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06 環境播散傳染病水源污染要警惕,皮毛製品有危險 炭疽:一個信封引發的生化危機

06 環境播散傳染病
水源污染要警惕,皮毛製品有危險

炭疽:一個信封引發的生化危機

19世紀,炭疽對法國等地的經濟帶來了巨大的威脅。馬、牛和羊為易感群體,國家撥出大量資金用於研究和研發疫苗。

圖6-6 原本休眠的芽孢進入動物體內后被激活並開始複製

張爸敲黑板

第一,在通過高速郵件分揀機時,密閉的信封中的炭疽芽孢會通過空氣傳播。

炭疽疫苗是誰發現的?

「9·11白色粉末信件」事件

在接下來的4個月里,當地31個農場,累計死了157頭牲畜。人們只好自發起來進行善後。共有62個人參與進來,他們有的負責動物護理,有的負責接種疫苗,有的負責處理動物屍體。
第一,這種微生物必須能夠在患病動物組織內找到,而未患病的動物體內則找不到。
在20世紀後期和21世紀,吸入炭疽的發生率開始降低,這主要得益於工業衛生條件的改善,進口受污染動物材料開始減少,高危工人開始接受免疫接種。

不死的芽孢

在2001年生物恐怖襲擊事件發生之前,美國炭疽病的最後一起致命病例發生在1976年。一名織布工人因接觸了從巴基斯坦進口的紗線,死於吸入性炭疽。
7.炭疽可以被製成生化武器嗎?
炭疽是一種通過環境傳播的傳染病,不但可以通過氣溶膠吸入感染,還可以通過接觸和食用含有炭疽芽孢桿菌的物品而感染,雖然感染方式不同,但都有可能是致命的。與軍團菌不同的是,炭疽的傳播不需要水源,並且微小的炭疽芽孢可以在沒有氧氣和極端溫度下存活數十年甚至更長時間,正因為此,炭疽才會成為恐怖分子眼中的「香餑餑」。但是,炭疽作為人類最早鑒定分離到病原體的傳染病,目前不但有有效的治療藥物,也有疫苗可用,最關鍵的是患者在發病早期能夠被發現,由此能避免更大範圍的感染和傷亡。
1881年5月,法國科學家巴斯德帶領助手讓-約瑟夫·亨利·圖桑(Jean-Joseph Henri Toussaint)、埃米爾·魯(Émile Roux)等人,在普伊勒堡(Pouilly-le-Fort)進行了一次公開實驗,以展示他研發的疫苗的接種情況。
炭疽病主要傳播的是炭疽桿菌的芽孢,人一旦感染上,皮膚上就會出現黑炭一樣的水泡,所以人們用古希臘語中的「炭」為其命名。不過,皮膚接觸並不是最可怕的感染,呼吸系統傳播才是最可怕的。
大量牲畜死亡,對於牧民和獸醫來說是沉重的打擊,往往意味著經濟損失。而傳染病醫生更加擔心的是接觸牲畜的人也跟著患上疾病。這類跨物種傳播的疾病,在醫學上有個專用名詞:人畜共患病。炭疽就是其中一種。炭疽包括皮膚炭疽、腸炭疽、呼吸道炭疽等,即便能治療,也會有25%~80%的死亡率。
8.炭疽病毒會通過空氣傳播嗎?
需要。感染炭疽的動物,會很快死去。這時要做到不接觸、不宰殺、不食用、不買賣,立即報告當地農業部門,由該部門進行處理。
炭疽還有超強的傳播能力。1克炭疽粉末中,含有超過1萬億個炭疽芽孢。很難想象如果不及時制止,已經出現的7封信所包含的7克炭疽粉末,能造成多大的危害。
在全球,每年至少有2000例感染炭疽的病例。皮膚感染佔9九-九-藏-書5%以上,如果不治療,皮膚炭疽導致的死亡率會達到24%;腸道感染的死亡率為25%~75%;呼吸道炭疽的死亡率為50%~80%,即使進行治療,死亡率也難以大幅降低。
炭疽是一種人畜共患病。深藏於土壤中的炭疽芽孢桿菌的主要感染對象是牛、馬、羊等食草動物。牛馬羊把草連根拔起時帶出芽孢,從而接觸或吸入土壤中的炭疽桿菌。一旦細菌進入動物體內,在具備氧、水等營養的適宜環境下,細菌就會活躍起來,形成芽孢,進行繁殖併產生毒素。人在接觸這些動物的肉、皮毛,或者患病牲畜的血液或其他排泄物時,會意外被感染。
10月7日,第二位受害者住進了邁阿密的醫院,醫生在他的鼻腔里發現了炭疽桿菌。
聯邦調查局回應稱,單靠科學的確不可能得出明確的結論,他們是綜合了多種因素才認為埃文斯是嫌犯的。但是,很多相關的信息至今仍然屬於機密。
但是病情拖到晚期,特別是出現全身出血癥候的時候,就很難救治了。

