בוטוליזם, הרעלה על ידי רעלן, המכונה רעלן בוטולינום, המיוצר על ידי חיידקי קלוסטרידיום בוטולינום. הרעלה זו נובעת בתדירות הגבוהה ביותר מאכילת מזון משומר ביתי שאינו מעוקר בצורה לא נכונה המכיל את הרעלן. בוטוליזם עשוי גם לנבוע מזיהום בפצע. ג. חיידקי בוטולינום - שאינם יכולים לשרוד בנוכחות חמצן - חיים בדרך כלל באדמה, שם הם יוצרים נבגים עמידים בחום העלולים לזהם מזון טרי שישמר. הנבגים שורדים אם האוכל לא מבושל בטמפרטורה של 120 מעלות צלזיוס למשך זמן מספיק; טמפרטורה זו ניתנת להשגה בוודאות רק במפעלי שימורים מסחריים או בסיר לחץ (הרתחה אינה אמינה). ואז, בתוך הפחית האטומה, הנבגים נובטים ומשחררים את החיידקים, וככל שהחיידקים מתרבים הם מפרישים רעלן בוטולינום, חלבון שהוא אחד מהרעלים החזקים ביותר הידועים. שלא כמו נבגי הקסטרוטידיאל, הרעלן נהרס בקלות על ידי חום; הוא נשאר חזק רק אם המזון המזוהם לא מחומם לפחות ל- 70 מעלות צלזיוס למשך שתי דקות לפני שהוא אוכל.
לאחר שנבלע ונספג, C. בוטולינום טוקסין פוגע במערכת העצבים האוטונומית על ידי חסימת שחרור האצטילכולין, מוליך עצבי המאפשר התכווצות שרירים. כאשר הרעלן נבלע במזון, הוא נספג במהירות ונשאב בזרם הדם לקצות העצבים בשרירים. הרעלן תוקף את סיבי העצב הדק ועוצר את הדחף לעבור לאורך סיבים אלה. לא משתחרר אצטילכולין והשריר אינו יכול להתכווץ; זה משותק.
התסמינים הראשונים של בוטוליזם, בחילה והקאות, מופיעים בדרך כלל שש שעות או פחות לאחר אכילת המזון המזוהם, תלוי בכמות הרעלן שנבלע. האדם המורעל מתעייף ועלול להתלונן על כאבי ראש וסחרחורת. שרירי העפעף עשויים להיות משותקים, סימן שעשוי להופיע תוך שעות מרגע אכילת האוכל. הראייה מטושטשת לעיתים קרובות, והאדם הפגוע עשוי לראות כפול. בשלב הבא השיתוק משפיע על השרירים המשמשים לדיבור. הריריות של הגרון עלולות להתייבש; האדם הפגוע עשוי להרגיש היצרות בגרון, הקשורה במהרה לקושי בבליעה ודיבור; ובקרוב מתרחשת חולשת שרירים כללית. שרירי הנשימה מסתבכים; כמחצית מקרי המוות כתוצאה מבעיית בוטוליזם נובעת משיתוק שרירי הנשימה. האדם נשאר בהכרה לאורך רוב המחלה, עד שמתרחשת חנק. מוות עשוי להגיע תוך יום, אם כי אנשים שהורעלו פחות קשה עשויים לחיות במשך שבוע. מעטים המגיעים לשלב של שיתוק קשה שורדים, אם כי אדם ששרד את השיתוק יחלים לחלוטין. בוטוליזם תינוקות, העשוי לנבוע מהאכלת תינוקות דבש המזוהם עם נבגי הקלסטררידיאל, מראים תסמינים כמו עצירות, הזנה לקויה ובכי חלש; אסור לתת לילדים מתחת לגיל שנה דבש בגלל סיכון זה.
עם אבחון מוקדם, הסיכוי לשרוד של אדם מוגבר מאוד על ידי מתן מענה מהיר של אנטיטוקסינים בוטוליזם, המכילים נוגדנים סוסים המנטרלים את הרעלן בגוף. ג. אנטיטוקסין בוטולינום ניתן במינונים גדולים דרך הווריד, אך ספק אם אנטיטוקסין יכול לעשות הכל כדי להתנתק מהרעלן ברגע שהוא הגיע לפרחי העצב. חומר כימי, גוונידין הידרוכלוריד, נוגד את פעולתו של רעלן בוטולינום C. על קצות העצבים והוא שימש בהצלחה בטיפול, אך הוא כשלעצמו חומר רעיל שיש לתת רק בזהירות רבה. שריר משותק יכול להתאושש אם ניתן לשמור על המטופל בחיים, ואולי התקווה הטובה ביותר להישרדות במקרים נואשים אחרת טמונה בהאכלת צינורות, בארכיאטומיה (ביצוע פתח בקנה הנשימה) ושימוש במכונת הנשמה מלאכותית.
