6.2 炭疽杆菌

6.2.1 食品卫生学意义

炭疽杆菌（Bacillus anthracis）是引起动物和人炭疽的病原菌。炭疽是人畜共患的急性、热性、败血性传染病。屠畜炭疽可分为败血型和局限型两类，绵羊、牛和马最易感，常呈超急性、急性和亚急性经过，病畜突然倒地、呼吸困难、全身痉挛、高热、天然孔出血、血凝不全，迅速死亡。

猪对本病有较强抵抗力，常呈慢性经过，表现为咽峽炎型、肠型和肺型。

人多为局限性感染，主要表现为局限型，分为皮肤炭疽、肠炭疽和肺炭疽。人感染炭疽的主要途径：①通过破损的皮肤和外表黏膜：在宰杀病畜、剥取兽皮、皮毛加工、照料病畜或搬运肉品过程中，接触了炭疽杆菌，可发生皮肤炭疽。②病畜肉加工的肉制品中带有炭疽芽胞，虽经过一般烹调烧煮但未能将其杀死，因食进这些食品发生肠型感染。③在处理畜产品如皮张、鬃毛等时，吸入含有炭疽芽胞的尘埃，发生肺炭疽。但经过这些途径感染人或畜的事件现在已比较少见，多呈散发。

6.2.2 生物学特性

6.2.2.1 形态与染色特征

本菌为一种长而粗的革兰氏阳性大肠杆菌，长4～8μm，宽1～3μm，在人和动物体内常呈单个散在或呈短链。在菌体周围形成黏液样肥厚的荚膜。荚膜是一种大分子多肽，由d-谷氨酸组成，荚膜比菌体对腐败作用的抵抗力大，因此在腐败材料制成的涂片中，往往可以看到无菌的菌影，这个菌影就是荚膜。荚膜有时呈规则性，与菌体形态一致，有时呈不规则形态，与菌体形态不尽一致，表现为许多变异形态，细菌分节不清，菌体呈扭转状或卷曲状，菌体粗细不等，荚膜有时很厚，检验时容易漏掉。在染色标本中，两菌相接的菌端平截或稍凹陷，以致菌体连接起来颇似竹节状。

在人工培养基内或在自然界中的炭疽杆菌，菌体粗而长，菌端直截状如刀切，几十个或上百个菌体连接呈长链条状，一般不产生荚膜，能形成卵圆形，折光性强，位于菌体中央，不大于菌体的芽胞。在不解体的尸体中是不形成芽胞的（图6-2-1、图6-2-2）。

6.2.2.2 培养特性

本菌是需氧菌，在有氧条件下发育最好。对营养要求不严格，在一般培养基上即可生长。在14～44℃下均能繁殖，最适生长温度为37℃。pH6.0～8.5均能生长，最适pH7.2～7.6。

普通琼脂：培养18～24h，形成直径2～3mm，大而扁平、粗糙、灰白色、不透明、边缘不整齐的火焰状菌落。用低倍显微镜观察，菌落边缘呈卷发状。

血琼脂平板：不溶血或轻度溶血。

碳酸盐琼脂：在含0.5%～0.75%碳酸氢钠琼脂平板上，置5%～10%二氧化碳环境培养，强毒株能产生荚膜，形成圆形凸起、光滑湿润并有闪光的黏液型菌落。

明胶：细菌除沿穿刺线生长外，并向四周呈直放射状生长，且在培养基上部放射状生长较长，愈向下愈短，因此长成的培养物好似倒立的棕榈树状。

普通肉汤：管底有棉絮状沉淀物，整个培养液澄清，如轻轻摇动试管，可见沉淀物卷绕成团，向上升起，不形成菌膜。

如将炭疽杆菌接种在每毫升（mL）含0.05单位的青霉素的固体或液体培养基中培养时，由于细胞壁中的黏肽合成被抑制，则形成原生质体，因而菌体膨胀，互相连接一起，呈串珠状，称此为“串珠反应”，这是炭疽杆菌所特有的，可作为与其他需氧性芽胞杆菌的鉴别依据之一。

