生物恐怖袭击指的是故意释放出病毒、细菌或其它微生物,以达到使人类、动物或植物致病致死的目的。历史上令人震惊的生物恐怖袭击事件如2001年在美国发生一起为期数周的生物恐怖袭击:有人把含有炭疽杆菌的信件寄给数个新闻媒体办公室以及两名参议员。这个事件导致5人死亡,22人被感染。
生物恐怖袭击性质恶劣、后果严重,当此类突发事件发生时,一点点相关的知识储备或许就能救人一命。疾病控制及预防中心按照历史事件、易于传播性、接触传染性、致死率、造成恐慌的能力、是否需要特殊的提前准备等因素将各类病原体及毒素进行了危险级别分类:A、B及C类,A类为危险系数最高的一类。
来自匹兹堡大学医学与公共卫生学院的Adalja博士等,就A类病原体引起的疾病及相关诊治预防措施进行了综述,文章于近期发表在NEJM杂志上。
炭疽热
在古代就有自然爆发的炭疽热出现并在世界范围内都有发现,也曾被用作生化武器。在2001年通过美国邮件传播的炭疽引起了有22例炭疽感染、5例死亡。
病因:炭疽热由感染可形成孢子、能分泌外毒素、革兰氏阳性的炭疽芽孢杆菌引起。这是一种由食草动物食用了存在土壤中的孢子并在消化道开始复苏的疾病。
在人类,有4种炭疽芽孢杆菌被鉴定出来:皮肤炭疽(最常见)、胃肠道炭疽、吸入炭疽(最致命)和注射炭疽。在所有4种炭疽中,最初的临床表现都是由细菌分泌的毒素引起。
(1) 皮肤炭疽
炭疽芽孢杆菌中最常见、最不致命的类型。当炭疽孢子穿透破损皮肤后出现。若不予治疗,炭疽热病死率低于1%。但在少数案例中也可扩散至全身而具有高致命性。
图A 示皮肤炭疽典型临床表现:炭黑色焦痂
临床表现:潜伏期1-12天,之后在接种的部位出现瘙痒性丘疹,进展形成水疱或脓肿,最后变成无痛、炭黑色的焦痂(炭疽的名字由此而来)。感染部位有明显水肿以及淋巴结肿大和发热。
(2) 胃肠道炭疽
如不加以治疗,病死率高达60%。
病因:在食用感染了胃肠道炭疽的动物后出现。
分期:口咽期和口咽部以下的消化道期。
临床表现:潜伏期约3天,之后出现口或食道溃疡、颈淋巴结肿大、吞咽困难。发热和全身症状也存在;
出现腹痛、恶心、呕吐、血性腹泻及腹部膨胀则表明进入口咽以下消化道期。
(3) 注射炭疽
以皮肤病变为特点,此皮肤病变可快速进展、需要手术清创。扩散引起全身症状包括脑膜炎和休克。和皮肤炭疽不同,注射炭疽在皮肤上不形成炭黑色的焦痂。即使予以治疗病死率也高达34%。
(4) 吸入炭疽
炭疽中最致命的的一种,由吸入炭疽孢子其后孢子在肺部繁殖引起,孢子还可通过气溶胶形式释放出去。吸入炭疽的致死率可高达90%。
潜伏期少于1天和长达6周、9周都有报道。
临床表现:疾病开始以似流感症状出现,但与流感不同在于其无流鼻涕的症状,这一阶段维持数小时至数天。过了这一阶段,疾病进展至严重期:高热、休克、呼吸窘迫。
吸入炭疽病不引起肺炎,虽然如此也可以进展至急性呼吸窘迫综合征。可出现出血性中膈炎和心包积液。扩散至脑膜可引起出血性脑膜炎,也是炭疽引起的全身症状中很常见的并发症,出现比例约50%,这一并发症可引起更高的病死率。在2001年的生物恐怖袭击中,所有表现有脑膜炎的人均死亡。
