Klassischer Botulismus, Clostridium botulinum und Botulinumtoxin

Botulismus – immer noch und immer wieder relevant und aktuell?!

Der (Klassische) Botulismus ist eine seltene, jedoch sehr ernste Erkrankung bei Mensch (und Tier), welche durch das Gift des grampositiven, anaeroben Stäbchenbakteriums Clostridium (C.) botulinum hervorgerufen wird. Dieses Gift, das wissenschaftlich Botulinumtoxin (BTN) oder Botulinum-Neurotoxin (BoNT) genannt wird, ist ein hochgiftiges Stoffwechselprodukt von Clostridium (C.) botulinum.

Der Botulismus ist eine durch dieses Nervengift verursachte Vergiftung (Intoxikation) und keine Infektionskrankheit! Das Nervengift blockiert die Signalübertragung von Nervenzellen auf die Muskelzellen, so dass es in Folge zu Lähmungen von Armen, Beinen und der Atemmuskulatur bis hin zum Herzstillstand kommt.

Obwohl diese Vergiftung beim Menschen, die meist in Form einer schweren Nahrungsmittelvergiftung ( i.d.R. durch Verzehr von schlecht konservierten Lebensmitteln bzw. verdorbenen Fleisch- und Wurstwaren) in Erscheinung tritt, seit langem bekannt ist und auch der verantwortliche Erreger bereits Ende des neunzehnten Jahrhunderts beschrieben wurde, gibt es auch in der heutigen Zeit immer wieder Fälle von Botulismus. Dem Umstand verdankt die Krankheit auch ihren Namen, da “botulus” der lateinische Begriff für Wurst ist.

Die oft tödlich verlaufende Vergiftung stellt in manchen Regionen der Erde tatsächlich ein ernstzunehmendes Problem dar.

Vorkommen von Clostridien

Clostridien sind Bakterien, die bevorzugt unter anaeroben Bedingungen (ohne Anwesenheit von Luftsauerstoff) wachsen, aber sich auch bei Anwesenheit von Sauerstoff vermehren können. Über ihre gebildeten Sporen können sie auch extreme  Bedingungen, z.B. hohe Temperaturen von mehr als 100°C überdauern. Dies ermöglicht ihnen die Besiedlung diverser Habitate: Clostridien kommen im Erdboden und in Gewässern vor und besiedeln durchaus als „Nichtschädling“ auch den Verdauungstrakt des Menschen sowie von höheren Tieren.  Neben diesen apathogenen Spezies gibt es auch einige pathogene Spezies, die zu Erkrankungen bei Menschen oder Tieren führen. Die pathogenen Eigenschaften von Clostridien hängen in der Regel mit ihrer Fähigkeit zur Toxinbildung zusammen. Diese können beispielsweise zu lebensbedrohlichen Infektionen wie Tetanus (Clostridium tetani), Rauschbrand (Clostridium chauvoei) oder Gasbrand (z.B. Clostridium perfringens oder Clostridium septicum) führen.

Das gefürchtete Bakterium Clostridium botulinum

Clostridium botulinum ist ein Umweltkeim, der weit verbreitet im Erdboden oder in Sedimenten von Gewässern vorkommt. Auch in der Darmflora gesunder Tiere, v.a. bei Vögeln, und auch beim Menschen kann er als „Normalbefund“ nachgewiesen werden.

Clostridium botulinum als “Anaerobier” wächst nur unter sauerstoff-freien Bedingungen. Es bildet hitzebeständige Sporen, die erst bei längeren Garzeiten und Temperaturen über 100 °C abgetötet werden und mehrere hundert Jahre im Boden überleben können. Unter günstigen Umweltbedingungen können aus den Sporen wieder „aktive“, toxinbildende Bakterien keimen. Die von diesem Bakterium gebildeten Nervengifte zählen zu den stärksten Giften, die man kennt. Zur selben Bakterienfamilie gehört auch der Erreger des Tetanus (Wundstarrkrampf).