6.2.2.3 生化特性

本菌分解葡萄糖、麦芽糖和蔗糖，产酸不产气，不分解乳糖和杨苷，不产生靛基质和硫化氢，V-P试验不定。能还原硝酸盐为亚硝酸盐，在牛乳中生长，2～4d后凝固，然后缓慢胨化。不能利用枸橼酸盐和尿素，不还原美兰，卵磷脂酶反应弱。

6.2.2.4 抗原构造与分型

炭疽杆菌主要有4种抗原：荚膜多肽抗原，有抗吞噬作用；菌体多糖抗原，有种特异性；芽胞抗原；保护性抗原，为一种蛋白质，是炭疽毒素的组成部分。有毒株产生的毒素有3种，除保护性抗原外，还有水肿毒素，致死因子。

荚膜多肽抗原：是一种半抗原，由d-谷氨酸组成的一种多肽类，是炭疽杆菌的重要毒力成分，在动物体内能抵抗吞噬作用。当发生变异失去荚膜时，毒力随之消失。荚膜抗原所产生的抗体对机体无保护作用。

菌体多糖抗原：系由乙酰氨基葡萄糖和半乳糖所组成的一种多糖类，也是一种半抗原。有种的特异性，但与毒力无关。耐热，在腐败尸体中虽经较长时间，或加热煮沸，甚至高压蒸汽处理后，抗原性也不被破坏，仍可与特异性免疫血清发生沉淀反应，这就是炭疽热沉淀反应的抗原处理的原理。

芽胞抗原：炭疽杆菌芽胞的外膜层有抗原决定簇，它与皮质一起组成炭疽芽胞的特异性抗原，该抗原有免疫原性和血清学活性。

保护性抗原：是炭疽杆菌生活过程中产生的一种细胞外成分，也可在含牛乳的培养基中产生，是一种蛋白质，或糖与蛋白质相结合的复合物，为炭疽毒性的组成成分之一，具有免疫原性，能保护动物抵抗炭疽杆菌的感染。

6.2.2.5 致病性

炭疽杆菌的致病因素主要有荚膜和毒素两个成分。荚膜物质能抑制抗体的作用，对抗吞噬细胞的吞噬，使细菌易于向外扩散繁殖。炭疽毒素可增加微血管的通透性，改变血液循环正常进行，损害肾脏功能，干扰糖代谢，最后导致动物死亡。

炭疽毒素由三种成分构成：①EF：水肿因素，为脂蛋白，在毒性复合物中起结合作用，能抑制豚鼠白细胞的吞噬作用；②PA：保护性抗原，为蛋白质，具有抗吞噬作用和免疫原性，可保护豚鼠抗炭疽感染；③LF：致死因素，也为蛋白质，无免疫原性。以上三种成分单独对动物均无毒性表现，至少要有两种以上有关的毒素成分，才能引起动物发病，如将EF与LF混合注射于家兔或豚鼠皮下，可引起皮肤水肿。PA和LF混合注射，可引起大鼠肺部出血水肿，并能使小鼠致死。三种成分混合注射可出现炭疽的典型症状。

炭疽杆菌主要引起草食动物发病，以绵羊、牛、马、鹿等最易感，猪、山羊易感性差，禽类一般不感染。人对炭疽的易感性仅次于牛、羊。实验动物中，小鼠、豚鼠和家兔对本菌都非常敏感。

炭疽的发病原理：炭疽杆菌从损伤的皮肤、胃肠黏膜及呼吸道进入人体后，首先在局部繁殖，产生毒素而致组织及脏器发生出血性浸润、坏死和高度水肿，形成原发性皮肤炭疽、肠炭疽及肺炭疽等。当机体抵抗力降低时，致病菌即迅速沿淋巴管及血管向全身扩散，形成败血症和继发性脑膜炎。皮肤炭疽因缺血及毒素的作用，真皮的神经纤维发生变化，故病灶处常无明显的疼痛感。炭疽杆菌的毒素可直接损伤血管的内皮细胞，使血管壁的通透性增加，导致有效血容量减少，微循环灌注量下降，血液呈高凝状态，出现DIC和感染性休克。

