Ботулински токсин

Ботулински токсин (BoNT) — невротоксична белковина која ја произведува бактеријата Clostridium botulinum, и познато е дека е доста невротоксичен. Доколку се внесе интравенозно кај мајмуните, типот А од отровот ослободува 45-56 ng од LD, околу 32 ng од C1, 3200 ng од D и 88 ng од E, прикажувајќи ги горенаведените типови како едни од најмоќните невротоксини кои се познати. Популарно познат по едно од неговите трговски имиња, ботокс, ботулинот денес често се употребува во различни козметички и медицински постапки. Комерцијалната форма на пазарот се наоѓа под името Ботокс, помеѓу другите имиња.

Ботулински токсин

Клинички податоци
Начин на издавање	US: само ℞
Начин на примена	IM (approved),SC, intradermal, into glands
Назнака
CAS-број	93384-43-1
ATC код	M03AX01
DrugBank	DB00083
Хемиски податоци
Формула	C6760H10447N1743O2010S32
Моларна маса	149.322,3223 kDa

Историја

Јустиниус Кернер го опишал ботулинот како „колбасен отров“ и „мрсен отров“, бидејќи бактеријата која што го произведува отровот често предизвикува труење, доколку се размножи во несоодветно третирани или подготвени месни производи. Кернер, кој бил физичар, е првиот кој ја согледал можната терапевтска употреба на ботилинумот и го споил името ботулизам (од латинскиот збор botulus, што значи „колбас). Во 1897 година, Емил ван Ерменгем ја идентификувал бактеријата Clostradium botulinum како произведувач на ботулинот. Во 1928 година, П.Тесмер Снајп и Херман Сомер за првпат го прочистиле отровот. Во 1949 година, групата на Бурген открила дека ботулинот го блокира пренесувањето на нервниот импулс во мускулите.

Терапевтско истражување

Во доцните шеесетти години од дваесеттиот век, Ален Скот, М.Д. офталмологист од Сан Франциско, и Едвард Шанц, се првите кои работеле на стандардизирана подготовка на ботулин за терапевтски цели. До 1973 година, Скот (денес во Институтот Смит-Кетлевел) го употребил ботулинот од типот А (BTX-A) во експерименти со мајмуни, и, во 1980 година, официјално го употребил BTX-A за првпат кај човек со цел да третира страбизам „вкрстени очи“, состојба во која очите не се соодветно израмнети едно со друго, што е придружено со „неконтролирано трекање“ (блефароспазма).

Блефароспазам и страбизам

Можноста за употреба на ботулинот како терапевтски агент била истражена во раните осумдесетти години од дваесеттиот век, од група универзитетски офталмологисти собрани ширум САД и Канада. До 1985 година емпириски е одреден научниот протокол за точка и доза на инјектирање при третманот на блефароспазма и страбизам. Проценети се страничните ефекти и се верувало дека се ретки, меки и можат да се третираат. Благотворните ефекти на инекцијата траеле само 4-5 месеца и на тој начин пациентите кај кои била дијагностицирана блефароспазма морале да се вратат два или трипати годишно во клиниката за повторно инјектирање.

Во 1986 година микро-произведувачот и дистрибутер на ботулин на Скот не бил повеќе во можност да го набавува лекот поради неможноста да се измират долговите за осигурување на производот. Пациентите станувале очајни поради постепеното искорисутвање на залихите на ботокс, што го принудувало да ги откаже пациентите кои требало да се појават за следна инекција. Во период од четири месеца американските пациенти со блефароспазма морале да се погрижат да ја добијат својата инекција со учество на доктори во канадските ценри за очни заболувања сѐ додека не бидат решени проблемите со долговите.

Во декември 1989 година, ботоксот произведен од Алерган, Инк., бил одобрел од ФДА (FDA - U.S Food and Drug Administration) за третирање на страбизам, блефароспазма и хемифацијални згрчувања кај пациенти над 12 години.

