Clostridium tetani

Clostridium tetani เป็นแบคทีเรียในดินที่พบได้ทั่วไป และเป็นตัวก่อบาดทะยัก ขณะที่ยังเติบโตในดิน C. tetani จะมีรูปร่างเป็นแท่งความยาวถึง 2.5 μm อย่างไรก็ตามหากมีการสร้างเอนโดสปอร์ C. tetani จะพองออกที่ปลายข้างหนึ่ง คล้ายกับไม้เทนนิสหรือไม้กลอง สปอร์ของ C. tetani นั้นมีความทนทานสูงและสามารถพบได้ในดินทั่วโลกหรือในทางเดินอาหารของสัตว์ หาก C. tetani เข้าไปในแผลจะเติบโตและผลิตสารพิษที่มีความรุนแรงชื่อว่าเททาโนสปาสมิน ซึ่งจะรบกวนเซลล์ประสาทสั่งการ ส่งผลให้เกิดบาดทะยัก การออกฤทธิ์ของสารพิษนี้สามารถป้องกันได้ด้วยการฉีดวัคซีนท็อกซอยด์บาดทะยัก ซึ่งมีการฉีดให้กับเด็กทั่วโลก

ลักษณะ

C. tetani เป็นแบคทีเรียแกรมบวกรูปท่อน มีความกว้างประมาณ 0.5 μm และยาว 2.5 μm สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยแฟลกเจลลาจำนวนมากที่รายล้อมรอบตัว C. tetani ไม่สามารถโตได้ในสภาวะที่มีออกซิเจน (obligate anaerobe) และเติบโตได้ดีสุดที่อุณหภูมิ 33 ถึง 37°C

ในบางสภาวะ C. tetani  สามารถสลัดแฟลเจลลาทิ้งและสร้างเอนโดสปอร์ขึ้นทดแทน เซลล์หนึ่งเซลล์จะสามารถสร้างได้หนึ่งสปอร์ โดยปกติที่จะสร้างที่ส่วนปลายด้านหนึ่งของเซลล์ ทำให้เซลล์มีรูปร่างเหมือนไม้กลองอันเป็นเอกลักษณ์ สปอร์ของ C. tetani มีความทนทานสูงมาก สามารถต้านทานความร้อน, สารระงับเชื้อหลายชนิด และต่อการต้มเป็นเวลาหลายนาที สปอร์นั้นมีอายุยืนยาว สามารถพบกระจายอยู่ในดินทั่วโลกและปศุสัตว์ไปจนถึงสัตว์เลี้ยง

วิวัฒนาการ
C. tetani จัดอยู่ในสกุล Clostridium ซึ่งเป็นสกุลใหญ่ที่ประกอบด้วยแบคทีเรียแกรมบวกมากกว่า 150 สปีชีส์ C. tetani เป็นหนึ่งในกลุ่มของเกือบ 100 สปีชีส์ที่มีความใกล้ชิดระหว่างกันมากกว่าระหว่างสกุลอื่น ๆ สำหรับกลุ่มที่มีความใกล้ชิดกับ C. tetani นั้นรวมถึงสปีชีส์อื่นของ Clostridium เช่น C. botulinum และ C. perfringens โดยที่สปีชีส์ที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับ C. tetani มากที่สุดคือ C. cochlearium ส่วนสปีชีส์อื่นของ Clostridium ที่ซึ่งสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อยตามลักษณะทางพันธุกรรมได้อีกหลายกลุ่มนั้นมีจำนวนมากที่สัมพันธ์ใกล้ชิดกับสมาชิกในสกุลอื่นมากกว่าที่จะใกล้ชิดกับ C. tetani เช่นเชื้อก่อโรคในมนุษย์ C. difficile ซึ่งใกล้ชิดกับสมาชิกของสกุล Peptostreptococcus มากกว่า C. tetani

