炭疽杆菌（Bacillus anthracis）
物种名：炭疽杆菌
分类学地位： 细菌界Bacteria；芽孢杆菌门Bacillota；
芽孢杆菌纲Bacilli；显核细菌目Caryophanales；
芽孢杆菌科Bacillaceae；芽孢杆菌属Bacillus
炭疽杆菌（Bacillus anthracis）是引起炭疽的病原菌，属芽孢杆菌属，是一种革兰氏阳性杆菌，菌体呈大杆状，两端平直，无鞭毛，无法运动。在人或动物的血液、组织脏器中均可生存繁殖，显微镜下多以单杆或链状存在；只有在与空气接触、外界氧气充足且温湿度适宜时才会产生芽孢[1]。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
炭疽杆菌的培养条件为需氧或兼性厌氧，适宜的生长温度为30-37℃。在普通琼脂培养基上生长呈灰白色、不透明、边缘粗糙表面如卷发、大而干燥，菌落直径2-6 mm。在液体培养基中呈白色絮状生长。在明胶培养基中沿穿刺线向四周放射状生长，形似松树。在血琼脂培养基上，也呈灰白色、半透明、周围无溶血环，一般情况下不溶血，有时个别菌株产生轻微溶血。在含青霉素培养基上，炭疽杆菌的细胞壁合成发生改变，显微镜下可观察到圆球状成串整齐排列的菌体[1]。
图1 炭疽杆菌在血平板上的菌落特征[2]
1.1.2形态学特征
炭疽杆菌是一种革兰氏阳性杆菌，是芽孢杆菌属，菌体呈大杆状，长3-10 µm、宽1-3 µm，两端平直，显微镜下观察以单杆或链状存在，链状形似竹节。炭疽杆菌无鞭毛，无法运动[1]。
图2 炭疽杆菌的形态特征
A：炭疽杆菌在低倍显微镜下的形态[3]，B：炭疽杆菌在高倍显微镜下的形态[4]
1.1.3生化特征
炭疽杆菌在动物体内不形成芽孢，外界有氧、温湿度适宜时形成椭圆形芽孢；在含青霉素培养基上细胞壁合成改变，呈圆球状成串排列[1]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
炭疽病长期存在、覆盖面广，主要发生于夏季7-9月，8月最多。传染源为草场、土壤、患病动物分泌物排泄物及污染环境。可经消化道、皮肤和呼吸道传播。牛、羊等草食动物最易感，猪等杂食动物及人也可感染[1]。
1.2.2致病性
炭疽杆菌的毒力来自其毒力因子和能够形成的荚膜。毒力因子有三个主要组分：保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF），它们均由pXO1质粒编码。这三种组分组合形成炭疽毒素，炭疽毒素的毒性依赖于其抑制宿主免疫防御并建立全身性感染的能力，使细菌逃避免疫系统反应。荚膜由聚-D-谷氨酸组成，作为免疫攻击的保护屏障，防止吞噬作用，使炭疽杆菌能够在宿主体内继续繁殖[5]。
炭疽杆菌引起炭疽病，是一种人畜共患传染病。动物感染潜伏期1-7天，最长可达20天，临床分为四型：
（1）最急性型：常见于牛、羊，外观正常却突然倒地死亡，或伴痉挛、磨牙、呼吸困难、天然孔出血；
（2）急性型：病程1-3天，体温升高至42℃，精神亢奋后转为呼吸困难、反刍减少、便血，孕畜可能流产；
（3）亚急性型：病程3-8天，常见于马属动物，颈、胸、腹、会阴、乳房等体表发生炭疽病；
（4）慢性型：主要见于猪，症状不显著，多在屠宰后发现，可造成咽部发炎、淋巴结肿大、部分脏器出血坏死[1]。
图3 炭疽病症状
A：腿部炭疽[6]，B：脸部炭疽[6]，C：植物炭疽[7]
1.3检测方法
分子检测方法：Janse等[8]建立了多重实时荧光定量PCR（multiplex qPCR）检测方法用于环境及临床样本中炭疽杆菌的快速诊断。该方法针对炭疽杆菌的染色体靶标（sspE）及毒力质粒靶标（cya、capB）设计特异性引物与探针，并创新性地引入苏云金芽孢杆菌（B. thuringiensis）的cry1基因作为内对照（Internal Control），以监控核酸提取与扩增过程，排除假阴性结果。以单重qPCR为参比，引物序列见表1。结果显示，该多重qPCR检测灵敏度极高，扩增效率达94.5%-94.8%，对炭疽杆菌基因组DNA的检测限低至15.7 fg；特异性强，与蜡状芽孢杆菌群、鼠疫耶尔森菌及土拉弗朗西斯菌等近缘种无交叉反应。该方法快速、特异、灵敏，且通过内对照的共扩增有效降低了复杂环境样本中的假阴性风险，适合生物威胁样本的高通量筛查。
表1 炭疽杆菌多重PCR引物序列[8]
| 名称 | 引物序列（5′→3′） |
| sspE-F | CGACTGAAACAAATGTACAAGCAGTA |
