【第三十七讲】布鲁菌：危险的“球杆菌”
华山大众传染病学50讲-第三十七讲
“追寻生命本质，探索前进之路”，欢迎来到“华山大众传染病学50讲”，让我们每周学习一个传染病案例，通过一年的时间轻松掌握常见的传染病知识。
有这么一种细菌，起初被当成了球菌，后来又被归为杆菌，既能感染人，又能感染动物，不但十分容易感染实验室人员，还曾被当作生物武器进行开发研究，目前在全球的流行率依旧居高不下。是何等本领让其如此神通广大呢？让我们还是从一个案例开始看起。
暴发案例
1999年 美国 新罕布什尔州
一名居住在新罕布什尔州的38岁女性在入住医院前几天出现不适，症状包括头痛，发烧，发冷，腹泻和烦躁不安。1999年3月25日，她被送往新罕布什尔州的A医院，在那里她被诊断出患有布鲁菌病。她的疾病进展超过3天，需要机械通气治疗呼吸衰竭。
在第22天，经过3周的重症监护，患者被转移到马萨诸塞州波士顿的医院B。医院工作人员询问了家庭成员，他们没有报告有符合患者临床疾病的病原体的接触史。
在第24天，患者的家属向医院工作人员报告，患者的病情可能是由于其男友在公寓内存放的“实验室研究”和“培养物”造成的。她的男友被描述为是一名研究海洋生物学的外国人，他以前曾在当地大学工作过，但最近又回到了他的国籍国。
在第25天，患者的家人将实验室中的培养瓶、培养皿和培养基从患者的公寓带到医院B。有几种含有明确的透明液体，有些还标有20世纪80年代的日期。第27天，B医院的感染控制人员被告知了实验室培养基的鉴定结果。
第28天，疾病控制和预防中心（CDC）和新罕布什尔州卫生与人类服务部（NHDHHS）获得通知。NHDHHS没有通过其被动监测系统收到布鲁菌病的报告。在回应病例报告时，NHDHHS联系了医院感染控制护士，但在前几周内没有发现新罕布什尔州南部发生异常发热性疾病的其他病例。
在第33天，在B医院，患者死于成人呼吸窘迫综合征。公共卫生当局要求进行尸检；然而，生物恐怖主义威胁的可能性引起了医院病理学工作人员的关注，因此尸检被推迟了。
让我们一起来思考以下问题
除了布鲁菌之外，还列出了几种可能在公寓里培养的疾病及其病原体，这些病原体也可能导致该患者的临床症状。
您如何确定女性的疾病是否是由布鲁菌感染引起的？
您如何发现布鲁菌病的潜伏病例？
布鲁菌是如何传播的？
如果这是生物恐怖主义事件，那么您将公开实施哪两项高优先级活动以帮助最大限度地减少威胁？
古老而危险的疾病
布鲁菌病，特别是由布鲁菌引起的布鲁菌病，是一种古老的疾病，但却是世界上最常见的人畜共患疾病，在一些国家，每年发生的病例超过50万例，流行率超过每10万人10例。
布鲁菌病通过接触感染动物(如绵羊、牛、山羊、猪或其他动物)的体液传播，或来源于感染动物的食物制品(如未经巴氏消毒的牛奶和奶酪)而传播至人。
大部分人体布鲁菌感染都是由羊布鲁菌引起。由羊布鲁菌引起的人类布鲁菌病是全世界最常见的人畜共患病。牛布鲁菌、猪布鲁菌和犬布鲁菌也能导致人类感染。
这种感染似乎正卷土重来；据估计，每年布鲁菌感染个体的数量可能高达报道病例500,000例的26倍。
主要流行地区
主要的流行地区包括位于地中海盆地、波斯湾和印度次大陆的国家，以及墨西哥以及中美洲和南美洲的部分地区。已出现的新疫区包括前苏联亚洲共和国中的多个国家(如哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦)以及巴尔干半岛。
