炭疽桿菌

炭疽桿菌

炭疽桿菌(Bacillus anthraci)屬于需氧芽胞桿菌屬,是引起某些家畜、野獸和人類炭疽病(人畜共患)的病原菌。發病率最高的是牛羊,豬也可發生,人常因屠宰、食用或與病死畜接觸而感染。炭疽桿菌對社會公共衛生和經濟發展的危害,迄今仍佔相當大的比重。由該菌引起的炭疽病幾乎遍及世界各地,四季均可發生。

  • 中文學名
    炭疽桿菌
  • 拉丁學名
    anthracis
  • 二名法
    Bacillus anthracis
  • 細菌界
  • 厚壁菌門
  • 芽孢桿菌綱
  • 芽孢桿菌目
  • 芽孢桿菌科
  • 芽胞桿菌屬
  • 炭疽桿菌

​生物學性狀

形態染色

炭疽桿菌菌體粗大,兩端平截或凹陷,是致病菌中最大的細菌。排列似竹節狀,無鞭毛,無動力,革蘭氏染色陽性,本菌在氧氣充足,溫度適宜(25~30℃)的條件下易形成芽胞

炭疽桿菌炭疽桿菌

炭疽桿菌受低濃度青酶素作用,菌體可腫大形成圓珠,稱為“串珠反應”。這也是炭疽桿菌特有的反應。

培養特徵

本菌專性需氧,在普通培養基中易培養,易繁殖。隻要掘取一點泥土,放在水裏煮一會,接種在加了血液的培養基上就可以了。在培養過程中,最適溫度為25~30℃最適pH為7.2~7.4,在瓊脂平板培養24小時,長成直徑2~4mm的粗糙菌落。菌落呈毛玻璃狀,邊緣不整齊,呈卷發狀,有一個或數個小尾突起,這是本菌向外伸延繁殖所致。在5~10%綿羊血液瓊脂平板上,菌落周圍無明顯的溶血環,但培養較久後可出現輕度溶血。菌落特征出現最佳時間為12~15小時。菌落有粘性,用接種針鉤取可拉成絲,稱為“拉絲”現象。在普通肉湯培養18~24小時,管底有絮狀沉淀生長,無菌膜,菌液清亮。有毒株在碳酸氫鈉平板,20%CO2培養下,形成粘液狀菌落(有莢膜),而無毒株則為粗糙狀。大量的炭疽桿菌繁 殖在一起可以形成炭疽桿菌菌落。

抵抗力

繁殖體抵抗力不強,易被一般消毒劑殺滅,而芽胞抵抗力強,在幹燥的室溫環境中可存活20年以上,在皮毛中可存活數年。牧場一旦被污染,芽胞可存活20~30年。經直接日光曝曬100小時、煮沸40分鍾、l40℃幹熱3小時、110℃高壓蒸汽60分鍾、以及浸泡于10%甲醛溶液15分鍾、新配苯酚溶液(5%)和20%含氯石灰溶液數日以上,才能將芽胞殺滅。炭疽芽胞對碘特別敏感,對青酶素、先鋒酶素、鏈酶素、卡那酶素等高度敏感。

抗原結構

1.莢膜多肽抗原由D-谷氨酸多肽組成。

2.菌體多糖抗原由等分子量的乙酰基葡萄糖胺和D-半乳糖組成。

致死因子。三種成份均具有抗原性,不耐熱,是致病的物質基礎之一。

致病性

主要是本菌的莢膜和產生的毒素引起致病。莢膜由D-谷氨酸多肽組成,能抑製抗體和抵抗吞噬細胞的吞噬作用,促進該菌入侵後擴張繁殖。其毒素可增加微血管的通透性,改變血液正常迴圈,損害肝髒功能,幹擾糖代謝,最後可導致死亡。

炭疽桿菌炭疽桿菌

人類主要通過工農業生產而感染。機體抵抗力降低時,接觸污染物品可發生下列疾病:

1.皮膚炭疽 最常見,多發生于屠宰、製革或毛刷工人及飼養員。本菌由體表破損處進入體內,開始在入侵處形成水癤、水皰、膿皰、中央部呈黑色壞死,周圍有浸潤水腫、如不及時治療,細菌可進一步侵入局部淋巴結或侵入血流,引起敗血症死亡。