炭疽的前世今生

植物炭疽一般是指一種由真菌感染引起的植物疾病,是一種農業病害;而動物炭疽是由炭疽芽孢桿菌這種細菌引起人和動物感染的傳染性疾病。致病源和感染對象都不一樣。
更可怕的是炭疽的超強生命力。當下許多殺菌消毒方式對它都無效。蘇格蘭人曾發掘出一個中世紀醫院,發現其中有當時掩埋的炭疽芽孢,以及周圍為了殺滅炭疽的石灰。然而,這些重見天日的芽孢之後竟然復活了。
第四,受感染的健康動物體內能分離出這種微生物。
再回到美國,調查人員通過郵戳,發現信件是從新澤西寄出的,進而聚焦到普林斯頓。最後他們只在普林斯頓大學校園附近的一個郵箱里發現了炭疽芽孢。
炭疽的病原體是炭疽桿菌,其特點是細菌的表面可以披上一層厚厚的盔甲——莢膜,以抵抗人體內白細胞的攻擊,同時使其可以在惡劣的條件下長期存活。感染炭疽的動物死亡后,動物屍體所在的土壤中,可以分離出炭疽桿菌,這些細菌在土壤中以芽孢的形式存在,通常並不生長,處於休眠狀態,但是對外界具有很強的抵抗力,能存活幾十甚至上百年。如果條件有利,它可在土壤中繁殖。
炭疽病主要傳播的是炭疽桿菌的芽孢,人一旦感染上,皮膚上就會出現黑炭一樣的水泡,所以人們用古希臘語中的「炭」為其命名。
自「9·11」事件發生一周后的2001年9月18日開始,短短几周內,美國發生了好幾起炭疽襲擊事件。而且其針對目標都是美國國會大廈、郵局、新聞中心這樣的重要機構。美國聯邦調查局將這一案件命名為「美國炭疽襲擊事件」。
2.食用感染炭疽的死牛肉,會感染炭疽嗎?
10月13日,美國媒體公司有5名員工感染。
9.炭疽病可以治愈嗎?
19世紀後期,科赫在一系列開創性的實驗中,發現了炭疽的生命周期和傳播途徑。他的實驗不僅有助於我們了解炭疽病,也有助於闡明微生物在引發疾病過程中起到的作用。在那個年代,人們還在為「自然發生論」與「細胞學說」爭論不休。而科赫繼續研究其他疾病的機制,並因發現導致結核病的細菌,獲得1905年諾貝爾生理學或醫學獎。
然而這還沒完。10月2日,第二批「炭疽信件」悄然上路,這次的目標是民主黨領袖湯姆·達施勒和民主党參議員帕特里克·萊希。和上次不同,這次的信件更加「精緻」。信中攜帶的1克炭疽粉末純度極高,而read.99csw.com且被人用專用的高級噴霧器噴塗在信上,讓人防不勝防。
所以,早發現、早治療是必須嚴格遵守的原則。
經更進一步調查,調查人員還發現了炭疽的來源——竟然是美軍自己研製的。那麼調查人員是如何判斷的呢?
據聯邦調查局稱,這次調查是「執法史上規模最大、最複雜的調查之一」。
人感染炭疽桿菌后,癥狀表現為皮膚潰瘍、出現質地堅硬的焦痂,同時伴有高熱、腹瀉等癥狀。在表皮表現為皮膚炭疽,侵入內臟則會引發肺炭疽、腸炭疽、腦膜型炭疽、敗血型炭疽等。感染這種疾病後應及時治療,否則可能危及生命。但是即便接受治療,也會因為感染部位的差異而引發不同的結果,比如感染了腸炭疽,死亡風險是25%~75%;如果呼吸系統被感染,那麼死亡率會達到50%~80%。
不會。目前有人畜共患病,還沒有動植物共患病。
2008年,聯邦調查局曾請求美國國家科學院評估他們在調查中採用的科學方法。2011年,美國國家科學院發表了他們的評估報告。報告稱:通過炭疽芽孢的遺傳分析,發現聯邦調查局提出的科學證據不足以證明埃文斯是罪魁禍首。
他準備了兩組動物,包括25隻綿羊、1隻山羊和幾頭牛。一組動物注射巴斯德製備的炭疽疫苗兩次,間隔15天;對照組未接種疫苗。第一次注射后30天,兩組動物均被注射活炭疽細菌培養物。隨後,未接種疫苗組的所有動物均死亡,而接種組中的所有動物均存活。
會的。人感染炭疽主要有三種途徑:皮膚、消化道、呼吸道。因此人吃了受污染的食物會經由消化道感染炭疽,所以來歷不明的肉類不要吃。
6.人感染了炭疽桿菌,會得什麼病?
