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炭疽杆菌的生物学性状与微生物学检查及实验室诊断!
小杨 / 2023-01-12


一、菌种简介

炭疽杆菌属于需氧芽孢杆菌属,能引起羊、牛、马等动物及人类的炭疽病。炭疽杆菌的自然宿主包括草食性野生动物(象、鹿、羚羊等)和家畜(牛、羊、马、驴和骆驼等)。人类自然感染主要是因为接触污染的动物尸体和皮毛,接触被感染动物污染的土壤;也可因食用加热不充分的病畜肉导致肠炭疽或吸入带有芽孢的尘埃引起肺炭疽。另一种重要的感染途径就是生物武器袭击,以气溶胶方式散布的炭疽芽孢能够同时大面积污染空气、水源、食物。以感染途径不同可分为皮肤型、肠型和肺型3种炭疽。皮肤型炭疽是通过皮肤损伤而感染的;肠型炭疽是通过胃肠黏膜损伤而致;肺型炭疽是通过吸入炭疽芽孢所致。潜伏期一般为12小时至12天,平均2~5天,3种类型的炭疽均有可能致死,但如果早期治疗及时,80%的皮肤型炭疽能恢复正常。

二、生物学性状

1、形态与染色

炭疽杆菌菌体粗大,两端平截或凹陷,排列似竹节状,无鞭毛,无动力,革兰染色阳性。本菌在氧气充足、温度适宜(25~30℃)的条件下易形成芽孢。芽孢呈椭圆形。位于菌体中央,其宽度小于菌体的宽度。在人和动物体内能形成荚膜,在含血清和碳酸氢钠的培养基中,孵育于CO2环境下,也能形成荚膜,形成荚膜是毒性特征。炭疽杆菌受低浓度青霉素作用,菌体可肿大形成圆珠,称为“串珠反应”,为炭疽杆菌特有的反应。 

2、培养特性

炭疽杆菌需氧或兼性厌氧,在普通培养基中易繁殖,最适温度为37℃,最适pH值为7.2~7.4在琼脂平板培养24h,生成直径2~4mm的粗糙菌落。菌落边缘不整齐,呈卷发状,在普通肉汤中培养18~24h,管底有絮状沉淀生长。 

3、抵抗力

繁殖体抵抗力不强,易被一般消毒剂杀灭,而芽孢抵抗力强,在干燥的室温环境中可存活数十年。煮沸10min或干热140℃条件下3h可将芽孢杀死。炭疽芽孢对碘特别敏感,对青霉素、先锋霉素、链霉素,卡那霉素等高度敏感。
 
4、抗原结构

荚膜多肽抗原由D-谷氨酸多肽组成,抗原性单一,具有抗吞噬作用,与细菌毒力有关。菌体多糖抗原由等分子量的乙酰基葡萄糖胺和D-半乳糖组成,能耐热,与毒力无关。炭疽毒素为水肿因子、保护性抗原(因子)及致死因子3种蛋白质组成的复合物,注射给试验动物可出现炭疽病的典型中毒症状。3种成分均具有抗原性,不耐热,是炭疽杆菌致病的物质基础之一。 

三、致病性

炭疽杆菌可引起各种家畜、野兽和人类的炭疽病,牛、绵羊、鹿的易感性最强,马、骆驼、猪、山羊等次之,犬、猫、食肉兽则有相当大的抵抗力,禽类一般不感染。实验动物中,小白鼠、豚鼠、家兔和仓鼠最敏感,大鼠则有抵抗力。 

炭疽杆菌的毒力主要与荚膜和毒素有关,在入侵机体生长繁殖后,形成荚膜,从而增强细菌抗吞噬能力,使之易于扩散,引起感染乃至败血症。炭疽杆菌产生的毒素有水肿毒素、致死毒素两种,其毒性作用主要是直接损伤微血管的内皮细胞,增强微血管的通透性,改变血流循环动力学,损害肾脏功能,干扰糖代谢,血液呈高凝状态,易形成感染性休克和弥散性血管内凝血,最后导致机体死亡。 