Die Toxinbildung findet statt, wenn sich das Bakterium in Faulstoffen tierischer und pflanzlicher Herkunft vermehrt, z.B. in Kadavern sowie in abwasserbelasteten seichten Uferregionen stehender Gewässer. Die Larven von Wirbellosen ernähren sich von diesen kontaminierten Kadavern und werden anschließend von Vögeln aufgenommen.

Das Toxin von Clostridium botulinum

Innerhalb der „Clostridien-Familie“ kennt man 15 hochpathogene Spezies, die mehr als 60 verschiedene Toxine bilden. Das Botulinumtoxin von C. botulinum gehört zu den gefährlichsten biologischen Stoffen, die man überhaupt kennt. Weniger als ein hunderttausendstel Gramm (pro Kilogramm Körpergewicht) reicht aus, um einen erwachsenen Menschen zu töten (Deutsche Apothekerzeitung). Die „Welt“ hat einmal geschrieben: „Mit der Menge, die einem Salzkorn entspricht, könnte man 500.000 Menschen töten.“

Beim Botulinumtoxin unterscheidet man die Typen A – G, wobei A, B, E und F toxisch für den Menschen sind. A und B werden medizinisch genutzt, der Handelsname für das Botulinumtoxin A –Botox®– ist allgemein bekannt. Strukturell ähnlich aufgebaut wie das Botulinumtoxin ist das Tetanustoxin, welches von der Clostridien-Art Clostridium tetani produziert wird und den meisten Menschen schon eher ein Begriff ist.

Botulinumtoxin in der Medizin und Kosmetik

Die Toxin-verursachte Lähmung der Muskulatur wird seit den 1980er Jahren zur Behandlung diverser neurologischer und anderer Erkrankungen, z.B. chronischer Migräne, „gewollt“. Seit nun mehr 20 Jahren steht die Verwendung des Toxins auch zu kosmetischen Zwecken im Fokus.

Botulinumtoxin als Biowaffe

Auf  Grund  dieser hohen  Toxizität  von  Botulinumtoxin  wird  sein Produzent Clostridium botulinum als  biologisches  Kampfmittel  in  der  Kriegswaffenliste  geführt. Ein Angriff mit einem Aerosol ist das wahrscheinlichste Szenario für den Einsatz von Botulinumtoxin, daneben erscheint auch eine Sabotage von Lebensmitteln denkbar.

Sowohl das Bakterium als auch seine Toxine haben das Potential, als sogenannte Biowaffe zu fungieren („B-Waffe“, Bioterrorismus“). Erkenntnisse  zu  Botulinumtoxin  als  Biowaffe  stammen  aus  militärischen  Forschungen im Zweiten Weltkrieg und in den 90er Jahren in Japan und der ehemaligen Sowjetunion sowie dem terroristischen Einsatz des Toxins im Irak-Krieg.

Botulismus beim Menschen

Botulismus kommt weltweit vor, es handelt sich aber um eine im Vergleich zu anderen Erkrankungen  eher seltene Erkrankung. Von einer erkrankten Person geht kein Infektionsrisiko aus, da eine Mensch-zu-Mensch-Übertragung ausgeschlossen werden kann.

Der Botulismus beim Menschen, d.h. die Vergiftung, wird verursacht durch die Toxintypen A, B, E und in seltenen Fällen F. Die Inkubationszeit variiert in Abhängigkeit vom Toxintyp und der Dosis zwischen wenigen Stunden und 10 oder mehr Tagen.