Козметика

Козметичниот ефект на BTX-A врз брчките најпрво бил документиран од специјалистот по пластична хирургија од Сакраменто во Калифорнија, д-р Ричард Кларк, и објавен во списанието Пластична и реконструктивна хирургија во 1989 година. Канадските сопрузи офталмологисти и дерматолошки физичари Карутерс ЈД и Карутерс ЈА во 1992 година први ја објавиле студијата за BTX-A за третман на глаберални линии од муртење. Наводно, слични ефекти се проучувани од бројни независни групи (Брин и групата од универзитетот Колумбија). На 12 април, 2002 година ФДА го објавила одобрувањето за ботулинот од типот А (козметика со ботокс) за привремено подобрување на појавата на мали и подлабоки брчки од муртење помеѓу веѓите (глабеларни линии). Козметичката употреба на ботулинот од типот А се прошилила меѓу многу славни личности, како што е Ким Кардашијан, гледајќи го тоа како помалку драстично и/или вештачко од други видови на пластична хирургија.

Грчеви во мускулите

Расте наклонетоста кон употребата на BTX-A за третирање на пореметувања со болки во мускулите, со одобрување во многу европски земји. Ефикасноста на BTX-A во третирањето на различни медицински состојби (вклучувајќи мигрена, нарушена функција на простатата, астма и други) е во областа на континуирано испитивање.

Синдром на горниот моторен неврон

BTX-A често се употребува за третирање на мускули зафатени од Синдромот на горниот моторен неврон, кај мускули со нарушена способност за делотворно издолжување. Мускулите кои се зафатени со синдромот често се ограничени со слабост, загуба на реципрочна инервација, намалена контрола на движењето и спастичност. Движењето на зглобовите може да биде отежнато поради посерионата мускулна неурамнотеженост поврзана со синдромот кога некои мускули се забележливо премногу активни. Инјектирањето на премногу активен мускул за да се намали неговото ниво на контракција може да овозможи подобрено реципрочно движење, а со тоа и подобрена можност за вежбање. Во јуни, 2009 година, неговата употреба за третирање на мускули со спастичност му овозможи на еден доктор од Велика Британија успешно да му помогне на еден Австралијанец кој користел количка за да се движи откако доживеал удар пред 20 години.

Потење

Бушара и Парк се првите кои покажале дека инекциите со ботулин го спречуваат потењето додека во 1993 година лекувале пациенти со хемифцијални сгрчувања во болницата Саутхенд во Англија. Понатаму тие ја покажале ефикасноста на ботулинот при лекување на хиперхидроза (претерано потење). BTX-A подоцна бил одбрен за лекување на претерано потење под пазувите.

Цервикална дистонија

Ботулинот од типот B бил одобрен од ФДА за третирање на цервикална дистонија () на 21 декември, 2000 година. Трговските имиња за BTX-B се миоблок во САД, и невроблок во ЕУ.

Произведувачи

Во САД ботокс произведуваат Алерган, Инц. и за терапевтска и за козметичка употреба.

Диспорт, терапевтска формулација на типот А, развиен и произведен во Ирска, има дозвола за лекување на фокална дистонија и одредена козметичка употреба во многу области ширум светот.

Институтот Ланзхоу (Кина) произведува BTX-A производ, ботулин од типот А од 50U и 100U.

Невроноксот, BTX-A производ, во 2009 година е воведен од Меди-Токс Инц. од Јужна Кореја.

Денатурирање

Ботулинот се денатурира на температура повисока од 60º (140 °F).

Извори

Ботулин се проидведува од бактеријата: Clostridium botulinum, C.butyricum, C.baratii и C. argentinense.

Хемиски преглед и смртоносно дејство

Постојат седум серолошки различни видови на ботулинот, именувани од А до G. дополнително, шест од седумте типа имаат поттипови со опишани пет поттипа од BoNT A. Ботулинот е полипептид со две врски со 100kDa тежок цикличен прстен придружена од дисулфидна врска до 50-kDa лесен цикличен прстен. Лесниот цикличен прстен е ензим (протеаза , пептидаза или белковинааза) кој напаѓа еден од сврзните белковини (SNAP-25, синтаксин или синаптобревин) кај невромускулното сврзување, спречувајќи ги на тој начин меурите да се прицврстат за мембраната и да произведат ацетилколин. Со спречувањето на испуштањето на ацетилколинот, ботулинот стапува во контакт со нервните импулси и предизвикува мека парализа на мускулите во ботулизам, што е спротивно на спастичната парализа која што се сретнува кај тетанусот.

