一、菌种名称

Bacillus anthracis（炭疽杆菌）

二、分类地位

        为兼性嗜氧性,有孢子的G(+)杆菌,主要是草食性动物的病原菌。法国的Louis Pasteur及德国Robert Koch在1870~1880年代首先发现，名字起源自希腊语 "Anthrakas"，意思是煤炭，以反映被此一细菌感染后，在患者皮肤上呈现的坏死的黑色焦痂。

三、自然界栖息地

        普遍存在于水中、土壤、或野生动物如牛、羊、马等、以及郊野。

四、大小、型态

(1)无运动性(Motility －)

(2)长约5-10μm，宽约1-3μm，为长链状在感染之组织中以单一或成双菌体存在。

(3)菌落(colony)：大(直径约2～3mm)、不透明、边缘不规则、粗糙、两端方形或中凹，blood agar plate测试为不溶血性(non hemolytic)，R-form及s-form都具有毒性。

(4)菌体细长，并连续排成线状。

(5)B. anthracis具荚膜(capsule)=>毒性大

(6)于自然环境和培养基中比较容易形成胞子(约1μm)，在组织内则较不容易。

五、适合生长环境

        对培养基、空气、温度的需求并不挑剔；但产芽胞需在有氧且温度为25℃至28℃的环境下才可以开始生长.在42℃至43℃亦能生长,但会失去夹膜而丧失毒力（孢子体可在干燥的环境下存活数年，可利用作为生物武器。

六、培养特性

        此菌可培养在大多数之培养基上，但接种于无抗生素之百分之五血液琼脂平板（blood agar plate）上才可显现菌落之型态特性，具毒性菌株之菌落表面较粗糙、大形、灰白色、不透明、不溶血、边缘弧曲、不规则, 在显微镜下显示长卷发状，将其培养于培养基上,置于二氧化碳瓶中,即可形成荚膜,且菌落表面呈水样,在对数增值期终了时开始形成内胞子(endospore)，培养48小时，内胞子增加，在细菌抹片上即可看到位于菌体中央之内胞子。

七、致病性或应用

(a) 临床感染：炭疽杆菌是很严重的人体病原菌，会引起炭疽病(anthrax)，可分以下三型，病例以亚、非洲较多。

(i)皮肤性炭疽病(Cutaneous anthrax)：又称为恶性脓包 (pustule)，细菌由皮肤伤口进入体内感染，约12~36小时(1至2天)后发生原发性病变，迅速变为水胞,破裂形成黑色痂皮,周围水肿,严重性患者局部淋巴腺肿胀, （初期像虫咬会痒）80﹪-90﹪病人会自然痊愈，但要数个星期之久，不过有10-20﹪的病人，会转变成全身菌血症，高烧并快速因溶血而死亡。

(ii)肺炎性炭疽病(pulmonary antrax)：又名毛工病(Wool sorter’s disease);孢子由呼吸道进入皮毛工人之肺部，只需1-3天就发病,刚开始很像一般感冒，随即很快进入紧急状态，发高烧，呼吸短促，呼吸困难，咳血，缺氧，休克，并大都（90﹪）在24小时内死亡。

(iii)胃肠性炭疽病(gastrointestinal anthrax)：最为严重，但较少见；孢子由饮食而进入肠胃，先有非特异性的症状，后发生腹痛，血便，吐血的症状，约25-60﹪的死亡率。

(b)致病病理

(i)致死主因为炭疽菌分泌D-麸胺基酸荚膜（poly-D glutamic acid capsule）和三种复合外毒素（component protective exotoxin）等。能够产生荚膜毒素及酵素之基因密码，位于炭疽菌原生质之pX01及pX02。而外毒素的三种蛋白质，能形成抗原，即protective antigen（PA,83kDa ）、lethal factor（LF,90kDa ）及edema factor（EF,89kDa）。 LF、EF单独存在时并无毒，但与PA复合时，则可成为寄主动物及培养细胞不等的病原性。 PA+LF可形成致死毒素，PA+EF为水肿毒素。

(ii)炭疽菌内孢子会被巨噬细胞吞噬，未被破坏存活下来的内孢子被运送到纵膈膜和支气管附近的淋巴结，并发芽繁殖。炭疽菌的内孢子一旦发芽成长，即迅速产生病征，导致出血性纵膈膜炎（注：过去苏俄炭疽病死者验尸，都发现有出血性纵膈膜炎，并多有出血性脑膜炎。），且散布毒素到全身血液。血液中毒素一旦超过某关键量，即使用再多的抗生素，亦无法作用。

(iii)某些毒力强的炭疽菌菌株，其细胞表面所覆盖之一层高分子多胜类荚膜（含D-麸胺基酸），能抵抗寄主动物之吞噬细胞，具高度抗原性，炭疽菌之致病力常取决于此。某些苏力菌、炭疽菌的菌株（strains），荚膜上又另覆盖有S-layer两种连续的蛋白质，更加难以破坏。

(c)致病性之测定

(i)动物接种：将培养菌注射于天竺鼠,若在48小时内因败血症致死,且心脏血液和脾脏中可发现典型杆菌,即可确定为炭疽杆菌感染。

(ii)阿斯柯里试验(Ascoil test)：是一种沉淀反应，用以检查动物是否因感染炭疽杆菌而死亡，将小块动物脾脏或待检皮煮15分钟后冷却、过滤，将此萃取液和等量抗炭疽杆菌血清作毛细管沉淀试验;若有炭疽杆菌抗原PA存在，界面会出现白色沉淀环。