บทบาทในการก่อโรค

แม้ว่า C. tetani มักไม่ก่อโรคเมื่ออยู่ในดินหรือในทางเดินอาหารของสัตว์ต่าง ๆ แต่บางครั้งก็อาจก่อโรคที่รุนแรงอย่างบาดทะยัก โดยมักเริ่มต้นจากการที่สปอร์เข้าสู่ร่างกายผ่านทางแผล ในกรณีที่เป็นแผลลึก เช่นจากการถูกของมีคมแทงหรือการใช้เข็มฉีดยาที่ปนเปื้อนเชื้อ โดยเมื่อรวมทั้งการเกิดเนื้อเยื่อตายและการที่พื้นผิวของแผลสัมผัสกับอากาศลดลงมาประกอบกันแล้วจะทำให้เกิดสภาวะที่มีออกซิเจนต่ำ เอื้อให้สปอร์ของเชื้อ C. tetani สามารถแตกหน่อออกจากสปอร์ (spore germination) ออกมาและเจริญเติบโตได้ ในขณะที่ C. tetani เติบโตที่จุดที่เป็นแผล มันจะหลั่งสารพิษกลุ่มเอกโซทอกซินคือ เททาโนไลซินและเททาโนสปาสมินออกมาเมื่อเซลล์แตก หน้าที่ของเททาโนไลซินนั้นยังไม่เป็นที่ประจักษ์ โดยเป็นไปได้ว่ามันอาจช่วยให้ C. tetani ทำให้แผลเกิดการติดเชื้อ ส่วนเททาโนสปาสมิน ("สารพิษเททานัส") เป็นหนึ่งในสารพิษที่ออกฤทธิ์รุนแรงที่สุดที่เคยมีการบันทึกมา ด้วยค่าประมาณโดสถึงแก่ชีวิตที่ต่ำกว่า 2.5 นาโนกรัมต่อกิโลกรัมของน้ำหนักกาย และก่อให้เกิดอาการของโรคบาดทะยัก เททาโนสปาสมินจะแพร่กระจายผ่านทางระบบน้ำเหลืองและระบบหมุนเวียนเลือดไปทั่วร่างกาย ที่ซึ่งมันจะถูกส่งไปถึงระบบประสาท ในระบบประสาท เททาโนสปาสมินจะออกฤทธิ์โดยการขัดขวางการหลั่งสารที่ยับยั้งสารสื่อประสาทอีกทีหนึ่ง ได้แก่ไกลซีนและกรดแกมมา-อะมิโนบิวตีริกที่ปลายของเซลล์ประสาทสั่งการ การยับยั้งสารดังกล่าวนำไปสู่การกระตุ้นเซลล์ประสาทสั่งการทั่วร่างกาย ส่งผลให้เกิดการหดเกร็งของกล้ามเนื้อทั่วร่างกาย โดยทั่วไปการหดเกร็งจะเกิดขึ้นจากส่วนบนของร่างกายและไล่ลงไปจนถึงส่วนล่าง เริ่มต้นที่ประมาณ 8 วันนับจากการติดเชื้อ จากอาการกรามค้าง (trismus) ตามด้วยการหดเกร็งที่กล้ามเนื้อท้องและแขนขา การหดเกร็งของกล้ามเนื้อนั้นจะดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายสัปดาห์

ยีนที่ผลิตเททาโนสปาสมินนั้นพบอยู่ภายในพลาสมิดที่มีอยู่ในหลายสายพันธุ์ของ C. tetani ในขณะที่สายพันธุ์ที่ไม่มีพลาสมิดจะไม่สามารถผลิตสารพิษนี้ได้ ส่วนการทำงานหรือหน้าที่ของเททาโนสปาสมินในสรีรวิทยาของแบคทีเรียนั้นยังคงไม่เป็นที่ทราบกัน

การรักษาและป้องกัน
C. tetani ไวต่อยาปฏิชีวนะจำนวนหนึ่ง เช่น คลอรามเฟนิคอล, คลินดามัยซิน, เอริธรอมัยซิน, เพนิซิลลินจี และ เททราไซคลิน อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของการรักษาการติดเชื้อ C. tetani ด้วยยาปฏิชีวนะยังคงไม่เป็นที่ประจักษ์ อาการของบาดทะยักนั้นมักรักษาด้วยเททานัสอิมมูนกลอบิวลินแทนมากกว่า โดยมันจะจับกับเททาโนสปาสมินที่ไหลเวียนในเลือด นอกจากนี้อาจใช้ เบนโซไดอะเซปีน หรือ ยาคลายกล้ามเนื้อ เพื่อลดการกระตุกเกร็งของกล้ามเนื้อ