Drei Arten von Botulismus-Erkrankungen kommen natürlicherweise vor:

  1. A) Sehr selten gelangen die Bakteriensporen in Wunden, etwa bei der Gartenarbeit oder in der Landwirtschaft, und keimen zu aktiven Bakterien aus, die nach wenigen Tagen ihre Giftstoffe produzieren, welche dann über die Blutbahn in bestimmte Nervenzellen gelangen und nun zur Ausbildung der typischen Vergiftungssymptomatik führen.
  2. B) Ebenfalls selten ist Botulismus im Darm, der vorwiegend bei Kindern beobachtet wird. Ursache ist die Aufnahme von Bakteriensporen durch Verschlucken von Erde oder Inhalation von Staub. Da die Darmflora von Säuglingen noch nicht vollständig entwickelt ist, können aufgenommene Clostridiensporen auskeimen, Toxin bilden und zum Krankheitsbild des „Säuglingsbotulismus“ führen.

Da auch Bienenhonig Sporen von Clostridium botulinum enthalten kann, wird in einigen Ländern abgeraten, Säuglingen Honig zu verabreichen (um ihnen beispielsweise bei Saughemmungen den Schnuller oder die Mutterbrust schmackhafter zu machen).

  1. C) Mehr als 90 Prozent aller Botulismus-Fälle werden durch mit den Bakterien kontaminierte und durch deren Toxin „vergiftete“ Lebensmittel Botulismus steht deshalb gemeinhin für eine schwere Nahrungsmittelvergiftung bzw. Fleischvergiftung, welche lebensbedrohliche Ausmaße annehmen kann. Immer dann, wenn Nahrungsmittel, v.a. Wurst-, Fisch- und Räucherware, aber auch Konservenbüchsen und Einweggläser, nicht hygienisch einwandfrei hergestellt und anschließend luftdicht aufbewahrt werden, besteht das Risiko, dass sich aus eingeschleusten Sporen unter Luftabschluss Botulismus-Bakterien entwickeln, die dann ihrerseits umgehend Giftstoffe produzieren. Nach Resorption im Dünndarm gelangt das Neurotoxin mit dem Blutstrom an seine „Wirkstätte“, den „Muskelnervenzellen“.
[D) Eine Sonderform ist der iatrogene Botulismus (durch ärztliche Einwirkung entstanden). Hier handelt es sich um die (versehentliche) Überdosierung von BoNT bei der therapeutischen oder kosmetischen Anwendung.]

Kennzeichen der „Kontamination“ eines Lebensmittelprodukts

Lebensmitteln sieht man nicht an, ob sie Keime, Sporen oder Toxine von Clostridium botulinum enthalten. Einen Hinweis darauf können aber sogenannte Bombagen (auch Bombierung) geben, also Konserven, die durch Gas-bildende Clostridien aufgebläht wurden. Hat man derartig aufgetriebene Konserven zu Hause, sollten diese keinesfalls geöffnet werden, sondern der Entsorgung zugeführt oder der amtlichen Lebensmittelüberwachung zur Untersuchung übergeben werden.

Maßnahmen zur Vermeidung der Entstehung des Toxins

-im Haushalt bei der Herstellung von Konserven oder beim Einmachen:

  • Produkt ausreichend säuern (pH <4,5)
  • Produkt salzen
  • Konserven bei tiefen Temperaturen lagern (bestens <5 °C)
  • ausreichend lange einkochen oder sterilisieren, möglicherweise zweimal erhitzen
  • ausreichend pökeln

– in der Industrie:

  • allgemeine Regeln der Arbeitshygiene beachten
  • möglichst wenig verunreinigte Rohware verwenden
  • Sterilisation nach entsprechenden Maßgaben

Klinische Symptomatik bei Menschen, die erkrankt sind

Wenige Stunden bis Tage nach Aufnahme des Botulinum-Toxins (meist zwölf bis 36 Stunden danach) treten als erste Symptome Magen-Darm-Beschwerden wie Übelkeit, Erbrechen, Bauchkrämpfe und Durchfall auf. Hinzu kommen weite Pupillen und Mundtrockenheit. Später kommen Sprech- und Schluckstörungen hinzu.

