炭疽杆菌

炭疽杆菌（Bacillus anthraci）属于芽孢杆菌属，是引起某些家畜、野兽和人类炭疽病（人畜共患）的病原菌。发病率最高的是牛羊，猪也可发生，人常因屠宰、食用或与病死畜接触而感染。炭疽杆菌对社会公共卫生和经济发展的危害，迄今仍占相当大的比重。由该菌引起的炭疽病几乎遍及世界各地，四季均可发生。

生物学性状

形态染色

炭疽杆菌菌体粗大，两端平截或凹陷，是致病菌中最大的细菌。排列似竹节状，无鞭毛，无动力，革兰氏染色阳性，本菌在氧气充足，温度适宜（25～30℃）的条件下易形成芽胞。

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”。这也是炭疽杆菌特有的反应。

培养特性

本菌专性需氧，在普通培养基中易培养，易繁殖。只要掘取一点泥土，放在水里煮一会，接种在加了血液的培养基上就可以了。在培养过程中，最适温度为25～30℃最适pH为7.2～7.4,在琼脂平板培养24小时,长成直径2～4mm的粗糙菌落。菌落呈毛玻璃状，边缘不整齐，呈卷发状，有一个或数个小尾突起，这是本菌向外伸延繁殖所致。在5～10%绵羊血液琼脂平板上，菌落周围无明显的溶血环，但培养较久后可出现轻度溶血。菌落特征出现最佳时间为12～15小时。菌落有粘性，用接种针钩取可拉成丝，称为“拉丝”现象。在普通肉汤培养18～24小时，管底有絮状沉淀生长，无菌膜，菌液清亮。有毒株在碳酸氢钠平板，20%CO2培养下，形成粘液状菌落（有荚膜），而无毒株则为粗糙状。大量的炭疽杆菌繁 殖在一起可以形成炭疽杆菌菌落。

抵抗力

繁殖体抵抗力不强，易被一般消毒剂杀灭，而芽胞抵抗力强，在干燥的室温环境中可存活20年以上，在皮毛中可存活数年。牧场一旦被污染，芽胞可存活20～30年。经直接日光曝晒100小时、煮沸40分钟、l40℃干热3小时、110℃高压蒸汽60分钟、以及浸泡于10%甲醛溶液15分钟、新配苯酚溶液(5%)和20%含氯石灰溶液数日以上，才能将芽胞杀灭。炭疽芽胞对碘特别敏感，对青霉素、先锋霉素、链霉素、卡那霉素等高度敏感。

抗原结构

1．荚膜多肽抗原由D－谷氨酸多肽组成。

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。

致死因子。三种成份均具有抗原性，不耐热，是致病的物质基础之一。

致病性

主要是本菌的荚膜和产生的毒素引起致病。荚膜由D-谷氨酸多肽组成，能抑制抗体和抵抗吞噬细胞的吞噬作用，促进该菌入侵后扩张繁殖。其毒素可增加微血管的通透性，改变血液正常循环，损害肝脏功能，干扰糖代谢，最后可导致死亡。

人类主要通过工农业生产而感染。机体抵抗力降低时，接触污染物品可发生下列疾病：

1．皮肤炭疽 最常见，多发生于屠宰、制革或毛刷工人及饲养员。本菌由体表破损处进入体内，开始在入侵处形成水疖、水疱、脓疱、中央部呈黑色坏死，周围有浸润水肿、如不及时治疗，细菌可进一步侵入局部淋巴结或侵入血流，引起败血症死亡。

