疾病、武器、良药:盘点炭疽菌的两面人生

疾病、武器、良药:盘点炭疽菌的两面人生

2013/12/06 来源:生物探索
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导读
炭疽(anthrax)出自古希腊“anthrakos”一词,意思就是煤炭,因典型的皮肤炭疽的黑痂而得名,牛、马、猪、狗、骆驼和人均可以感染得病。早在2000多年以前的我国战国时期问世的《黄帝内经》一书已有记载。公元前300年希波克拉底描述的炭疽病,同《黄帝内经》中记载相似。可见人类同炭疽热的斗争已历经了近3000年,炭疽病曾给世界各国人民带来了灾难。炭疽病是怎么得来的?如何防治?除了会致人于死地,被用作生化武器,炭疽杆菌一无是处了吗?本专题为你一一解答。
炭疽杆菌与炭疽病
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炭疽病的病原菌为炭疽杆菌(Bacillus anthraci)。炭疽杆菌属芽孢杆菌属,通常以孢子形态存在于土壤中。

炭疽杆菌生命力顽强,在细菌的表面有一层荚膜,可以抵御免疫细胞的攻击吞噬。当遇到不利生存条件时,细菌内部会有一小部分浓缩起来,形成坚硬的“芽孢”,使其耐高温、抗干燥、不被一般的消毒剂破坏,100℃1.5小时、160℃1小时才可杀死;在5%石炭酸溶液中可生存40天,在20%漂白粉中需48小时才能杀死,一旦条件适宜,芽孢可重新萌发,成为能够繁殖的细菌。

炭疽杆菌孢子进入到人或动物体内后会大量繁殖,引发炭疽病。炭疽病得名于发病时皮肤所呈现的典型黑痂,主要发生在食草动物中。食草动物如牛羊等,进食时口鼻离地面很近,而且常常连根拔起来,这样很容易把土壤中细菌的芽孢吸入呼吸道,造成全身性的感染。

由于人类不食草,也几乎不会把鼻子靠近土壤,所以人类感染炭疽病多数是由于接触或食用炭疽病动物而感染。

炭疽病的类型与症状
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皮肤炭疽   皮肤炭疽主要发生在皮肤暴露部位,如手臂、面颈。当炭疽杆菌或芽胞从损伤的皮肤进入体内后,首先在局部大量繁殖,产生外毒素,致局部皮肤水肿、出血、组织坏死。最初在局部形成小疖,中心有水疱,周围组织硬而肿胀,最后中心形成黑炭色坏死焦痂。皮肤炭疽只要及时应用抗生素治疗,大多在2-3周痊愈,病死率较低。

胃肠炭疽   胃肠炭疽主要由于食入未煮熟的被炭疽杆菌污染的病蓄的肉类食品而引起,偶而可因饮入被炭疽病菌污染的水或牛奶而患病,与患者一起进食的人可相继发病。临床上可表现为口咽部炭疽和胃肠道炭疽。胃肠道炭疽分为2型:口咽型及胃肠型(腹型)。

口咽部炭疽:表现为严重的咽喉部疼痛,颌下及颈部明显水肿、局部淋巴结肿大,水肿压迫食管引起吞咽困难,压迫气管时可引起呼吸困难。胃肠道炭疽:症状轻重不一,轻者恶心呕吐、腹痛、腹泻,但便中无血,里急后重不明显,可于数日内恢复。重者可表现为腹痛、腹胀、腹泻、血样便等急腹症症状,易并发败血症和感染中毒性休克。如不及时治疗常可导致死亡。

吸入性炭疽   吸入性炭疽是由吸入炭疽杆菌的芽孢而引起。潜伏期尚未完全确定,估计高剂量吸入潜伏期为1~6天,中位数为4天。急性起病。多在暴露后2~5天出现低热、疲劳和心前区压迫等,持续2~3天后,症状突然加重,轻者表现为胸闷、胸痛、发热、咳嗽、咯带血黏液痰。重者寒战、高热、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,并可伴有胸腔积液。常并发败血症及脑膜炎,若不能及时诊断、积极抢救,患者多在急性症状出现1~2天内发生感染中毒性休克、呼吸衰竭或循环衰竭而死亡。

炭疽病可防可治
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炭疽病是由病原菌引发的感染性疾病,在我国普遍存在,历年来发病数波动不大,既可以预防,治疗也并不复杂,人们没有必要过分的恐慌。

炭疽病的易发人群为皮毛加工与制革工人、畜牧员以及与牲畜密切接触者,此类人群可每半年或一年预防接种一次。目前国内普遍使用的菌苗为兰州生物制品研究所生产的炭疽杆菌减毒活疫苗A16R,有皮上划痕和穿皮注射两种形式。