(iii)日本最近利用巴斯德氏溶液（Pasteur Ⅱ）培养，再以BCA(Bacillus cereus selective agar) 培养分离及PCR (polymerase chain reaction)鉴定，发展出一套简单快速的炭疽菌检测方法，可以迅速的检出潜伏的炭疽病或受炭疽菌污染的肉类。日本Makino等另发展出一套快速分离空气中炭疽菌之检测方法：以空气采样设备（高量采样器）采取100公升之空气，然后刮出悬浮于滤膜上的炭疽菌芽孢，置于BCA培养皿上挑出炭疽菌菌落，再以PCR鉴定确认。

(d)抗原性

        炭疽杆菌的荚膜成分系高分子多生类,由D-麸胺酸(glutamic acid)所组成,具高度抗原性,对宿主之吞噬细胞具有抗性,故和致病能力有关。

(e)致病力

        唯有带有荚膜，能产生毒素之菌株才有高度之毒性。炭疽病主要为家畜及野兽之疾病，但其感受性有别。实验动物中，小白鼠、天竺鼠、家兔、绵羊，及猴具有高度感受性。

        炭疽之传染机转有三：(1)吞入芽胞污染之牧草或肉类，(2)吸入芽胞，(3)由破裂之皮肤侵入。炭疽杆菌芽胞在土壤中可生存数十年，芽胞污染牧草，牛羊吞吃牧草，则芽胞经口、胃、肠破裂处通过黏膜，侵入血流而发病。而畜牧场里的马虻（horse fly）亦可能为炭疽菌机械式传播之病媒（vector）。

(f)治疗

        对G(+)有效的抗生素都可用来治疗，青霉素、红霉素、链素、及四环类抗生素均有效。 Cipro，被证实为最能有效杀死炭疽杆菌之抗生素。

        美国疾病管制局（CDC）对最危险的吸入性炭疽杆菌病例建议60天疗程，一开始用点滴注射Cipro或doxycline，并在另外七种药物中选择一两种做为补充。这些补充药物包括用于治疗各种感染的penicillin、Imipenem、经常用来治疗肺结核的rifampin、用于治疗链球菌感染的万古霉素、用于治疗会损害肝脏的感染的Chloramphenicol、用于治疗青春痘的Clindamycin、用于治疗细菌性呼吸道感染的Clarithromycin。对于皮肤性炭疽病例，则使用Cipro或doxycline点滴注射，疗程60天，但无需补充其他药物。这些药物可能对孕妇造成问题，但因吸入性炭疽热死亡率极高，所以无法兼顾治疗药物可能造成的副作用。

(g)预防

(i)要杀死未寄生人体的孢子，只要使用漂白水擦拭物体表面，或碘酒，双氧水，福马林，甚至洗洁精也可消除之。信封、邮包使用电子束机消毒枪消毒。

(ii)工作人员应避免接触感染动物;动物尸体需加以焚烧或深埋。

(iii)来自流行区的动物制品如毛、皮等需以二氧化乙烯气体杀菌。

(iv)处理可能传染之物质,时宜穿防护衣、帽、手套及口罩。

(v)注射减毒疫苗可供家畜使用

        人类可注射明矾沉淀之保护抗原，或利用炭疽杆菌毒蛋白之PA及 LF，将之注射于BALB/c mice小鼠体内，制成具炭疽病免疫作用之血清，以行预防接种。

＊生物战剂：由于炭疽会形成对环境抵抗性佳的内孢子，一旦释放于空气中，由于其内孢子对热、辐射与消毒作用的抗性高，且可快速散播，人类吸入具生物活性的内孢子的机会大增，一旦吸入高量(＞10000) 的孢子时即可能导致肺部感染，而吸入的孢子亦会被吞噬细胞带至淋巴组织，在此出芽增生繁殖，最终导致败血症，其致死率接近100﹪。由于取得容易，加上释放后对环境抵抗性佳、且可快速散播，并有高致死率，因此成为生物战剂的绝佳病原选择。

＊位于马里兰州贝赛斯达的全国卫生机构研究人员将这毒素瘫痪再将这毒素重组，成治癌良药，且指出这种毒素可有效破坏癌细胞，对健康无害，不过必须经过多次研究，实验才可公开。

八、参考文献

1.蔡文城编著，1986，嗜氧性革兰氏阳性杆菌，微生物学p.325~327

2.戴佛香、罗新生、寿廉编著，1984，芽胞杆菌，微生物学p.196~199

3.陈吉平、戴佛香编著，1979，细菌，致病微生物诊断（上册）p.426~432

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5.R.G.E.Murray, Chairman, on J Brenner, Marvin P. Bryant, John Holt, Noel R. krieg, James W. Moulder, Norbert pfenning, Peter H. A. Sneath, James T. Staley, Stephen P. Lapage, Member Emeritus, Hans Lautrop, Member Emeritus, John Liston, Member Emeritus, Charles F. Niven, Jr., Member Emeritus(1984)Bergey’s manual of systematic bacteriology；1105-1131

6. Brossier F, Mock M.（2001）Toxins of Bacillus anthracis.Toxicon ;39：1747-55.