炭疽杆菌

概念

炭疽杆菌琼脂培养基菌落

历史

皮肤炭疽

科赫进一步研究其他疾病致病机制，于1905年因研究结核杆菌获得诺贝尔生理学或医学奖，被视为细菌学之父。

致病性

炭疽杆菌可引起各种家畜、野兽和人类的炭疽病，牛、绵羊、鹿的易感性最强，马、骆驼、猪、山羊等次之，犬、猫、食肉兽则有相当大的抵抗力，禽类一般不感染。实验动物中，小白鼠、豚鼠、家兔和仓鼠最敏感，大鼠则有抵抗力。

炭疽杆菌的毒力主要与荚膜和毒素有关，在入侵机体生长繁殖后，形成荚膜，从而增强细菌抗吞噬能力，使之易于扩散，引起感染乃至败血症。炭疽杆菌产生的毒素有水肿毒素、致死毒素两种，其毒性作用主要是直接损伤微血管的内皮细胞，增强微血管的通透性，改变血流循环动力学，损害肾脏功能，干扰糖代谢，血液呈高凝状态，易形成感染性休克和弥散性血管内凝血，最后导致机体死亡。

生物学特点

形态染色

为两端平切，呈竹节状长链的革兰氏阳性粗大竹节状杆菌，体内形成荚膜，体外形成芽孢，芽孢呈椭圆形位于菌体中央。营养要求不高，抵抗力非常强。

炭疽杆菌菌体粗大，两端平截或凹陷，排列似竹节状，无鞭毛，无动力，革兰染色阳性。本菌在氧气充足、温度适宜（25~30℃）的条件下易形成芽孢。芽孢呈椭圆形。位于菌体中央，其宽度小于菌体的宽度。在人和动物体内能形成荚膜，在含血清和碳酸氢钠的培养基中，孵育于CO2环境下，也能形成荚膜，形成荚膜是毒性特征。炭疽杆菌受低浓度青霉素作用，菌体可肿大形成圆珠，称为“串珠反应”，为炭疽杆菌特有的反应。

抗原结构

荚膜多肽抗原由D-谷氨酸多肽组成，抗原性单一，具有抗吞噬作用，与细菌毒力有关。菌体多糖抗原由等分子量的乙酰基葡萄糖胺和D-半乳糖组成，能耐热，与毒力无关。炭疽毒素为水肿因子、保护性抗原（因子）及致死因子3种蛋白质组成的复合物，注射给试验动物可出现炭疽病的典型中毒症状。3种成分均具有抗原性，不耐热，是炭疽杆菌致病的物质基础之一。

1．荚膜多肽抗原由D谷氨酸多肽组成，抗原性单一，若以高效价抗荚膜血清与具荚膜炭疽杆菌作用，在其周边外发生抗体的特异性沉淀反应，镜下可见荚膜肿胀。

2．菌体多糖抗原由等分子量的乙酰基葡萄糖胺和D半乳糖组成，能耐热，与毒力无关。这种抗原没有特异性，能与其他需氧芽孢杆菌，肺炎球菌14型及人类A血型物质发生交叉反应。能产生Ascoli热沉淀反应（抗原在病畜皮毛、腐败脏器中长时间煮沸仍可与相应抗体发生沉淀反应），用于流行病学调查。

3.芽孢抗原由芽孢外膜和皮质组成，是特异性抗原，具有免疫原性，有血清学诊断价值。

4．外毒素复合物炭疽杆菌具有外毒素，包含水肿因子，保护性抗原（因子）及致死因子。此复合物具有抗吞噬作用和免疫原性。三种成分均具有抗原性，不耐热，是致病的物质基础之一，单独作用不致病，当联合两种或三种时才会致病。水肿因子EF为腺苷酸环化酶，保护性抗原PA为菌体蛋白抗原，致死因子LF为锌金属氧化酶。EF与PA形成ET，导致皮肤水肿、肺水肿、出血；LF与PA形成LT，有强于ET的致病致死作用；三者联合时表现出炭疽及其中毒症状。

培养特性

炭疽杆菌需氧或兼性厌氧，在普通培养基中易繁殖，最适温度为37℃，最适pH值为7.2~7.4在琼脂平板培养24h，生成直径2~4mm的粗糙菌落。菌落边缘不整齐，呈卷发状，在普通肉汤中培养18~24h，管底有絮状沉淀生长。