炭疽热诊断
(1)尽管临床疑诊极为重要,诊断仍需要实验室确证,因为临床证据可能与其他感染疾病相重叠。
炭疽芽胞杆菌生长迅速,对有全身性症状的病人可实行血培养,PCR也有助于诊断。
(2)胸片可表现为纵隔增宽、胸膜积液或均有,也因积液而有明显的渗入、肺不张及急性呼吸窘迫综合征的早期持续改变:
图B 示感染炭疽杆菌的胸片改变
另外,许多病人胸部在CT上也可表现有特征性高密度纵隔淋巴结病。超声心动图可利于显示心包积液。
炭疽热治疗
尽管细菌耐药性限制了治疗方案的选择,仍有一些抗菌药对炭疽芽孢杆菌有效。由于该疾病是毒素介导的,抑制蛋白合成或使毒素失活成为主要的治疗途径。
治疗方案的选择是基于疾病的分类来的,可分为局部皮肤疾病类型和全身性症状类型。
(1)不复杂的皮肤炭疽可口服氟喹诺酮类(环丙沙星、左氧氟沙星或莫西沙星)或多西环素。
如果病菌分型明确且对青霉素敏感,可用青霉素。
建议治疗应持续7-10天。但如果发现感染人数众多、吸入炭疽孢子可能已出现,则应延长治疗至60天以覆盖细菌定植全程。
(2)理想条件下,有全身性症状的炭疽热应在重症监护病房中进行治疗:机械性通气、血液动力学监测、液体复苏、血管加压支持、深静脉血栓预防、胃肠道出血的预防都应提供,与脓毒血症的标准化流程一致。
a. 炭疽特异性的治疗包括合并抗菌治疗。
如果未排除脑膜炎,CDC推荐包括氟喹诺酮类(如环丙沙星)、一种抑制蛋白合成的药(如利奈唑胺)、以及一种可透过中枢神经系统的药(如美罗培南)进行合用。如果排除脑膜炎,推荐氟喹诺酮类和利奈唑胺/克林霉素。当炭疽脑膜炎确证后,应使用糖皮质激素,按照细菌性脑膜炎的标准流程治疗,维持2-3周。
b. 由于有研究表明使用抗血清治疗有收益,针对炭疽毒素的抗体可作为合并治疗方案。
有2种可用的基于抗体的治疗:raxibacumab和炭疽免疫球蛋白。CDC推荐出现全身性炭疽热的病人使用抗毒素治疗。然而,目前还很难确定这一合并治疗可获得怎样的益处。
c. 另外一种推荐的合并治疗方案是排出胸膜积液、腹水和心包积液,这些都负载大量毒素。
预防炭疽杆菌感染
炭疽杆菌感染并不会进行人与人之间的传播。
疫苗:炭疽吸附疫苗(AVA)是FDA批准的用于预防炭疽的疫苗,推荐肌肉注射,共注射6针,首次注射后每年加强注射。
对于暴露后预防,推荐进行3个不同剂量的AVA注射,应合并抗菌治疗。环丙沙星和多西环素首选。预防时间上,对于吸入炭疽孢子可长达60天。
天花
天花是一种病毒性疾病,已被消灭。致死率近25%,严重并发症可致盲。
主要特点:感染天花病毒主要通过液滴和气溶胶性暴露所致。潜伏期10-14天,之后发热和持续性症状开始出现。在发热1-4天后开始出现皮疹,皮疹离心,同步性在数周内由斑点进展至丘疹、进而至水疱、至脓包、至结痂。
图C 示感染天花病毒后的皮肤改变
诊断天花
当出现特征性发热性皮疹时,往往开始怀疑天花感染。确切性诊断基于血清学检验、细胞培养、PCR或电子显微镜结果。由于单个病例就可代表公共安全,当初步怀疑为天花病毒感染时就应立刻预警。
治疗天花
