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

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。

2000年5月,美國北達科他州某農場有4頭牛死亡。

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。

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。

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,裡面有個直徑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。

醫生給病人開了口服抗生素,並囑咐先觀察一下。

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。

炭疽的前世今生

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。

不死的芽孢

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。

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。

1884年,科赫提出了微生物致病理論的核心原則:

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。

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。

第三,經培養的微生物被轉移至健康動物體內後,動物將表現出感染的徵象。

第四,受感染的健康動物體內能分離出這種微生物。

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」。

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。

人類炭疽和動物感染密不可分

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。

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。

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。

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。

接觸動物皮毛而感染炭疽的風險很低,但仍偶爾發生。

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。

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。

「9·11白色粉末信件」事件

自「9·11」事件發生一周後的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」。

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。一周後,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。

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。

緊接著,受害者越來越多。

10月11日,出現第三位受害者。

10月12日,紐約廣播公司一名員工成為第四位受害者。

10月13日,美國媒體公司有5名員工感染。

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。

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,而且被人用專用的高級噴霧器噴塗在信上,讓人防不勝防。

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。

不怪美國政府緊張,在人類歷史上,炭疽實在是個難纏的角色。

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。

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%。

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。

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。很難想像如果不及時制止,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。

對於這樣恐怖的存在,總有人試圖把炭疽當作武器,並為此付出慘重代價。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後,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。

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。

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?

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。

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進行比較後,美

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