Тој е најактивната позната токсична супстанција, со средна смртоносна доза од 1 ng/kg кога се внесува интравенозно и 3 ng/kg со инхалација. Ова значи дека во зависност од методот на внесување во телото, дури и незначителни 90-270 нанограми од ботулин можат да бидат доволни за да се убие просечен човек од 90 кг (200 lb).

Ботулизмот предизвикан од храна обично резултира поради внесување на храна која е загадена со спори (како што се издупчените конзерви) во анаеробична околина, дозволувајќи им на спорите да се создадат и да пораснат. Бактеријата која расте (вегетира) произведува токсин. Внесувањето на преформираниот токсин го предизвикува ботулизмот, а не внесувањето на спорите или вегетативната бактерија. И новиот и ботулизмот кај кој се забележуваат рани се појавуваат поради инфекција со спори, кои последователно се создаваат и резултираат со производство на токсин и симптоми на ботулизам.

Соодветното чување во фрижидер на температура под 3 °C (38 °F) го спречува развивањето на Clostridium botulinum. Организмот исто така е чувствутелен на високо ниво на сол и ниско ниво на pH. Самиот токсин брзо се уништува со типлина, како што е целосното готвење. Од друга страна, спорите кои произведуваат токсин се издржливи на топлина и преживуваат во вода која врие и на подолг период. За среќа, внесувањето на спорите е безбедно, освен кај деца, бидејќи околините кои се полни со кислород и киселини во системот за варење кај возрасен човек го спречуваат растењето на спорите и произведувањето на ботулинот.

Ботулинот е познат како потенцијално биолошко оружје. Намерното изложување на отровот во биолошки напад најчесто може да се случи со затруена храна и вода, или со вдишување на самиот отров.

Медицинска употреба

Иако ботулинот е природна смртоносна супстанција, тој може да се употреби како делотворен и моќен лек. Истражувањата во шеесеттите години од 20 век покажаа дека инјектирањето на прекумерно активни мускули со минимална доза од ботулин од типот А резултира со намалена мускулна активност со блокирање на испуштањето на ацетилколин од невронот со спречување на меурите каде што се наоѓа ацетилколинот да се спојат со мембраната каде што може да се испушти невро пренесувачот. Таа постапка делотворно ќе го ослабне мускулот за период од три до четири месеца.

Во козметиката, инекцијата со ботокс, која содржи мала доза од ботулин, може да се употреби за да се спречи појавувањето на брчки со парализирање на мускулите на лицето. Од 2007 година тој е најчесата козметичка операција, со 4,6 милиони процедури во САД, според Американското здружение на пластични хирурзи. Квалификациите на лица кои инјектираат ботокс варираат според округ, земја и држава. Козметичките лица кои овозможуваат инекции со ботокс вклучуваат дерматолози, платични хирурзи, козметички физичари, медицински сестри практиканти, медицински сестри, асистенти физичари и медицински бањи. Превенцијата од брчки со ботокс трае околу три до четири до шест месеца.

Дополнително на неговите медицински нанесувањам ботоксот сега се употребува во третманот, на пр., грчеви и дистонија, со ослабување на зафатените мускули, за 60-70 дневен делотворен период на лекот. Основните услови се:

• Цервикална дистонија (ревматизам на вратните мускули придружен со грчеви) (невромускулно заболување кое ги вклучува главата и вратот) • Блефароспазма (претерано трепкање) • Сериозна примарна аксиларна хипердроза (прекумерно потење) • Страбизам (шашливост) • Ахалазија (неможност на долниот езофагијален сфинктер да се релаксира - односно цело време е контрахиран) • Локалното интрадермално инјектирање на BTX-A помага кај хроничните фокални болни невропатии. Аналгетските ефектине се зависни од промените на мускулниот тонус. • Мигрена и други заболувања на главата, иако доказите се спротивни на оваа индикација

Други употребувања на ботулинот од типот А се широко познати, но не се посебни одобрени од ФДА (недозволена употреба) вклучуваат лекување на:

• Педиатрична невоздржаност, невоздржаност поради прекумерна работа на мочниот меур, и невоздржаност поради неврогенски мочен меур • Анален отвор • Вагинизам – за намалување на грчевите кај вагиналните мускули • Спастични заболувања поврзани со повреда или заболување на централниот нервен систем, вклучувајќи траума, напад, повеќекратна склероза, Паркинсова болест или церебрална парализа • Фокална дистонија кој влијае врз екстремитетите, лицето, вилицата и гласните жици • болка во темпоро - мандибуларниот зглоб "зглоб помеѓу темпоралната коска на черепот и мандибулата т.е долната вилица • Лекување на рани • Прекумерно лачење на плунка • Нарушена функција на гласните жици (VCD) вклучувајќи спазмодична дисфонија и тресење • Намалување на мускулот масетер (џвакачки мускул) за да се намали обемот на долната вилица

Лекувањето и превенцијата на хроничната главоболка и хроничната мускулно скелетна болка се произлезени употреби на ботулинот од типот А. Покрај тоа, постојат докази дека вотоксот може да помогне во губењето на килограмите со зголемување на времето на празнење на желудникот.

Смртни случаи

Во септември 2005 година, еден весник во Журналот на американската академија за дерматологија од ФДА изјави дека употребата на ботокс резултирала со 28 смртни случаи во периодот од 1989 и 2003 година, иако никој не бил препишан на козметичка употреба.

На 8 февруари, 2008 година, ФДА објави дека ботоксот е поврзан во некои случаи со негативни реакции, вклучувајќи тешкотии во дишењето и смрт, после третман со различни услови употребувајќи широк опсег на дози,“ поради неговата способност да се прошири во области различни од местото на инјектирање.

Во јануари 2009 година, владата на Канада предупреди дека ботоксот може да има негативни ефекти доколку се прошири во други делови од телото, што може да предизвика слабост на мускулите, тешкотии во голтањето, заболувања на говорниот апарат и проблеми со дишењето.

Неколку смртни случаи се поврзани со употребата на лажен ботокс, а еден од случаите беше прикажан во шоуто на Спајк ТВ, „1000 начина на умирање“.

Несакани ефекти

Несаканите ефекти, кои во принцип се незначителни и привремени, можат да бидат предвидени според начинот на дејствување (парализа на мускулите) и хемиската структура (белковина) на молекулата, што општо земени резултира во две големи групи на несакани ефекти: парализа на погрешната група на мускули и алергиска реакција. Појавувањето на модринки на местото на инјектирање е несакан ефект поради начинот на нанесување, не поради отровот. Во козметичката употреба, тоа може да резултира во несоодветна експресија на лицето како што е отекување на очниот капак, двојно гледање на нештата, нееднаква насмевка или губење на способноста на затворање на очите. Таквата ситуација се задржува околу шест недели. Појавувањето на модринки се превентира со нанесување на притисок на местото на инјектирање, но сепак може да се случи и трае околу 7 до 10 дена. Доколку се инјектира мускулот на вилицата, губењето на функцијата на мускулите резултира со губење или намалување на силата за џвакање на цврста храна. Сите козметички третмани со се ограничено траење и можат да бидат кратки со период од шест недели, но обично делотворниот период опфаќа три и осум месеца. Кај екстремно малите дози кои се употребуваат како лек, ботулинот има многу мал степен на отровност.

Други негативни ефекти поради козметичката употреба вклучуваат главоболка, дисфагија, синдроми слични на оние на грип и алергиски реакции.

Покрената е петиција од Јавните граѓани до ФДА со барање за регулаторна акција која се однесува на можното проширување на ботулинот (Ботокс, Миоблок) од местото на инјектирање до други делови на телото (HRG објавување #1834): Паблик Ситизен На лицата кои се бремени, алергични на јајца или имаат невромускуларни заболувања им се препорачува да избегнуваат употреба на ботокс.