四、微生物学检查

(一)细菌学检查

1、涂片镜检

病料涂片以碱性美蓝、瑞氏染色或姬姆萨染色法染色镜检,如发现有典型的炭疽杆菌,即可作出初步诊断,材料不新鲜时菌体易消失。 

2、分离培养

取病料接种于普通琼脂或血液琼脂,37℃培养18~24h,观察有无典型的炭疽杆菌菌落,同时涂片作革兰染色镜检。 

3、动物感染试验

将被检病料或培养物用生理盐水制成1:5乳悬液,皮下注射小鼠0.1mL或豚鼠、家兔0.2~0.3mL。动物通常于注射后24~36h(小鼠)或2~3d(豚鼠、家兔)死于败血症,剖检可见注射部位皮下呈胶样浸润及脾脏肿大等病理变化。取血液、脏器涂片镜检,当发现竹节状有荚膜的大肠杆菌时,即可诊断。 

(二)血清学检查

1、Ascoli沉淀反应

由Ascoli于1902年创立,是用加热抽提待检炭疽菌体多糖抗原与已知抗体进行的沉淀试验。在一支小玻璃管内把疑为炭疽病死亡动物尸体组织的浸出液与特异性炭疽沉淀素血清重叠,如在二液接触面产生灰白色沉淀环,即可诊断。本法适用于各种病料、皮张,甚至严重腐败污染的尸体材料,方法简便,反应清晰,故应用广泛。 

2、间接血凝试验

此法是将炭疽抗血清吸附于炭粉或乳胶上,制成炭粉诊断或乳胶诊断血清。然后采用玻片凝集试验的方法,检查被检样品中是否含有炭疽芽孢。若被检样品每毫升含炭疽芽孢7.8万个以上,可判为阳性反应。 

3、协同凝集试验

此法可快速检测炭疽杆菌或病料中的可溶性抗原。将炭疽标本的高压灭菌滤液滴于玻片上,加1滴含阳性血清的协同试验试剂,混匀后,于2min内呈现肉眼可见凝集者,即为阳性反应。此外,还可应用串珠荧光抗体法、琼脂扩散试验等检测从动物体内分离出的细菌;也可应用酶标葡萄球菌A蛋白间接染色法和荧光抗体间接染色法等,检测动物体内的炭疽荚膜抗体进行诊断。   

五、导致病症

根据感染部位,炭疽可分为以下3种临床类型:皮肤炭疽、肺炭疽和肠炭疽。  

1、皮肤炭疽

占95%以上,通过接触感染的动物及尸体、皮毛、骨头等被感染,包括接触人体受损的皮肤,但很少见。潜伏期2~6日,开始表现为小丘疹,而后24小时内发展为环状小水疱,随之破溃并形成黑色结痂,黑色结痂逐渐增厚,周围形成水肿。一般局部无发热、脓性分泌物和疼痛症状。 

2、肺炭疽

因吸入炭疽孢子被感染,多为生物恐怖事件所致,我国按照甲类传染病进行管理,潜伏期4~6日,表现为发热、乏力、咳嗽、胸痛;影像学显示胸膜渗出,浸润或纵隔增宽。尚未见人与人之间传播。 

3、肠炭疽 

因食用感染的畜肉被感染,主要表现为消化道溃疡,主要在回肠末端和盲肠。口咽的症状包括喉咙痛.吞咽困难和局部淋巴结肿大,伴严重的颈、胸部水肿。肠炭疽可引起恶心、呕吐、食欲减退、腹痛、腹泻、发热等症状。尚未见人与人之间传播。 

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,形成败血症并继发炭疽脑膜炎。 

六、实验室诊断

1、肺炭疽

采集血液(有胸腔积液患者可采集胸腔积液,有脑膜炎症状患者可采集脑脊液)进行革兰染色培养和PCR检测;急性期和恢复期可进行血清学检测;胸膜及支气管活检。 

2、皮肤炭疽

采集破损皮肤组织进行革兰染色、培养和PCR检测;组织活检;急性期和恢复期可进行血清学检测;有全身感染症状患者可进行血培养。
 
3、肠炭疽

采集呕吐物或(和)排泄物进行革兰染色、培养和PCR检测;急性期和恢复期可进行血清学检测;有全身感染症状患者可进行血培养。通过培养分离出炭疽杆菌是诊断的“金标准”,PCR、免疫组化活检和血清学检测仅作为辅助手段,若3种方法均为阳性,可确诊;3种方法2种阳性,或1种阳性且有暴露史,作为疑似病例。 

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