中国的流行现状
布鲁菌病被中华人民共和国疾病控制和预防中心列为乙类传染病，并被中国畜禽疾病预防和控制列为II类重点疾病。值得注意的是，布鲁菌病的地理分布动态变化，新的流行区域在全球范围内出现或重新出现。因此，作为一种重新出现的传染病，人类布鲁菌病需要在许多地区进行强有力的监测。
在中国，人类布鲁菌病于1905年首次报道。自1950年以来，对布鲁菌病的流行病学特征进行了连续调查。在20世纪80年代之前，布鲁菌病的发病率在动物和人类中相当严重，后来下降。从1990年到2001年，动物布鲁菌病的发病率保持不变，但人类布鲁菌病的发病率大大增加。
2008年，在19个省建立了21个动物和人类布鲁菌病监测点，以密切监测/预防疾病的发病。已经开发了几种疫苗用于疾病预防和控制，例如布鲁菌S2，牛布鲁菌S19和羊布鲁菌M5。值得注意的是，中国是少数几个使用疫苗预防人类布鲁菌病的国家之一（牛布鲁菌 104 M）。然而，人类布鲁菌病的流行病学情况在近15年来却变得更加严重。
中国历年报告的布鲁菌病在2000年后呈现明显上升趋势
布鲁菌病会有哪些表现
典型的临床表现
布鲁菌病可影响任何器官或器官系统，并且90％的患者具有周期性（波动性）发热。布鲁菌病的临床表现还包括盗汗、不适、厌食、关节痛、乏力、体重减轻和抑郁。
患者可能主诉多次发热，而不伴其他客观表现。症状可突然发作或隐匿性发作，在数日至数周内发展。肌肉骨骼系统和泌尿生殖系统是最常受累的部位。1%-2%的患者会发生神经型布鲁菌病、心内膜炎及肝脓肿。
高达20％的病例可能有泌尿生殖器受累;睾丸炎和附睾炎是最常见的。神经症状包括抑郁和精神疲劳。心血管受累可包括导致死亡的心内膜炎。
慢性布鲁菌病难以界定;治疗的长度，类型和反应是可变的。可能发生局部感染。不应接受献血者的献血。
先天性感染的婴儿可表现出低出生体重，发育不良，黄疸，肝肿大，脾肿大，呼吸困难以及败血症的一般症状（发烧，呕吐）。有些病例无症状。
何时应该考虑感染布鲁菌可能
在非流行区域，若患者存在不明原因发热和非特异性症状，且有可能的暴露源时(如，接触动物组织、摄入未经巴氏消毒的奶或奶酪)，则应考虑布鲁菌病的诊断。
在流行区域，只要患者存在不明原因发热和非特异性症状，均应该将布鲁菌病列入鉴别诊断范围。
细菌学与诊断
短小的阴性杆菌
布鲁菌是不能运动的需氧短小杆菌，兼性细胞内寄生，其直径和长度分别为0.5-0.7μm和0.6-1.5μm。革兰染色表现为单个的短小革兰阴性球杆菌。除了导致兔热病的土拉弗朗西斯菌之外，布鲁菌可能是临床实验室中可见的最小革兰阴性微生物。布鲁菌无荚膜、芽孢和鞭毛。
大多数菌株的生长需要复合培养基，培养基中添加血清或血液可促进其生长。最适生长温度为35-37℃，牛种布鲁菌和猪种布鲁菌的某些生物型需要补充二氧化碳。
布鲁菌是可以从Castaneda培养基或骨髓中的血培养物中分离出来的。细菌生长缓慢，可能需要长时间孵育（长达六周），因为它们生长缓慢，但在现代自动化机器上，培养物通常在7天内显示出阳性结果。
在革兰染色上，它们显示为革兰阴性球杆菌的致密团块，并且非常难以鉴定。
近年来，基于病原体遗传成分的分子诊断技术变得越来越流行。
菌落直径通常为0.5-1.0mm，隆起于培养基表面，中间凸起，整个菌落边缘完整，表面光滑有光泽
血清学检测
试管凝集试验：当临床病情符合的情况下，滴度> 1:160的血清凝集支持布鲁菌病的诊断。在4至12周内证明凝集抗体增加或减少四倍或更多，可为诊断提供更有力的证据。
