炭疽菌

炭疽病は、人間と動物（家畜および野生動物）の急性感染症です。

この病気のロシア語名は、18世紀末にウラル地方で発生した大規模な流行に関連して、SSアンドリエフスキーによって命名されました。1788年、彼は大胆な自己感染実験によって、ヒトと動物における炭疽菌の正体を証明し、最終的にその病理学的独立性を確立しました。病原体である炭疽菌は、様々な著者によって繰り返し記載されていました（ポレンダー A., 1849; ダレン K., 1850; ブラウン F., 1854）が、その病因論的役割は最終的にR.コッホ（1876）とL.パスツール（1881）によって確立されました。

炭疽菌（バチルス属）は、バチルス綱バチルス科に属します。長さ5～8µm、時には最大10µm、直径1.0～1.5µmの大きな桿菌です。生きている桿菌の端はわずかに丸みを帯びていますが、死んでいる桿菌の端は切断され、わずかに凹んでいます。塗抹標本では桿菌は2本1組で存在し、特に栄養培地上では長い桿菌が竹の棒のような形に鎖状に並んでいることがよくあります。炭疽菌の桿菌は、あらゆるアニリン染料でよく染まり、グラム陽性菌です。鞭毛を持たず、胞子を形成しますが、人体または動物の体外で酸素と一定の湿度が存在する場合にのみ形成されます。胞子形成の最適温度は30～35℃です（12℃以下および43℃以上では胞子形成は起こりません）。胞子は中心部に位置し、その直径は細菌細胞の直径を超えない。細菌がエネルギー源、アミノ酸、または塩基の欠乏を経験すると、胞子形成が起こる。細菌のこれらの栄養源は血液や組織中に存在するため、胞子形成は体内で起こらない。炭疽病の原因物質は莢膜を形成しますが、それは動物または人の体内でのみであり、栄養培地（血液または血清を含む培地）ではほとんど観察されない。病原細菌の莢膜形成は防御機構である。これは血液や組織に含まれる因子によって誘導されるため、細菌が体内にある場合、または血液、血漿、血清を含む培地で増殖した場合に莢膜が形成される。DNA中のG + C含有量は、32〜62モル％の範囲内で変化する（属全体）。

炭疽菌は好気性菌または通性嫌気性菌です。生育の最適温度は37～38℃、培地pHは7.2～7.6です。栄養培地に対する要求は厳しくありません。濃厚培地では、R型の大きな特徴的な粗面コロニーを形成します。コロニーの構造は、中心から糸状に伸びる桿菌の鎖状配列により、カール状またはライオンのたてがみのような形状をしています（図98）。ペニシリン（0.05～0.5 U/ml）を含む寒天培地では、3時間培養後、桿菌は鎖状に配置された個々の球状に崩壊し、「真珠のネックレス」のような現象を形成します。培養液中では、R型の桿菌が底に成長し、綿毛状の沈殿物を形成しますが、培養液は透明のままです。炭疽菌はR型では毒性を示し、S型に移行すると毒性を失います。このような桿菌は、濃厚培地上では滑らかな縁を持つ丸く滑らかなコロニーを形成し、培養液中では均一な濁度を示します。この場合、桿菌は塗抹標本中で鎖状に配列する能力を失い、球菌のようなクラスター状に配列した外観を呈します。

炭疽菌は生化学的に非常に活性が高く、グルコース、スクロース、マルトース、トレハロースをガスを発生せずに酸を生成して発酵させ、H2Sを生成し、牛乳を凝固させてペプトン化し、カタラーゼ陽性で、硝酸還元酵素を有します。10～12%の肉ペプトンゼラチンのカラムに注入して播種すると、層状に液化します。

