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炭疽は、バチルス・アントラシスまたはバチルス・セレウス・ビオバー・アントラシスという細菌 によって引き起こされる感染症です。[ 2 ]感染は通常、皮膚との接触、吸入、または腸管吸収によって起こります。[ 9 ]症状の発現は、感染後1日から2か月の間に起こります。[ 1 ]皮膚型では、周囲が腫れた小さな水疱が現れ、多くの場合、中心部が黒い無痛性の潰瘍に変わります。 [ 1 ]吸入型では、発熱、胸痛、息切れが見られます。[ 1 ]腸管型では、下痢（血液が混じる場合もあります）、腹痛、吐き気、嘔吐が見られます。[ 1 ]
米国疾病予防管理センターによると、皮膚炭疽の最初の臨床記述は、1752年にマレ、1769年にフルニエによってなされた。[ 10 ]それ以前は、炭疽は歴史的な記録の中でしか記述されていなかった。ドイツの科学者ロベルト・コッホは、炭疽の原因菌としてバチルス・アントラシスを初めて特定した。 [ 10 ]
炭疽は、感染した動物製品によく見られる細菌の胞子との接触によって広がります。[ 11 ]接触には、吸入、摂取、または皮膚の傷口からの接触が含まれます。[ 11 ]通常、人から人へ直接感染することはありません。[ 11 ]リスクの高い集団には、動物や動物製品を扱う人、軍人などが含まれます。[ 3 ]診断は、血液中の抗体または毒素の検出、あるいは感染部位からの検体の培養によって確定できます。 [ 4 ]
炭疽ワクチンは、感染リスクの高い人に推奨されます。[ 3 ]過去に感染が発生した地域では、動物に炭疽ワクチンを接種することが推奨されます。[ 11 ]曝露後、シプロフロキサシン、レボフロキサシン、ドキシサイクリンなどの抗生物質を2か月間投与することでも感染を予防できます。[ 5 ]感染が発生した場合は、抗生物質と場合によっては抗毒素で治療します。[ 6 ]使用する抗生物質の種類と数は、感染の種類によって異なります。[ 5 ]広範囲に感染している場合は、抗毒素が推奨されます。[ 5 ]
まれな病気であるヒト炭疽は、アフリカ、中央アジア、南アジアで最もよく見られます。[ 12 ]南ヨーロッパでは大陸の他の地域よりも頻繁に発生し、北ヨーロッパと北アメリカではまれです。[ 13 ]世界全体では、少なくとも年間2,000例が発生し、米国では年間約2例です。[ 8 ] [ 14 ]皮膚感染は症例の95%以上を占めます。[ 7 ]治療なしの場合、皮膚炭疽による死亡リスクは23.7%です。[ 5 ]腸管感染の場合、死亡リスクは25～75%ですが、呼吸器炭疽は治療しても死亡率が50～80%です。[ 5 ] [ 7 ] 20世紀までは、炭疽感染により毎年数十万人の人や動物が死亡していました。[ 15 ]草食動物では、放牧中に胞子を食べたり吸い込んだりすることで感染します。[ 12 ]人間は、感染した動物を殺したり食べたりすることで感染する可能性があります。[ 12 ]
いくつかの国や非国家主体が炭疽菌を兵器として開発してきた。[ 7 ]炭疽菌は1916年以来、生物兵器やバイオテロに使用されてきた。兵器化された炭疽菌の散布方法として考えられるのは、空中散布や家畜を介した散布などである。第二次世界大戦中、炭疽菌は大日本帝国の731部隊によって中国に対して開発・使用され、イギリスのナチス・ドイツに対する計画でも研究された。ソ連、アメリカ、イラクの生物兵器計画では、兵器化された株が開発された。1975年、生物兵器禁止条約は生物兵器の「開発、生産、備蓄」を禁止した。それ以来、炭疽菌はバイオテロに使用されており、 2001年のアメリカでの炭疽菌攻撃や、 1993年のオウム真理教による日本の事件などが挙げられる。
英語名は、炭を意味するギリシャ語のanthrax（ἄνθραξ ） [ 16 ] [ 17 ]に由来し、エジプト語に語源を持つ可能性があり[ 18 ]、皮膚炭疽病に感染した人が発症する特徴的な黒い皮膚病変に由来する。鮮やかな赤い皮膚に囲まれた中央の黒い痂皮は、古くからこの病気の典型として認識されてきた。英語で「anthrax」という単語が初めて記録されたのは、1398年に翻訳されたバルトロメウス・アングリクスの著作『De proprietatibus rerum 』 （物の性質について、1240年）である[ 19 ] 。
炭疽病は歴史的に、その症状、発生場所、感染しやすいと考えられていた集団を示すさまざまな名前で知られていました。それらには、シベリアペスト、カンバーランド病、炭疽病、脾臓熱、悪性浮腫、羊毛選別病、ブラッドフォード病などがあります。[ 20 ]
皮膚炭疽は、皮を運ぶ人の病気としても知られており、炭疽が皮膚に発生するものです。これは最も一般的（症例の90%以上）で危険性が最も低い形態です（治療すれば死亡率は低く、治療しなければ死亡率は23.7%）。[ 21 ] [ 5 ]皮膚炭疽は、おできのような皮膚病変として現れ、最終的には黒い中心部（痂皮）を持つ潰瘍を形成します。黒い痂皮は、感染部位に黒く、通常は黒い点として集中する、刺激性でかゆみを伴う皮膚病変または水疱として現れることが多い（パンのカビにやや似ている）。一般的に、皮膚感染は、胞子が侵入した部位で、曝露後 2 ～ 5 日後に発生する。あざや他のほとんどの病変とは異なり、皮膚炭疽感染は通常痛みを伴わない。近くのリンパ節が感染し、赤くなり、腫れて痛むことがある。すぐに病変の上に痂皮が形成され、数週間で剥がれ落ちる。完全な回復にはさらに時間がかかる場合がある。[ 22 ]皮膚炭疽は、通常、B. anthracis胞子が皮膚の切り傷から侵入したときに発生する。この形態は、人間が感染した動物や動物製品を扱ったときに最もよく見られる。[ 23 ]
