炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthrax)俗称炭疽杆菌,是炭疽的病原菌,炭疽杆菌在分类学上属于需氧芽孢杆菌属。炭疽是一种人畜共患疾病,动物炭疽被世界动物卫生组织和我国农业部划分为二类动物传染病,人炭疽在我国为乙类传染病,但肺炭疽应按甲类传染病处理。
一、致病物质
炭疽杆菌有2个最主要的毒力因子:荚膜和毒素。炭疽杆菌的荚膜具有抗吞噬作用,有利于细菌在机体组织内繁殖与扩散。而炭疽杆菌毒素包括致死毒素和水肿毒素,共同引起炭疽的特征性病变。炭疽毒素直接损伤微血管,使有效微循环血量不足,血液呈高凝状态,易形成感染性休克和弥漫性血管内凝血。
二、临床表现
根据感染途径不同,临床上通常将炭疽分为皮肤炭疽、肠炭疽和肺炭疽三种类型。皮肤炭疽预后较好,肠炭疽和肺炭疽致死率较高。皮肤炭疽是最常见的炭疽感染,病菌从皮肤小伤口进入体内,随后形成水泡、脓肿,最后中心形成炭色焦痂。患者可有高热、寒颤,轻者2~3周自愈。肠炭疽是因食入未熟透的病畜肉制品所致,如牛、羊肉串等。可发生连续性呕吐、便血和肠麻痹,严重感染者2~3d死于毒血症。肺炭疽是由于吸入炭疽芽孢所致,多发生于毛皮加工人员。初期有感冒样症状,之后可出现严重的支气管肺炎及全身中毒症状,常于2~3d死于中毒性休克。
三、流行病学特征
炭疽原发流行多在食草动物之间,人因接触患病动物的血液、粪便、内脏、皮毛、骨骼或炭疽杆菌污染的动物制品等而感染。炭疽发病有明显的季节性,一般7~9月为发病高峰期,但一年四季均可散发。
四、防治原则
炭疽的预防重点是家畜炭疽的防治。对可疑炭疽动物必须立即隔离,严禁宰杀食用,也不能在缺少防护的条件下现场取材。确诊的患病家畜尸体必须焚烧后深埋。对易感家畜应及时进行预防接种。对疫区的牧民、皮革工人等高危人群预防性接种炭疽减毒活疫苗。治疗炭疽病首选青霉素,且必须早期使用,也可采用抗生素和抗炭疽血清的综合疗法。
五、生物学特性
炭疽杆菌是革兰阳性粗大杆菌,似竹节状,无鞭毛,在生物体内可形成荚膜。
炭疽杆菌营养要求较低,在营养琼脂培养基中生长良好,最适宜生长温度35~37℃。炭疽杆菌在含有血液、血清的培养基中生长速度较快。
炭疽杆菌在肉汤中呈絮状沉淀生长,肉汤透明,无菌膜和壁环。在营养琼脂平板上形成灰白色,边缘不整齐粗糙菌落,呈狮子头状。在血平板上生长速度较快,不溶血。在选择性平板上菌落发育较小,不具备在营养培养基上的典型菌落。
炭疽杆菌繁殖体的抵抗力与一般细菌相同,但炭疽芽孢对各种不利条件的抵抗力很强,在自然环境中能存活数十年。比如,炭疽芽孢能在土壤里存活60年,在污染的草原存活20~30年,甚至140℃干热灭菌也需要3h才能把它杀死。
七、实验室检查
(一)样品的采集、运输
1.标本的采集
对疑似炭疽病人,应尽可能在抗生素治疗前采取标本;对疑似炭疽死亡病例或病畜,原则上不得用解剖的方式获取标本,必须采集标本时,应以穿刺方式取得血液或组织液体。为方便运输,标本应尽量使用塑料容器盛装。
2.样品的运输
炭疽样品的运输应按照卫生部《可感染人类的高致病性病原微生菌(毒)种或样本运输管理规定》的要求执行。
检验方法
1.涂片染色镜检
对病人、病畜的病灶分泌物或组织脏器标本,均可涂片进行革兰染色和荚膜染色。如镜下发现革兰阳性、两端平齐的粗大杆菌,或菌体周围有明显荚膜,结合临床症状,便可初步诊断。
2.分离培养
分泌液、体液或血液等临床标本可直接分离接种血平板,外环境标本则需要经过加温处理后接种血平板和选择性培养基。接种后,37℃培养12h,观察早期菌落特征和溶血性。选择性培养基需要培养24h~48h。
3.菌株鉴定
(1)炭疽杆菌鉴定的重点是与其他需氧芽孢杆菌相鉴定,确定为炭疽杆菌后,再测定菌株毒力。
(2)菌落形态:血平板上呈狮子头状,灰白色,呈毛玻璃样,低倍镜检菌落边缘呈“卷毛状”,周围没有溶血环。其他需氧芽孢杆菌多形成大而透明的溶血环。
(3)肉汤生长特性:炭疽杆菌在肉汤中生长的特点为絮状沉淀生长、肉汤澄清,而其他需氧芽孢杆菌则为颗粒状沉淀或均匀混浊,有的形成菌膜。
(4)串珠试验:炭疽杆菌在适当浓度青霉素溶液作用下,菌体肿大形成串珠。这种反应为炭疽杆菌所特有。
(5)噬菌体裂解试验:我国分离到的AP631株炭疽噬菌体对炭疽杆菌有较好的敏感性和特异性,对炭疽杆菌鉴定有重要意义。
(6)青霉素抑制试验:取一接种环肉肉汤培养物接种含10U/mL青霉素的琼脂平板,37℃培养18h。炭疽杆菌一般不生长,或仅轻微生长,而大多数蜡样杆菌等则生长良好。
(7)毒力鉴定:炭疽杆菌毒力鉴定,常用动物致病力试验和重碳酸盐毒力试验,考虑到实验室安全等因素,应尽可能用重碳酸盐毒力试验代替动物致病力实验。
(8)分子生物学检验技术
质粒电泳图谱分析:炭疽杆菌两个质粒编码其毒素和荚膜,质粒图谱分析可作为鉴定疑难菌株毒力的方法之一,但操作较繁琐,一般也不常用;聚合酶链反应(PCR)技术:传统的鉴定实验需要先分离到菌株,耗时比较长,对疫情控制十分不利,随着分子生物学技术的发展,PCR扩增技术和基因探针技术已成功应用于炭疽的诊断。
(9)免疫血清学实验:炭疽病人能产生3种血清抗体,即荚膜抗体、抗毒素抗体和抗菌抗体。在没有分离到炭疽菌株时,可依据血清学检验结果对病人进行追溯诊断。