2.縱隔障炭疽少見,由吸入病菌芽胞所致,多發生于皮毛工人,病死率高。病初似感冒,進而出現嚴重的支氣管肺炎,可在2~3天內死于中毒性休克

3.腸炭疽 由食入病獸肉製品所致,以全身中毒症狀為主,並有胃腸道潰瘍、出血及毒血症,發病後2~3日內死亡。

上述疾病若引起敗血症時,可繼發“炭疽性腦膜炎”。炭疽桿菌的致病性取決于莢膜毒素協同作用

免疫性

註射炭疽外毒素中保護性抗原于機體,能形成抗毒素免疫,對受染炭疽有保護作用。但單純的莢膜抗體對機體沒有保護作用。病後可獲較強的免疫力

微生物學檢查

將標本直接塗片,沙黃莢膜染色鏡檢,觀察形態及莢膜特征,可以初步幫助診斷,確診應進行血平板分離培養,37℃孵育12~15小時,鉤取可疑菌落,進行青酶素串珠試驗,噬菌體裂解試驗,碳酸氫鈉平板二氧化碳培養。莢膜腫脹試驗和小白鼠致病力試驗等與其他需氧芽孢桿菌進行鑒別確定。

抗菌防治

通過革蘭氏染色法,我們發現炭疽桿菌可以被染成紫色,可見它是革蘭氏陽性菌。所以,青酶素是首選的抗生素

根據不同的感染類型,治療也不同。皮膚炭疽每日註射青酶素總量為100~200萬單位。同時可加用四環素鏈酶素氯酶素新酶素。對于肺炭疽及腸炭疽,每日青酶素總量應在600萬單位以上;對于炭疽性腦膜炎及敗血症,每日青酶素總量要超過1,000單位。

除了上述抗生素外 ,其他的抗菌葯物,比如磺胺呋喃唑酮等,對其也有較強的作用。

特異防治

預防人類炭疽首先應防止家畜炭疽的發生。家畜炭疽感染消滅後,人類的傳染源也隨之消滅。

炭疽桿菌塗片炭疽桿菌塗片

目前我國使用的炭疽活疫菌,作皮上劃痕接種,免疫力可維護半年至一年。青酶素是治療炭疽的首選葯物,對腸道及吸入性炭疽治療困難,有條件的可用抗血清。

美研究用炭疽桿菌治療癌症

科學時報訊癌症是威脅人類生命的疾病之一,多年來各國科學家的癌症在治療上不斷探索,希望能找到一種有效的方法以實現對癌症的徹底根治。

不久前,曾引起世界廣泛關註的炭疽桿菌也開始引起科學家的青睞,雖然炭疽桿菌在被人體吸入後將致人于死命,或引起各種各樣的並發症,但是美國馬裏蘭州全國衛生機構的研究人員正在實驗著將炭疽桿菌毒素通過基因工程技術進行重新組合,從而改變炭疽桿菌毒素的成分使之對人體健康無害,並在對付某些癌細胞上顯示出潛在的價值。

科學家使用的實驗工具是模擬腫瘤生長狀態的老鼠,通過在老鼠身上註射這種經過改良的炭疽桿菌毒素後發現,它能夠在一定程度上限製老鼠腫瘤所獲得的血流量,抑製腫瘤的生長。此外研究中還發現經過改良的炭疽桿菌毒素還能夠直接摧毀某些腫瘤細胞的瘤體本身,其中最容易受到炭疽桿菌毒素影響的是黑色毒瘤,結腸腫瘤和乳腺癌等。由于炭疽桿菌具有相當大的危險性,稍有不慎將有可能導致一些難以想像的後果,因此科學家也同時指出,使用炭疽桿菌治療癌症的實驗必須在動物身上經過幾年嚴格實驗之後才能用在人體的臨床實驗中。

