醫(yī)學微生物學生物武器與鼠疫炭疽桿菌

1、,恐怖活動已對世界和平、經濟發(fā)展乃至人類文明構成巨大威脅和嚴峻挑戰(zhàn),,2001年9月11日,,,2001年9月11日，美國受到恐怖分子襲擊。不久，發(fā)生郵件炭疽生物恐怖事件，共有5人死于吸入性炭疽，還有數十人感染了皮膚性炭疽。,生物恐怖與生物武器,,,生物恐怖（biological terrorism）：恐怖分子或某些激進組織在和平時期，利用生物武器襲擊個人或群體，威脅人民健康和生命安全，引起社會恐懼和動蕩的恐怖活動。,生物恐怖與生物武器

2、,,,生物武器（biological weapon）：以生物戰(zhàn)劑（烈性病原微生物和細菌毒素等）使人致病造成傷害的武器，是裝填有生物戰(zhàn)劑的彈藥和施放裝置的統(tǒng)稱。,生物恐怖與生物武器,使用方式：散布細菌氣溶膠、污染水源和食品、散布帶菌昆蟲。,,,施放裝置：炮彈、航彈、集束炸彈；安裝在火箭或導彈頭中的分散裝置；安裝在飛機上的各種布灑裝置。,生物恐怖與生物武器,,,生物武器：制造技術簡單，造價低廉，研制隱蔽性強，幾乎可在任何地方研制和生產，難以

3、控制，具有大規(guī)模殺傷效應和巨大的心理威懾力，被稱為“窮人的原子彈”。,生物恐怖與生物武器,,,◆ 面積效應大 核武器（百萬噸級） 30 K ㎡ 化學武器（15噸神經毒） 60 K ㎡ 生物武器（10噸） 100，000 K ㎡,生物恐怖與生物武器,,,◆ 危害時間長 在外環(huán)境中存活時間長。例如，霍亂弧菌：20℃水中＞40天；炭

4、疽芽胞桿菌：陰暗濕潤土壤數十年。 ◆ 具傳染性和自我增殖能力,生物恐怖與生物武器,,,◆ 生物專一性 只使人、畜、農作物致病，不破壞無生命的生產或生活資料。,生物恐怖與生物武器,◆ 難于防護、便于進行突襲、偵測困難,,,,2003年，在廣東最早發(fā)現(xiàn)嚴重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）暴發(fā)流行，患者出現(xiàn)持續(xù)高熱、干咳，肺部經X光透視呈現(xiàn)“白肺

5、” ，病死率高達10%。,,生物恐怖與生物武器,,,SARS冠狀病毒的發(fā)現(xiàn)和基因測序，排除了生物武器的可能性。,生物恐怖與生物武器,,,目前公認的生物戰(zhàn)劑有30余種，一般需具備三個條件： ● 有很高的毒性，對人員傷亡率高； ● 有極高的傳染性，常為氣溶狀態(tài)的吸 入性傳播，可通過人-人傳播； ● 有較強的對外環(huán)境的抵抗力和適用于 多種運輸及投放手段。,生物恐怖與生物武器

6、,,目前，危險性和毒性最大、傳染性最強、最常用的生物戰(zhàn)劑是鼠疫耶氏菌、炭疽芽胞桿菌、天花病毒和肉毒毒素。,◆ 有強的致命性◆ 在空氣中穩(wěn)定傳播◆ 可大規(guī)模生產◆ 疫苗預防不普遍,生物恐怖與生物武器,,,基因武器：通過基因操作技術，改造和重構微生物或毒素而成的新型生物戰(zhàn)劑（“第一代基因武器”）。以人種基因特征為靶標，研制專門攻擊特定種群的基因武器（種族基因武器或“第二代基因武器”）。,生物恐怖與生物武器,,,生物恐

7、怖與生物武器,,,1364年，韃靼人遠征，圍攻卡法城。卡法城軍民奮力抗擊，酣戰(zhàn)數日未分勝負。,在一個風高月黑之夜，他們弄來幾具死于“？”的尸體，穿上韃靼士兵服裝，拋進城內。,卡法之戰(zhàn),,,幾天后，卡法城軍民相繼發(fā)病，主要表現(xiàn)為：高熱，有的腹股溝或腋窩腫脹隆起如雞蛋，觸之劇痛，潰破流膿；有的劇咳，胸肋疼痛，大咯血痰。多數病人3-5d死亡，卡法城尸陳遍地，不攻自破。,卡法之戰(zhàn),,,韃靼士兵大多是患過鼠疫的幸存者，深知鼠疫的厲害，面對苦攻不

8、下的卡法城，決定把大自然賜予他們的鼠疫“慷慨”地轉讓給卡法城。,卡法之戰(zhàn),耶爾森菌屬(Yersinia),一類G-小桿菌，13個種和亞種。對人致病主要有 鼠疫耶氏菌-------鼠疫 小腸結腸炎耶氏菌--小腸炎、結腸炎、 敗血癥等 假結核耶氏菌--------胃腸炎、腸系膜 淋巴肉芽腫,,

9、,鼠疫：是由鼠疫耶氏菌引起的自然疫源性的烈性傳染病，通過帶菌鼠蚤叮咬而感染。,卡法之戰(zhàn),,一、生物學特性,1、形態(tài)與染色：為兩端鈍圓的粗短桿菌。革蘭染色陰性，菌體兩端染色較深。有莢膜。,,2、培養(yǎng)特性：在含血液和組織液的培養(yǎng)基上生長。最適生長溫度為28～30℃，細小粘稠的粗糙型菌落。,一、生物學特性,渾濁 沉淀 菌膜（呈“鐘乳石”狀下沉）,24 h,48 h,,,,,3、抵抗力：對外界環(huán)境的抵抗力較弱，對

10、紫外線、高溫、干燥及一般消毒劑均敏感。在痰液中可存活36d，在冬季的尸體內可存活數周至數月，在蚤類和土壤中能存活半年以上。,一、生物學特性,,,二、致病性與免疫性,鼠疫是自然疫源性傳染病，一般先有鼠類的發(fā)病和流行，當大批病鼠死后，失去宿主的鼠蚤轉向人群，引起人間鼠疫。,,1、傳染源與傳播途徑,嚙齒類動物是鼠疫的基本傳染源。,患者也是人間鼠疫的重要傳染源，如腺鼠疫患者破潰的膿腫；肺鼠疫患者咯出的痰；敗血型鼠疫患者早期的血液等都具有傳染性。

11、,二、致病性與免疫性,,4種主要抗原：F1抗原V/W抗原外膜抗原T抗原,抗原結構,,,━━━━━━━━━━━━━━━━F1抗原　 抗吞噬V和W抗原　 抗吞噬鼠毒素　　 作用于血管系統(tǒng)引起不 可逆的休克和死亡內毒素　　　使機體發(fā)熱、休克━━━━━━━━━━━━━━━━,2、致病物質,二、致病性與免疫性,,,3、所致疾病,鼠疫耶氏菌通過鼠蚤叮咬侵入人體

12、，被吞噬細胞吞噬后，經淋巴管到達局部淋巴結，引起劇烈的出血性炎癥，凝固性壞死，呈現(xiàn)水腫和出血。若病變僅限于淋巴結，則稱為“腺鼠疫”，為最常見的形式，還有肺鼠疫，敗血癥型鼠疫等 。,二、致病性與免疫性,,,,二、致病性與免疫性,,,二、致病性與免疫性,幾天后，卡法城軍民相繼發(fā)病，主要表現(xiàn)為：高熱，有的腹股溝或腋窩腫脹隆起如雞蛋，觸之劇痛，潰破流膿；有的劇咳，胸肋疼痛，大咯血痰。多數病人3-5d死亡，卡法城尸陳遍地，不攻自破。,,,4、免疫

13、性,人類對鼠疫耶氏菌沒有天然免疫力，不同種族、性別、年齡的人均可感染。預防接種只能產生短時期（6～12個月）的免疫力，而自然感染可獲得持久免疫力，再次感染罕見。,二、致病性與免疫性,,鼠疫耶氏菌與假結核耶氏菌、小腸結腸炎耶氏菌有共同抗原（V抗原）。在假結核耶氏菌和小腸結腸炎耶氏菌流行的地區(qū)沒有鼠疫耶氏菌的流行。,二、致病性與免疫性,,三、微生物學檢查法,鼠疫是烈性傳染病。因此，必須在具有嚴密防護措施的實驗室并按照操作規(guī)程進行診斷。,,,

14、標本：按不同病型，取血、痰、淋巴結穿刺液、糞便或腦脊液。 檢測方法：直接涂片染色鏡檢，觀察形態(tài)和染色特點。通過分離培養(yǎng)或動物接種檢出鼠疫耶氏菌。細菌純培養(yǎng)物進行噬菌體裂解試驗，陽性者作為確診依據。免疫熒光抗體試驗用于快速診斷。,三、微生物學檢查法,,,四、防治原則,滅鼠、滅蚤是切斷鼠疫傳播環(huán)節(jié)和消滅鼠疫疫源的根本措施。改造主要宿主動物的生活環(huán)境和生存條件，降低宿主數量和消滅宿主動物，以達到消滅鼠疫自然疫源地的目的。,,,

15、四、防治原則,加強國境檢疫，建立疫情報告網。一旦發(fā)現(xiàn)患者或可疑患者，應立即以“緊急疫情”上報，將其隔離。,鼠疫病死率高，對人類危害極大，歷史上曾記載3次世界范圍的人間鼠疫大流行：公元6世紀、14世紀到17世紀、19世紀末20世紀初，死亡人數過億。,,,我國應用鼠疫減毒活菌苗進行預防接種，多采用皮下、皮內接種和皮上劃痕。 接種對象主要為疫區(qū)和周圍人群，以及疫區(qū)的醫(yī)務工作人員。,四、防治原則,,,病人應嚴格隔離于特殊的隔離醫(yī)

16、院或病區(qū)。 未經治療的患者病死率高。早期使用抗生素則可使病死率顯著降低。鏈霉素為首選藥物。,四、防治原則,芽胞桿菌屬（Bacillus）,●需氧●有芽胞●革蘭陽性大桿菌●多數為非致病菌（枯草桿菌等）●少數為致病菌 炭疽芽胞桿菌(B.anthracis) 蠟樣芽胞桿菌(B.cereus),,炭疽芽胞桿菌,,引起動物和人類炭疽病。牛、羊等草食動物發(fā)病率高。是人類歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)的病原菌，俗稱炭疽桿菌

17、。,◆ 病死率高 ◆ 分布廣泛 ◆ 多發(fā)于畜牧區(qū) 伊朗 1945年 一百萬頭綿羊死于炭疽病 津巴布韋 1979～1985年 皮膚炭疽患者＞一萬例,,炭疽芽胞桿菌,,一、生物學特性,形態(tài)與染色致病菌中最大的G+粗大桿菌，兩端平切、排列呈竹節(jié)狀、有莢膜芽胞在有氧條件下形成，呈橢圓形，位于菌體中央培養(yǎng)灰白色粗糙型菌落，邊緣不整齊(卷發(fā)狀菌落)有毒株在血平板上產生莢膜，粘液性菌落,一、生物學特性,明膠培養(yǎng)

