英文名称 :anthrax
炭疽(anthrax)是由炭疽杆菌(Bacillus anthracis)所致的一种人兽共患的急性传染病。人因接触病畜及其产品或食用病畜的肉类而发生感染。临床上主要表现为皮肤坏死、溃疡、焦痂和周围组织广泛水肿及毒血症症状,偶可引致肺、肠和脑膜的急性感染,并可伴发败血症,严重时可致死亡。目前人类炭疽的发病率已明显下降,但炭疽杆菌毒力强、易播散,常为恐怖主义者所利用,警惕炭疽尤为重要。
炭疽杆菌是首个被人类确认的致病菌,科赫揭示了它的生活周期。该菌是一种革兰氏阳性不动芽孢杆菌,需氧或兼性厌氧,无鞭毛,菌体粗大,长4~8μm,宽1~1.5μm;菌体两端平削呈竹节状长链排列。在人体内有荚膜形成并具较强致病性,无毒菌株不产生荚膜。炭疽杆菌繁殖力强,在一般培养基上生长良好。炭疽杆菌繁殖体于56℃ 2小时、75℃ 1分钟即可被杀灭。常用浓度的消毒剂也能将其迅速杀灭。在体外不适宜的环境下可形成卵圆形的芽孢。芽孢的抵抗力极强,在自然条件或在腌渍的肉中能长期生存。在皮毛上能存活数年。经直接日光暴晒100小时、煮沸40分钟、140℃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,才能将芽孢杀灭。
炭疽杆菌的基因组变异少见,菌株的分化依赖于串联重复DNA片段拷贝数的变化。其抗原组成有荚膜抗原、菌体抗原、保护性抗原及芽孢抗原四种。荚膜抗原是一种多肽,由质粒pXO2编码,能抑制调理作用,与细菌的侵袭力有关,也能抗吞噬,有利于细菌的生长和扩散,细菌变异不形成荚膜时,致病性也随之消失;菌体抗原虽无毒性,但具种特异性;保护性抗原具有很强的免疫原性;芽孢抗原有免疫原性及血清学诊断价值。炭疽杆菌有三种毒性蛋白质,由质粒pXO1编码。一种为保护性抗原(protective antigen,PA),它和人体细胞或动物细胞表面受体结合,并经弗林蛋白酶(furin)切割后,可作为其他两种毒性蛋白的结合位点;第二种是致死因子(lethal factor,LF);第三种是水肿因子(edema factor,EF)。 LF、EF结合 PA后,进入细胞内可分别形成致死毒素(lethal toxin,LT)和水肿毒素(edematoxin,ET)。LT在细胞内可裂解丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase,MAPKK),从而抑制丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)。干扰细胞内信号传导,释放氧自由基及促炎症细胞因子,并可直接损伤血管内皮细胞,破坏血管屏障。ET作为一个钙调蛋白依赖性腺苷酸环化酶可导致细胞内环腺苷酸(cAMP)水平的急剧增加,导致平衡破坏,并可使组织发生水肿、损伤、坏死。两种毒素均可破坏血小板聚集,造成凝血功能障碍;也可抑制免疫,使人体对炭疽杆菌更加敏感。
疾病发生与炭疽杆菌芽孢及患者的免疫状态有关。炭疽散布于世界各地,尤以南美洲、中美洲、亚洲的南部和中部及非洲等的牧区较多见,呈地方性流行,为一种自然疫源性疾病。我国以西部地区如云南、贵州、新疆、广西、西藏、四川、甘肃、内蒙古及青海省等地发病较严重。近年来由于世界各国的皮毛加工等集中于城镇,炭疽也暴发于城市,成为重要职业病之一。
(一)传染源
患病的牛、马、羊、骆驼等食草动物是人类炭疽的主要传染源。猪可因吞食染菌青饲料染病;狗、狼等食肉动物可因吞食病畜肉类而感染,成为次要传染源。炭疽患者的分泌物和排泄物也具传染性。
(二)传播途径
炭疽杆菌可经口摄入、经呼吸道吸入、经皮接触和直接胃肠外注射入侵人体。其中,接触感染是本病流行的主要途径,细菌通过擦伤的皮肤或毛囊进入体内。吸入带大量炭疽杆菌芽孢的尘埃、气溶胶,或进食染菌未煮熟的肉类,可分别发生肺炭疽或肠炭疽。