对曾经与肺炭疽患者共同居住或护理过患者的高度密切接触者应进行预防性投药,可以给予氟喹诺酮如氧氟沙星0.4g,每日2次,环丙沙星0.5g,每日3次口服,连续3天。不宜应用氟喹诺酮者,可选用四环素、大环内酯类或头孢菌素进行预防。

发生炭疽疫情时应该首先对发病患者进行隔离。隔离炭疽患者的目的,主要是为了防止污染环境引起感染以至传染的扩大。皮肤炭疽病例隔离至创口痊愈、痂皮脱落为止。其它类型病例应待症状消失、分泌物或排泄物培养两次阴性后出院。

炭疽病可以治疗,青霉素G是治疗炭疽病的首选药物,迄今为止仅发现极个别炭疽杆菌对青霉素G耐药。及时足量应用青霉素是改善预后,取得根治的关键。但是由于炭疽病有可能引发脑膜炎、败血症等其他致命病症,因此患者决不能掉以轻心。

注意:以上有关炭疽防治内容来自卫生部印发的《炭疽病诊断治疗与处置方案(2005年版)》,病患者及疑似感染者应该及时就医。

炭疽杆菌与生化武器
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由于炭疽杆菌的极大破坏性和环境稳定性,它是制作生化武器的理想病菌,被定为A类生化武器。炭疽杀伤力非常惊人,只要一亿分之一克的炭疽杆菌便可将一人致死。美国国会技术办公室1993年的一份报告指出,用炭疽菌进行攻击,可能会造成比核弹还要大的灾难。

第一次把炭疽作为武器使用的是一战中的德国人。但是这一次使用炭疽的对象并非为人类,而是骡、马等动物。根据解密的情报,德国特工在1916至1918年期间给近5000头骡子和马匹注射了炭疽,造成协约国大量牲畜死亡,从而严重影响军队的后勤供给。没有足够的材料可以证实炭疽在一战中针对人类进行了大规模使用,但是这一状况在二战中被改变了。

真正将炭疽作为武器直接施用于人类的是二战中的日本人,最大的受害者正是受日本侵略的中国。日本在中国大量进行细菌战,其中被广泛使用的就是炭疽菌。1941年,臭名昭著的731部队在中国进行炭疽菌的实验与制造。

根据调查,日本侵华期间使用细菌战造成近100万中国人死亡,其中死于炭疽菌的人数不可考。

二战结束后,尽管冷战中的一些国家继续开展着炭疽菌的秘密研究,但是炭疽菌并没有被作为武器被大规模使用。一直到21世纪初,炭疽菌被当做恐怖袭击的手段又重新引起世界的恐慌。

2001年底,在英国、智力、澳大利亚、奥地利等国家相继爆出炭疽事件。2002年美国多处发现炭疽邮件,炭疽信袭击事件导致22人感染,5人死亡。时隔七年,美国FBI终于将目标锁定在政府炭疽病科学家布鲁斯•伊万身上,他在结案前自杀身亡。

并非一无是处的炭疽杆菌
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尽管炭疽杆菌对人类生命及健康具有巨大的威胁,但是它并非一无是处。

2008年,美国国立卫生研究院的科学家Stephen H. Leppla发表论文称炭疽菌可以应用到肿瘤治疗中。Stephen Leppla的研究团队对炭疽菌进行改造,使其所产生的致死因子失去毒性效力。这种突变后的致死因子可以被基质金属蛋白酶(MMP)激活。MMP广泛存在于黑色素瘤细胞中,当突变的炭疽菌致死因子在黑色素瘤细胞中激活时,会抑制肿瘤细胞的供血,限制细胞生长。研究者说,MMP-毒素更大优势在于它不仅能杀死黑色素瘤细胞,也能杀死其他癌症,如结肠癌和肺癌细胞。

此外,炭疽杆菌在研究艾滋病疫苗中也发挥着重要的作用。炭疽菌致病的机制在于其产生的外毒素。该毒素由两个蛋白组成:致死毒素和水肿毒素。其中致死毒素由保护性抗原(PA)和致死因子(LF)组成,水肿毒素由PA和水肿因子(EF)组成。这三种组分联合起来可以迅速在哺乳动物细胞表面形成空隙并进入到细胞中。在艾滋病疫苗研究中,哈佛医学院的科学家将炭疽毒素蛋白进行改造,去掉其致死功能而保留高效进入细胞内的生物活性,再将这种经过改造的蛋白与艾滋病抗原结合起来,形成有效的疫苗。

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