Van Ermengem, Emile (1851-1932)

Baanbrekend onderzoek in de microbiologie

Emile Pierre-Marie Van Ermengem behaalt in 1875 aan de Leuvense universiteit zijn diploma van doctor in de geneeskunde. Hij specialiseert zich verder in de microbiologie aan gerenommeerde instituten in Parijs, Londen, Edinburgh en Wenen. Vanaf 1883 werkt hij samen met de beroemde microbioloog Robert Koch aan de Berlijnse Humboldt-universiteit. Hij bestudeert onder meer het potentieel van cholera-vaccinatie in Spanje. In 1886 publiceert hij het standaardwerk Neue Untersuchungen über die Cholera-Mikroben. Na zijn verblijf in Berlijn wordt hij als professor ‘Hygiëne en Bacteriologie’ aangesteld aan de faculteit Geneeskunde van de Rijksuniversiteit Gent.

In zijn laboratoria op de Bijloke-site voert Van Ermengem in 1895 en 1896 zijn baanbrekend onderzoek uit dat leidt tot de isolatie, identificatie en karakterisering van een nieuwe anaerobe (i.e. zonder zuurstof levende) sporenvormende bacterie. Hij noemt die bacterie Bacillus botulinus. Vanaf 1923 zal de bacterie bekend staan als Clostridium botulinum. Ze blijkt de veroorzaker van voedselbesmetting en -vergiftiging, bijvoorbeeld na het eten van bedorven ham of worst. De Duitse medicus Justinus Kerner (1786-1862) was de eerste die rond 1820 de symptomen van dergelijke  voedselbesmetting na het eten van worst beschreven had als ‘worst-gif’ of botulisme (naar het Latijnse woord voor worst - botulus). Het onderliggend principe kon Kerner toen nog niet ophelderen. Van Ermengem doet dat wel en hij ontdekt ook het verantwoordelijke gif, het botuline-toxine.
Dit gif is één van de sterkste giffen die men tot op heden kent. Het wordt vandaag in sterk verdunde vorm toegepast in de medische en cosmetische sector en staat vandaag bekend als ‘botox’. Controle-laboratoria sporen deze bacterie routinematig op. C. botulinum is intussen aangetroffen in de bodem, water, mariene sedimenten, uitwerpselen, vis, gevogelte, dieren en voedsel. Militaire laboratoria bestuderen de bacterie als gevreesd wapen in de (micro)biologische oorlogsvoering.

Clostridium botulinum toxine als gif    

Op 14 december 1895 luisteren de muzikanten van de lokale fanfare van de landelijke gemeente Ellezelles (bij Ronse) de begrafenisdienst voor Antoine Creteur op. Nadien nuttigen ze een maaltijd met rauwe ham in café Le Rustic. ’s Anderendaags zijn tien van de vierendertig muzikanten ernstig ziek, drie overlijden binnen de week. De weinige muzikanten die geen ham hebben gegeten, worden niet ziek. De lokale dokters besluiten dat de ham wellicht de oorzaak is van deze voedselvergiftiging en roepen de hulp in van professor Van Ermengem voor verder onderzoek. Analyse van resten van de ham, de autopsie van de slachtoffers en klinisch, toxicologisch en bacteriologisch onderzoek leiden tot de isolatie van de bacterie en van het gif dat erdoor geproduceerd wordt. De bacterie verschilt van alle tot dan bekende ziekteverwekkende soorten, dient zonder zuurstof opgekweekt en kan hitte-weerstandige  endosporen vormen.  Testen met proefdieren, die besmette hamstukjes te eten krijgen, leveren dezelfde ziektesymptomen (gezichtsstoornissen, spierverzwakking, ademhalingsstoornissen , …) op als bij de slachtoffers van Ellezelles. In weefselpreparaten van de milt van de betrokken overledenen kan Van Ermengem de bacterie en de endosporen terugvinden. Hij kan ook de werking van het gif ontrafelen.

Het toxine geproduceerd en afgescheiden door C. Botulinum of botuline is dodelijk bij 1 nanogram per kilogram lichaamsgewicht. Het toxine migreert naar de spieren en zenuwen, waar het de vrijstelling van de neurotransmitter acetylcholine blokkeert. Dit heeft als gevolg een verzwakking van de spieren, duizeligheid, ademnood, verlamming en eventueel de dood.