| sspE-R | GCTCTGTTTTCAGTTGCAAATTCTG |
| cya-F | AGGTAGATTTATAGAAAAAAACATTACGGG |
| cya-R | GCTGCAGTAGGGATGGTATT |
| capB-F | AGCAAATGTGGAGTGATTGTAAATG |
| capB-R | AAAGTAATCCAAGTATTCACTTTCAATAG |
1.4典型案例
2025年刚果（金）维龙加国家公园暴发河马炭疽疫情。据4月5日以来当地工作人员在伊沙沙河流域发现并检测确认，疫情导致约50头河马死亡；刚果自然保育研究所通报的多头河马尸体经确认死因为炭疽。该事件表明，炭疽杆菌孢子可潜伏于水域周边土壤并在环境变化（包括水文环境改变）中重新活化，对与水源接触的野生动物及人群构成潜在传染风险[9]。
1.5防治对策
（1）加强水源保护：确保饮用水源的安全是首要任务。我们需要定期监测水源地，确保水质符合安全标准。同时，对于可能被污染的水源，应采取紧急措施，如暂停供水、进行消毒等。
（2）改善水处理工艺：现有的水处理工艺应进一步完善，以确保能够有效去除或杀死炭疽杆菌及其孢子。此外，还可以考虑采用新技术，如高级氧化、膜分离等，提高水处理的效率和安全性。
（3）加强监管和执法：对于可能产生炭疽杆菌污染的场所，如养殖场、实验室等，应加强监管，确保相关单位和个人遵守法律法规，防止炭疽杆菌的泄露和传播。对于违法行为，应依法严惩，以儆效尤。
（4）提高公众意识：通过宣传教育，提高公众对炭疽杆菌及其传播途径的认识，增强自我防护意识。例如，避免直接接触可能携带炭疽杆菌的动物或动物制品，不随意饮用未经处理的水等。
（5）建立应急响应机制：一旦发现炭疽杆菌污染事件，应迅速启动应急响应机制，包括启动应急预案、组织专业人员进行处理、及时向公众发布预警信息等，以确保能够及时、有效地应对炭疽杆菌污染事件。
（6）抗生素治疗：1）预防性使用：在炭疽病暴发后，可能暴露于炭疽杆菌的人群可以使用抗生素进行预防性治疗。2）治疗性使用：炭疽感染者应立即使用抗生素，如青霉素、多西环素或头孢菌素类药物进行治疗。
参考文献
[1] 郭佳怡. 动物炭疽病的诊断方法与防控措施. 吉林畜牧兽医, 2022, 43: 111-112.
[2] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/details_linked.aspx?pid=11748.
[3] Phoenix Network. https://news.ifeng.com/c/899xyEOtVvW.
[4] 360 Baike. https://baike.so.com/gallery/list?ghid=first&pic_idx=1&eid=5395950&sid=5633109.
[5] Nitika Sangwan, Aakriti Gangwal, Preksha Jain et al. Anthrax: Transmission, Pathogenesis, Prevention and Treatment. Toxins, 2025, 17: 56.
[6] National Center for Biotechnology Information. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK310474/.
[7] Baidu Baike. https://baike.baidu.com/en/item/Bacillus%20anthracis/1423119.
[8] Janse, Ingmar, Hamidjaja et al. Reliable detection of Bacillus anthracis, Francisella tularensis and Yersinia pestis by using multiplex qPCR including internal controls for nucleic acid extraction and amplification. BMC Microbiol, 2010, Vol.10: 314-325.
[9] 中国-非洲国家SPS合作信息网. https://www.chinaafricasps.org/zh/spsxx/yqqk/dzwyqybdt/695874617491525.shtml