Biyolojik Toksinler

Prof. Dr. Güler Kanra

Hayvan, bitki veya mikroplar gibi canlı organizmalar tarafından üretilen, ve diğer canlılar için zarar verici olan maddeler, genel anlamda toksin olarak adlandırılmaktadır. Toksinlerin tanımlanması, farklı kullanım alanlarının gündeme gelmesini sağlamıştır. Botulinum toksininin; strabismus, tortikolis ve tetanozda olduğu gibi tedavi, kırışıklıkların giderilmesinde olduğu gibi estetik amaçlı kullanımı toksinlerin tıp içerisindeki yerleri için örnek teşkil etmektedir. Bunun yanısıra toksinlerin doğal özelliklerinden faydalanılarak silah şeklinde kullanılması, tanımlanmaları ile eş zamanlı gündeme gelen bir farklı kullanım alanıdır. Direkt olarak, insanlar veya diğer canlılara karşı kullanılmak üzere üretilmiş veya sentezlenmiş, siyanid, hardal gazı, VX gibi kimyasal ajanlar toksinlerle, bu amaç için kullanımda benzerlik gösterirken, çeşitli yönlerden de ayrılmaktadır;

toksinler doğal olarak sentezlenir veya üretilirken kimyasal ajanlar insanlar tarafından geliştirilmiş veya üretilen sentetik yapılardır,
toksinler doğal yapılarında uçucu değildir, bu nedenle inhalasyon yolu ile bulaşmaları veya zarar vermeleri söz konusu olmaz, ancak kimyasal ajanlar normal çevresel koşullarda uçucu özellik gösterir ve inhalasyon ile klinik bulguların gelişimine neden olabilir,
toksinler, mikotoksin dışında deri üzerinde irritan özellik taşımazlar, kimyasal ajanlar ise sıklıkla cilt toksisitesi gösterirler,
gram toksisite olarak toksinler çok daha etkilidir, yani bir diğer ifade şekli ile toksinlerin çok daha küçük miktarları daha yüksek oranda zarar verir.
Toksinlerin uçucu olmamaları biyolojik silah olarak değerlendirilmelerinde önem taşır. Toksinler bu doğal özellikleri nedeni ile ancak özel yöntemler kullanılarak aerosolleşen ve havaya karışabilen biyolojik silah şekline dönebilir. Toksinlerin normal şartlarda uçucu olmamaları, olası bir saldırıda sadece ataktan direk etkilenenlerin zarar görmesine neden olur, yani kişiden kişiye bulaşma gerçekleşmez, ayrıca aynı nedenden ötürü, kalıcı, geniş çaplı çevre zararları söz konusu değildir.

Bilinen toksinlerin aerosol olarak etkili olabilecek bir biyolojik silah olarak kullanılmasında, toksisitesi, stabilitesi ve üretim kolaylığı rol oynar. Bakteri kaynaklı toksinlerden botulinum toksini bilinen en toksik maddelerden birisidir. Bu nedenle açık havada gerçekleşebilecek bir saldırıda bir kaç kilo ile ifade edilebilen aerosolize edilmiş botulinum toksini gerekirken, benzer bir saldırı için çok daha az toksik olan mikotoksin veya risinden tonlarla toksine ihtiyaç vardır.

Olası açık hava saldırılarında kullanılabilirliği etkileyen bir diğer faktörde toksinin stabilitesidir. Örneğin botulinum ve tetanoz toksinleri çok büyük moleküller olduğu için ısı, ultraviole ışın gibi çevresel faktörler tarafından hızla denatüre edilir. Ancak saksitoksin (deniz yosunlarının ürettiği, protein olmayan toksinler arasında en toksik olanlar arasıda yer alan saksitoksinin 0,2 miligramı normal kilodaki bir erişkini öldürmek için yeterlidir, paralitik midye zehirlenmesinde sorumlu toksindir) gibi bazı toksinler çevresel faktörlere karşı oldukça dayanıklıyken sentezi ve ekstraksiyonu çok zor olduğu için ancak çok küçük miktarlarda elde edilebilir ve bu nedenle biyolojik silah olarak kullanımları beklenilmez.

Bu bilgiler ışığında olası biyolojik silah olarak kullanılabilecek toksinler ABD Ordusu tarafından botulinum, risin, stafilokokkal enterotoksin B (SEB) ve T-2 mikotoksin ile sınırlandırılmaktadır.

Botulinum:

Botulinum toksini, Clostridium botulinum ve diğer iki Clostridia türü tarafından üretilen birbiri ile benzer özellikler taşıyan yedi nörotoksinin ortak adıdır. Toksinlere A’dan G’ye kadar isim verilmektedir. Bilinen en güçlü nörotoksin olan botulinum, gündelik tıp hayatının kullanımına girmiş toksinlerdendir; strabismus, blefarospazm, tortikoliz ve tetanoz gibi spastik tabloların tedavisinde ve plastik cerrahi ile kozmetik alanında da özellikle yüzdeki kırışıklıkların giderilmesinde kullanılmaktadır. Clostridium türlerinin sporları aerobik ortamlarda vejetatif bakteri formuna doğru geçiş yaparken toksinin de sentezine başlamaktadır. Gerek tıbbı kullanım için gerek biyolojik savaş ajanı olarak kullanımda, büyük boyutlarda fermantasyon gerçekleştirilebilmektedir.