本病主要病理改变为各脏器、组织的出血性浸润、坏死和水肿。皮肤炭疽呈痈样病灶，皮肤上可见界限分明的红色浸润，中央隆起呈炭样黑色痂皮，四周为凝固性坏死区。镜检可见上皮组织呈急性浆液性出血性炎症，间质水肿显著，组织结构离解，坏死区及病灶深处均可找到炭疽杆菌。肠炭疽病变主要在小肠。肠壁呈局限性痈样病灶及弥漫出血性浸润。病变周围肠壁有高度水肿及出血，肠系膜淋巴结肿大，腹膜也有出血性渗出，腹腔内有浆液性含血的渗出液，内有大量致病菌。

肺炭疽呈出血性气管炎、支气管炎、小叶性肺炎或梗死区。支气管及纵膈淋巴结肿大，均呈出血性浸润，胸膜与心包亦可受累。

脑膜炭疽的软脑膜及脑实质均极度充血、出血及坏死。大脑、桥脑和延髓等组织切面均见显著水肿及充血。蛛网膜下腔有炎性细胞浸润和大量菌体。炭疽杆菌败血症患者，全身各组织及脏器均为广泛性出血性浸润、水肿及坏死，并有肝、肾浊肿和脾肿大。

6.2.2.6 抵抗力

炭疽杆菌繁殖体的抵抗力与一般非芽胞菌大致相同。60℃经30～60min，75℃经5～15min即可被杀死。常用消毒药在一般浓度下，短时间内即可使其死亡（例如 1∶5000洗必泰或消毒净，1∶50000度米芬在5min内即可将其杀死）。

炭疽杆菌的芽胞具有很强的抵抗力，在自然条件下，土壤中的芽胞传染性可保持20～30年，在皮毛上能存活数年。煮沸15min，160℃干热1h，121℃高压蒸汽灭菌5～10min，流通蒸汽30～60min均可杀死芽胞。-5～-10℃冰冻状态可活4年。芽胞对各种消毒药的抵抗力是不同的，对碘特别敏感，1∶2500碘液10min即可杀死芽胞。但在有机物存在时，其作用受到很大影响。新配置的20%石灰乳，20%漂白粉浸泡48h，3%过氧化氢，4%高锰酸钾15min或1∶2000氯化汞（俗称升汞）水40min均可杀死芽胞。环氧乙烷对炭疽芽胞有很好的杀灭作用，可做为疑似带染炭疽兽皮和毛以及其制品的消毒。

6.2.3 检验和控制

炭疽病虽然是一种非常危险的感染症，但不会经由人传人，因此与炭疽病患接触的家人或一般人无需实施预防性处置。但是和病患一样具有感染危险性的人则必须服用预防性抗生素。人在自然界少有感染炭疽杆菌的机会，因此除特殊情况（如发生生物恐怖事件）或处理畜产物或与兽类接触（台湾地区的动物至目前为止并未发现有感染的状况）之外，否则通常无需实施日常检验。有时虽可看到类似皮肤性炭疽的初期红肿症状，但此种状况通常是蜘蛛或昆虫叮咬伤造成，因此大都无需检查炭疽杆菌。生物恐怖所使用的炭疽杆菌通常都是使用在恶劣情况仍很安定的胞子。

炭疽杆菌的检验方法有染色法、培养法、基因诊断法（检测病原体的相关基因）三种，但由于炭疽病的致死率高，因此必须采取最快速而且精确的方法以便迅速取得正确结果，以利正确地使用有效药物。