炭疽菌を他のバチルス属の種と区別するために、一連の特性が使用されます。

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炭疽病原体の抗原構造

炭疽病の原因菌は、主に動物やヒトの体内で形成される体細胞抗原とタンパク質性莢膜抗原（D-グルタミン酸を構成）を有します。多糖類性の体細胞抗原は耐熱性があり、外部環境や動物の死体中で長期間保存されます。アスコリ熱沈降反応による診断は、この抗原の検出に基づいています。炭疽菌は、バチルス属に共通する抗原も有します。

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炭疽病原体の病原性因子

炭疽菌の最も重要な毒性因子は莢膜です。莢膜の喪失は毒性の喪失につながります。莢膜は炭疽菌を貪食から保護します。動物の死を引き起こすもう一つの重要な毒性因子は、3つの異なる成分を含む複合毒素です。タンパク質と炭水化物からなる因子Iと、純粋にタンパク質の性質を持つ2つの因子（因子IIと因子III）です。この複合毒素の合成は、mm 110-114 MDを持つpXOlプラスミドによって制御されます。pXOlプラスミドには、外毒素の主要成分の合成を決定する3つの遺伝子が含まれています。

• 遺伝子cua - 浮腫因子（EF）;
• pag 遺伝子 - 防御抗原 (PA);
• lef 遺伝子 - 致死因子 (LF)。

Cua (OF)遺伝子産物はアデニル酸シクラーゼであり、真核細胞におけるcAMPの蓄積を触媒する。浮腫因子は血管透過性の増加を引き起こす。

防御抗原は防御抗体の合成を誘導します（ただし、最も免疫原性が高いのは中和毒素の3つの成分すべてからなる複合体です）。致死因子は動物を死に至らしめます。毒素の3つの成分はすべて相乗的に作用します。炭疽菌莢膜の合成も、mm 60 MDを持つプラスミドрХ02によって制御されています。

炭疽菌の耐性

炭疽病原体は栄養状態では、他の非芽胞形成細菌と同様に環境要因および化学物質に対する耐性があり、75 °C 以上の温度では 5 ～ 10 分で死滅し、動物の死骸内では腐敗細菌の排泄物の影響下では数日で死滅します。炭疽菌の胞子は極めて安定しており、土壌中では数十年、水中では数年間生存し、直射日光の影響下では 20 日以上で死滅し、煮沸した場合は 45 ～ 60 分、110 °C でオートクレーブ処理した場合は 5 分で破壊され、乾熱 (140 °C) には最大 3 時間耐えることができます。胞子は、さまざまななめしに使われる動物の毛皮や皮、塩漬けの肉の中では長期間生存します。

炭疽菌の疫学

炭疽の主な感染源は、病気の草食動物です。発症期間中、草食動物は尿、排泄物、唾液とともに病原体を土壌に排泄し、土壌を感染させます。そのため、特に有機物を多く含む土壌は、病原体の新たな貯蔵庫となります。動物への感染は主に経口感染（胞子に汚染された食物や飲料水）ですが、まれにハエ、ダニ、アブなどの刺咬による感染も見られます。これらの動物は、病気の動物、死体、外部環境の感染物から病原体を運びます。また、空気感染も非常にまれです。病原体は、病気の動物から健康な動物への直接接触によって感染することはありません。

炭疽菌は、動物の死体に直接接触したり、無理やり殺された動物の死体を解体したり、病気の動物を世話したり、病気の動物から得た肉や肉製品を摂取したり、病原体やその胞子に汚染された羊毛、皮革、革製品、毛皮に接触したりすることで感染します。病人から健康な人への感染は極めて稀です。

感染の入り口は、皮膚、腸管および呼吸器の粘膜です。入り口に応じて、ヒト炭疽病は皮膚型（最も多く、全症例の最大98％）、腸型、または肺型の形で発生します。潜伏期間は数時間から6〜8日までで、最も多いのは2〜3日です。皮膚型は炭疽菌のカルバンクルの形で現れ、通常は体の露出部分（顔、首、上肢）に局在しますが、まれに衣服で覆われた体の部分に局在します。カルバンクルは一種の出血性壊死巣で、その上部に漿液性血性内容物を含む小胞または濃い黒褐色のかさぶたが形成されます。癰癰とその周囲の皮膚と皮下組織は浮腫状となり、漿液性血性滲出液で飽和状態となるが、化膿や膿瘍は通常認められない。炎症を起こした組織と滲出液中には、莢膜に囲まれた多数の桿菌が存在する。