Doğal yaşamda botulinum toksininin etken olarak karşımıza çıktığı üç farklı klinik tablo bulunmaktadır; gıda ilişkili intoksikasyonlar, infantil ve yaranın kontaminasyonu sonrasında. Biyolojik silah olarak kullanımında ise aerosol şeklinde olabileceği gibi su veya gıda kaynaklarının kontaminasyonu da söz konusu olabilir. İnhalasyon ile botulinum toksininin alınması sonrasında gelişen klinik tablo gıda ilişkili intoksikasyondakine benzer özellikler taşır. Ancak aerosol olarak alımından sonra klinik tablonun ortaya çıkışı için geçen süre genellikle daha uzundur. Herhangi bir şekilde botulinum toksini alımı sonrasında gelişen tabloya da botulizm adı verilmektedir.

Ülkemizde nadiren görülen botulizm vakalarının hemen hemen tamamına yakını evde hazırlanmış olan konservelerin tüketilmesi sonrasında gelişen zehirlenme vakalarıdır.

Botulinum toksininin aerosol şeklinde üretimi pek çok ülke tarafından gerçekleştirilmiş ve bugün içinde pek çok ülke ve terorist grupların elinde bulunduğu bilinmektedir. Amerika Birleşik Devletleri tarafından da üretilen ve biyolojik silah progrmının bir parçası olarak silah haline getirilen botulinum toksininin 1995 Birleşmiş Milletler verilerine göre Irak’ta 10.000 litrenin üzerinde bulunmuş ve imha edilmiştir. Irak’ın botulinum toksinini çok daha fazla miktarlarda ürettiği de bilinmektedir. Japonya’da bulunan “Aum Shinrikyo” tarikatının 1995’de Tokyo metrosuna sarin gazı ile yaptığı saldırı öncesinde de farklı zamanlarda Tokyo’da botulinum ile saldırı girişimlerinde bulunduğu da bilinmektedir. Bu nedenle üretimi ve saklanması göreceli olarak kolay olan botulinum toksini ile oluşabilecek klinik tabloların ve destek tedavi yöntemlerinin bilinmesi uygun olacaktır.

Botulinum toksini, ağırlık etkinlik yönünden değerlendirildiğinde bilinen en zehirli toksindir, deneysel çalışmalarda, çalışılan hayvanların %50’sinin ölümü için hayvanın her kilogramı için 0.001 mikrogram botulinum toksini verilmesi yeterlidir. Ağırlık-toksikolojik etkinliği ile değerlendirildiğinde botulinum toksini, nörotoksik olduğu bilinen organofosfatlardan VX’e göre 15.000, sarine göre ise 100.000 kat daha güçlüdür.

Protein yapısında olan botulinum toksininin molekül ağırlığı yaklaşık 150.000 Dalton’dur. Clostridiumun farklı türleri tarafından sentezlenen yedi ayrı botulinum toksini (A, B, C, D, E, F, G) yapı olarak birbirine benzer ve aynı şekilde etki eder. Gıdalarla alınması veya inhale edilmesi sonrasında gelişen klinik tablo aynıdır. Biyolojik silah olarak, aerosol şeklinde kullanılma ihtimali yüksek olmasına rağmen, gıda veya su kaynaklarının kontamine edilerek sabotaj yapılması da toksinin yapısı gereği mümkün olan bir saldırı şeklidir. Ancak molekül büyüklüğü oldukça fazla olan toksin, çevresel faktörlerden oldukça etkilenir; havada 12 saat içerisinde özelliğini yitirirken, güneş ışığında 1-3 saat içerisinde inaktif hale geçer. Seksen derecede 30 dakika içerisinde detoksifiye olurken 100 0C’de bir kaç dakikada yıkılır. Suda ise 3 mg/L serbest klorla muamele edildiğinde, 20 dakika içerisinde %99.7’si inaktive olur, bu klor oranı Amerikan Silahlı Kuvvetleri tarafından askerlerine, bilinmeyen kaynaklardan elde ettikleri suları dezenfekte etmek için önerdiği klor oranıdır. Normal şehir şebeke sularının klorlanlanmasında serbest klor oranı %0.4 mg/L şeklindedir ve bu 20 dakikalık süre içerisinde botulinum toksininin %84’ünün inaktivasyonunu sağlar.

Botulinum toksini A ve B zincirleri olarak adlandırılan iki altgruptan oluşur. B zinciri motor nöronların aksonları üzerinde bulunan reseptörlere bağlanırken, A zinciri sitotoksik etki gösterir, asetilkolin salınımını bloke ederek sinaptik iletimi durdurur. A zincirinin etkisi geridönüşümsüz olduğu için; iyileşme, klinik düzelme ancak nöronun yeni akson oluşturması ile olur ve buda aylar sürer. Bu şekilde ortaya çıkan presinaptik blokaj, hem kolinerjik otonom (muskarinik), hem de motor (nikotinik) reseptörleri etkiler. Benzer klinik tablolara neden nörotoksik diğer ajanlar genellikle asetilkolinesteraz inhibisyonu ile synaptik alanda artmış asetilkolin miktarına neden olurken, botulizmde asetilkolinin eksikliği görülür. Bu nedenle diğer nörotoksik ajan zehirlenmelerinde klinik düzelme sağlayan atropin botulizmde etkisizdir, aksine klinik bulguların ağırlaşmasına neden olabilir. Klinik bulgular botulinum toksininin inhalasyon yolu ile alınımını takip eden 12-36 saat içerisinde gelişir. Botulizm gelişme süresi alınan toksin miktarı ile ilişkili olarak değişmektedir. Primatlar üzerinde yapılmış olan çalışmalar alınan toksin miktarının çok az olduğu durumlarda semptomların bir kaç güne kadar uzadığını da göstermiştir. Ön planda olan şikayetler kranial sinir paralizileri şeklindedir ve sıklıkla ilk etkilen göz ile ilişkili olanlar olmaktadır. Midriazis nedeni ile bulanık görme, diplopi, pitozis ve fotofobi ilk gelişen semptomlardır, ayrıca disartri, disfoni, disfaji eşlik edebilir. Flask iskelet kası paralizisi, yukarıdan aşağıya doğru, simetrik ilerleyici şekilde başlar ve progresyon gösterir. Farinks kaslarının güçsüzlüğüne bağlı olarak üst solunum yollarında kollaps erken dönemde gelişebilir. Diyafram ve yardımcı solunum kaslarının ilerleyici flask paraliziye katılmaları ile solunum yetmezliği aniden gelişebilir. Gıda ilişkili botulizm vakalarındaki bilgilerimiz ilk klinik bulgunun ortaya çıkışını takip eden 24 saat içerisinde bile solunum yetmezliğinin gelişebileceğini göstermektedir. Botulinum toksininin otonomik etkileri ise tipik olarak antikolinerjik bulgularla seyreder. Bunlar; ağız kuruluğu, ileus, kostipasyon ve idrar retansiyonu şeklinde klinikte görülebilir. Vakaların %50’sinde dilate pupiller dikkat çeker. Duyu ile ilişkili bulgular genellikle ön planda değildir. Molekül yapısı oldukça büyük olan botulinum toksini kan-beyin bariyerini geçmez, bu nedenle santral sinir sistemi bulgularına neden olmaz. Ancak etkilenen kişilerde psikolojik sorunlar gelişebilir. Fizik muayenede sıklıkla ateşi olmayan, bilinci açık, her şeyin farkında olan hasta vardır ve postural hipotansiyon gelişebilir.