(三)易感人群
人群普遍易感,主要取决于接触病原体的程度和频率。青壮年因职业(农民、牧民、兽医、屠宰场和皮毛加工厂工人等)关系与病畜及其皮毛和排泄物、带芽孢的尘埃等的接触机会较多,其发病率也较高。一次感染后有较持久的免疫力。
全年均有发病,7—9月份为高峰。吸入型多见于冬春季。
炭疽杆菌的致病主要与其毒素和多肽荚膜有关。炭疽杆菌繁殖体或芽孢进入人体后,被吞噬细胞吞噬,芽孢即复苏繁殖,产生外毒素并形成抗吞噬的荚膜。炭疽毒素可直接损伤微血管的内皮细胞,使血管壁的通透性增加,导致有效血容量不足;也可激活内凝血系统及释放组织凝血活酶物质,引起DIC和感染性休克。此外,炭疽杆菌本身可堵塞毛细血管,使组织缺氧缺血和微循环内血栓形成。病菌首先在侵入的机体局部繁殖,如皮肤、肺和胃肠道等,当机体抵抗力降低时即迅速沿淋巴管及血液循环进行全身播散,形成败血症和继发性脑膜炎。如进入体内的芽孢量少或毒力低,也可以不发病或出现隐性感染。
主要病理表现为各脏器、组织的出血性浸润、坏死和水肿。皮肤炭疽局部呈痈样病灶,四周为凝固性坏死区,皮下组织呈急性浆液性出血性炎症,间质水肿显著。末梢神经的敏感性因毒素作用而降低,故局部疼痛不显著。肺炭疽呈现出血性支气管炎、小叶性肺炎及梗死区,纵隔高度胶冻样水肿,支气管及纵隔淋巴结高度肿大,并有出血性浸润,胸膜及心包亦可累及。胃炭疽表现为多发而表浅的活动性溃疡。肠炭疽的病变主要位于回肠及盲肠,肠壁呈局限性痈样病灶及弥漫性出血性浸润,肠黏膜有溃疡,病变周围肠壁有高度水肿及出血,肠系膜淋巴结肿大;腹腔内有浆液性血性渗出液,内有大量致病菌。脑膜受累时,硬脑膜和软脑膜均极度充血、水肿,蛛网膜下腔除广泛出血外,并有大量菌体和炎症细胞浸润。有败血症时,全身其他组织及脏器均有广泛出血性浸润、水肿及坏死,并有肝、肾浊肿及脾大。
(一)外周血象
白细胞总数大多增高,一般在(10~20)×109/L,少数可高达(60~80)×109/L,分类以中性粒细胞为高。
(二)涂片检查
取水疱内容物、病灶渗出物、分泌物、痰液、呕吐物、粪便、血液及脑脊液等作涂片,可发现病原菌。
(三)培养
检材应分别接种于血琼脂平板、普通琼脂平板、碳酸氢钠平板。如见可疑菌落,则根据生物学特征及动物实验进行鉴定。
(四)动物接种
取患者的分泌物、组织液或所获得的纯培养物接种于小白鼠或豚鼠等动物的皮下组织,如注射局部处于24小时出现典型水肿、出血者为阳性反应,动物大多于36~48小时内死亡,在动物内脏和血液中有大量具有荚膜的炭疽杆菌存在。
(五)鉴定试验
用以区别炭疽杆菌与各种类炭疽杆菌(枯草杆菌、蜡样杆菌、蕈状杆菌、嗜热杆菌等),主要有串珠湿片法、特异性荧光抗体(抗菌体、抗荚膜、抗芽孢、抗噬菌体等)染色法,W噬菌体裂解试验、碳酸氢钠琼脂平板CO2培养法、青霉素抑制试验、动物致病试验、荚膜肿胀试验、动力试验、溶血试验、水杨酸苷发酵试验等。
(六)免疫学试验
包括间接血凝法、ELISA法、酶标SPA法、放射免疫法、免疫荧光法等,用以检测血清中的各种抗体。首份血清应在首次检视患者时采取,恢复期血清应在患者发病后15天左右采取。
(七)分子生物学试验
PCR技术可检测质粒上的保护性抗原基因(pag),荚膜形成基因(cya)和染色体上的炭疽杆菌特异基因(ropB)。
(一)一般治疗及对症治疗
根据患者病情采取相应的对症支持治疗,包括血流动力学支持、机械通气等。以下情况需考虑使用肾上腺皮质激素:水肿,特别是头颈部的水肿;对升压药抵抗的休克;脑膜炎型炭疽。吸入型炭疽应予以胸腔积液引流减少毒素吸收。除非存在禁忌,所有怀疑有系统性炭疽的患者均应进行腰椎穿刺以除外脑膜炎。
(二)病原治疗
