Clostridium tetani

Clostridium tetaniเป็นแบคทีเรียในดินที่พบได้ทั่วไป และเป็นตัวก่อบาดทะยักขณะที่ยังเติบโตในดินC. tetaniจะมีรูปร่างเป็นแท่งความยาวถึง 2.5μmอย่างไรก็ตามหากมีการสร้างเอนโดสปอร์C. tetaniจะพองออกที่ปลายข้างหนึ่ง คล้ายกับไม้เทนนิสหรือไม้กลอง สปอร์ของC. tetaniนั้นมีความทนทานสูงและสามารถพบได้ในดินทั่วโลกหรือในทางเดินอาหารของสัตว์ หากC. tetaniเข้าไปในแผลจะเติบโตและผลิตสารพิษที่มีความรุนแรงชื่อว่าเททาโนสปาสมินซึ่งจะรบกวนเซลล์ประสาทสั่งการ ส่งผลให้เกิดบาดทะยัก การออกฤทธิ์ของสารพิษนี้สามารถป้องกันได้ด้วยการฉีดวัคซีนท็อกซอยด์บาดทะยักซึ่งมีการฉีดให้กับเด็กทั่วโลก
C. tetaniเป็นแบคทีเรียแกรมบวกรูปท่อนมีความกว้างประมาณ 0.5 μm และยาว 2.5 μmสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยแฟลกเจลลาจำนวนมากที่รายล้อมรอบตัวC. tetaniไม่สามารถโตได้ในสภาวะที่มีออกซิเจน (obligate anaerobe)และเติบโตได้ดีสุดที่อุณหภูมิ 33 ถึง 37°C
ในบางสภาวะC. tetaniสามารถสลัดแฟลเจลลาทิ้งและสร้างเอนโดสปอร์ขึ้นทดแทนเซลล์หนึ่งเซลล์จะสามารถสร้างได้หนึ่งสปอร์ โดยปกติที่จะสร้างที่ส่วนปลายด้านหนึ่งของเซลล์ ทำให้เซลล์มีรูปร่างเหมือนไม้กลองอันเป็นเอกลักษณ์สปอร์ของC. tetaniมีความทนทานสูงมาก สามารถต้านทานความร้อน,สารระงับเชื้อหลายชนิด และต่อการต้มเป็นเวลาหลายนาทีสปอร์นั้นมีอายุยืนยาว สามารถพบกระจายอยู่ในดินทั่วโลกและปศุสัตว์ไปจนถึงสัตว์เลี้ยง
C. tetaniจัดอยู่ในสกุลClostridiumซึ่งเป็นสกุลใหญ่ที่ประกอบด้วยแบคทีเรียแกรมบวกมากกว่า 150 สปีชีส์C. tetaniเป็นหนึ่งในกลุ่มของเกือบ 100 สปีชีส์ที่มีความใกล้ชิดระหว่างกันมากกว่าระหว่างสกุลอื่น ๆสำหรับกลุ่มที่มีความใกล้ชิดกับC. tetaniนั้นรวมถึงสปีชีส์อื่นของClostridiumเช่นC. botulinumและC. perfringensโดยที่สปีชีส์ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับC. tetaniมากที่สุดคือC. cochleariumส่วนสปีชีส์อื่นของClostridiumที่ซึ่งสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อยตามลักษณะทางพันธุกรรมได้อีกหลายกลุ่มนั้นมีจำนวนมากที่สัมพันธ์ใกล้ชิดกับสมาชิกในสกุลอื่นมากกว่าที่จะใกล้ชิดกับC. tetaniเช่นเชื้อก่อโรคในมนุษย์C. difficileซึ่งใกล้ชิดกับสมาชิกของสกุลPeptostreptococcusมากกว่าC. tetani