Vakalar tek tek görüldüğünde Gullain Barre sendromu, myastenik kriz ile karıştırılabilir. Beyin omurilik bulguları botulizmde normaldir. Tensilon veya edrofoniyum testi botulizmin erken dönemlerinde pozitif olarak değerlendirilebilir, bu bakımdan myasteniden ayrımı zor olabilir. Paralizinin simetrik olması ve BOS bulgularının normal oluşu, enteroviral paralizilerden ayırımını sağlarken, mental fonksiyonlarda değişiklik olmaması da viral meningoensefalitlerin ekarte edilmesine olanak tanır.

Önemli bir diğer nokta da, botulinum toksini dışındaki nörotoksik ajanlar, solunum sekresyonlarında artışa neden olurken, botulizmde sekresyonlarda azalma hatta kuruma söz konusudur. Atropin aşırı dozunun ayrımı, atropin kullanımında gelişen santral sinir sistemi halüsinasyonları ve ajitasyondur.

Tanıda laboratuar testleri çok yardımcı değildir, ancak fare nötraliziasyon yöntemi ile tanının desteklenmesi yoluna gidilebilir. Hastanın serumu farelere verilerek klinik bulgular veya antikora olan cevabı farenin kaybı, gözlenir.

Botulizmden kurtulan hastalar, genellikle çok düşük miktarlarda toksin ile karşılaştıkları için koruyucu antikor cevabı geliştiremezler, yani kişi aynı klinik bulgularla tekrar botulinum intoksikasyonu geçirebilir.

Tedavide esas olan destek tedavidir. Antitoksinin erken dönemde kullanılması hayat kurtarıcı olabilir. Ancak antitoksinin sadece dolaşımda bulunan toksinlere karşı etkili olması nedeni ile erken dönemde verilmesi gerekmektedir. Klinik bulgular geliştikten sonra antitoksin kullanılması, bulguların düzelmesini sağlamayacaktır. Bu özelliği ile antitoksin özellikle toksin üretiminin devam ettiği gıda ilişkili botulizm vakalarında daha faydalıdır. Hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar, inhalasyon yolu ile botulinum toksini alındıktan sonra, klinik bulgular gelişmeden verilen antitoksinin faydalı olduğunu ancak klinik bulgular veya semptomlar geliştikten sonra verilen antitoksinin etkisiz olduğunu göstermiştir.

Bugün için ABD’de profilaksi amacıyla kullanılabilecek, araştırma ürünü niteliğinde pentavalan Clostridium botulinum toksoid aşısı mevcuttur. Rutin kullanım için lisans almamış olan aşının yakın dönemde de insanlar üzerinde etkinlik testleri yapılamıyacağı için lisans alması beklenmemektedir. Binlerce gönüllüye ve meslekleri nedeni ile risk altındaki gönüllüye uygulanmış olan aşı ile belirgin serum antikor düzeyleri elde edilmiştir. Hayvanlarda koruyucu olan titrelerle korele olan bu titrelerin koruyucu olduğu düşünülmektedir. Temas öncesi profilaksi şeklinde uygulanmasında bugün için önerilen aşılama şeması 0, 2, 12 hafta ve birinci yıldaki rapel şeklindedir. Bu aşılama şeması ile aşılananların %90’ından fazlasında koruyucu olduğu düşünülen seviyelerin üzerinde antikor yanıtı elde edilmektedir. Yeterli antikor seviyesi, geçici olarak üç aşı dozu ile sağlanmakta ancak bir yılın sonuna doğru antikor seviyesinde azalma görülmektedir, bu nedenle birinci yılda rapel aşı dozu önerilmektedir. Aşı için kesin kontrendikasyon aluminyum, formaldehit veya tiomersale olan hipersensitivite veya bir önceki dozdan sonra görülen hipersensitivite olarak belirtilmektedir. Lokal yan etkileri az olan aşının uygulanmasından sonra vakaların %2-4’ünde eritem veya endurasyon geliştiği rapor edilmiştir. Ateş, halsizlik, başağrısı, miyalji şeklinde sistemik şikayetler aşıdan sonra aşılananların %3’ünde olmaktadır.