如疑为炭疽病发生，这一地区要封锁，待处理完后再解除封锁。死于炭疽的尸体严禁剖检，只能自耳根部采血，或切开肋间采脾；如为皮肤炭疽，可采取病灶水肿液或渗出物等；如为肠炭疽可采取粪便。检验时要穿工作服、口罩、手套等防护装备。

（1）镜检 以待检材料制成涂片，用荚膜染色法及革兰氏染色法进行染色后，进行镜检。观察是否有典型的炭疽杆菌及荚膜。并结合临床症状，提出初步诊断。

注意猪及人皮肤炭疽的细菌形态往往极不一致，有的呈S形、J形、O形或成堆排列等非典型菌体形态，有的有荚膜，有的荚膜表现极厚。常可见到“菌影”及菌体碎片。革兰氏染色也不正常。

确切的诊断必须经过培养和鉴定可最后判定。

（2）分离培养

① 因败血型炭疽死亡的动物，用白金耳蘸取切开耳根部皮肤渗出的血液少许，接种在血琼脂平板或选择性平板上。如为猪的局限性炭疽，则取局部病变组织，外表用灼烙法消毒后，剪出断面，用断面印压在血琼脂平板或选择性平板上，再用白金耳划线培养。

② 其他可疑含有炭疽芽胞的材料应先行处理，将检样放在灭菌试管或三角瓶内，加适量无菌生理盐水，振荡1～2min，加热60℃30min或80℃10min，杀死杂菌，再接种于血琼脂平板或选择性平板上，用曲玻璃棒将检样涂匀。

接种后的平板经37℃培养18～24h，进一步做菌落观察，挑选可疑菌落进行其他鉴别试验。

（3）鉴别试验

① 噬菌体裂解试验 炭疽噬菌体对炭疽杆菌有较高的特异性，可作为鉴别炭疽杆菌的重要依据。

② 串珠试验 利用炭疽杆菌对青霉素敏感的特性，在含0.05～0.5u/mL青霉素的培养基中，炭疽杆菌可发生形态变异，形成大而均匀的圆球形，生长成串形似串珠。而其他类炭疽杆菌则无此现象。此试验具有较高的鉴别价值。串珠试验分为肉汤法和琼脂薄片法两种。

③ 动物试验 取待检菌37℃18～24h肉汤培养物0.1mL，接种于小鼠皮下，一般在接种后的24～96h，试验动物发病死亡，剖检时在接种部位皮下，可见有严重的胶样浸润，然后取小鼠的心脏或脾脏进行涂片染色镜检，并接种血琼脂平板培养证实。

④ Ascoli氏沉淀反应 Ascoli于1910年首先提出热沉淀反应对炭疽做检验的报告，到目前仍在国内外广泛应用。本法适用于对疑似炭疽死亡动物的各种材料，以及干的皮毛、陈旧或严重污染，或已经腐败的材料检查。反应现象清晰。

（4）其他检验方法

① 重碳酸盐试验 将待检菌接种于0.5%～0.75%碳酸氢钠普通琼脂平板，或者0.5%碳酸氢钠、10%马血清琼脂平板上，置10%～20%二氧化碳条件下，37℃培养18～24h，肉眼观察菌落。有毒力的炭疽杆菌为黏液型（M型）菌落，菌体带荚膜，无毒力的炭疽杆菌及其他需氧性芽胞杆菌均为粗糙型（R型）菌落。

② 荚膜肿胀试验 将检样给小鼠腹腔内注射，每只0.5mL，6～12h后，抽取腹腔液，滴于载玻片上，再滴加一白金耳抗炭疽荚膜血清，混匀后，作用2～3min，镜检。若于单在或短链状排列的粗大杆菌周围看到界限清晰的肥厚荚膜时，则为阳性。而在滴加正常血清的对照湿片标本中，则不应看到肿胀的荚膜。

