，美国FDA批准A型肉毒毒素(商品名BOTOX)作为第一个微生物套素临床药物上市。数年后英国、中国也推出同类产品。BOTOX等肉毒毒素产品已成为斜视、眼睑痉挛、面肌痉挛、颈部肌张力障碍等疾病的一线治疗药物。2002年BOTOX美容除皱适应症又得到批准，并将肉毒毒素的临床应用推向高潮181。自2009年以来，注射肉毒毒素除皱美容已超过果酸换肤成为，美国最受欢迎的美容方法，每年约有1200万人借助肉毒毒素除皱。随着应用范围的不断扩大，肉毒毒素治疗药物的使用范围已扩展到神经科、眼科、康复科、消化科、泌尿科、耳鼻喉科、皮肤科、儿科以及整形外科等100余种疾病。在医药历史上，还很少有一种药物能像肉毒毒素那样涉及如此多的临床适应症，并影响到人类的健康和生活质量，因此，肉毒毒素药物被誉为20世纪90年代神经科学和美容领域中的最重要成果。