Bugün için aşı, aerosol şeklinde botulinum toksinini ile karşılaşma riski yüksek kişilere önerilmektedir. Rutin kullanımı söz konusu değildir. Amerika Birleşik Devletleri Silahlı Kuvvetleri’nde de rutin uygulanması söz konusu değildir, bugünkü bilgilerimize göre ancak özel kuvvetlere görevlerine istinaden uygulanmaktadır.

Temas sonrası heptavalan toksoidin etkinliği hakkında insanlar üzerinde yapılmış çalışma bulunmamakla birlikte, hayvanlar üzerinde yapılmış olan çalışmalarda etkili olduğu gösterilmiştir. Ancak yine de bu amaçla ancak çok özel durumlarda kullanılması önerilmektedir.

Hastalardan cilt yolu ile veya aerosol ile toksinin hastaya bakım verenlere geçişi söz konusu olmadığı için hastalara bakım verilirken özel önlem alınmasına gerek yoktur.

Risin
Keneotu (Ricinus communis) tohumundan elde edilen risin protein yapısında olan güçlü bir sitotoksindir. Keneotunun tüm dünyaya yayılmış olduğu ve keneotundan yağ eldesinde oluşan artık ürünün bile risin içerdiği düşünüldüğünde, pek çok ülkenin veya yasa dışı grubun risin eldesinin zor olmayacağı açıktır. Eldesi kolay olduğu kadar toksik etkileride çok olan risin, aerosol olarak inhale edildiğinde akut hipoksik akciğer yetmezliğine neden olur, patolojik değişiklikler ilk sekiz saatte bile çıkabilirken, genellikle 36-72 saat içerisinde solunum yetmezliği gelişir. Oral olarak alındığında gastrointestinal bulguların gelişimini takiben, dolaşım yetmezliği ve ölüm gelişir. İntravasküler yolla alınacak olursa veya daha nadiren diğer yollardan alındığında intravasküler koagülopatiye, mikrodolaşım bozukluğuna ve multi-organ yetmezliğine neden olabilir.

Kolay ve yaygın elde edilebilir olması risinin biyolojik silah olarak dikkate gelmesine neden olmuştur. Keneotu yağı eldesi sırasında oluşan küspenin ağırlığının yaklaşık %5’i risinden oluşmaktadır. Dünya genelinde her yıl bir milyon tonun üzerinde keneotunun yağ eldesi için kullanıldığı düşünüldüğünde sadece yan ürün şeklinde ortaya çıkabilecek risinin bile miktarının fazlalığı kolaylıkla tahmin edilebilir. Oldukça stabil olan risin biyolojik silah olarak kullanılması en muhtemel yol olan aerosol formunun yanı sıra farklı yollarla alındığında da güçlü toksik etki gösterir.

Risinin silah olarak kullanımına yönelik pek çok örnek bulunmaktadır. Eski Bulgar Kralı Georgi Markov 1978 yılında Londra’da şemsiye şeklindeki silahtan verilen risin ile suikasta uğrayarak ölmüştür, ayrıca benzer şekilde 1970 ve 1980’lerin başında benzer altı ayrı suikast girişiminin daha olduğu da bilinmektedir. Amerika Birleşik Devletleri’nde Minosata Vatanseverleri Konseyi adındaki vergi karşıtı gruba dahil dört kişi hukuk bürosu ve federal görevlilere karşı risin kullanmaya hazırlanırken yakalanmıştır. Yine ABD’de 1995 yılında Kansas’da Onkolog olan Deborah Green eşini yiyeceğine risin katarak öldürmeye çalışması, benzer şekilde Wisconsin’de Thomas Leahy risini silah olarak kullanmak isterken yakalanması, eldesinin ne kadar kolay olduğunu göstermesi açısından önemlidir. Ayrıca yazılı basında ve internet ortamında nasıl elde edilebileceği, ne şekilde saklanacağı ve kullanılacağı yer alan risinin biyolojik silah olarak oluşturduğu tehlike açıktır.

Risin yapısı içerisinde iki hemaglütinin ve iki toksin yer alır. Toksinler RCL III ve RCL IV, dimer yapısındadır ve moleküler ağırlıkları yaklaşık 66.000 dalton ağırlığındadır. İki polipeptit zinciri A ve B, disülfit bağı ile bağlanır.Basit, düşük teknoloji ile üretilebilen risin, sıvı, kristal veya liyofilize edilerek aerosol şekline dönüşebilecek şeklinde elde edilebilir. Aerosol şeklinde yaygın bir alanı etkileyebilecek, suları veya gıdaları kontamine ederek daha dar kapsamlı biyolojik silah veya direk kişiye yönelik suikast silahı olarak kullanılabilir. Normal koşullarda stabil olan risin 80 0C’de 10 dakikada, 50 0C’de yaklaşık bir saat içerisinde detoksifiye olur, 100 mg/L serbest klor ile de %99,4 oranında özelliğini yitirir. Ancak düşük klor ve iyot konsantrasyonları detoksifikasyon için yeterli değildir.

Protein sentezinin inhibisyonu ile hücresel toksisitesini gösteren risinin B zinciri hücre üzerindeki reseptöre bağlanarak hücre içine toksinin alınmasını sağlarken, A zinciri endonükleaz aktivitesi göstererek çok düşük konsantrasyonlarda bile DNA replikasyonunu ve protein sentezini inhibe eder.