炭疽芽孢杆菌在血琼脂平板上的形态

2、在普通琼脂平板上培养24小时，可形成灰白色菌落，表面粗糙、扁平、干燥、边缘不整齐。呈卷发状。

3、在液体培养基中，形成白色絮状沉淀。

4、能液化明胶，沿穿刺线向四周呈放射状生长，如倒松树状。

5、炭疽芽孢杆菌在血琼脂平板上的形态为：灰白色、半透明、中等大小、常不规则、玻璃样、周围无溶血环。

免疫性

注射炭疽外毒素中保护性抗原于机体，能形成抗毒素免疫，对受染炭疽有保护作用。但单纯的荚膜抗体对机体没有保护作用。病后可获较强的免疫力。

抵抗力

炭疽芽孢可在土壤，污水和皮毛上多年不死，在干燥状态下可存活20—30年。繁殖体抵抗力不强，易被一般消毒剂杀灭，而芽孢抵抗力强，在干燥的室温环境中可存活数十年。煮沸10min或干热140℃条件下3h可将芽孢杀死。炭疽芽孢对碘特别敏感，对青霉素、先锋霉素、链霉素，卡那霉素等高度敏感。

感染过程

炭疽孢子先被局限并且受到免疫系统专门用来对付侵入者的吞噬作用吞食，在吞噬细胞内，孢子转变为杆菌，开始大量复制并且最后胀破被寄生的细胞，释放大量细菌进入血液循环，并释放具有三部分的毒素，包括保护细菌的荚膜成分、炭疽毒素、水肿因子及致死因子，攻击许多特定的细胞和组织。

研究者认为致死因子可能造成巨噬细胞制造过多的肿瘤坏死因子α和第一介白质β，这两种免疫系统经常用来引发发炎反应的介质，最终导致败血性休克、甚或死亡；然而研究证据进一步指出，炭疽杆菌也会针对血管最内层的内皮细胞，造成类似出血的血管细缝，将可进一步成为缺血性休克，而非败血性休克。

所致疾病

根据感染部位，炭疽可分为以下3种临床类型：皮肤炭疽、肺炭疽和肠炭疽。

皮肤炭疽

占95%以上，通过接触感染的动物及尸体、皮毛、骨头等

被感染，包括接触人体受损的皮肤，但很少见。潜伏期2~6日，开始表现为小丘疹，而后24小时内发展为环状小水疱，随之破溃并形成黑色结痂，黑色结痂逐渐增厚，周围形成水肿。一般局部无发热、脓性分泌物和疼痛症状。

腿部炭疽

被感染，包括接触人体受损的皮肤，但很少见。潜伏期2~6日，开始表现为小丘疹，而后24小时内发展为环状小水疱，随之破溃并形成黑色结痂，黑色结痂逐渐增厚，周围形成水肿。一般局部无发热、脓性分泌物和疼痛症状。

肺炭疽

因吸入炭疽孢子被感染，多为生物恐怖事件所致，我国按照甲类传染病进行管理，潜伏期4~6日，表现为发热、乏力、咳嗽、胸痛；影像学显示胸膜渗出，浸润或纵隔增宽。尚未见人与人之间的传播。

肠炭疽

脸部炭疽因食用感染的畜肉被感染，主要表现为消化道溃疡，主要在回肠末端和盲肠。口咽的症状包括喉咙痛.吞咽困难和局部淋巴结肿大，伴严重的颈、胸部水肿炭疽疽可引起恶心、呕吐、食欲减退、腹痛、腹泻、发热等症状。尚未见人与人之间的传播。

当机体抵抗力|降低时，致病菌即迅速沿淋巴管及血管向全身扩散，形成败血症并继发炭疽脑膜炎。

预防

抗菌防治

青霉素是治疗炭疽的首选药物。对肠道及吸入性炭疽治疗困难，有条件的可用抗血清。

特异防治

预防人类炭疽首先应防止家畜炭疽的发生。家畜炭疽感染消灭后，人类的传染源也随之消灭。

中国使用的炭疽活疫菌，作皮上划痕接种，免疫力可维护半年至一年。

美研究用炭疽杆菌治疗癌症

多年来各国科学家的癌症在治疗上不断探索，希望能找到一种有效的方法以实现对癌症的彻底根治。科学家使用的实验工具是模拟肿瘤生长状态的老鼠，通过在老鼠身上注射这种经过改良的炭疽杆菌毒素后发现，它能够在一定程度上限制老鼠肿瘤所获得的血流量，抑制肿瘤的生长。此外研究中还发现经过改良的炭疽杆菌毒素还能够直接摧毁某些肿瘤细胞的瘤体本身，其中最容易受到炭疽杆菌毒素影响的是黑色毒瘤，结肠肿瘤和乳腺癌等。由于炭疽杆菌具有相当大的危险性，稍有不慎将有可能导致一些难以想象的后果，因此科学家也同时指出，使用炭疽杆菌治疗癌症的实验必须在动物身上经过几年严格实验之后才能用在人体的临床实验中。

