用為生物恐怖戰劑的 Bacillus anthracis （炭疽桿菌）

2008年7月底，一位美國陸軍醫學研究所研究炭疽菌疫苗的生物學家Bruce E. Ivins自殺死亡。這項新聞報導又使讀者回憶起八年前的美國炭疽病生物恐怖事件。2001年9月11日，al Qaeda恐怖份子搶劫飛機，自殺式突襲紐約兩棟百層樓高的世界貿易中心，及國防部五角大廈，導致約三千人死亡(當時我正在飛往美國途中，到半路，我們被機長從睡眠中叫醒，說美國遭遇national emergency，飛機得折返。結果我們回到台北，五天後才能再飛往美國!)。正在全國草木皆兵之際，9月18日，又發生一位郵局工作人員突然生病，兩天內死亡，解剖結果證實為傳染性極高之炭疽病，是從放在一封郵件內的粉狀恐怖戰劑用高純度炭疽桿菌引起的(以後發現是美國麻里蘭州Fort Detrich陸軍醫學研究所的Ames菌株相關)。在以後的數週內，約5封含有炭疽粉的郵件導致美國5人死亡17人入院。全世界有敵對國家的政府都對生物恐怖活動提高警覺。台灣當然也不例外，以後的數個月內，在各處舉行生物恐怖戰的研習會。

美國的案例經過FBI調查，目標自然是以美國陸軍醫學研究所的工作人員為主。起初，有一位名Hatfill 的病毒學家成為對象，經過多年來調查，他已經被排除犯案 (Hatfill因為被錯誤報導為疑犯，經他控訴，已於今年六月法院判定，將由國家賠償五百八十萬美元!)。但後來從證據、動機、心態、近日威脅證人等行為，被認為最可能疑犯就是Ivins，而且FBI已經是要開始起訴。結果Ivins自殺。這件FBI稱為Amerithrax的案件是否就此結案了，就要看以後的報導。

其實，在台灣，二十餘年沒有過炭疽病之後，1999年11月29日疾病管制局接到通知，有一陽明山的馬匹因為炭疽病死亡(由很機警的獸醫李淑慧屍體解剖時，看到死馬臉部異樣地水腫，懷疑、診斷出來的)，而曾經執行過嚴謹的調查及防疫工作。台灣的疾病管制防疫工作可說是世界一流。不過如果台灣發生生物恐怖活動有人死亡時，最大的問題將是在於，死亡病患的家屬通常不願做死亡病人的屍體解剖，因而會延誤這類高度傳染性疾病的正確診斷。試想，美國第一位死亡的郵政局病患，如果沒有馬上做屍體解剖，延誤到第二個、第三個病患死亡，才做出炭疽病診斷，可能那時已經傳染病已經擴散到數百、千人，很難控制了。

以下是炭疽菌的簡介

Bacillus anthracis （炭疽桿菌）

l       1877年Koch首先分離此菌，並證明細菌與疾病之關係 (設立Koch’s postulate)。

l       是專性嗜氧(obligate aerobic)、革蘭陽性、產孢子桿菌。土壤中的孢子可在噬草動物及人類致病(anthrax﹑炭疽病)(“Anthrax”=希臘文 “黑炭”)。可以藉動物皮毛﹑羊毛﹑皮革﹑肉類傳染人類，動物可經飼料被感染。

l       主要有皮膚﹑肺臟﹑及消化道三種部位的感染。致命率高、有疫苗可以預防﹐因此可做為生物戰之工具。

l       屬於第二類甲種法定傳染病應於24小時內報告，並強制隔離。

l       Bacillus anthracis及Bacillus cereus不易區分﹐有時需PCR﹑DNA probe(DNA探針)﹑毒素抗原偵測﹑單株性抗體來進一步鑑別。

l       有virulent及avirulent strains。Virulent strain需要有 pX01及pX02兩種plasmids：pX02產生antiphagocytic capsule (polydiglutamic acid) 抗拒白血球吞噬；pX01產生三種蛋白質外毒素：protective antigen (PA)、edema factor (EF)、lethal factor (LF)。

此三種毒素獨自無作用。要合併才發揮毒性：

1.       PA+EF發生水腫；

2.       PA+LF則致細胞死亡、致命；

3.       EF+LF預防被吞噬及白血球放出殺菌的酵素(oxidative burst)。

l       孢子進入皮下﹑呼吸道﹑或消化道後成為vegetative form(生長型)﹐產生毒素。毒素及細菌進入血管內、淋巴系統而擴散全身，也引起淋巴腺腫。

l       儲主：牛(cattle)、羊(sheep)、馬(horse)、豬(swine)等草食動物。

l       傳染途徑：孢子在土壤、動物皮毛中長達數十年，可經吸入、吞食、傷口接觸等途徑。叮人的蒼蠅也可傳染。肉食動物也可間接地傳播疾病。人對人的傳染未有報告。