Die Erkrankung verläuft als akute, fieberlose, fortschreitende Lähmung des Körpers, die am Kopf (mit Augenflimmern) beginnt und über die Arme und Beine später das Zwerchfell und die Atemmuskulatur ergreift. Patienten mit Verdacht auf einen Botulismus müssen intensivmedizinisch überwacht werden. Unbehandelt führt die Atemlähmung zum Tod durch Ersticken.

Auch eine Darm- und Blasenlähmung kann auftreten.

Beim Wundbotulismus kann die Erkrankung mit Fieber als Reaktion auf die Wundinfektion einhergehen.

Bei Säuglingen weisen Symptome wie allgemeine Muskelschwäche, gestörte Atmung, schlaffe Lähmungen, Schluckstörungen und Trinkschwäche sowie „Gedeihstörungen“ auf den Säuglingsbotulismus hin.

Eine Therapie ist schwierig. Nach  überstandener  Erkrankung  können  die  Patienten  jahrelang  an  körperlicher  Schwäche  und  Atemnot  leiden.

Auch wenn Botulismus zu einem typischen Krankheitsbild führt, ist es schwer, auf Anhieb die richtige Diagnose zu stellen. Labormethoden, um eine Vergiftung mit dem C. botulinum-Toxin  nachzuweisen, sind kompliziert und nur in wenigen Labors vorhanden.

Botulismus beim Tier

Der selten vorkommende Botulismus ist auch beim Tier eine akut verlaufende Vergiftung (Intoxikation)und keine Infektionskrankheit!

Voraussetzung für einen akuten Botulismus ist die Vermehrung von C. botulinum im Futtermittel oder im Wasser und einhergehender Toxinbildung. Fehler bei der Silageherstellung können dabei ebenso eine Rolle spielen wie die Kontamination von Futtermitteln oder Wasser durch Tierkadaver (bei der Mahd, beim Silieren), so dass auch Pflanzenfresser am Klassischen Botulismus erkranken können. Botulismus von Wassergeflügel kann vor allem in heißen Sommern nach explosionsartiger Vermehrung der Bakterien in sauerstoffarmen Weihern oder Tümpeln beobachtet werden.

Eine Übertragung von Tier zu Tier ist daher nicht möglich, wohl aber kann die Erkrankung bei mehreren oder allen Tieren eines Bestandes, die dasselbe kontaminierte Futter oder Wasser aufgenommen haben, gleichzeitig auftreten.

Klinische Symptomatik beim Tier

Die Inkubationszeit beträgt in Abhängigkeit der aufgenommenen Toxinmenge wenige Stunden bis mehr als 14 Tage.

Rinder und Schafe sind für Botulismus am empfänglichsten. Im Vordergrund stehen fortschreitende Lähmungen der Zunge, der Augen-, Kau-, Schluck- und Gliedmaßenmuskulatur ohne Fieber. Es kommt zu Bewegungsstörungen, Störungen der Futter- und Wasseraufnahme, Speicheln, schließlich zum Festliegen. Der Tod tritt nach Lähmung der Atmungsmuskulatur durch Ersticken ein.

Pferde, die ebenfalls sehr empfänglich sind, können neben der oben geschilderten Symptomatik auch Symptome wie bei einer Kolik zeigen. Schweine, Hunde und Katzen gelten als weniger empfänglich.

Beim Auffinden verendeter Wasservögel wird angeraten, diese nicht selbst aus dem Wasser zu verbringen, sondern das zuständige Veterinäramt zu informieren. Dieses leitet darauf eine Obduktion der Tiere sowie weitere Untersuchungen ein.

Gesetzliche Regelungen

Botulismus bei Tieren ist weder eine anzeigepflichtige Tierseuche noch eine meldepflichtige Erkrankung.