Klinik bulgular risinin alım veya risin ile karşılaşma şekline göre değişir. Risinin inhalasyonunu takiben gelişen klinik bulguların ortaya çıkış zamanında ve şiddetinde alınan doz miktarı önem kazanmaktadır. Nefes daralması, göğüs kafesinin dar gelmesi şeklinde başlayan solunum sıkıntısı ilerleyerek solunum yetmezliğine dönüşür. Doku değişiklikleri larinks, bronşlar ve alveollar düzeyde görülen nekroz ve ARDS bulguları ile karakterizedir, pulmoner ödem sıklıkla erken dönemde gelişir. Radyolojik incelemede bilateral infiltrasyon, arteriyel hipoksi, nötrofilik lökositoz ve proteinden zengin (artmış pulmoner geçirgenliğe bağlı olarak) bronşial aspirat dikkate gelebilir. Diğer şekillerde risine maruz kalındığında akciğer bulkguları ön planda değildir, ancak intravasküler yolla alınırsa pulmoner ödem endotel hasarı sonrasında gelişen kapiller kaçağa bağlı olarak görülür. Oral alım, gastrointestinal epitelde nekrozlara ve lokal kanamalara neden olur. Ayrıca karaciğer, dalak ve böbrekte nekrozlara neden olur. Intramüsküler temas ise lokal nekroza ve bölgesel, drenaj hattındaki lenf nodlarında nekroza ve reaktif lenfadenopatiye neden olur.

Tanı için risin olasılığının düşünülmesi gerekir. Akut pulmoner şikayetlerle ve bulgularla gelen birden fazla, aynı coğrafik yöreden gelen hasta ile karşılaşıldığında, pulmoner irritanlar ve olası biyolojik silah saldırısı akla gelmelidir. Bu irritanlar; risin, stafilokokkal enterotoksinB, Q ateşi, tularemi, veba ve fosgen türü kimyasal ajanlar olabilir.

Risin yüksek oranda immünolojik olduğu için koruyucu antikor gelişimine neden olur. Bu bakımdan kişilerden akut ve konvalesan dönemde alınan serum örneklerinde antikor seviyesi taranabilir. Keneotu DNA’sı PCR yöntemi kontamine veya saldırı için kullanılan maddelerde aranabilir.

Temas veya alım şekline bağlı olarak tıbbi yaklaşım değişmekle beraber özgün tedavisi olmadığı için risin toksikasyonlarında destek tedavi önemlidir. İnhalasyon şeklinde alım söz konusu ise, pulmoner yetmezlik ön planda olduğu için solunum ve dolaşım desteği önem kazanır. Gastrointestinal intoksikasyon, yoğun gastrik lavaj ve magnezyum sitrat (katartik olarak) ile izlenir. Risin büyük molekül yapısı nedeniyle aktif kömüre fazla bağlanmaz, bu nedenle kömür kullanımının faydası sınırlıdır.

Profilaksi, aerosol ile temasa yönelik olarak maske kullanılması etkilidir. Bugün için klinik kullanıma sunulmuş bir aşı yoktur, ancak hayvanlar üzerinde immünojenik ve aerosol ile temas için koruyucu olabilecek aday aşılarla çalışmalar devam etmektedir.

Risin uçucu olmadığı ve hastalardan da aerosol ile bulaşmanın söz konusu olmadığı için hastaların bakımı sırasında özel izolasyon koşullarının uygulanmasına gerek yoktur. Dekontaminasyon için su ve sabun kullanılması yeterlidir.

Stafilokokkal Enterotoksin B

Staphylococcus aureus, bir kaç farklı ekzotoksin üretmektedir, stafilokokkal enterotoksin B (SEB) bu ekzotoksinlerden birisidir. SEB, diğer ekzotoksinler gibi mikroorganizma tarafından üretildikten sonra hücre dışına salınmaktadır, enterotoksin olarak adlandırılması ise etkisini özellikle barsak epiteli üzerinde göstermesinden kaynaklanmaktadır. Gıda zehirlenmesine neden olan toksinlerden birisi olan SEB alım yoluna göre değişen geniş etki spektrumuna sahiptir. ABD’de gerçekleşen gıda ilişkili zehirlenmelerde, sıklık açısından ikinci etken olarak tespit edilmektedir. Gerek gıdaların kontaminasyonu ile gerekse biyolojik silah olarak aerosol şeklinde hazırlanmış toksinin inhalasyonu ile alındığında, mortalitesi yüksek değildir, ancak etkilenen kişilerin %80’inden fazlasının tıbbi bakım ihtiyacı görecek hale gelmesi ve 1-2 haftalık iş gücü kaybına neden olması biyolojik silah ajanları arasında yer almasına neden olmaktadır. Kullanılan düşmanın ciddi lojistik sorunlar yaşamasına neden olan SEB, ABD tarafından da resmi biyolojik silah programı durdurulana kadar bu amaçla geliştirilmiş 7 biyolojik silahtan birisidir. Bugün için hangi ülkelerin veya grupların elinde olduğu resmen bilinmemekle birlikte bu amaçla üretildiği tahmin edilmektedir.

Stafilokokkal enterotoksinler 23.000-29.000 (örneğin SEB 28.494) Dalton molekül ağırlığına sahip olan protein yapısında toksinlerdir ve koagülaz pozitif stafilokoklar tarafından sentezlenirler. S. aureus izolatlarının yarısından fazlası ekzotoksin üretir ve üretimlerini gıdaları kontamine ettiklerinde veya kültür ortamında gerçekleştirebilirler. Bugün için tanımlanmış stafilokokkal ekzotoksinden, yapısal olarak SEB’e benzeyen ve klinik olarak önemli olan diğerleri; toksik şok sendrom toksini-1 (TSST-1) ve ekzoliatif toksindir. Stafilokokların sentezlediği, antijenik olarak birbirinden farklı toplam yedi ayrı enterotoksin vardır. Göreceli olarak stabil olan SEB, 100 0C’de bir kaç dakikada inaktif hale geçer. Çok düşük dozlarda bile inhale edildiğinde klinik şikayetlerin gelişmesine neden olan SEB’in lethal dozunun 100’de biri bile karşılaşanların %50’sinde tıbbi tedavi ihtiyacı duyulacak oranda şikayet gelişimine neden olur. Bu özellikleri ile SEB aerosol halinde biyolojik silah olarak kullanılabileceği gibi, gıda veya su kaynaklarına yönelik sabotaj girişimlerinde de kullanılabilir.

Stafilokokkal enterotoksinler, bakterial süperantijen olarak tanımlanan güçlü immün stimülanlar arasında yer alır ve monositler, makrofajlar üzerinde MHC antijen II’ye bağlanırlar (normal antijen yapısındaki moleküller antijen bağlayan özgül reseptörlere bağlanır). MHC antijen II’ye bağlanma T hücre grubunun çoğunun direkt stimülasyonuna olanak tanıyarak, normal antijen sunum işleminin bir çok basamağının atlanmasını sağlar, bunun sonucu olarak abartılmış immün cevap gelişimi görülebilir.

Stafilokokkal enterotoksin B’nin inhalasyonundan 3-12, oral alımından 4-10 saat sonra kişinin şikayetleri gelişir. Semptomlar özgül olmayan viral enfeksiyon bulguları şeklindedir ve ateş, titreme, baş ağrısı, miyalji ön plandadır, ayrıca toksinin alım şekline bağlı olarak solunum veya gastrointestinal şikayetler ve bulgular eşlik edebilir. Solunum yolu ile girişin olduğu durumlarda; prodüktif olmayan öksürük, retrosternal ağrı, dispne, gastrointestinal alımlarda ise; bulantı, kusma ve ishal klinikte görülebilir. İnhalasyon yolu ile toksinin alındığı durumlarda daha hafif olmak üzere gastrointestinal semptomlar, toksinin inhalsyonu sırasında az miktarda da olsa yutulmasına bağlı olarak gelişebilir.

Solunum yolu bulguları sıklıkla, akciğer dokusunda pro-inflamatuar sitokinlerin toksin tarafından stimulasyonuna bağlıdır. Oluşan cevap, pulmoner kapiller yataktan sıvı kaçağına ve sonuç olarak pulmoner ödeme neden olur. Şiddetli vakalarda akut pulmoner ödem ve solunum yetmezliği gelişebilir.

Toksin ile temas eden kişilerde ateş cevabı uzayabilir, 5 güne kadar 39 0C veya üzeri ateş görülebilir, ayrıca değişien şiddetlerde titreme, halsizlik (toksik görünüm) ateşe eşlik edebilir. Ateş cevabı gibi öksürükte uzun süreli olabilir, dört haftaya kadar devam etmesinin beklenilen bir süre olduğu literatürde yer almaktadır.

Şikayetlerin çok hızlı geliştiği ve uzun sürebildiği SEB toksikasyonunda fizik muayenede toksikasyonu veya SEB olasılığını düşündürebilecek özgün bir bulgu mevcut değildir. Sıklıkla akut sıvı kaybına bağlı hafiften orta şiddete kadar değişen spektrumda dehidratasyon bulguları ve ortastatik hipotansiyon tespit edilebilir. Solunum sistemi semptomlarının varlığında bile pulmoner özdem gelişmemişse göğüs muayenesi genellikle normaldir. Akciğer grafisi de sıklıkla normaldir, ancak şiddetli vakalarda pulmoner ödem ve ARDS ile uyumlu görünüm olabilir. Bu bakımdan tanı şüphelenildiğinde, epidemiyolojik verilerin desteklemesi ile konulabilir. Solunum sisteminin pek çok viral patojeni; özellikle influenza, adenovirüs ve mikoplazma benzer şikayetlere neden olabilir. Ancak SEB’in kullanıldığı biyolojik saldırı durumunda çok kısa sürede çok fazla sayıda kişide şikeyetlerin gelişimi tanı konulmasında yardımcı olabilir. Doğal koşullarda gelişen stafilokokkal besin zehirlenmelerinde solunum sistemi bulguları genellikle klinik tabloya eşlik etmez. Biyolojik saldırı olasılığının varlığında SEB vakalarında klinik bulgular hızla gelişir ve plato evresine ulaşır, sonrasında progresyon, ilerleme göstermez, ancak gerek antraks, gerek tularemi, gerekse veba da tedavi başlanmadığı müddetçe klinik bulguların kötüye gidişi devam eder. Klinikteki bu gözlemin yanı sıra, tularemide, vebada, Q ateşinde akciğer grafisinde infiltrasyon tespit edilebilir.

Tanının laboratuarla desteklenmesi için, ELISA veya ECL ile antijen tayini yapılabilir veya biyolojik saldırı olasılığının geliştiği yerden çevre örneklerinden PCR ile stafilokokkal gen araştırmaları yapılabilir. Semptomlar geliştikten sonra serum örneklerinde SEB tespiti yapılamaz, ancak hastaların çoğunluğu belirgin antikor cevabı oluşturduğu için akut ve konvalesan serum örneklerinde anti-SEB antikor tayini ile tanının desteklenmesi sağlanabilir.