2．纵隔障炭疽少见，由吸入病菌芽胞所致，多发生于皮毛工人，病死率高。病初似感冒，进而出现严重的支气管肺炎，可在2～3天内死于中毒性休克。

3．肠炭疽 由食入病兽肉制品所致，以全身中毒症状为主，并有胃肠道溃疡、出血及毒血症，发病后2～3日内死亡。

上述疾病若引起败血症时，可继发“炭疽性脑膜炎”。炭疽杆菌的致病性取决于荚膜和毒素的协同作用。

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。

微生物学检查

将标本直接涂片，沙黄荚膜染色镜检，观察形态及荚膜特征，可以初步帮助诊断，确诊应进行血平板分离培养，37℃孵育12～15小时，钩取可疑菌落，进行青霉素串珠试验，噬菌体裂解试验，碳酸氢钠平板二氧化碳培养。荚膜肿胀试验和小白鼠致病力试验等与其他需氧芽孢杆菌进行鉴别确定。

抗菌防治

通过革兰氏染色法，我们发现炭疽杆菌可以被染成紫色，可见它是革兰氏阳性菌。所以，青霉素是首选的抗生素。

根据不同的感染类型，治疗也不同。皮肤炭疽每日注射青霉素总量为100～200万单位。同时可加用四环素、链霉素、氯霉素或新霉素。对于肺炭疽及肠炭疽，每日青霉素总量应在600万单位以上；对于炭疽性脑膜炎及败血症，每日青霉素总量要超过1，000单位。

除了上述抗生素外 ，其他的抗菌药物，比如磺胺、呋喃唑酮等，对其也有较强的作用。

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。

目前我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。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。

美研究用炭疽杆菌治疗癌症

科学时报讯癌症是威胁人类生命的疾病之一，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。

不久前，曾引起世界广泛关注的炭疽杆菌也开始引起科学家的青睐，虽然炭疽杆菌在被人体吸入后将致人于死命，或引起各种各样的并发症，但是美国马里兰州全国卫生机构的研究人员正在实验着将炭疽杆菌毒素通过基因工程技术进行重新组合，从而改变炭疽杆菌毒素的成分使之对人体健康无害，并在对付某些癌细胞上显示出潜在的价值。

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像的后果，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。

导致病症

炭疽杆菌从损伤的皮肤、胃肠粘膜及呼吸道进入人体后，首先在局部繁殖，产生毒素而致组织及脏器发生出血性浸润、坏死和高度水肿，形成原发性皮肤炭疽、肠炭疽、肺炭疽等。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，形成败血症和继发性脑膜炎。皮肤炭疽因缺血及毒素的作用，真皮的神经纤维发生变化，故病灶处常无明显的疼痛感。炭疽杆菌的毒素可直接损伤血管的内皮细胞，使血管壁的通透性增加，导致有效血容量减少，微循环灌注量下降，血液呈高凝状态，出现DIC和感染性休克。

主要病理改变为各脏器、组织的出血性浸润、坏死和水肿。皮肤炭疽呈痈样病灶，皮肤上可见界限分明的红色浸润，中央隆起呈炭样黑色痂皮，四周为凝固性坏死区。镜检可见上皮组织呈急性浆液性出血性炎症，间质水肿显著，组织结构离解，坏死区及病灶深处均可找到炭疽杆菌。

肠炭疽病变主要在小肠。肠壁呈局限性痈样病灶及弥漫出血性浸润。病变周围肠壁有高度水肿及出血，肠系膜淋巴结肿大，腹膜也有出血性渗出，腹腔内有浆液性含血的渗出液，内有大量致病菌。