แม้ว่าC. tetaniมักไม่ก่อโรคเมื่ออยู่ในดินหรือในทางเดินอาหารของสัตว์ต่าง ๆ แต่บางครั้งก็อาจก่อโรคที่รุนแรงอย่างบาดทะยักโดยมักเริ่มต้นจากการที่สปอร์เข้าสู่ร่างกายผ่านทางแผลในกรณีที่เป็นแผลลึก เช่นจากการถูกของมีคมแทงหรือการใช้เข็มฉีดยาที่ปนเปื้อนเชื้อ โดยเมื่อรวมทั้งการเกิดเนื้อเยื่อตายและการที่พื้นผิวของแผลสัมผัสกับอากาศลดลงมาประกอบกันแล้วจะทำให้เกิดสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ เอื้อให้สปอร์ของเชื้อC. tetaniสามารถแตกหน่อออกจากสปอร์(spore germination) ออกมาและเจริญเติบโตได้ในขณะที่C. tetaniเติบโตที่จุดที่เป็นแผล มันจะหลั่งสารพิษกลุ่มเอกโซทอกซินคือเททาโนไลซินและเททาโนสปาสมินออกมาเมื่อเซลล์แตกหน้าที่ของเททาโนไลซินนั้นยังไม่เป็นที่ประจักษ์ โดยเป็นไปได้ว่ามันอาจช่วยให้C. tetaniทำให้แผลเกิดการติดเชื้อส่วนเททาโนสปาสมิน ("สารพิษเททานัส") เป็นหนึ่งในสารพิษที่ออกฤทธิ์รุนแรงที่สุดที่เคยมีการบันทึกมา ด้วยค่าประมาณโดสถึงแก่ชีวิตที่ต่ำกว่า 2.5นาโนกรัมต่อกิโลกรัมของน้ำหนักกาย และก่อให้เกิดอาการของโรคบาดทะยักเททาโนสปาสมินจะแพร่กระจายผ่านทางระบบน้ำเหลืองและระบบหมุนเวียนเลือดไปทั่วร่างกาย ที่ซึ่งมันจะถูกส่งไปถึงระบบประสาทในระบบประสาท เททาโนสปาสมินจะออกฤทธิ์โดยการขัดขวางการหลั่งสารที่ยับยั้งสารสื่อประสาทอีกทีหนึ่ง ได้แก่ไกลซีนและกรดแกมมา-อะมิโนบิวตีริกที่ปลายของเซลล์ประสาทสั่งการการยับยั้งสารดังกล่าวนำไปสู่การกระตุ้นเซลล์ประสาทสั่งการทั่วร่างกาย ส่งผลให้เกิดการหดเกร็งของกล้ามเนื้อทั่วร่างกายโดยทั่วไปการหดเกร็งจะเกิดขึ้นจากส่วนบนของร่างกายและไล่ลงไปจนถึงส่วนล่าง เริ่มต้นที่ประมาณ 8 วันนับจากการติดเชื้อ จากอาการกรามค้าง(trismus) ตามด้วยการหดเกร็งที่กล้ามเนื้อท้องและแขนขาการหดเกร็งของกล้ามเนื้อนั้นจะดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายสัปดาห์
ยีนที่ผลิตเททาโนสปาสมินนั้นพบอยู่ภายในพลาสมิดที่มีอยู่ในหลายสายพันธุ์ของC. tetaniในขณะที่สายพันธุ์ที่ไม่มีพลาสมิดจะไม่สามารถผลิตสารพิษนี้ได้ส่วนการทำงานหรือหน้าที่ของเททาโนสปาสมินในสรีรวิทยาของแบคทีเรียนั้นยังคงไม่เป็นที่ทราบกัน
C. tetaniไวต่อยาปฏิชีวนะจำนวนหนึ่ง เช่นคลอรามเฟนิคอล,คลินดามัยซิน,เอริธรอมัยซิน,เพนิซิลลินจีและเททราไซคลินอย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของการรักษาการติดเชื้อC. tetaniด้วยยาปฏิชีวนะยังคงไม่เป็นที่ประจักษ์อาการของบาดทะยักนั้นมักรักษาด้วยเททานัสอิมมูนกลอบิวลินแทนมากกว่า โดยมันจะจับกับเททาโนสปาสมินที่ไหลเวียนในเลือดนอกจากนี้อาจใช้เบนโซไดอะเซปีนหรือยาคลายกล้ามเนื้อเพื่อลดการกระตุกเกร็งของกล้ามเนื้อ