Bugün için tedavinin destek tedavi ile sınırlı olduğu SEB intoksikasyonlarında, hastanın oksijenizasyonunun ve hidrasyonunun sağlanması tedavinin temelini teşkil etmektedir. Pulmoner ödemin geliştiği vakalarda pozitif basınçlı (“pozitive end expiratory pressure”) ventilasyon desteği, diüretik tedavisi ve vasopresör ajan kullanımı gerekebilir. Ateşe yönelik olarak antipretik örneğin parasetomol, öksürük için antitusif kullanımı hastanın bir miktar rahat etmesini sağlayabilir. Aşırı pro-inflamatuar sitokin cevabının söz konusu olduğu SEB intoksikasyonlarında steroidin yeri tartışmalıdır, ancak bugün için steroidin avantajlı veya dezavantajlı olduğunu gösteren bilimsel veriler mevcut değildir. Hastaların çoğunluğu, hızlı progresyonun görüldüğü ilk dönemden sonra genellikle stabil hale gelir, ancak gündelik hayata dönüşleri iki haftadan önce gerçekleşemez.

Profilaksi için SEB karşı geliştirilmiş insanlarda kullanılabilecek aşı bugün için söz konusu değildir, ancak bir çok aday aşı üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Biyoteknik özellikleri tam olarak bilinmemekla birlikte, aday aşılardan birisinin insanlarda faz II çalışmalarının tamamlanmak üzere olduğu bilinmektedir. Pasif immünizasyona yönelik hayvan deneylerinde, antikorun temastan sonraki 4-8 saat içerisinde verildiği durumlarda mortaliteyi azalttığı gösterilmiştir. Ancak SEB’in MHC II’ye bağlanmasının seruma geçişten sonraki ilk beş dakika içerisinde gerçekleştiği düşünülürse, etkili profilaksinin ancak temas öncesi uygulanacak aşı ile sağlanabileceği de bilinmektedir. Ayrıca SEB ile temastan sonra gelişen antikor cevabının yüksek titrelerde olmasına rağmen özellikle inhalasyon yolu ile alımına karşı koruyucu olmadığı da bilinmektedir. Bu nedenle SEB atağına maruz kalan bir kişi için olası ikinci saldırıda da tehlike devam etmektedir.

Dermal olarak aktif olmadığı veya sekonder inhalasyon ihtimali bulunmadığı için hastalarla temas eden sağlık personelinin özel önlem almasına gerek yoktur. Standart hasta hizmetlerinin verilmesi uygundur.

T-2 Mikotoksin
Trikoten (T-2) mikotoksin, yaygın olarak görülen Fusarium bitki mantarı tarafından üretilen yaklaşık 40 toksinden birisidir. Diğer toksinlerle karşılaştırıldığında daha düşük molekül ağırlığına sahip olan T-2 mikotoksin çevresel faktörlere karşı oldukça dirençlidir ve cilt ile temas ettiğinde dermal toksisitesi olduğu bilinen tek toksindir.

T-2 mikotoksinin biyolojik silah olarak kullanılması ile ilgili ilk bilgiler II. Dünya Savaşı’nın hemen sonrasında Rus Askerleri tarafından Fusarium mantarı ile kontamine olmuş unun, bilinmeden siviller tarafından ekmek yapılması için kullanıldığında gelişen klinik tablo ile gündeme gelmiştir. Kontamine ekmeği yiyenlerde “ATA”, alimenter toksik alökia olarak adlandırılan, abdominal ağrı, ishal, kusma, halsizlik ve birkaç gün içerisinde gelişen ateş, titreme, miyalji ve özellikle lökopenini ile seyreden kemik iliği depresyonu gelişmiştir. Bu dönemi atlatanlarda farinks ve larinkste ağrılı ülserler, ciltte peteşi ile purpuralar, ve yaygın kanamalar (melena, kanlı ishal, hematuri, vaginal kanamalar) görülmüştür. Bu gözlemler toksinin biyolojik silah olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Klinik tablo, toksinin protein sentezini ve DNA replikasyonunu bloke etmesi ile ilişkilidir.

Silah olarak kullanılması, 1975-1981 yıllarında Laos’da, 1979-1981’de Kamboçya’da ve yine 1979-1981 yılları arasında Afganistan’da uçaklardan mikotoksinin yayılması ile olmuştur. Mikotoksinin yağlı yapısı ve sarı rengi uçaklardan salınımı sonrasında sarı yağmur olarak adlandırılmıştır. Tahminen sarı yağmura bağlı olarak Laos’da 6300’ün, Kamboçya’da 1000’in üzerinde ve Afganistan’da 3042 kişi ölmüştür, etkilenen veya zarar gören kişilerin rakamı hakkında net bilgi mevcut değildir. Toksin daha ziyade, gerillalara karşı kullanılmıştır. Toksinin kolay yayılması, ormanlık, dağlık arazide etkili olması ve maske veya kimyasal koruyucu giysisi bulunmayan gerillalara karşı etkili olması bu yörelerde kullanımına neden olmuştur.

Trikoten (T-2) mikotoksin düşük molekül ağırlıklı (250-500), uçucu olmayan yapılardır. Bugün için literatürde 150’den fazla mikotoksin tanımlanmıştır. Suda çözünmeyen ancak, etonol, metanol ve propil glikol içerisinde çok iyi çözünen trikoten ısıya ve ultraviole ışığa da oldukça dirençlidir. Otoklavla bile biyolojik aktivitesini koruyabilir. Ancak %1’lik hipoklorit solusyonuna 0,1 M NaOH eklenirse etkili dezenfektan sağlanabilir. Ayrıca cilt ile temas ettiğinde su ve sabun ile yıkanması uzaklaştırılmasını sağlar.