l       潛伏期：數小時到七天，一般是兩天之內。動物者可長達兩週。

l       台灣於1999年11月北投馬場有一匹馬死於炭疽病。之前的最後一例是二十多年前。

l       美國自2001年10月連續有恐怖份子寄出有炭疽孢子的信件，以致有二十餘名受到感染，其中十名為吸入性炭疽有六名死亡。查出所用的炭疽孢子是屬於陸軍研發的武器用Ames strain。

l       俄國、伊拉克等國不僅研發，還儲存有大量的武器用炭疽孢子。

病變：

l       皮膚炭疽(cutaneous anthrax) ：1-3公分直徑無痛之潰瘍﹐周圍有水泡。初時像虫咬﹑會癢﹐潰瘍中央成黑色焦痂。1-2週後成疤。全身性症狀不明顯。細菌可被macrophage吞噬，擴散到附近淋巴腺產生毒素，成有出血、壞死、水腫的淋巴腺炎。然後可能成敗血症、腦膜炎。95%之炭疽病屬此。不治療者約20%會死亡；有治療時1%。

l       呼吸道炭疽(respiratory anthrax)：初期像一般上呼吸道感染﹐2-4天後好轉。但6-8天後會突然惡化(biphasic)﹑呼吸困難﹐而在24小時內死亡。有些在胸頸部會有水腫。胸部X光因出血性淋巴腺炎而有中膈擴大，七成有浸潤、全都會有出血性肋膜液。WBC正常或稍微增加。很難診斷，但很少見。不治療時幾乎全部致命。正確治療時仍因毒素作用而大多致命。

l       消化道炭疽(gastrointestinal anthrax)：潛伏期約3-7天。先有非特異性症狀之後發生腹痛﹑血便﹑吐血、血性腹水﹐有出血性腹系膜淋巴腺炎、水腫。難診斷。約五天內死亡。死亡率25-75%。

l       其他症候：有些會有口咽部潰瘍﹑水腫(口咽型；oropharyngeal form)，可能氣管阻塞。有些併發敗血症、腦膜炎(meningitis)。死亡病例有中膈出血﹑淋巴腺出血﹑消化道出血。

診斷﹕

l       靠詳細的病史﹐水泡液﹑血液﹑腦脊髓液之細菌培養﹐水泡液抹片檢查。

l       普通的blood agar 或nutrient agar都可以在15-24小時內長出細菌。

l       急性期及恢復期血清抗體價位增加四倍﹐或單次價位大於1﹕32就可以下診斷。

l       ELISA可測capsular antigen之抗體。Electrophoretic immunotransblot test測PA exotoxin之抗體。

l       Ascoli test為1911年就發展出的檢驗血液中細菌抗原的方法。

l       如果動物被懷疑死於anthrax，死亡動物應抽血做檢查，而動物則立即焚化、不可做屍體解剖，以防細菌因意外擴散。

l       主要的Differential Diagnosis：

¨         tularemia (兔熱病)，

¨         plague (鼠疫)，

¨         glanders，

¨         orf (parapoxvirus引起之羊口腔黏膜皮膚疾病)，

¨         cat-scratch disease (貓抓病)，

¨         localized herpes，

¨         echthyma gangrenosum等。

治療﹕

l       以penicillin四百萬單位每四到六小時注射﹑連續7-10天，繼之以口服penicillin7-10天。細菌可在數小時內死亡，但毒素作用持續。

l       IV ciprofloxacin 500 mg, q8-12h可能最可靠。

l       或用erythromycin﹑tetracycline或doxycycline﹑chloramphenicol、ciprofloxacin、streptomycin亦可。

l       病人要contact isolation。但尚未有人與人間之傳染。

l       可以用paraformaldehyde vapor消毒環境﹑5% hypochlorite或5% phenol (carbolic acid)擦拭物體表面。

l       也可用chlorine dioxide從空調噴入建築物內殺死孢子，但chlorine濃度要達到500 PPM。

預防：

l       疫苗(vaccine)可用活的﹑無莢膜﹑無毒性的菌株(活性疫苗)或用exotoxin component(外毒素成份)製成的非活性疫苗(92.5%有效)。

l       每隔兩週一劑共三劑﹐然後每隔六個月一劑共三劑﹐以後每年一次booster inoculation(追加)。

l       有飛沫接觸時，應立即給予疫苗一劑，兩週後再給一劑，同時給予預防性doxycycline (500 mg, bid)或ciprofloxacin (500 mg, bid) 30天。因為在動物之潛伏期可能長達60天左右，如不用疫苗時，給藥60天。

（採自2002年許清曉著『傳染病防治手冊』，最有用的中英文索引Index佔全書三分之一，可在藝軒圖書公司購得。以上是有關此病原的基本常識。最新資料還是要從網路或圖書館醫學雜誌取得。）