อันตรายจากการติดเชื้อC. tetaniนั้นโดยทั่วไปสามารถป้องกันได้ด้วยการรับวัคซีนบาดทะยักอันประกอบด้วยเททาโนสปาสมินที่ถูกยับยั้งการออกฤทธิ์ด้วยฟอร์มาลดีไฮด์ซึ่งเรียกว่าทอกซอยด์เททานัส (tetanus toxoid)สำหรับการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมนั้นจะใช้การเลี้ยงC. tetaniจำนวนมากในเครื่องหมัก(fermenter) จากนั้นทำให้บริสุทธิ์จนเหลือเพียงสารพิษ ที่ต่อมาจะถูกยับยั้งการออกฤทธิ์ในฟอร์มาลดีไฮด์ 40% เป็นเวลา 4–6 สัปดาห์โดยทั่วไป ทอกซอยด์จะถูกให้ร่วมกับทอกซอยด์ดิฟธีเรียและบางรูปแบบของวัคซีนเปอร์ตูสซิสเป็นวัคซีนดีพีทีหรือดีแทปการให้วัคซีนนั้นมักให้แยกหลายโดสโดยมีระยะเวลาเวลาเป็นเดือนหรือเป็นปี เพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถมีภูมิคุ้มกันต่อสารพิษนี้
C. tetaniสามารถโตได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ปราศจากออกซิเจนหลายชนิด เช่นอาหารเลี้ยงเชื้อไธโอไกลโคเลต,อาหารเลี้ยงเชื้อคัสเซซินไฮโดรไลเสตและวุ้นเลือดเชื้อจะโตไวเป็นอย่างยิ่งในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ค่าพีเอชเป็นกลางถึงเป็นเบส และเสริมด้วยตัวรีดิวซ์จีโนมของC. tetaniประกอบด้วย 2.80 ล้านคู่เบสโดยมียีนสร้างโปรตีนอยู่ 2,373 ยีน
การอธิบายทางคลินิกเกี่ยวกับบาดทะยักที่เกี่ยวข้องกับแผลนั้นมีย้อนกลับไปอย่างน้อยถึง 400 ปีก่อนคริสตกาล ในงานเขียนของฮิปพอคราทีสชื่อว่าอะโฟริสม์ความสัมพันธ์ของบาดทะยักกับดินปรากฏอย่างชัดแจ้งครั้งแรกในปี 1884 เมื่ออาร์เธอร์ นิโกแลร์แสดงให้เห็นว่าสัตว์ที่ฉีดด้วยดินตัวอย่างสามารถเกิดบาดทะยักได้ในปี 1889C. tetaniถูกแยกจากผู้ป่วยมนุษย์โดยคิตะซาโตะ ชิบะซะบึโรผู้ซึ่งต่อมาแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียนี้สามารถก่อโรคได้เมื่อฉีดเข้าไปในสัตว์ และสารพิษนั้นสามารถถูกต้านทานได้ด้วยแอนทิบอดีเมื่อปี 1897เอ็ดมอนด์ โนคาร์ดแสดงให้เห็นว่าแอนทิบอดีต้านบาดทะยัก (tetanus antitoxin) กระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบรับมาในมนุษย์ และสามารถนำไปใช้สำหรับมาตรการณ์ป้องกันโรคและการรักษาในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งการฉีดแอนทิเซรัมบาดทะยักที่ได้จากม้านั้นมีใช้ทั่วไปเพื่อเป็นมาตรการณ์ป้องกันโรคในทหารที่ได้แผล ส่งผลให้จำนวนทหารที่ป่วยเป็นโรคบาดทะยักลดลงตลอดช่วงสงครามแกสตัน รามอนพัฒนาวิธีสมัยใหม่ในการยับยั้งการออกฤทธิ์ของสารพิษบาดทะยักที่ใช้ฟอร์มาลดีไฮด์ขึ้นในทศวรรษ 1920s ที่ซึ่งต่อมาได้นำไปสู่การพัฒนาวัคซีนทอกซอยด์บาดทะยักโดยพี. เดสคอมบีย์ (P. Descombey) ในปี 1924 และถูกใช้อย่างกว้างขวางเพื่อป้องกันบาดทะยักอันเกิดจากบาดแผลระหว่างช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง