一、分类

炭疽芽胞杆菌（B.anthracis）是芽胞杆菌属中致病力最强的革兰阳性杆菌。本菌属包括70多个菌种，其中常见的有炭疽芽胞杆菌、蜡样芽胞杆菌（B.cereus),覃状芽胞杆菌（B.mycoides)、巨大芽胞杆菌（B. megaterium）和苏云金芽胞杆菌（B.thuringiensis）等。

二、生物学特性

（一）形态结构

炭疽芽胞杆菌是致病性细菌中最大的革兰阳性杆菌，大小为(1～3) um×(5～10)um，菌体两端平切。新鲜标本直接涂片时，常单个存在或呈短链，经培养后易形成长链，呈竹节状排列。细菌在有氧条件下可形成芽胞，芽胞呈卵圆形、小于菌体、位于菌体中央。有毒菌株可有明显的荚膜，无鞭毛。

（二）培养特性

需氧或兼性厌氧，营养要求不高，在普通琼脂培养基上能形成灰白色、扁平、干燥而无光泽、不透明、边缘不整齐的粗糙型菌落，低倍镜下观察可见菌落边缘呈卷发状。最适生长温度为30～35℃，在血琼脂平板上培养12～15 h菌落周围不出现明显溶血，24 h后有轻度溶血。在肉汤培养基中由于形成长链而呈絮状沉淀生长。在明胶培养基中35℃培养18～24 h，由于细菌沿穿刺线向四周扩散生长，使表面明胶液化成漏斗状。有毒菌株在含NaHCO₃的血清琼脂上置10％CO₂队环境中35℃培养24～48 h可产生荚膜，变为黏液型菌落，而无毒株为粗糙型菌落。

（三）生化反应

能分解葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、蕈糖，产酸不产气，不发酵其他糖类。能还原硝酸盐，不产生吲哚和硫化氢，不利用枸橼酸盐，不分解尿素。水解淀粉和乳蛋白，在牛乳中生长2～4天牛乳凝固，然后缓慢胨化。触酶阳性、卵磷脂酶弱阳性。

（四）杭原成分

炭疽芽胞杆菌的抗原成分包括荚膜多肽抗原、菌体多糖抗原、芽胞抗原及炭疽毒素。

1．荚膜多肤抗原由质粒_PXO₂编码而成，与细菌毒力有关，具有抗吞噬作用，有助于细菌在人和动物体内定殖、繁殖和扩散。以抗荚膜多肽血清与细菌作荚膜肿胀试验，对鉴定炭疽芽胞杆菌有重要意义。

2．菌体多糖抗原与毒力无关。该抗原耐热、耐腐败，在患病动物腐败脏器或毛皮中，经长时间煮沸仍可与相应免疫血清发生沉淀反应，即Ascoli热沉淀反应。有利于炭疽芽胞杆菌的追溯性诊断和流行病学调查。此抗原特异性不强，能与其他需氧芽胞杆菌、14型肺炎链球菌的多糖抗原及人类A血型抗原发生交叉反应。

3．芽胞抗原芽胞的外膜、中层、皮质层共同组成芽胞特异性抗原。芽胞抗原具有免疫原性和血清学诊断价值。

4．炭疽毒素由毒素质粒_PXO₁编码而成，是由保护性抗原（protective antigen, PA)、致死因子（lethal factor, LF）和水肿因子（edema factor, EF）三种蛋白质组成的外毒素复合物，炭疽毒素复合毒素的A,B结构模式，PA为结合亚单位（B)，能与靶细胞受体结合；EF和LF为毒素效应亚单位（A)。三种成分单独存在皆无致病性，只有结合成复合物才能发挥其毒素作用，给实验动物注射炭疽毒素可出现炭疽病的典型中毒症状。

（五）抵杭力

本菌芽胞的抵抗力很强，干热140℃ 3h、高压蒸汽灭菌121.3℃ 15 min才能杀灭。在干燥土壤或动物皮毛中常温下可存活20年以上，牧场一旦被污染，其传染性可持续数十年之久。芽胞对化学消毒剂中的碘及氧化剂较敏感。

三、临床意义

炭疽芽胞杆菌是人类历史上最早被发现的病原菌，能够引起人畜共患传染病炭疽，目前炭疽在世界各地仍有散发流行。由于炭疽芽胞杆菌宿主广泛，传播方式多样，芽胞抵抗力强，致死率高，因此，恐怖分子常利用该菌制造“生物恐怖”危害人类。2001年9月发生在美国的“炭疽恐怖事件”引起了全球的广泛关注。2001年以后，各国均采取了相应的紧急防范措施，我国卫生部也于2005年颁布了“全国炭疽监测方案”。

炭疽芽胞杆菌主要感染牛、羊、马等食草类动物，人可通过摄食或接触患炭疽的动物及畜产品而感染，疾病的发生有明显的地区性和职业性，常在牧区流行。在恐怖事件中，也有因吸入干燥菌粉或气溶胶而感染的报道。患者一般不会作为传染源。人类感染后以皮肤炭疽多见，其他尚可引起肠炭疽、肺炭疽，三种炭疽均可并发败血症，甚至炭疽性脑膜炎。

荚膜和炭疽毒素是炭疽芽胞杆菌的主要致病物质，炭疽毒素中的EF能使毛细血管通透性增加而引起水肿，LF引起巨噬细胞释放TNF-α,IL-1β等细胞因子。炭疽毒素引起的肺部DIC、纵隔肿胀、气道阻塞等是造成患者死亡的主要原因。炭疽病后可获得持久免疫力，免疫力与产生特异性抗体和增强吞噬细胞的吞噬功能有关。

四、微生物学检验

（一）检验程序

炭疽芽胞杆菌的检验程序见图22-1。

（二）标本采集

皮肤炭疽早期可采集水疱渗出液，已结痴的可采集焦痴边缘底部的液体；肺炭疽取痰或血液；肠炭疽病情轻者可采集粪便标本进行检查，病情较重者应进行血液培养检查；炭疽性脑膜炎取脑脊液或血液。病死的动物严禁宰杀、解剖，可在消毒皮肤后割取耳尖、舌尖组织送检；局限性病灶可采取病变组织或附近淋巴结。

（三）标本直接检查

1．直接显微镜检查将可疑材料直接涂片或组织压片，作革兰染色、俄尔特荚膜染色。镜检若发现革兰阳性大杆菌、两端平切、竹节状排列，并有明显荚膜，可作初步报告。

2．荚膜荧光抗体染色在固定好的涂片或印片上，滴加抗炭疽荚膜荧光抗体，置37℃染色30 min，按试剂盒说明浸泡、冲洗，晾干后置荧光显微镜下观察，可见链状大杆菌，周围有绿色荧光荚膜者为阳性。

3．核酸检测 从_PXO₁质粒中提取编码PA的DNA片段，经PCR扩增，制备核苷酸探针，用原位杂交法检测标本中的相应基因片段。

图22-1炭疽芽胞杆菌的检验程序

（四）分离培养

将处理后的标本接种于血琼脂平板上，35℃培养18～24 h后观察。污染标本经处理后可接种于戊烷脒多黏菌素B等选择培养基，用此培养基培养时间稍长。也可用多黏菌素B-溶菌酶-EDTA-铊乙酸盐琼脂培养基分离培养。如果将标本用2％兔血清肉汤增菌后再作分离培养，可提高检出率。

（五）鉴定

炭疽芽胞杆菌的主要特征：革兰阳性大杆菌、两端平切、常呈链状或竹节状排列，有明显荚膜，芽胞小于菌体，位于菌体中央。菌落为灰白色、干燥、边缘不整齐的粗糙型。能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、蕈糖，不发酵其他糖类。能还原硝酸盐，触酶阳性、卵磷脂酶弱阳性。能分解淀粉和乳蛋白，在牛乳中生长2～4天牛乳凝固，然后缓慢融化。临床常见革兰阳性需氧芽胞杆菌的主要特征见表22-1。

表22-1临床常见革兰阳性需氧芽胞杆菌的主要特征

1．噬菌体裂解试验取35℃培养4～6 h的待检肉汤培养物一接种环，涂布接种于营养琼脂平板，干后将AP631炭疽噬菌体滴于平板中央或划一直线，然后置35℃培养12～18 h，若出现噬菌斑或噬菌带者为一阳性。炭疽芽胞杆菌为阳性，其他芽胞杆菌为阴性。每份标本应作2～3个同样的试验，同时滴种肉汤液作阴性对照。该试验已经作为国家进出口商品检验局发布的“进出口畜产品中炭疽芽胞杆菌检测方法”的行业标准。

2．串珠试验将待检菌接种于含青霉素0.05～0.5 U/mL的培养基上，于35℃培养6h后，炭疽芽胞杆菌可发生形态变化，显微镜下可见大而均匀的圆球状菌体，成串排列，为串珠试验阳性，这是炭疽芽胞杆菌特有的现象，有鉴别意义。

3．青霉素抑制试验将待检菌分别接种于含青霉素5 U/mL,10 U/mL,100 U/mL的营养琼脂平板上，置于35℃培养24 h，炭疽芽胞杆菌在含5 U/mL青霉素的营养琼脂平板上能生长，在含10 U/mL,100 U/mL青霉素的平板上不生长。

4．重碳酸盐毒力试验将待检菌接种于含0.5％NaHCO₃和10％马血清的琼脂平板上，置10％ CO₂环境35℃培养24～48 h，有毒株产生荚膜，呈M型菌落，无毒株不产生荚膜，呈R型菌落。

5.荚膜肿胀试验取洁净载玻片一张，两侧各加待检菌液1～2接种环，一侧加高效价炭疽荚膜多肽抗血清1～2接种环,另一侧加正常兔血清1～2接种环作为对照，混匀；再于两侧各加1％亚甲蓝水溶液1接种环，混匀；加盖玻片，置湿盒中室温5～10 min后镜检：若试验侧在蓝色细菌周围见厚薄不等、边界清晰的无色环状物而对照侧无此现象，为荚膜肿胀试验阳性；试验侧与对照侧均不产生无色环状物为试验阴性。

6．动物试验取待检菌肉汤培养液0.1 mL,注射于小鼠皮下，小鼠于72～96 h发病并死亡。解剖可见接种部位呈胶样水肿，肝、脾肿大，出血，血液呈黑色且不凝固；取心、血、肝、脾涂片及染色镜检、分离培养，可检出炭疽芽胞杆菌。如将肉汤培养液。0.2 mL接种于家兔或豚鼠皮下，动物于2～4天死亡，解剖所见同小鼠。可用于分析该菌株是否产生炭疽毒素。

7.植物凝集素试验根据炭疽芽胞杆菌菌体多糖是某些植物凝集素受体的原理，用凝集素试验检测炭疽芽胞杆菌。常用的方法有荧光标记试验和酶联免疫吸附试验。

（六）Ascoli热沉淀反应

用已知炭疽芽胞杆菌免疫血清检测标本中有无相应的抗原。取死亡病畜的腐败脏器、皮毛、肉食及其制品，剪碎后加入5～10倍生理盐水浸泡2～3 h，再煮沸5～15 min，用滤纸过滤，此滤液即为沉淀原。取3支沉淀管，第1、第2管中各加炭疽免疫血清0.5 mL，第3管加正常兔血清作对照。取上述沉淀原0.5 mL,沿管壁轻轻加入第1、第3管中，勿振摇；取正常组织或皮毛滤液0.5mL加入第2管中作为正常抗原对照。如仅第1管界面出现白色沉淀环，即为阳性。

注意：炭疽芽胞杆菌的芽胞抵抗力强，毒力强，能经多种途径传播，炭疽患者及疑似患者的诊断和诊断后的处置，应按照《炭疽诊断标准及处理原则》(GB 17015-1997)执行。要在三级生物安全实验室进行实验工作。