導致病症

炭疽桿菌從損傷的皮膚、胃腸粘膜及呼吸道進入人體後,首先在局部繁殖,產生毒素而致組織及髒器發生出血性浸潤、壞死和高度水腫,形成原發性皮膚炭疽、腸炭疽、肺炭疽等。當機體抵抗力降低時,致病菌即迅速沿淋巴管及血管向全身擴散,形成敗血症和繼發性腦膜炎。皮膚炭疽因缺血及毒素的作用,真皮的神經纖維發生變化,故病灶處常無明顯的疼痛感。炭疽桿菌的毒素可直接損傷血管的內皮細胞,使血管壁的通透性增加,導致有效血容量減少,微迴圈灌註量下降,血液呈高凝狀態,出現DIC和感染性休克。

炭疽桿菌炭疽桿菌

主要病理改變為各髒器、組織的出血性浸潤、壞死和水腫。皮膚炭疽呈癰樣病灶,皮膚上可見界限分明的紅色浸潤,中央隆起呈炭樣黑色痂皮,四周為凝固性壞死區。鏡檢可見上皮組織呈急性漿液性出血性炎症,間質水腫顯著,組織結構離解,壞死區及病灶深處均可找到炭疽桿菌。

腸炭疽病變主要在小腸。腸壁呈局限性癰樣病灶及彌漫出血性浸潤。病變周圍腸壁有高度水腫及出血,腸系膜淋巴結腫大,腹膜也有出血性滲出,腹腔內有漿液性含血的滲出液,內有大量致病菌。

肺炭疽呈出血性氣管炎、支氣管炎、小葉性肺炎或梗死區。支氣管及縱膈淋巴結腫大,均呈出血性浸潤,胸膜與心包亦可受累。

腦膜炭疽的軟腦膜及腦實質均極度充血、出血及壞死。大腦、橋腦和延髓等組織切面均見顯著水腫及充血。蛛網膜下腔有炎性細胞浸潤和大量菌體。

炭疽桿菌敗血症患者,全身各組織及髒器均為廣泛性出血性浸潤、水腫及壞死,並有肝、腎濁腫和脾腫大

皮膚炭疽約佔98%,病變多見于面、頸、肩、手和腳等裸露部位皮膚。初為斑疹或丘疹,次日出現水皰,內含淡黃色液體,周圍組織硬而腫脹。第3-4日中心呈現出血性壞死稍下陷,四周有成群小水泡,水腫區繼續擴大。第5-7日壞死區潰破成淺潰瘍,血樣滲出物結成硬而黑似炭塊狀焦痂,痂下有肉芽組織生成(即炭疽癰)。焦痂壞死區直徑大小有等,其周圍皮膚浸潤及水腫範圍較大。由于局部末梢神經受壓而疼痛不著,稍有癢感,無膿腫形成,這是炭疽的特點。以後隨水腫消退,黑痂在1-2周內脫落,逐漸愈合成疤。起病時出現發熱(38-39℃)頭痛、關節痛、周身不適以及局部淋巴結和脾腫大等。

少數病例局部無黑痂形成而呈大塊狀水腫(即惡性水腫),其擴展迅速,可致大片壞死,多見于眼瞼、頸、大腿及手等組織疏松處。全身症狀嚴重,若貽誤治療,預後不良。

肺炭疽多為原發性,也可繼發于皮膚炭疽。可急性起病,輕者有胸悶、胸痛、全身不適、發熱、咳嗽、囉粘液痰帶血。重者以寒戰、高熱起病,由于縱膈淋巴結腫大、出血並壓迫支氣管造成呼吸窘迫、氣急喘鳴、咳嗽、紫紺、血樣痰等。肺部僅可聞及散在的細小濕羅音或有胸膜炎體征。肺部體征與病情常不相符。X線見縱膈增寬、胸水及肺部炎症。

腸炭疽可表現為急性腸炎型或急腹症型。急性腸炎型潛伏期12-18小時。同食者相繼發病,似食物中毒。症狀輕重不一,發病時突然惡心嘔吐、腹痛、腹瀉。急腹症型患者全身中毒症狀嚴重,持續性嘔吐及腹瀉,排血水樣便,腹脹、腹痛,有壓痛或呈腹膜炎征象,常並發敗血症和感染性休克。如不及時治療常可導致死亡。

腦膜炭疽(炭疽性腦膜炎)多為繼發性。起病急驟,有劇烈頭痛、嘔吐、昏迷、抽搐,明顯腦膜刺激症狀,腦脊液多呈血性,少數為黃色,壓力增高,細胞數增多。病情發展迅猛,常因誤診得不到及時治療而死亡。

症狀實例

在炭疽桿菌首先被發現的佛羅裏達州,兩名參加了9.11自殺性攻擊事件的人曾經租借過屬于一家報紙編輯的公寓。而最早的炭疽桿菌的例子就發生在這個編輯的辦公室

炭疽性狀

炭疽桿菌菌體粗大,兩端平截或凹陷。排列似竹節狀,無鞭毛,無動力,革蘭氏染色陽性,本菌在氧氣充足,溫度適宜(25-30℃)的條件下易形成芽胞。在活體或未經解剖的屍體內,則不能形成芽胞。芽胞呈橢圓形,位于菌體中央,其寬度小于菌體的寬度。在人和動物體內能形成莢膜,在含血清和碳酸氫鈉的培養基中,孵育于CO2環境下,也能形成莢膜。形成莢膜是毒性特征。炭疽桿菌受低濃度青酶素作用,菌體可腫大形成園珠,稱為“串珠反應”。這也是炭疽桿菌特有的反應。本菌專性需氧,在普通培養基中易繁殖。最適溫度為37℃,最適pH為7.2-7.4,在瓊脂平板培養24小時,長成直徑2-4mm的粗糙菌落。菌落呈毛玻璃狀,邊緣不整齊,呈卷發狀,有一個或數個小尾突起,這是本菌向外伸延繁殖所致在5-10%綿羊血液瓊脂平板上,菌落周圍無明顯的溶血環,但培養較久後可出現輕度溶血。菌落特征出現最佳時間為12-15小時。菌落有粘性,用接種針鉤取可拉成絲,稱為“拉絲”現象。

炭疽桿菌炭疽桿菌

繁殖體抵抗力不強,易被一般消毒劑殺滅,而芽胞抵抗力強,在幹燥的室溫環境中可存活數十年,在皮毛中可存活數年。牧場一旦被污染,芽胞可存活數年至數十年。煮沸10分鍾或幹熱140℃3小時可將芽胞殺死。

抗原結構

1.莢膜多肽抗原由D谷氨酸多肽組成,抗原性單一,若以高效價抗莢膜血清與具莢膜炭疽桿菌作用,在其周邊外發生抗體的特異性沉淀反應,鏡下可見莢膜腫脹。

2.菌體多糖抗原由等分子量的乙酰基葡萄糖胺和D半乳糖組成,能耐熱,與毒力無關。這種抗原沒有特異性,能與其他需氧芽胞桿菌,肺炎球菌14型及人類A血型物質發生交叉反應。能產生Ascoli熱沉淀反應(抗原在病畜皮毛、腐敗髒器中長時間煮沸仍可與相應抗體發生沉淀反應),用于流行病學調查。

3.芽胞抗原有芽孢外膜和皮質組成,是特異性抗原,具有免疫原性,有血清學診斷價值。

3.此復合物具有抗吞噬作用和免疫原性。三種成份均具有抗原性,不耐熱,是致病的物質基礎之一,單獨作用不致病,當聯合2種或三種時才會致病。水腫因子EF為腺苷酸環化酶,保護性抗原PA為菌體蛋白抗原,致死因子LF為鋅金屬氧化酶。EF與PA形成ET,導致皮膚水腫、肺水腫、出血;LF與PA形成LT,有強于ET的致病致死作用;三者聯合時表現出炭疽及其中毒症狀。

實驗檢查

採集皮膚炭疽的膿液、滲出物,吸入性炭疽的囉痰,腸炭疽的糞便以及病人的的血液等送檢,獸屍禁止解剖,可割取耳朵或舌尖一片送檢。37℃孵育12-15小時。莢膜腫脹試驗和小白鼠致病力試驗等與其他需氧芽胞桿菌進行鑒別確定。

相關信息

2015年6月3日,美國五角大樓披露,過去10年間,設于猶他州一處軍事基地的達格韋武器試驗場向境內外至少51個實驗室遞送可能有活性的炭疽桿菌樣本,包括美國17個州、華盛頓特區和韓國、澳大利亞、加拿大的實驗室,事故起因和責任人暫未確定。

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