In de jaren 1930 is botulisme een gevreesd fenomeen bij de productie en het verbruik van conserven, een proces dat op dat ogenblik nog niet helemaal op punt staat. Het toxine is inderdaad warmte-labiel en wordt bij 85°C na 15 minuten inactief. Maar de Clostridium endosporen kunnen de hittebehandeling die conserven ondergaan overleven en snel uitgroeien tot actieve toxine afscheidende en groeiende cellen. Mensen kunnen ook via wonden of via de groei van clostridia-cellen in de ingewanden worden geïnfecteerd. Ook dieren, en zeker watervogels, kunnen er massaal aan sterven in warme seizoenen. Dan is het water immers zuurstofarm door de overmatige groei van aerobe bacteriën en algen. In 2002 raken zo bijvoorbeeld in het Verenigd Koninkrijk op een boerderij nog 164 koeien besmet, waarvan er 141 sterven in twee weken tijd. Alle symptomen wijzen op botulisme, maar de bron ervan (drinkwater, silovoer, … ) wordt niet gevonden.

Clostridium botulinum toxine als medicijn

Botuline-toxine of ‘botox’ kan ook als geneesmiddel worden ingezet, speciaal het neurotoxine A, wanneer het wordt aangewend in zeer lage dosis. Dit bijvoorbeeld voor de behandeling van dystonie, dit zijn spasmen of ongewenste/onwillekeurige spiersamentrekkingen bij mens en dier. Wanneer wordt vastgesteld dat het remmend effect van het gif op de acetylcholine-vrijstelling na ongeveer drie maanden uitgewerkt is, wordt het botox-principe verder uitgewerkt. Het wordt al in 1973 uitgetest aan de universiteit van Wisconsin, Madison (VS), door Edward Schantz en oogheelkundige Alan Scott, om onder andere strabisme (scheelzien) en andere hemifaciale spasmen te behandelen. Rond 1980 wordt het toxine klinisch aangewend in Nederland. In 1989-1990 keuren het Food and Drug Administration (FDA)  en experten van de National Institutions for Health (NIH) in de VS het therapeutisch gebruik van nanogram doses van botuline goed. Tegenwoordig wordt het medicijn ook ingezet tegen stotteren, tegen migraine en om neurologische aandoeningen rond de nek, het kaakbeen of de elleboog te verhelpen. Het maakt vele operaties en andere medicatie overbodig.

Botox wordt nu ook algemeen toegepast in de cosmeticasector als een ‘cosmeceutical’ om rimpels te bestrijden. Dit gebeurt door lokaal de huidspieren te verlammen en te ontspannen. Dit niet-medisch gebruik van botox is sinds 1992 door de FDA goedgekeurd.

Na zijn beroemde bevindingen omtrent botuline-toxine in 1895-1896 wordt Emile Van Ermengem in binnen- en buitenland gevraagd om wetenschappelijk advies. Hij ontvangt voor zijn werk tijdens zijn leven diverse onderscheidingen in België en Europa. Ook heeft hij twee bekende zonen: de schrijver en criticus Franz Hellens en de dichter, schilder en kunstcriticus François Maret. Van Ermengem overlijdt in 1932 op 81-jarige leeftijd.

Em. Prof. dr. ir. Erick Vandamme
Vakgroep Biochemische en Microbiële Technologie
Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent
20 juli 2016

Hoe verwijs je naar dit artikel?
Vandamme, Erick. “Van Ermengem, Emile (1851-1932).” UGentMemorie.Laatst gewijzigd 20.07.2016. http://ugentmemorie.be/personen/van-ermengem-emile-1851-1932

Bibliografie

www.UGentMemorialis.be 

Devriese, P.P. “On the discovery of Clostridium botulinum.” Sartoniana 13 (2000): 131-142 .

Johnson, E.A. “Clostridial toxins as therapeutic agents: benefits from nature’s most toxic protein.” Annu. Rev. Microbiol. 53 (1999): 551-575 .

Morin, R.S. en J.P. Kozlovac. “Biological toxins.” In Biological safety: principles and practices, uitgegeven door D.O. Fleming en D.L. Hunt, 261-272. USA: ASM -Press, 2000.

Scott, A.B. 1981. “Botulinum toxin injection of the eye muscles to correct strabismus.” Trans. Am. Ophthalmol. Soc. 79 (1981): 734-770.

Vandamme, E.J. “Biotoxins: a poison as well as a medicine.” Chemistry Today 9 (2003): 55-58.

Van Ermengem, Emile. “Untersuchungen über Fälle von Fleischvergiftung mit Symptomen von Botulismus.” Zentralbl. Bakteriol. Parasitenk. Infektionskr. Hyg. Abt. I Orig. 19 (1896): 442-444.