美國各級政府立即宣布進入緊急狀態,美國疾控中心成立了應急指揮中心,政府撥款750萬美元,更新全國檢測網路;同時,給各個重要部門緊急安裝炭疽探測器;布希政府委任一位生化專家做總指揮,並且提議國會撥款15億美元,用來購買抗生素和反生物恐怖裝備;安排重要部門的人員立即服用預防性抗生素。
緊接著,受害者越來越多。
這次襲擊強化了美國對生物武器的警惕。2003年,美國把用於生物戰相關的資金提高到15億美元;2004年又通過了「生物盾牌計劃」法案,計劃在之後的10年內,提供56億美元購買新的疫苗和藥物,以應對之後的生物武器攻擊。
接觸動物皮毛而感染炭疽的風險很低,但仍偶爾發生。
感染炭疽的動物死後,動物屍體所在的土壤中,可以分離出炭疽桿菌,這些細菌能存活幾十甚至上百年。
第二,通過空氣傳播的芽孢沉積到物體表面上很久之後,依然可能導致芽孢的氣溶膠化,進而導致人體被感染。
在20世紀五六十年代,美國有超過80%的炭疽病例與和進口山羊毛製成的產品接觸有關。
美國參議院辦公大樓關閉25天後,美國參議員辦公室進行了一項研究。參議員收到了由其工作人員打開的信封。最初,穿著無菌防護服的人在辦公室套房周圍放置了取樣裝置,然後離開了該區域。之後,他們返回污染區域,並模擬辦公室活動,例如步行、分揀郵件、移動垃圾桶。在模擬活動期間,空氣傳播的芽孢濃度增加了65倍,證明炭疽芽孢的再次氣溶膠化是可能的。
人類炭疽病是一種罕見疾病,常見於非洲、亞洲中部和南部地區、南歐,南歐甚至比非洲大陸的一些地方更常發生,在北歐和北美並不常見。
不怪美國政府緊張,在人類歷史上,炭疽實在是個難纏的角https://read.99csw.com色。
2007年,美國康涅狄格州的一名男子感染了皮膚炭疽。此前他曾用受污染的非洲山羊皮加工製作傳統樂器鼓。他8歲的孩子儘管與皮革沒有直接接觸,但也染上了皮膚炭疽。衛生部門調查顯示,該男子家中有多個區域被炭疽芽孢桿菌污染,儘管所有的制鼓工作都是在後院進行的。
1954年,人用炭疽疫苗上市。這是一種無細胞疫苗,而不是獸醫用的巴斯德式活細胞疫苗。1970年,一種改良版的無細胞疫苗上市。
在動物炭疽疫苗不太普及的發展中國家,許多地區會持續發生流行性炭疽。在南美洲和中美洲的農業區、亞洲中部和西南部、南歐和東歐,炭疽桿菌呈地方性發病勢態。
是的。某些國家和組織就看中了炭疽的殺傷力和傳播力,以及難以徹底消滅的特質,把炭疽作為武器使用。
1884年,科赫提出了微生物致病理論的核心原則:
可以。炭疽傳播的一個非常重要的途徑就是通過呼吸道傳播,引發肺炭疽。
3.植物炭疽和動物炭疽有什麼區別?
埃文斯是一名科學家,曾在德特里克堡(位於馬里蘭州弗雷德里克)政府生物防禦實驗室工作。2007年4月11日,埃文斯受到定期監視。聯邦調查局發現,病毒襲擊事件發生前,埃文斯經常違規調取炭疽材料;正好是在2001年,埃文斯保管的炭疽桿菌「丟失」,而他卻沒有上報;在埃文斯的更衣室里,人們發現了埃文斯藏匿的炭疽桿菌樣本;埃文斯是普林斯頓大學畢業的,經常參加大學聚會,而出現炭疽芽孢的郵箱距離聚會場所只有100米左右。2008年7月29日,埃文斯因服用過量對乙酰氨基酚去世。由於嫌疑人是在審理此案之前自殺,該案件從未提交法院審查。
來歷不明的牛羊肉,再便宜也不要買、不要吃。一定要通過正規渠道購買、食用。因為正規渠道的肉類都會經過檢疫,只要煮熟煮透就可以放心吃。
有個67歲的老漢處理了5頭死牛。整個過程很規範,他全程戴著皮手套。但是在8月23日,他發現自己臉上有一小塊「磕傷」。兩天後,他發現「磕傷」在擴大,於是他趕緊到醫院就診。
10月12日,紐約廣播公司一名員工成為第四位受害者。
在對郵寄的芽孢中發現的全基因組SNP(單核苷酸多態性)與來自實驗室樣本的SNP進行比較后,美國疾控中心和聯邦調查局把嫌疑人範圍縮小到了全美50多名科學家身上,他們都掌握著利用炭疽芽孢製造武器的技術。
4.人接觸植物炭疽會被傳染嗎?

炭疽知識小科普

第二,從患病動物體內分離的這種微生物,能夠在體外被純化和培養。
對這起生物恐怖襲擊案件的調查,帶來了兩個意料之外的發現。

圖6-7 圖像記載巴斯德在為綿羊接種炭疽疫苗
8月28日,患者的焦痂從三天前的0.5厘米擴大至1厘米,只好再次去醫院就診。醫生對患者感染區域的焦痂進行了採樣和塗片檢測。結果發現,這是通過動物傳染給人的皮膚炭疽,是炭疽芽孢桿菌感染皮膚造成的。

人類炭疽和動物感染密不可分

第三,經培養的微生物被轉移至健康動物體內后,動物將表現出感染的徵象。
醫生給病人開了口服抗生素,並囑咐先觀察一下。
炭疽知識卡片
感染途徑可通過4種途徑侵入人體:消化道攝入、皮膚接觸、呼吸道吸入和靜脈注射。
潛伏期皮膚炭疸的潛伏期通常為5~7天,吸入性和消化道炭疽的潛伏期為1~7天。
易感人群炭疸通常發生在畜牧業及其相關產業(接觸動物或動物皮毛)的工作人員當中,靜脈吸毒人員感染注射性炭疽的風險比較高。應當防範生物恐怖主義故意播散的粉末狀炭疽桿菌。
感染者癥狀•皮膚炭疽最常見,病變多見於面、頸、肩、手、腳等裸|露部位的皮膚。初期為小而瘙癢的丘疹,之後迅速擴大並發展成中央水皰,隨後破潰糜爛,留下伴有黑色焦痂的壞死性潰瘍。常出現周圍組織水腫及淋巴結腫大。
•肺炭疸較少見,早期類似於流行性感冒,數日後病情明顯加重,出現嚴重的呼吸道癥狀,包括呼吸困難和低氧血症。
•腸炭疽極其罕見,癥狀包括高熱、劇烈腹痛、腹瀉、嘔血、黑便,並很快出現腹水。
如何診斷•接觸史和臨床表現是非常重要的診斷依據。
•確診有賴於各種分泌物、排泄物、血液等的塗片檢査培養到細菌。
如何治療儘早治療,首選青霉素G,或者頭孢菌素和氨基糖苷類抗生素,喹諾酮類抗生素對本病亦有療效。
如何預防對於可能因職業接觸炭疸桿菌芽孢的人員,建議使用炭疸吸附疫苗(AVA)進行暴露前疫苗接種。對於所有已證明或懷疑吸入炭疸桿菌氣溶膠的無癥狀人員,應考慮進行對炭疸的暴露后預防(PEP)口服抗菌藥物,首選藥物是多西環素或環丙沙星,並接種炭疽疫苗。
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在中國,時至今日,流行性炭疽疫情依然時有發生。2018年,內蒙古通遼、黑龍江樺南縣種畜場相繼發現疑似牛炭疽和羊炭疽疫情,共有數十頭牛羊發病或死亡,十餘人疑似被感染而入院接受治療。
5.炭疽桿菌會人傳人嗎?
1876年,德國微生物學家費迪南德·尤利烏斯·科恩接待了醫生兼科學家羅伯特·科赫。科赫向科恩清楚地展示:炭疽桿菌是炭疽病的病因,炭疽病菌的生活史是「桿菌—芽孢—桿菌」的循環,芽孢可以存在較長時間而不死。
對DNA可變數目串聯重複區段的分析表明,信件上的是Ames菌株。這種菌株是美國軍方專用於生物防禦研究的,由此,調查人員否定了這些炭疽來自民間實驗室的猜測。
1.感染炭疽的動物需要被隔離嗎?
人與人之間互相傳染的可能性不大,只有接觸炭疽患者的分泌物、排泄物,且接觸部位剛好有傷口時,才可能會感染。
炭疽病是可以治愈的。在大多數情況下,炭疽芽孢桿菌對青霉素沒有抗藥性,還有多種廣譜抗生素對炭疽的治療有效,可根據具體情況選用。治療皮膚炭疽不難,除了使用抗生素,只需要做簡單的創面處理。其他類型的炭疽病情一般複雜且較重,需要根據具體情況對症治療。
2000年5月,美國北達科他州某農場有4頭牛死亡。
10月11日,出現第三位受害者。

圖6-8 血液塗片中的炭疽桿菌
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醫生仔細檢查了癥狀:「磕傷」已經擴大到2.4厘米,相當於一枚1元硬幣那麼大。周圍有一圈紫邊,裏面有個直徑0.5厘米的黑色焦痂(結痂),下面有堅硬的皮下結節。而病人沒有發燒、不適、頭痛、瘙癢、吞咽困難等癥狀。
整個過程中,調查人員共審問了9000多人,進行了67次搜索和6000多次傳訓。
一直到今天,這4條環環相扣的原則依然是證明病原微生物致病性的不二法則,也被稱為「科赫法則」。
截止到10月14日,感染炭疽的患者已經達到12人。《太陽報》編輯斯蒂文斯成為第一個因感染炭疽而去世的人。警方在他用過的鍵盤裡發現了大量炭疽顆粒。
另一名嫌疑人是布魯斯·愛德華·埃文斯(Blues Edward Evans),他於2005年4月4日左右成為調查焦點。
炭疽芽孢一旦進入人體的呼吸道,會首先潛入淋巴結,並開始大量繁殖。最終,驚人數量的新生芽孢會進入血管,引發大面積的組織損傷和內出血,如果沒有得到及時治療,因呼吸系統感染而患炭疽病的死亡率將高達85%。
2009年,美國新罕布希爾州的一名24歲女性感染了胃腸炭疽。此前,她曾短暫演奏過受污染的皮鼓。取樣顯示,鼓和周邊環境都受到了污染。
對於這樣恐怖的存在,總有人試圖把炭疽當作武器,併為此付出慘重代價。1942年英國在蘇格蘭高地附近一座無人島上實驗炭疽炸彈。事後,人們對島上的一切進行焚燒和掩埋。但是30多年後的1979年,人們在對島上的土壤採樣進行研究后,發現每克土壤里仍然有3000~45000個炭疽芽孢。無奈之下,英國人用300噸甲醛澆灌了島上每一寸土地,才解決了這場「生化危機」。如今,這座島依然寸草不生。
至此,美國「炭疽恐怖事件」歷時7年,算是畫上一個句號。在此次事件中,美國一共有22人感染,11人是吸入型感染,5人死亡。為了預防和處理生物武器的侵襲,美國耗費超過10億美元。光是清潔一個郵政中心,就耗時26個月,花費1.6億美元。
10.平時吃牛羊肉,應該注意些什麼?
調查初期,關注重點主要聚焦在生物武器專家史蒂文·哈特菲爾(Steven Hatfill)身上,但他最終獲得無罪釋放。
當地媒體、國家媒體乃至國際媒體紛紛報道了巴斯德的實驗后,巴斯德打算將疫苗出口到國外。他利用自己的名望,在歐洲和亞洲建立了巴斯德研究所。1888年,他的外甥阿德里安·盧瓦爾前往澳大利亞,試圖在新南威爾士州引進疫苗,對抗炭疽病。但這種疫苗在澳大利亞農村沒有獲得成功,很快就被當地研究人員約翰·岡恩(John Gunn)和約翰·麥加維·史密斯(John McGarvie Smith)開發的更有效的疫苗取代。
2001年9月18日,5封含有炭疽粉末的信件,從美國新澤西州寄往美國幾大重要的傳媒機構。一周后,也就是9月25日,美國全國廣播公司的一名員工收到了第一封信。10月1日,她發低燒,皮膚出了嚴重的皮疹。醫生給她開了抗生素鹽酸環丙沙星製劑,這是一種治療炭疽的有效藥物。
經科恩的推薦和介紹,科赫的發現引起德國科學界的轟動。科赫也受邀到柏林,繼續開展微生物研究。在柏林,科赫研發出細菌染色劑,優化了他的細菌攝影技術,發明了固體培養基,並且分離培養出結核桿菌。