toksyna botulinowa (BoNT) jest silną neurotoksyną wytwarzaną przez gram-dodatnią, zarodniotwórczą, beztlenową bakterię Clostridum botulinum. Istnieje 7 znanych immunologicznie odrębnych serotypów BoNT: typy A, B, C1, D, E, F i G. neurotoksyny Clostridum są wytwarzane jako pojedynczy nieaktywny łańcuch polipeptydowy o masie 150 kDa, który jest rozszczepiany przez proteinazy tkankowe w aktywną cząsteczkę dwułańcuchową: łańcuch ciężki (H) o wartości ∼100 kDa i łańcuch lekki (L) o wartości ∼50 kDa utrzymywane razem przez pojedyncze Wiązanie dwusiarczkowe. Każdy serotyp demonstruje własne zróżnicowane mechanizmy działania i czas trwania efektu. Łańcuch ciężki każdego serotypu BoNT wiąże się z jego specyficznym neuronalnym ekto-akceptorem, przy czym dochodzi do translokacji błony i endocytozy wewnątrzkomórkowych pęcherzyków synaptycznych. Łańcuch lekki działa na rozszczepienie SNAP-25, co hamuje egzocytozę synaptyczną, a tym samym wyłącza transmisję neuronową. Działanie BoNT w celu zablokowania uwalniania acetylocholiny toksyny botulinowej w złączu nerwowo-mięśniowym jest najlepiej zrozumiałe, jednak większość ekspertów przyznaje, że sam ten efekt wydaje się niewystarczający do wyjaśnienia całej pozornej aktywności przeciwbólowej neurotoksyny. W związku z tym pojawiły się dowody naukowe i kliniczne, które sugerują liczne mechanizmy antynocycepcyjne toksyn botulinowych w różnych bolesnych zaburzeniach, w tym: przewlekłych schorzeniach układu mięśniowo-szkieletowego, neurologicznego, miednicy, krocza, kościo-stawowego i niektórych bólach głowy.