肺炭疽呈出血性气管炎、支气管炎、小叶性肺炎或梗死区。支气管及纵膈淋巴结肿大，均呈出血性浸润，胸膜与心包亦可受累。

脑膜炭疽的软脑膜及脑实质均极度充血、出血及坏死。大脑、桥脑和延髓等组织切面均见显著水肿及充血。蛛网膜下腔有炎性细胞浸润和大量菌体。

炭疽杆菌败血症患者，全身各组织及脏器均为广泛性出血性浸润、水肿及坏死，并有肝、肾浊肿和脾肿大。

皮肤炭疽约占98%，病变多见于面、颈、肩、手和脚等裸露部位皮肤。初为斑疹或丘疹，次日出现水疱，内含淡黄色液体，周围组织硬而肿胀。第3-4日中心呈现出血性坏死稍下陷，四周有成群小水泡，水肿区继续扩大。第5-7日坏死区溃破成浅溃疡，血样渗出物结成硬而黑似炭块状焦痂，痂下有肉芽组织生成（即炭疽痈）。焦痂坏死区直径大小有等，其周围皮肤浸润及水肿范围较大。由于局部末梢神经受压而疼痛不著，稍有痒感，无脓肿形成，这是炭疽的特点。以后随水肿消退，黑痂在1-2周内脱落，逐渐愈合成疤。起病时出现发热（38-39℃）头痛、关节痛、周身不适以及局部淋巴结和脾肿大等。

少数病例局部无黑痂形成而呈大块状水肿（即恶性水肿），其扩展迅速，可致大片坏死，多见于眼睑、颈、大腿及手等组织疏松处。全身症状严重，若贻误治疗，预后不良。

肺炭疽多为原发性，也可继发于皮肤炭疽。可急性起病，轻者有胸闷、胸痛、全身不适、发热、咳嗽、咯粘液痰带血。重者以寒战、高热起病，由于纵膈淋巴结肿大、出血并压迫支气管造成呼吸窘迫、气急喘鸣、咳嗽、紫绀、血样痰等。肺部仅可闻及散在的细小湿罗音或有胸膜炎体征。肺部体征与病情常不相符。X线见纵膈增宽、胸水及肺部炎症。

肠炭疽可表现为急性肠炎型或急腹症型。急性肠炎型潜伏期12-18小时。同食者相继发病，似食物中毒。症状轻重不一，发病时突然恶心呕吐、腹痛、腹泻。急腹症型患者全身中毒症状严重，持续性呕吐及腹泻，排血水样便，腹胀、腹痛，有压痛或呈腹膜炎征象，常并发败血症和感染性休克。如不及时治疗常可导致死亡。

脑膜炭疽（炭疽性脑膜炎）多为继发性。起病急骤，有剧烈头痛、呕吐、昏迷、抽搐，明显脑膜刺激症状，脑脊液多呈血性，少数为黄色，压力增高，细胞数增多。病情发展迅猛，常因误诊得不到及时治疗而死亡。

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。

性状

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，革兰氏染色阳性，本菌在氧气充足，温度适宜（25-30℃）的条件下易形成芽胞。在活体或未经解剖的尸体内，则不能形成芽胞。芽胞呈椭圆形，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，菌体可肿大形成园珠，称为“串珠反应”。这也是炭疽杆菌特有的反应。本菌专性需氧，在普通培养基中易繁殖。最适温度为37℃，最适pH为7.2-7.4，在琼脂平板培养24小时，长成直径2-4mm的粗糙菌落。菌落呈毛玻璃状，边缘不整齐，呈卷发状，有一个或数个小尾突起，这是本菌向外伸延繁殖所致在5-10%绵羊血液琼脂平板上，菌落周围无明显的溶血环，但培养较久后可出现轻度溶血。菌落特征出现最佳时间为12-15小时。菌落有粘性，用接种针钩取可拉成丝，称为“拉丝”现象。

繁殖体抵抗力不强，易被一般消毒剂杀灭，而芽胞抵抗力强，在干燥的室温环境中可存活数十年，在皮毛中可存活数年。牧场一旦被污染，芽胞可存活数年至数十年。煮沸10分钟或干热140℃3小时可将芽胞杀死。

抗原结构

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，能与其他需氧芽胞杆菌，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.芽胞抗原有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。

3．此复合物具有抗吞噬作用和免疫原性。三种成份均具有抗原性，不耐热，是致病的物质基础之一，单独作用不致病，当联合2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。

实验检查

采集皮肤炭疽的脓液、渗出物，吸入性炭疽的咯痰，肠炭疽的粪便以及病人的的血液等送检，兽尸禁止解剖，可割取耳朵或舌尖一片送检。37℃孵育12-15小时。荚膜肿胀试验和小白鼠致病力试验等与其他需氧芽胞杆菌进行鉴别确定。