炭疽的抗菌治疗需联合用药,药物中必须包括杀菌剂(直接杀伤细菌)及蛋白合成抑制剂(抑制毒素的产生)。炭疽杆菌对青霉素、氯霉素、四环素、红霉素、链霉素、氟喹诺酮类等多种抗菌药物高度敏感,对头孢菌素或复方磺胺甲𫫇唑不敏感。炭疽杆菌含有β-内酰胺酶基因,使用β-内酰胺类药物治疗过程中可诱导耐药性产生。由于炭疽会以芽孢的形式存在,故除了非复杂性的皮肤炭疽外,炭疽的暴露后预防及治疗疗程均需60天。
1.脑膜炎型炭疽
多达半数的炭疽患者并发脑膜炎或出血性脑炎。该类型炭疽病死率高,需早期多药联合治疗。需包含至少3种对炭疽有效的抗菌药物,其中至少2种为杀菌剂,至少1种为蛋白合成抑制剂。所有药物均应有良好的中枢神经系统通透性。静脉用药疗程2~3周,用至病情稳定。具体药物选择见表1。
表1 合并可疑或确诊的脑膜炎的系统性炭疽的静脉药物治疗
续表
2.排除了脑膜炎的系统性炭疽
药物治疗同脑膜炎型炭疽类似,但需注意以下四点。第一,治疗需包含至少2种对炭疽有效的抗菌药物,其中至少1种为杀菌剂,至少1种为蛋白合成抑制剂。第二,静脉用药疗程不少于2周,并且直至患者临床病情稳定。第三,如果病菌对青霉素敏感,可用青霉素G替代氟喹诺酮类药物。第四,无须考虑药物的中枢神经系统通透性。美罗培南并非一线药物,也可选用万古霉素[60mg/(kg•d),分3次使用]。蛋白合成抑制剂首选克林霉素和利奈唑胺,次选多西环素(首剂200mg,以后100mg每12小时1次)。
3.系统性炭疽的口服治疗
对于因吸入芽孢气溶胶而感染的系统性炭疽患者,在静脉疗程结束后改为单药口服治疗,以预防尚存活的炭疽杆菌芽孢。治疗药物可选:环丙沙星500mg每12小时1次,或多西环素100mg每12小时1次,或左氧氟沙星750mg每24小时1次,或莫西沙星400mg每24小时1次,或克林霉素600mg每8小时1次。也可选用:阿莫西林1g每8小时1次,或青霉素V钾500mg每6小时1次。
4.无系统性累及的皮肤炭疽
非复杂性的皮肤炭疽可单药口服治疗。首选氟喹诺酮类药物和多西环素,克林霉素备选。如菌株对青霉素敏感,阿莫西林和青霉素V钾也可选用。疗程取决于炭疽杆菌的暴露源。如果是自然界来源,疗程7~10天。如果是恐怖袭击或气溶胶暴露,疗程60天。
(三)炭疽杆菌抗毒素
疑似系统性炭疽的患者,均应给予抗毒素治疗。越早使用,效果越好。Raxibacumab和obiltoxaximab都是针对炭疽杆菌保护性抗原的单克隆抗体,分别于2012年和2016年被美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于吸入型炭疽的治疗。用药之前给予苯海拉明预防过敏。它们能够抑制保护性抗原的结合和两种主要毒素(致死毒素和水肿毒素)进入细胞。
(一)严格管理传染源
隔离患者直至创口愈合、痂皮脱落或症状消失、分泌物或排泄物培养2次阴性(相隔5天)为止。隔离病畜,不用其乳类。死畜严禁剥皮或煮食,应焚毁或加大量生石灰深埋在地面2m以下。
(二)切断传播途径
必要时封锁疫区。对患者的衣服、用具、废敷料、分泌物、排泄物等分别采取煮沸、含氯石灰、环氧乙烷、过氧乙酸、高压蒸汽等消毒灭菌措施,至连续3次采样检不出炭疽杆菌为止。用阿斯卡利(Ascoli)试验检验皮毛、骨粉等样品,对染菌及可疑染菌者应予严格消毒。畜产品加工人员工作时穿工作服、戴口罩和手套。
(三)保护易感者
1.加强卫生宣传教育,养成良好卫生习惯,防止皮肤受伤,如有皮肤破损,立即涂搽3%~5%碘酒,以免感染。
2.健畜和病畜宜分开放牧,对接触病畜的畜群进行减毒活疫苗接种。
3.对从事畜牧业,畜产品收购、加工、屠宰业等工作人员和疫区人群,每年接种炭疽杆菌减毒活菌苗1次。注意免疫缺陷或过敏者不宜接种。
4.肺炭疽密切接触者及受到炭疽相关生物攻击的患者,应尽早开始暴露后预防性用药,首选环丙沙星或多西环素口服。如无法耐受或无法获得一线药物,也可选择左氧氟沙星、莫西沙星、克林霉素或阿莫西林、青霉素V钾(如同菌株为青霉素敏感)中的1种,疗程60天。