炭疽芽孢杆菌Bacillus anthracis

核心定义

病原学详细定义：炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）

一、病原体基本信息

1. 分类与类型

• 分类：
  • 细菌：芽孢杆菌科（Bacillaceae），芽孢杆菌属（Bacillus）
  • 亚型/变种：无明确亚型分类，但不同菌株的毒力因子表达可能存在差异。
• 血清分型：基于荚膜多糖抗原分为5个主要血清型（A至E型），但临床分型对治疗无直接影响。

2. 形态与结构

• 形态特征：
  • 细菌：革兰氏阳性，粗大杆菌，呈竹节状（两端平截或凹陷），菌体大小为 1.0–1.2 μm × 3.0–5.0 μm。
  • 特殊结构：
  • 荚膜：多肽构成，增强抗吞噬能力。
  • 芽孢：中心偏位的圆形芽孢，直径约1 μm，对环境有极强抵抗力（可在土壤中存活数十年）。
  • 排列方式：单个或短链状，无鞭毛，不运动。

3. 传播途径

• 主要途径：
  1. 接触传播：破损皮肤接触感染动物（如牛、羊）的皮毛、肉类或排泄物，导致 皮肤炭疽（最常见，占95%以上）。
  2. 吸入传播：吸入含芽孢的尘埃或气溶胶（如皮毛加工厂环境），引发 肺炭疽。
  3. 消化道传播：摄入未煮熟的感染动物肉类或乳制品，导致 肠炭疽。
• 流行病学特点：
  • 传染源：患病的食草动物（牛、羊等）及污染的动物产品。
  • 高风险人群：兽医、屠宰场工人、皮毛加工人员、实验室工作人员及疫区旅行者。

二、致病机制

1. 宿主与靶细胞

• 宿主范围：人和食草动物（主要自然宿主），偶见感染其他哺乳动物。
• 靶向组织：
  • 皮肤（表皮及皮下组织）、肺泡上皮、肠道黏膜。
  • 毒素可扩散至血液，引发败血症或脑膜炎。

2. 感染过程

1. 芽孢激活：芽孢在宿主温暖潮湿环境（如皮肤伤口或肠道）中发芽为繁殖体。
2. 荚膜作用：抑制吞噬细胞的吞噬，促进细菌在组织中扩散。
3. 毒素释放：
   • 保护性抗原（PA）：与细胞膜受体结合，形成跨膜通道。
   • 水肿因子（EF）：激活腺苷酸环化酶，导致细胞外液积聚（水肿）。
   • 致死因子（LF）：抑制信号转导通路，引发细胞死亡和组织坏死。
   • 三种毒素协同作用破坏血管内皮，引发出血、休克及多器官衰竭。

3. 免疫逃逸

• 荚膜抗吞噬：荚膜阻碍巨噬细胞吞噬，延缓免疫应答。
• 毒素抑制免疫反应：LF可干扰宿主细胞的NF-κB信号通路，抑制炎症反应。

三、医学临床关联

1. 相关疾病

• 典型疾病：
  • 皮肤炭疽：局部焦痂、水肿及溃疡，伴淋巴结肿大，可继发败血症。
  • 肺炭疽：起病急，高热、胸痛、咯血，迅速进展为呼吸衰竭（病死率高达90%）。
  • 肠炭疽：恶心、呕吐、腹痛、血便，常因败血症死亡。
  • 败血症型/脑膜炎型：多器官功能衰竭，病死率极高。

2. 诊断方法

• 实验室检测：
  • 涂片染色：革兰氏染色显示革兰氏阳性粗大杆菌，荚膜染色可见透明荚膜。
  • 培养：在血琼脂平板上形成粗糙、卷发状边缘的灰白色菌落（需氧培养，35℃ 24–48小时）。
  • 分子检测：PCR或实时荧光定量PCR检测 Bacillus anthracis 特异性基因（如 capB、lef、pagA）。
  • 毒素检测：ELISA或动物实验（如小鼠腹腔注射检测毒素活性）。

3. 治疗与预防

• 常见抗病原体药物：
  • 首选：青霉素G（成人剂量：10–20百万单位/日，静脉注射）。
  • 替代方案：环丙沙星、多西环素（适用于青霉素过敏者）。
  • 联合治疗：重症患者需联用青霉素+头孢曲松或利福平，以减少毒素生成。
• 预防措施：
  • 疫苗：人用炭疽疫苗（如BioThrax）用于高风险职业人群（需多剂次接种）。
  • 消毒：芽孢需用1:2500碘液（10分钟）、0.5%过氧乙酸（5分钟）或高压蒸汽（121℃ 30分钟）杀灭。
  • 公共卫生：控制动物疫情，禁止食用病死动物，加强职业防护（如手套、口罩）。
• 耐药数据：
  • 多数菌株对β-内酰胺类（如青霉素）敏感，但部分对三代头孢菌素（如头孢曲松）耐药（耐药率约41%–95%）。

四、参考文献

1. 中国疾病预防控制中心. 炭疽防治技术指南. 2020.
2. World Health Organization. Anthrax in humans and animals. 4th ed. 2008.
3. 张晶, 等. 炭疽芽孢杆菌毒力因子与致病机制研究进展. 中国微生态学杂志, 2018, 30(3): 321-325.

注：以上信息基于权威医学资料及用户提供的知识库内容整理，确保科学性和实用性。