Биохемиски механизам и токсичност

Тешкиот цикличен прстен на токсинот е делумно важен за целење на токсинот до посебни видови на аксон станици. Токсинот мора да влезе во станиците за да предизвика парализа. По поврзувањето на тешкиот цикличен прстен на токсинот со белковините на површината од станиците, токсинот може да се внесе во невроните по пат на ендоцитоза. Лесниот цикличен прстен е способен да ги оддели ендоцитните клетки и да достигне до цитоплазмата. Во лесниот цикличен прстен на токсинот има дејство на незимот протеаза. Типот А протолитички ја деградира белковината SNAP-25, вид на белковина-стапица. Белковината SNAP-25(Синаптосоматски асоцијативна белковина - САП) е потребен за одделување на клетките што овозможува испуштање на невротрансмитери од краевите на нервниот аксон (посебно кај ацетилколин). Ботулинот на посебен начин ги раскинува овие белковини (SNARE-белковини) и на тој начин спречува спојување на невролачните клетки со мембраната на плазмата од нервната синапса. И испуштање на нивните невотрансмитери.

Иако влијае врз нервниот систем, некои третмани со нервни агенси (имено, инјектирање на атропин и хлорид на метиодидот кој е дериват на метил јодид) би ја зголемило смртноста со поттикнување на механизмот на токсичност на токсинот. Нападите од кои го вклучуваат ботулинот се различни од оние кои го вклучуваат нервниот агент во опремата за детекција NBC (како што е хартија М-8 или ICAM) и не се покажуваат како „позитивни“ кога се тестира примерок од агенсот. Понатаму, симптомите на ботулизамот се развиваат релативно бавно, во текот на неколку дена, во споредба со ефектите на нервниот агент, кои можат да бидат инстантни.

Лекување на труење со ботулин

Доколку симптомите на ботулизамот се дијагностицираат рано, за да се излечи заболување поради внесена храна може да се употреби коњски противотров, ириигатор (клистер) и отстранување на содржината од цревата. Инфекциите со рани се третираат по хируршки пат. Како методи на превенција се набројуваат нформациите кои се однесуваат на методите на безбедно конзерворање и јавното образување за болеста. Тестовите за дијагноза на ботулизамот вклучуваат скенирање на мозокот, тест за спроводливоста на нервите и тест за myasthenia gravis со цел да се разликува ботулизмот од другите болести кои ги имаат истите симптоми.

Се употребува електромиографија (EMG) за да се разликува myasthenia gravis и синдромот Гуилајн-Бер, заболувања кои ботулизмот често ги имитира. Најдобри методи за идентификување на отровноста на примероци од серум, култури од ткивото на раната, тест на отровност и култури од примероци од столицата. Лабораториските тестови на серумот или столицата на пациентот кои се инјектираат во глувци исто така го покажуваат присуството на ботулизам.

Стапката на фатални случаи од труење со ботулизам во периодот од 1950 до 1996 изнесувала 15,5 %, помалку од околу 60% во изминатите 50 години. Оптшо земено, смртта е второстепена во проблемите со респираторниот систем поради парализа на респираторните мускули, и третманот се содржи од внесување на антитоксин и вештачка вентилација до екскрецијата или метаболизирањето на невротоксините. Доколку се започнат навреме, овие третмани се доста ефективни, иако антисерумот не може да влијае на полипептидите BoNT кои веќе навлегле во клетките. Во некои случаи, финкционалното лекување може да трае неколку недели или месеци и повеќе. Постојат два примарни антитоксини за ботулин кои се достапни за третирање на ботулизам.

• Тривалентен антитоксин кој се добива од коњско ткиво со употреба на целосни антитела (дози Fab&Fc). Овој антитоксин е достапен во локалните установи преку Одделот CDS во САД.
• Вториот антитоксин е хептавалентен (А,B,C,D,E,F,G) антитоксин, кој се добива од коњски антитела IgG. Тоа е помалку имуноген антитоксин кој е делотворен против сите познати видови на ботулизам кај кои не е контраиндикативен. Достапен е од армијата на САД. На 1 јуни, 2006 година, Одделот за здравје и човекови услуги на САД додели договор од 363 милиони долари со Корпорацијата Канген за 200 000 дози од хептавалентен антитоксин за доставување во период од пет години во Стратеџик Нешнел Стокпајл, со започнување во 2007 година.

Поврзано

• Ботулизам

Надворешни врски

• A Poison that can Heal Архивирано на 20 октомври 2007 г.
• Does Botox get into the brain? Troubling research contradicts earlier findings about the treatment
• Government backs vital plans to make Botox safer Архивирано на 4 март 2012 г.
• BotDB: extensive resources on BoNT structures, inhibitors, kinetics, and literature