杆菌属Bacillus

核心定义

病原学详细定义：Bacillus（杆菌属）

一、病原体基本信息

1. 分类与类型

• 分类：
  • 细菌：芽孢杆菌目（Bacillales），芽孢杆菌科（Bacillaceae），杆菌属（Bacillus）。
  • 主要病原种：
  • 炭疽芽孢杆菌（Bacillus anthracis）：引起炭疽病。
  • 蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）：引起食物中毒和局部感染。
  • 苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）：主要感染昆虫，非人类病原体。
  • 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）：通常为环境菌，少数情况下可致免疫缺陷患者感染。

2. 形态与结构

• 形态特征：
  • 革兰氏染色：阳性，呈细长杆状，单个或成对排列。
  • 特殊结构：
  • 芽孢：在不利环境下形成耐热、抗逆的内生孢子（如炭疽芽孢杆菌的芽孢）。
  • 荚膜：部分致病种（如B. anthracis）具有多聚-D-谷氨酸荚膜，增强致病性。
  • 鞭毛：部分菌株（如B. cereus）具周生鞭毛，可运动。
  • 大小：0.7–1.0 μm（宽）× 3–12 μm（长）。

3. 传播途径

• 主要途径：
  • 环境接触：芽孢通过土壤、水或尘埃直接接触皮肤伤口（如炭疽的皮肤型）。
  • 吸入/摄入：
  • 吸入含芽孢的气溶胶（肺炭疽）。
  • 摄入受污染食物（如B. cereus引起的食源性中毒）。
  • 医源性传播：罕见，可通过医疗操作污染器械传播。

二、致病机制

1. 宿主与靶细胞

• 宿主范围：
  • 炭疽芽孢杆菌：哺乳动物（包括人类）、反刍动物（牛、羊等）。
  • 蜡样芽孢杆菌：人类，偶见动物感染。
• 靶向组织：
  • 皮肤型炭疽：感染皮肤伤口，形成局部坏死和溃疡。
  • 肺/肠炭疽：肺泡巨噬细胞或肠道上皮细胞被入侵，引发败血症。

2. 感染过程

• 芽孢激活：芽孢在宿主体内环境（如温度升高、pH变化）中萌发为繁殖体。
• 毒素释放：
  • 炭疽毒素（B. anthracis）：由水肿因子（EF）、致死因子（LF）和保护性抗原（PA）组成，导致组织水肿、细胞坏死及免疫抑制。
  • 蜡样芽孢杆菌肠毒素：引起呕吐或腹泻症状。

3. 免疫逃逸

• 荚膜作用：B. anthracis的荚膜阻止吞噬细胞的吞噬。
• 毒素干扰：抑制宿主免疫细胞功能（如巨噬细胞凋亡）。

三、医学临床关联

1. 相关疾病

• 典型疾病：
  • 炭疽病（B. anthracis）：
  • 皮肤型：最常见，表现为痛性溃疡伴黑痂。
  • 肺型/肠型：高致死率，表现为高热、呼吸衰竭或出血性肠炎。
  • 蜡样芽孢杆菌食物中毒：短潜伏期（呕吐型）或长潜伏期（腹泻型）。
• 机会性感染：免疫缺陷患者中B. subtilis可引起败血症或呼吸道感染。

2. 诊断方法

• 实验室检测：
  • 革兰氏染色：显示革兰氏阳性杆状菌及芽孢。
  • 培养：
  • B. anthracis在血琼脂上形成粗糙、湿润菌落；需在含5% CO₂环境中生长。
  • B. cereus在普通培养基上快速生长（24–48小时）。
  • 分子检测：PCR靶向毒素基因（如B. anthracis的capB或B. cereus的ces）。
  • 血清学：ELISA检测抗毒素抗体（用于炭疽病确诊）。

3. 治疗与预防

• 常见抗病原体药物：
  • 炭疽病：青霉素G（首选）、多西环素或环丙沙星联合利福平（重症）。
  • B. cereus感染：克林霉素或氟喹诺酮类（如环丙沙星）。
• 预防措施：
  • 疫苗：人用炭疽疫苗（吸附型，用于高危职业人群）。
  • 环境控制：处理动物尸体时穿戴防护装备，避免接触污染土壤。
  • 食品卫生：彻底加热易污染食物（如米饭、豆制品）以杀灭芽孢。
• 耐药数据：
  • B. anthracis对常用抗生素敏感，但耐药性罕见报告。
  • B. cereus对氟喹诺酮类耐药率在部分地区上升（参考文献：CDC, 2023）。

四、参考文献

1. 炭疽病原学：
   • CDC. Bacillus anthracis. (2023).
   • Ivins, B. E. Bacillus anthracis as a biological weapon. (2003). Emerg Infect Dis.
2. 蜡样芽孢杆菌感染：
   • Logan, N., et al. Bacillus cereus, a forgotten foodborne pathogen. (2008). Clin Microbiol Rev.
3. 芽孢杆菌属分类学：
   • Euzéby, J. List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature. (2025).

总结

Bacillus属以形成芽孢和革兰氏阳性杆状结构为特征，其中炭疽芽孢杆菌是重要的人兽共患病原体，其致病性依赖芽孢和毒素；而蜡样芽孢杆菌则与食源性疾病相关。临床诊断需结合形态学、分子检测及流行病学史，治疗以抗生素为主，预防强调环境和个人防护。