Mikotoksinin etki mekanizması üzerinde tartışmalar devam etmektedir, bir çok mekanizmanın rol oynadığı düşünülmektedir. Ancak ön planda, protein ve nükleik asit sentezi inhibisyonunun saatler içerisinde gelişen klinik tablodan sorumlu olduğu kabul edilmektedir. Bu nedenle özellikle hızla çoğalan, bölünen hücreler üzerinde toksik etkisi daha belirgindir. Klinikte bu özellikle, gastrointestinal bulgular ve kemik iliği depresyonu şeklinde ortaya çıkmaktadır. Hücre membran fonksiyonları üzerinde etkisi olduğu ve mitokondri enzim yollarını bloke ettiği de bilinmektedir.

Olası biyolojik silah olarak kullanımda T-2 mikotoksin, ciltten, solunum sistemi ile veya oral yolla alınabilir. Özellikle sarı toz bulutlarının veya sarı yağmur tarif edilen durumlarda akla gelmesi gereken T-2 mikotoksin havadan atılması durumunda kıyafetler üzerinde birikebileceğinden, kıyafetler toksinin kaynağı olarak görev görebilir ve ciltten sürekli emilmesine neden olabilir. İlk semptomlar, temastan dakikalar sonra başlar ve ciltte yanma, kızarıklık, vezikül formasyonu ve nekroze gidiş şeklinde görülür. İnhalasyon şeklinde alım sonrasında ise burun mukozasında yanma, ağrı, hapşırık, burun kanaması, dispne, hışıltı ve öksürük görülür. Eğer oral alım söz konusu ise ağız içinde ağrı, kanlı tükrük, balgam gelişir. Anoreksi, bulantı, kusma ve krampların eşlik ettiği kanlı veya kansız ishal şeklinde gastrointestinal şikayetler ortaya çıkar. Ayrıca konjoktivalar mikotoksin ile temas ettiğinde, gözde yanma, yaşarma, yabancı cisim hissi, bulanık görme gelişebilir. Havadan saldırı olduğunda göz bulguları birkaç dakika, cilt bulguları birkaç saat içerisinde gelişir. Toksin ile hangi yoldan temas edilirse edilsin sistemik semptomlar gelişir, halsizlik, ataksi ve koordinasyon kaybı kısa sürede ortaya çıkar. Ölüm birkaç dakikada, saatler veya günler içerisinde gelişebilir. İlk atağı atlatanlarda pansitopeni, kanamalar ve sepsis görülebilir.

Tanı, farklı canlı türlerinde açıklanamayan ölümlerle birlikte, görgü tanıklarının sarı bulut veya yağmur tarif etmeleri mikotoksin saldırısı olasılığını artırır. Ayrıca toksin yağlı yapıda olduğu için saldırının yapıldığı yörelerde, kişilerin üzerinde yağlı sarı, yeşil, kırmızı renklenmeler görülebilir. Ayrıca dakikalar, saatler içerisinde klinik bulguların gelişmesi, kimyasal ajan veya toksinler arasında da özellikle mikotoksinler gelmelidir. Özellikle hardal gazı benzer klinik bulgular ve hızlı gelişimi nedeni ile akla gelebilir, ancak hardal gazının kokulu olması ayırımı kolaylaştırır. T-2 mikotoksinin özgül tanısını sağlayacak özgün bir hızlı tanı testi bugün için mevcut değildir. Ancak antijen tayini için idrar ve serum örnekleri saklanarak referans laboratuarında incelenebilir. Toksinin kendisi %50-75 oranında idrar ve gaita ile değişmeden ilk 24 saat içerisinde atılır, metabolitlerinin atılımı 28. güne kadar devam edebilir.

Özgül bir antidotu olmadığı için tüm tedavi yaklaşımı destekleme, semptom ve bulgulara yönelik yaklaşım şeklindedir. İlk yapılması gereken eğer özel koruyucu kıyafetler mevcut değilse kontamine olmamış su ve sabunla yıkanmanın gerçekleştirilmesidir. Olası temastan sonraki 4-6 saat içerisinde yıkama, duş mutlaka yapılmalıdır. Bu süreden sonraki yıkanma, toksinin çoğu emildiği için artık etkili olmayacaktır. Daha sonraki yaklaşım yanık vakalarına olan yaklaşım şeklinde olmalıdır. Ayrıca aktif kömür mutlaka verilmelidir.

Profilaksi için, fiziksel korunma (gaz maskesi, özel gözlük ve kıyafetler) olası atak sırasında tek korunma yöntemidir. Aşı veya kemoprofilaksi çalışmaları hayvanlar üzerinde devam etmektedir. Ancak bugün için etkinliği gösterilmiş veya insanlarda kullanılmış bir aşı veya kemoprofilaksi yöntemi mevcut değildir.

Hastalara bakım verilirken, kontak izolasyonu, tam dekontaminasyon sağlanana kadar uygulanmalıdır.





Kaynaklar

Kortepeter M, Christopher G, Cieslak T, Culpepper R, Darling R, Pavlin J, Rowe J, McKee K, Eitzen E. USAMRIID’s Medical Management of Biological Casualties Handbook 4th Ed. Fort Detrick Maryland 2001; pp 62-82.
MMWR; Recognition of illness associated with the intentional release of biological agent. MMWR; 2001: 50: 893-897.
Cole LA. Bioterrorism threats: learning from inappropriate responses. J Public Health Management Practice, 2000: 6: 8-18.
Cieslak TJ, Eitzen EM. Bioterrorism: agents of concern. J Public Health Management Practice, 2000: 6: 19-29.
Atlas RM. The medical threat of biological weapons. Critical Reviews in Microbiology 1998; 24: 157-168.
Brad R. Export controls and biological weapons: new roles, new challenges. Critical Reviews in Microbiology 1998; 24: 235-254.