Beim Menschen ist die Erkrankung laut Infektionsschutzgesetz in Deutschland meldepflichtig. Es gibt in Deutschland im Durchschnitt weniger als zehn Fälle von Botulismusvergiftungen pro Jahr. Die tatsächliche Zahl kann möglicherweise höher liegen, denn nicht alle Botulismusfälle werden auch als solche erkannt. Zwischen 2001 und 2017 wurden dem Robert Koch-Institut (RKI)  0-24 Botulismus Fälle pro Jahr übermittelt, bei der überwiegenden Mehrzahl der Fälle war es der „Lebensmittelbotulismus“. Dieser tritt in der Regel als Einzelfall oder als Ausbruch mit wenigen Fällen auf, die aus dem Verzehr des gleichen kontaminierten Lebensmittels durch mehrere Personen herrührten.

Kein Gesundheitsrisiko für den Verbraucher

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) sieht nach dem gegenwärtigen wissenschaftlichen Stand kein Gesundheitsrisiko durch tierisch erzeugte Lebensmittel im Zusammenhang mit dem sogenannten chronischen Botulismus.

Klinisch erkrankte Tiere (egal an welcher Krankheit sie leiden) dürfen nicht in die Lebensmittelkette gelangen – hier ist die Rechtslage eindeutig. Für die Einhaltung dieser Bestimmungen tragen die Schlachtunternehmen die Verantwortung. Die amtliche Überwachung und die Kontrollen an den Schlachthöfen führen die zuständigen Behörden durch.

“Chronischer Botulismus”

Seit etwa 15 Jahren kann beobachtet werden, dass in einzelnen, vor allem norddeutschen Rinderbeständen eine schleichende Form der Erkrankung (Krankheitsbild aus Leistungsdepression, Milchrückgang, Fruchtbarkeitsstörungen, Schwäche, Gewichtsabnahme und Problemen des Bewegungsapparates, Lähmungen) auftritt, die allein durch das Fressen von kadaververseuchtem Futter nicht zu erklären ist. Einige Wissenschaftler bezeichnen diese Erkrankung als chronisch viszeralen (Eingeweide- bezogenen) Botulismus. Andere Fachleute sind der Meinung, dass diese Erkrankung nicht existiert. In verschiedenen Studien in Nord- und Süddeutschland wird dabei ein Zusammenhang mit dem Bakterium Clostridium botulinum diskutiert. Eine ursächliche Beteiligung von C. botulinum oder seinen Neurotoxinen an diesem Krankheitskomplex konnte mit wissenschaftlichen Methoden bis heute jedoch nicht belegt werden.

Die Vermutung, dass das in der Umwelt überall vorkommende Bakterium Clostridium botulinum von Rindern mit dem Futter aufgenommen wird, sich im Darm dieser Tiere vermehrt und dort Toxine freisetzt, ist wissenschaftlich nicht gesichert.

Botulismus und Biogasanlagen

Untersuchungen der Tierärztlichen Hochschule Hannover zu einem möglichen Zusammenhang von Botulismus und Biogasanlagen

Die Tierärztliche Hochschule Hannover hat im Auftrag des niedersächsischen Landwirtschaftsministeriums untersucht, ob es einen Zusammenhang von Botulismus und der Ausbringung von Biogasgülle gibt. Hintergrund sind die anhaltenden Diskussionen in der Öffentlichkeit, dass es in Biogasanlagen zu einer deutlichen Vermehrung von Krankheitserregern wie Clostridien oder anderen Erregern kommen soll. In Norddeutschland gab es zuletzt mehrere Botulismusfälle in Rinderherden.

Ziel der Untersuchungen war, an einer repräsentativen Stichprobe von Gärsubstraten und Gärresten aus Biogasanlagen den Nachweis von pathogenen Clostridien und Botulinum-Toxin zu führen.

Das Ergebnis: Es wurden weder im Substrat, noch in den Gärresten nach dem  Fermentationsprozess das neurotoxinbildende Clostridium botulinum nachgewiesen.