目前尚无FDA通过的天花治疗方案。但有2个后期研发的药物,尚未使用。
预防:基于有效的疫苗,目前的疫苗ACAM2000可经皮单剂量使用。暴露后、皮疹出现前可终止或减轻临床表现。
新一代疫苗LC16和Imvamune表现出良好的安全性和免疫原性,但都还未得到FDA批准使用。
天花具有传染性。感染天花病毒的患者应进行隔离。
肺炎性鼠疫
肺炎性鼠疫由感染由蚤传播的鼠疫耶尔森菌所致。
鼠疫耶尔森菌在世界范围内都有发现,可引起严重疾病:淋巴腺鼠疫(最为常见,即黑死病,如下图D)、败血性鼠疫和肺炎性鼠疫。此处讨论肺炎性鼠疫。
图D 示淋巴腺鼠疫,可见腋窝淋巴结肿大
肺炎性鼠疫主要特点:早期表现与其他肺炎类似,很难与其他肺炎区分。咯血是唯一特征,可能会出现,进展至呼吸衰竭、死亡的速率远快于普通的肺炎。
诊断:由于临床表现不特异,诊断很大程度依赖于细菌培养结果。痰液、血液、淋巴结抽出物可有阳性培养结果。胸片可示严重肺炎。血清学试验也有一定帮助,但在快速进展的病例情况下作用不大。
治疗:尚无疫苗。治疗包括10天的氨基糖胺类抗生素(如链霉素和庆大霉素)。多西环素为二线治疗方案。越来越多人倾向使用氟喹诺酮类药物作为初始治疗方案,为期7天的多西环素或环丙沙星可作为暴露前预防。可通过唾液在人与人间传播,所以对所有感染者都应唾液隔离。
肉毒中毒
肉毒中毒是由革兰氏阳性、可形成孢子的肉毒杆菌的毒素引起的疾病。有多种肉毒杆菌存在,包括婴幼儿、伤口、胃肠道、医源性和吸入性肉毒杆菌。
主要特点:吸入肉毒杆菌毒素后近6小时,暴露者出现下行性瘫痪(图E),伴有头颅神经障碍的症状如复视、吞咽困难、瞳孔散大、上眼睑下垂。可进展至通气衰竭而需要机械性通气,无发热及中枢改变。
图E 示肉毒杆菌暴露后出现的下行性瘫痪
诊断:很大程度上依赖于临床表现,通过小白鼠生物法(细菌培养或实验检测血液或粪便中的毒素)确诊。目前有8种已知的毒素分型A-H。
治疗:没有疫苗。
来源于马的七价抗毒素通过了FDA批准。如果诊断为吸入性肉毒中毒,则应注意任何呼吸衰竭的症状同时考虑ICU管理、启动机械性通气。
兔热病
兔热病由感染一种革兰氏阳性菌-土拉弗朗西斯菌所致。可由感染的动物或蜱叮咬传染而来,很少剂量就可以引起感染。也有多个分型存在,然而蓄意性释放该病菌往往引起肺炎性兔热病而不是更常见的腺体溃烂型(图F)。
图F 示溃烂型兔热病
肺炎性兔热病的主要特点:潜伏期一般3-5天,可表现为与社区获得性肺炎类似的症状,包括发热、咳嗽、呼吸困难。然而出血性休克、急性呼吸窘迫综合征及呼吸衰竭可继发出现。由于没有可区分的特点,临床疑似度必须很高。
诊断:可通过培养诊断,需要使用丰富营养的培养基。免疫荧光染色、血清学检测及PCR可帮助诊断。另外,由于兔热病杆菌有很高的可感染特性,实验人员应在合理的生物安全环境下进行相关操作。胸片结果无特殊表现,可有持续性肺炎的相应表现。
治疗与预防:目前尚无疫苗,治疗兔热病由为期10天的氨基糖苷类抗生素(如链霉素或庆大霉素)治疗。环丙沙星和多西环素也为备选治疗方案。对于预防,为期7天的多西环素或环丙沙星可。