ELISA可能是第二常见的血清学方法。与血培养相比，ELISA的灵敏度为100％，但与ELISA以外的血清学检测相比仅为44％。特异性> 99％。在一项包括75名布鲁菌病患者的研究中，5名患者的ELISA结果阳性而凝集试验阴性。
传播与预防
传播途径
布鲁杆菌在家畜中的传播是由与牛奶，尿液和生殖器官的接触引起的，这些器官或体液集中了致病微生物。宿主包括水牛和其他动物，但主要是牛。
在人类中，该疾病来自未经巴氏消毒的牛奶和产品或未煮熟的肉类（消费者），吸入感染性气溶胶（实验室工作人员），意外皮肤渗透或磨损（农民，屠宰场工人和兽医），以及（很少）结膜接触，输血，经胎盘和人与人之间的关系。
体外存活与灭活
在8℃条件下，布鲁菌可在牛奶中存活长达2天，而在冻肉中则可存活长达3周，在山羊奶酪中则可长达3个月。如果土壤潮湿，则随动物排泄物排出的布鲁菌可维持存活的时间超过40天。布鲁菌对热、电离辐射、最常用的消毒剂及巴氏消毒法均敏感。
实验室感染
实验室感染布鲁菌病很常见。对布鲁菌培养物进行操作的实验室工作人员有很高的布鲁菌病感染风险，会因意外事件、气溶胶吸入和/或实验室预防措施不恰当而感染。实验室相关感染占报道病例的2%。
在一篇实验室相关性感染的回顾性研究中，布鲁菌属感染大约占所有实验室性感染的8%，实验室细菌性感染的16%以及实验室感染死亡病例的4%。
对于所有涉及到布鲁菌培养物的操作，都推荐使用生物安全等级3(BSL-3)的操作、密封装置和密封设备，并且应预先将布鲁菌病的诊断可能性告知于实验室工作人员，以实现适当的诊断性预防措施。
防护严密的BSL3实验室用于培养分离布鲁菌
曾经的生物武器
因为布鲁菌是一种极具感染性的病原体并且可以作为气溶胶传播，因此它成为美国前进攻性BW计划中的第一个武器。到1955年，美国在阿肯色州的派恩布拉夫阿森纳为空军生产布鲁菌的混凝土集束炸弹。布鲁菌作为武器的发展于1967年停止，理查德尼克松总统后来于1969年11月25日禁止发展所有生物武器。
人们也可能被吸入受污染的灰尘或气溶胶感染，因此，疾病预防控制中心将布鲁菌物种标记为高度可武器化。
预防
通过使用牛布鲁菌菌株19和羊布鲁菌株Rev 1进行免疫来控制家畜中的疾病
在幼牛中接种疫苗有助于保护，但不能提供完全有效性
牛奶的常规巴氏杀菌
在实验室中，严格的生物安全预防措施
布鲁菌的古老历史
从“马耳他热”开始
在“马耳他热”这个名称下，现在称为布鲁菌病的疾病首先在19世纪50年代在马耳他的克里米亚战争期间引起了英国医务人员的注意。
19世纪和20世纪初，马耳他热病对马耳他的英国军队造成了严重的健康问题，造成6000多起病例和574人死亡。
1860年，马耳他的英国陆军助理外科医生 J.A. Marston首次准确描述了他称之为“地中海胃潴留热”的疾病。
英国助理外科医生Marston是第一个描述该病的人
病原体与疾病之间的因果关系最初是由David Bruce于1887年建立的。David Bruce当时将分离到的病原体归类为球菌。
David Bruce（中），地中海热病委员会成员
David Bruce爵士从在马耳他死于马耳他热的英国士兵中分离出羊布鲁菌。接触布鲁菌后，人类通常在出现症状之前有两到四周的潜伏期，其中包括急性起伏发热（> 90％的所有病例），头痛，关节痛（> 50％），盗汗，疲劳和厌食症。后来的并发症可能包括关节炎或附睾 - 睾丸炎，脊椎炎，神经细胞病，肝脓肿和心内膜炎，后者可能致命。