อันตรายจากการติดเชื้อ C. tetani นั้นโดยทั่วไปสามารถป้องกันได้ด้วยการรับวัคซีนบาดทะยัก อันประกอบด้วยเททาโนสปาสมินที่ถูกยับยั้งการออกฤทธิ์ด้วยฟอร์มาลดีไฮด์ ซึ่งเรียกว่าทอกซอยด์เททานัส (tetanus toxoid) สำหรับการผลิตในเชิงอุตสาหกรรมนั้นจะใช้การเลี้ยง C. tetani จำนวนมากในเครื่องหมัก (fermenter) จากนั้นทำให้บริสุทธิ์จนเหลือเพียงสารพิษ ที่ต่อมาจะถูกยับยั้งการออกฤทธิ์ในฟอร์มาลดีไฮด์ 40% เป็นเวลา 4–6 สัปดาห์ โดยทั่วไป ทอกซอยด์จะถูกให้ร่วมกับทอกซอยด์ดิฟธีเรียและบางรูปแบบของวัคซีนเปอร์ตูสซิส เป็นวัคซีนดีพีทีหรือดีแทป การให้วัคซีนนั้นมักให้แยกหลายโดสโดยมีระยะเวลาเวลาเป็นเดือนหรือเป็นปี เพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถมีภูมิคุ้มกันต่อสารพิษนี้

การวิจัย
C. tetani สามารถโตได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ปราศจากออกซิเจนหลายชนิด เช่น อาหารเลี้ยงเชื้อไธโอไกลโคเลต, อาหารเลี้ยงเชื้อคัสเซซินไฮโดรไลเสต และวุ้นเลือด เชื้อจะโตไวเป็นอย่างยิ่งในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ค่าพีเอชเป็นกลางถึงเป็นเบส และเสริมด้วยตัวรีดิวซ์ จีโนมของ C. tetani ประกอบด้วย 2.80 ล้านคู่เบส โดยมียีนสร้างโปรตีนอยู่ 2,373 ยีน

ประวัติศาสตร์
การอธิบายทางคลินิกเกี่ยวกับบาดทะยักที่เกี่ยวข้องกับแผลนั้นมีย้อนกลับไปอย่างน้อยถึง 400 ปีก่อนคริสตกาล ในงานเขียนของฮิปพอคราทีส ชื่อว่า อะโฟริสม์ ความสัมพันธ์ของบาดทะยักกับดินปรากฏอย่างชัดแจ้งครั้งแรกในปี 1884 เมื่ออาร์เธอร์ นิโกแลร์แสดงให้เห็นว่าสัตว์ที่ฉีดด้วยดินตัวอย่างสามารถเกิดบาดทะยักได้ ในปี 1889 C. tetani ถูกแยกจากผู้ป่วยมนุษย์โดยคิตะซาโตะ ชิบะซะบึโร ผู้ซึ่งต่อมาแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียนี้สามารถก่อโรคได้เมื่อฉีดเข้าไปในสัตว์ และสารพิษนั้นสามารถถูกต้านทานได้ด้วยแอนทิบอดี เมื่อปี 1897 เอ็ดมอนด์ โนคาร์ด แสดงให้เห็นว่าแอนทิบอดีต้านบาดทะยัก (tetanus antitoxin) กระตุ้นภูมิคุ้มกันแบบรับมาในมนุษย์ และสามารถนำไปใช้สำหรับมาตรการณ์ป้องกันโรคและการรักษา ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง การฉีดแอนทิเซรัมบาดทะยักที่ได้จากม้านั้นมีใช้ทั่วไปเพื่อเป็นมาตรการณ์ป้องกันโรคในทหารที่ได้แผล ส่งผลให้จำนวนทหารที่ป่วยเป็นโรคบาดทะยักลดลงตลอดช่วงสงคราม แกสตัน รามอนพัฒนาวิธีสมัยใหม่ในการยับยั้งการออกฤทธิ์ของสารพิษบาดทะยักที่ใช้ฟอร์มาลดีไฮด์ขึ้นในทศวรรษ 1920s ที่ซึ่งต่อมาได้นำไปสู่การพัฒนาวัคซีนทอกซอยด์บาดทะยักโดยพี. เดสคอมบีย์ (P. Descombey) ในปี 1924 และถูกใช้อย่างกว้างขวางเพื่อป้องกันบาดทะยักอันเกิดจากบาดแผลระหว่างช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น
ชนิดสายพันธุ์ของ Clostridium tetani บน BacDive - the Bacterial Diversity Metadatabase

แบคทีเรียแกรมบวก
บาดทะยัก
tetani
แบคทีเรียก่อโรค