③ 青霉素抑菌试验 将分离菌接种于每毫升含10u青霉素的琼脂平板上，于37℃培养18h，炭疽杆菌一般不生长或仅有轻微生长，蜡样芽胞杆菌等某些需氧芽胞杆菌则不被抑制，而正常生长。但有的需氧芽胞杆菌也不生长，所以本试验仅可做为鉴别是否炭疽杆菌，即凡在此培养基上生长的细菌，即可否定为炭疽杆菌。

（5）快速检验方法

① 荚膜荧光抗体染色 涂片用火焰固定，再用10%中性福尔马林液浸泡10～15min，水洗，然后往涂片上滴加炭疽荚膜荧光血清，置37℃温箱中染色30min，倾去染色液，用pH8.0的缓冲液浸泡3min，用蒸馏水轻轻冲洗、晾干，镜检。若在不染色的粗大菌体周围看到发明亮黄绿色荧光的荚膜时，即为阳性。

② 串珠荧光抗体染色法 这是结合串珠法与荧光抗体法而设计的一种方法，它具有双重的特异性，大大地提高了对炭疽杆菌鉴定的使用价值。

检查时，取串珠肉汤培养物一白金耳滴于预先涂有薄层甘油蛋白的载玻片上，置37℃温箱中烘干，再放入无水酒精中浸泡15min（以使甘油蛋白固定于载玻片上，防止被检物因染色洗涤而脱落），取出后放37℃温箱中烘干，往涂片处滴加炭疽荧光血清，放在湿盒中，在37℃下染色10min，倾去荧光血清，在pH8.0缓冲液中浸泡10min，再用蒸馏水水洗、干燥、镜检。如看到具有明亮黄绿色荧光的典型串珠，即为阳性。

6.2.4 卫生评价与处理

（1）预防 炭疽的预防应将重点放在消灭畜间炭疽和传染源，一般不主张采用药物预防和广泛菌苗接种，只对炭疽老疫区、常发地区人群和密切接触牲畜人员实施菌苗预防。疫情发生时，宜应急接种菌苗。

① 管理传染源 病人应隔离和治疗。对病人的用具、被服、分泌物、排泄物及病人用过的敷料等均应严格消毒或烧毁，尸体火化。对可疑病畜、死畜必须同样处理。禁止食用或剥皮。

② 切断传播途径 对可疑污染的皮毛原料应消毒后再加工。牧畜收购、调运、屠宰加工要有兽医检疫证明。防止水源污染，加强饮食、饮水监督。

③ 保护易感者 对从事畜牧业、畜产品收购、加工、屠宰业、兽医等工作人员及疫区的人群，可给予炭疽杆菌减毒活菌苗接种，每年接种1次。与患者密切接触者，可以应用药物预防。

（2）发生炭疽时的卫生处理

① 宰后发现炭疽时，应立即停止生产，封锁现场，进行会诊和细菌学检查，其同群牲畜或与病畜接触过的牲畜，必须进行系统检查及逐头测温，如发现可疑病畜及体温升高的牲畜，应立即隔离治疗或处理。

② 为了防止病原菌的扩散，应将所有未与炭疽畜肉接触的肉尸和内脏，迅速由车间运走。

③ 屠宰车间的地面、设备和离地2m以内的墙壁，炭疽病畜停留、经过的畜圈和场院，应用20%的漂白粉溶液（漂白粉应含有25%的有效氯、澄清的溶液应含5%以上的有效氯，每平方米用1kg溶液）或10%烧碱热溶液或5%甲醛溶液进行彻底消毒，清除所有的粪便、污物，并焚毁之。金属器械和用具应用0.5%碱水在有盖的消毒锅内煮沸30min。必须注意，所有消毒工作应于宰后6h内完成。

④ 与炭疽病畜或畜肉接触过的人员，必须受到卫生上的护理。同时其工作服、胶鞋等立即消毒处理。

⑤ 当发现炭疽时，只有在保证消灭传染源的一切措施实行后，方能恢复屠宰，在未达到彻底消毒之前，不得继续屠宰。