症状实例

在炭疽杆菌首先被发现的佛罗里达州，两名参加了9．11自杀性攻击事件的人曾经租借过属于一家报纸编辑的公寓。而最早的炭疽杆菌的例子就发生在这个编辑的办公室。

事件

2012年8月份，有消息称：暂时别吃牛肉或牛肉制品，因辽宁到苏州570头牛感染了炭疽杆菌。苏州刚开完紧急会议。请尽量多通知亲朋好友。8月16日，江苏省卫生厅食安处、江苏省疾控中心均对该条传言进行了辟谣。此后谣言偃旗息鼓，2个月后，10月18日，又出现了相同的传言，10月23日，苏州卫生部门再次出面辟谣，并称，截止到目前，未接到任何相关要求或通知，希望广大网友和市民对未经证实的网络消息持谨慎态度。

实验检查

肺炭疽

采集血液（有胸腔积液患者可采集胸腔积液，有脑膜炎症状患者可采集脑脊液）进行革兰染色培养和PCR检测；急性期和恢复期可进行血清学检测；胸膜及支气管活检。

皮肤炭疽

采集破损皮肤组织进行革兰染色、培养和PCR检测；组织活检；急性期和恢复期可进行血清学检测；有全身感染症状的患者可进行血培养。

肠炭疽

采集呕吐物或（和）排泄物进行革兰染色、培养和PCR检测；急性期和恢复期可进行血清学检测；有全身感症状的患者者可进行血培养。通过培养分离出炭疽杆菌是诊断的“金标准”，PCR、免疫组化活检和血清学检测仅作为辅助手段，若3种方法均为阳性，可确诊；3种方法2种阳性，或1种阳性且有暴露史，作为疑似病例。

微生物学检查

细菌学检查

1、涂片镜检

病料涂片以碱性美蓝、瑞氏染色或姬姆萨染色法染色镜检，如发现有典型的炭疽杆菌，即可作出初步诊断，材料不新鲜时菌体易消失。

2、分离培养

取病料接种于普通琼脂或血液琼脂，37℃培养18~24h，观察有无典型的炭疽杆菌菌落，同时涂片作革兰染色镜检。

3、动物感染试验

将被检病料或培养物用生理盐水制成1：5乳腺液，皮下注射小鼠0.1mL或豚鼠、家兔0.2~0.3mL。动物通常于注射后24~36h（小鼠）或2~3d（豚鼠、家兔）死于败血症，剖检可见注射部位皮下呈胶样浸润及脾脏肿大等病理变化。取血液、脏器涂片镜检，当发现竹节状有荚膜的大肠杆菌时，即可诊断。

血清学检查

1、Ascoli沉淀反应

由Ascoli于1902年创立，是用加热抽提待检炭疽菌体多糖抗原与已知抗体进行的沉淀试验。在一支小玻璃管内把疑为炭疽病死亡动物尸体组织的浸出液与特异性炭疽沉淀素血清重叠，如在二液接触面产生灰白色沉淀环，即可诊断。本法适用于各种病料、皮张，甚至严重腐败污染的尸体材料，方法简便，反应清晰，故应用广泛。

2、间接血凝试验

此法是将炭疽抗血清吸附于炭粉或乳胶上，制成炭粉诊断或乳胶诊断血清。然后采用玻片凝集试验的方法，检查被检样品中是否含有炭疽芽孢。若被检样品每毫升含炭疽芽孢7.8万个以上，可判为阳性反应。

3、协同凝集试验

此法可快速检测炭疽杆菌或病料中的可溶性抗原。将炭疽标本的高压灭菌滤液滴于玻片上，加1滴含阳性血清的协同试验试剂，混匀后，于2min内呈现肉眼可见凝集者，即为阳性反应。此外，还可应用串珠荧光抗体法、琼脂扩散试验等检测从动物体内分离出的细菌；也可应用酶标葡萄球菌A蛋白间接染色法和荧光抗体间接染色法等，检测动物体内的炭疽荚膜抗体进行诊断。