腸管型では、消化管からのカタル性および出血性症状（吐き気、血を伴う嘔吐、血便、腹部および腰痛）を伴う全身中毒が観察されます。この病気は2～4日間続き、多くの場合、死に至ります。

肺炭疽病は非常に稀で、重度の全身中毒、胸痛、全身倦怠感、高熱、痰を伴う咳（最初は粘液性、後に血痰）を伴う気管支肺炎として発症します。死亡は2～3日目です。一般的に、炭疽病のすべての形態は高熱（39～40℃）を伴います。最も重篤な炭疽病は敗血症性で、原発性の場合もあれば、他の炭疽病の合併症の結果として発症する場合もあります。敗血症性炭疽病は、出血症状が顕著で、患者の血液、脳脊髄液、および多くの臓器に大量の病原体が存在することが特徴です。炭疽病は散発的に発症します。

感染後の免疫は抗毒素および抗菌（保護）抗体の出現と関連しています。

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炭疽菌の臨床診断

研究材料として、皮膚型では小胞の内容物、癰または潰瘍からの分泌物、腸型では糞便および尿、肺型では痰、敗血症型では血液が用いられます。様々な環境物体（土壌、水）、食品、動物由来の原材料、その他の材料が研究対象となります。病原体を検出するために、細菌鏡検査法が用いられます。すなわち、莢膜に囲まれたグラム陽性桿菌（動物またはヒト由来の材料の場合）または胞子を含むグラム陽性桿菌（環境物体の場合）の検出です。主な診断方法は細菌学的検査、すなわち純粋培養物の分離とその同定、そして実験動物に対する病原性試験の義務付けです。研究対象の材料が随伴する、特に腐敗性の微生物叢でひどく汚染されている場合は、生物学的検査が用いられます。すなわち、白いマウスまたはモルモットの皮下に感染させます。炭疽菌が存在すると、マウスとモルモットは24～26時間で、ウサギは2～3日で死亡します。全身性敗血症の兆候を呈し、脾臓は著しく腫大し、物質の注入部位には浸潤が見られます。血液および臓器の塗抹標本では、被膜桿体（莢膜桿体）が認められます。

血清学的反応のうち、アスコリ熱沈降反応は主に診断目的で用いられます。病原体の純培養の分離が困難な場合（特に羊毛、皮革、剛毛などの検査時）に用いられます。アスコリ反応は、炭疽菌の生育可能な栄養細胞や胞子よりもはるかに長く保存される病原体の耐熱性抗原の検出に基づいています。炭疽菌の遡及診断には、炭疽菌を用いたアレルギー検査が用いられます。

炭疽病の治療

炭疽病の治療は複雑です。毒素を中和し、病原体を除去することを目的とし、抗炭疽病免疫グロブリンと抗生物質（ペニシリン、テトラサイクリン、エリスロマイシンなど）が使用されます。

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炭疽菌の特異的予防

最初の炭疽菌ワクチンは、1881年にL.パスツールによって、我が国では1883年にLSツェンコフスキーによって炭疽菌の弱毒化株から開発されました。現在、ロシアでは、芽胞のない無カプセル生ワクチン（STI）がヒトおよび動物の炭疽菌の予防に使用されています。このワクチンは、炭疽菌の非毒性株から製造されています。この炭疽菌ワクチンは非常に効果的です。職業上、炭疽菌に感染する可能性のある人には、経皮または皮内に1回接種します。再接種は1年後に行われます。