18、基 表面液化速度慢，細菌沿著穿刺線向四周擴散成倒松樹狀串珠試驗 0.05-0.5μ青霉素培養(yǎng)基培養(yǎng)，形態(tài)發(fā)生變異，形成串珠狀菌體噬菌體裂解試驗 γ型噬菌體，AP163株噬菌體特異性裂解,一、生物學特性,,,G+大桿菌（5-8μm×1-1.5μm） ●兩端截平 ●培養(yǎng)基上形成長鏈，竹節(jié)狀 ●感染組織中單個或短鏈，形成莢膜 ●有O2條件下形成芽胞、

19、直徑＜菌體寬度,抵抗力很強5%石炭酸5天干燥土壤、皮毛中存活數年至幾十年血塊/動物糞粒中＞40年干燥瓊脂/明膠中存活55年石灰水處理皮革中存活120天對青霉素等敏感。青霉素、阿莫西林、強力霉素、環(huán)丙沙星、氯霉素、萬古霉素有效。,,一、生物學特性,,二、致病物質與所致疾病,莢膜 抗吞噬，有利于細菌在組織內繁殖擴散炭疽毒素 致死因子（lethal factor，LF）毒素 水腫因子（edema

20、 factor，EF） 保護抗原（protective antigen PA）結合亞單位 效應亞單位 PA + EF Edema toxin（ET） PA + LF Lethal toxin（LT）,,,,,二、致病物質與所致疾病,炭疽毒素 ● 破壞吞噬細胞 ● 誘導細胞因子失調 ● 損傷微血管內皮細胞 引起出血、水腫

21、、壞死、 休克、呼吸中樞抑制,,二、致病物質與所致疾病,炭疽?。簜魅驹矗夯疾∈巢輨游锛捌渲破?或被污染物 ◆傳播途徑：接觸——皮膚炭疽 食用——腸炭疽 吸入——肺炭疽可并發(fā)敗血癥，死亡率極高,,皮膚型炭疽 ◆局部紅色斑丘疹 ◆漿液性棕黑色血泡 ◆周圍組

22、織腫脹，水皰 ◆壞死、潰瘍，血清、血性滲出，黑色焦痂 ◆不痛、稍癢、不化膿 ◆附近淋巴腺腫大 ◆發(fā)熱、頭痛 死亡率：20％,二、致病物質與所致疾病,,胃腸型炭疽 ◆惡心、嘔吐 ◆血性腹瀉 ◆急腹癥 ◆常并發(fā)敗血癥、

23、休克 死亡率：25～75%,二、致病物質與所致疾病,,吸入性炭疽（inhalation anthrax） 炭疽芽胞的氣溶膠（1～5μm） 肺泡 Mφ 縱隔淋巴腺中 芽孢發(fā)芽、增殖、產毒素、破壞Mφ 出血性縱隔炎、出血性淋巴腺炎、 敗血癥、休

24、克、 DIC 死亡率＞80％,二、致病物質與所致疾病,,,,三、免疫性,感染后可獲得持久性免疫力,,四、微生物學檢查,采標本注意：嚴禁在室外剖檢病體直接涂片鏡檢（莢膜、竹節(jié)狀）分離培養(yǎng)與鑒定（菌落形態(tài)、串珠試驗等）,,五、防治原則,家畜感染的防治和牧場的衛(wèi)生防護嚴格隔離或處死深埋嚴禁現(xiàn)場剖檢取材,死畜剝皮或煮食,必經焚毀或深埋2m以下特異性預防減毒活疫苗疫區(qū)工人、軍人治療以青霉素為主,,五、防治原則,炭

25、疽無細胞苗（PA疫苗）由無莢膜具毒素菌株無細胞濾液制成 主要免疫原：PA 誘生PA抗體，阻斷EF/LF進入細胞 免疫次數：6次 免疫效果： 兩針免疫家兔：保護率 94％ 三針免疫猴： 保護率 88％,,五、防治原則,暴露后預防 ◆抗菌藥物 種類和劑量：與治療所用相似 給藥方式： 口服阿莫西林500mg