David Bruce爵士，布鲁菌病的名字来源
1897年，英国军队病理学家A.E. Wright开展了试管凝集试验，诊断该疾病。
1905年，马耳他科学家和考古学家Themistocles Zammit博士将未经高温消毒的山羊奶确定为波状发热的主要病因。
马耳他科学家和考古学家Themistocles Zammit
Themistocles Zammit爵士于1904年至1906年对布鲁菌病进行研究的实验室，位于马耳他瓦莱塔的Castellania
牛自发流产的罪魁祸首
1897年，丹麦兽医Bernhard Bang将一种杆菌作为加重牛自发流产的病原体进行了分离，并命名为流产杆菌。并将“孟氏疾病”这一名称赋予了这种疾病。当时，没有人知道这种杆菌与马耳他热病的病原菌有关。
牛自发流产的罪魁祸首
丹麦兽医Bernhard Bang
在20世纪10年代后期，美国细菌学家Alice C. Evans正在研究流产杆菌，并逐渐意识到它与布鲁斯球菌几乎无法区分。短杆与长圆形的形态界线解释了以前的杆菌/球菌的区别（即这些“双型”病原体既不是球菌，也不是杆菌，而是一种球杆菌）。
鉴于球菌和杆菌形态之间的“球杆菌”
细菌学家Alice C. Evans
众所周知，Bang Bacillus在美国奶牛中是一种地方性疾病，牛群经常发生传染性流产。在发现导致奶牛流产的细菌肯定几乎和马耳他热的致病菌相同之后，Evans想知道为什么在美国没有广泛诊断或报告马耳他热。
她开始怀疑是否有许多模糊定义的发热性疾病实际上是由于饮用生的（未经高温消毒的）牛奶引起的。1918年，她最终将流产杆菌（牛布鲁菌）和马耳他微球菌联系起来，并将它们放入杆菌科中。
巴氏消毒法大大降低了人感染的风险
在20世纪20年代，这个假设被证明是正确的。这些疾病从得到诊断和治疗胃肠道不适范围误诊和发热疼痛的情况中得到证实，有的甚至是致命的。细菌科学的这一进步引发了美国乳制品行业的广泛变革，以改善食品安全。这些变化包括制定巴氏杀菌标准，并大大加强了奶牛场奶场的清洁标准。虽然这些额外增加的费用一开始引起了业界的延迟和怀疑，但新的卫生规则最终成为常态。
Louis Pasteur创建的巴士消毒法改变了时代
在Evans的工作之后的几十年里，这个以Bruce名字命名的这个属被称为Brucella，并被发现含有几种具有不同毒力的物种。“布鲁菌病”这个名字逐渐取代了19世纪的地中海热和马耳他热。
那些曾用名
这些过时的名字以前曾用于布鲁菌病：
克里米亚热
塞浦路斯热
直布罗陀热
山羊热
意大利热
那不勒斯热
最后总结一下，布鲁菌病是一种人畜共患性感染，通过接触感染动物(如绵羊、牛、山羊、猪或其他动物)的体液传播，或来源于感染动物的食物制品(如未经巴氏消毒的牛奶和奶酪)而传播至人。人可通过皮肤破损处直接接种、吸入感染性气溶胶、摄入污染食物感染布鲁菌。布鲁菌病是最常被报道实验室获得性细菌感染之一，需要做好严密的防护措施以避免意外感染发生。
您还能举出几种可能会被当做生物武器的细菌病原体吗？请您在留言区留言，和大家一起交流。如果您觉得本讲对您有帮助也请您在朋友圈分享给您的朋友，大家一起学习传染病知识。
编写 王新宇
编辑 王新宇
校对 王新宇
图片来自网络
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