2009年12月、スコットランドのグラスゴーとスターリング地域でヘロインを注射する人々の間で炭疽病が発生し、14人が 死亡した。[ 24 ]これは、1960年以来、英国で記録された最初の非職業性ヒト炭疽病の発生であった。 [ 24 ]炭疽菌の発生源は、アフガニスタンでヘロインを骨粉で希釈したことであると考えられている。 [ 25 ]注射炭疽は、黒い部分を除いて皮膚炭疽と似た症状を示す可能性があり、[ 26 ]また、筋肉の深部まで感染し、より速く広がる可能性がある。[ 27 ]このため、認識と治療が難しくなることがある。
吸入炭疽は通常、曝露後1週間以内に発症しますが、最長2か月かかる場合もあります。[ 28 ]発症後最初の数日間は、ほとんどの人が発熱、悪寒、倦怠感を呈します。[ 28 ]これらの症状には、咳、息切れ、胸痛、吐き気や嘔吐が伴う場合があり、吸入炭疽をインフルエンザや市中肺炎と区別することが困難になります。[ 28 ]これはしばしば前駆期と呼ばれます。[ 28 ]
翌日かその翌日には、息切れ、咳、胸痛がより一般的になり、吐き気、嘔吐、意識状態の変化、発汗、頭痛など胸部以外の症状が約3分の1以上の人に現れます。[ 28 ]上気道症状はわずか4分の1の人にしか現れず、筋肉痛はまれです。[ 28 ]意識状態の変化や息切れは一般的に人々を医療機関に向かわせ、病気の劇症期を示します。[ 28 ]
肺自体ではなく、まず胸部のリンパ節に感染し、出血性縦隔炎と呼ばれる状態となり、胸腔内に血性液体が蓄積して呼吸困難を引き起こします。第2段階（肺炎）は、感染がリンパ節から肺に広がったときに起こります。第2段階の症状は、第1段階から数時間または数日後に突然現れます。症状には、高熱、極度の呼吸困難、ショック、致死的な場合は48時間以内に急速に死亡することが含まれます。[ 29 ]
胃腸感染症は、炭疽菌に感染した肉を摂取することによって引き起こされることが最も多く、下痢（場合によっては血便を伴う）、腹痛、腸管の急性炎症、食欲不振を特徴とする。[ 30 ]まれに吐血することもある。腸、口、喉に病変が見られる。細菌が胃腸系に侵入すると、毒素を作り続けながら血流に乗って全身に広がる。[ 31 ]
炭疽菌は、大きさ約 1 × 9 μmの桿状グラム陽性通性嫌気性細菌です[ 32 ] [ 2 ] 。1876 年にロベルト・コッホが感染した牛から血液サンプルを採取し、細菌を分離してマウスに接種した際に、病気を引き起こすことが示されました[ 33 ] 。この細菌は通常、土壌中で胞子の形で休眠しており、この状態で数十年生存することができます。草食動物は、特に粗い、刺激性のある、またはとげのある植物を食べているときに、放牧中に感染することがよくあります。植物が消化管内に傷を作り、細菌の胞子が組織に侵入することを可能にするという仮説があります。摂取されたり、開いた傷口に入れられたりすると、細菌は動物または人間の体内で増殖し始め、通常は数日または数週間以内に宿主を死に至らしめます。胞子は組織への侵入部位で発芽し、その後循環によってリンパ管に広がり、そこで細菌が増殖する。[ 34 ]
細菌による2つの強力な外毒素と致死毒素の産生が死を引き起こします。獣医師は、突然の死と、体腔から滲み出る暗く凝固しない血液によって、炭疽菌による死亡の可能性を判断できることがよくあります。死後、体内の炭疽菌のほとんどは、死後数分から数時間以内に嫌気性細菌によって競合に負けて破壊されますが、滲み出る血液や死体を開けることによって体外に逃げ出した炭疽菌の栄養体は、丈夫な胞子を形成することがあります。これらの栄養体は伝染性はありません。[ 35 ]栄養体1つにつき1つの胞子が形成されます。胞子形成の引き金は不明ですが、酸素分圧と栄養不足が関与している可能性があります。一度形成されたこれらの胞子は、根絶するのが非常に困難です。[ 36 ]
草食動物（そして時折人間）の吸入感染は、通常、吸入された胞子が気道を通って肺の小さな空気袋（肺胞）に運ばれることから始まります。胞子は肺の貪食細胞（マクロファージ）に取り込まれ、細い血管（リンパ管）を通って胸腔中央部（縦隔）のリンパ節に運ばれます。炭疽菌の胞子と菌が胸腔中央部に損傷を与えると、胸痛や呼吸困難を引き起こすことがあります。リンパ節に入ると、胞子は発芽して活性菌となり、増殖して最終的にマクロファージを破裂させ、さらに多くの菌を血流に放出し、全身に運ばれます。血流に入った菌は、致死因子、浮腫因子、防御抗原という3つのタンパク質を放出します。これら3つはそれぞれ単独では毒性はありませんが、それらが組み合わさると人間にとって非常に致命的になります。[ 37 ]保護抗原は、他の2つの因子と結合して、それぞれ致死毒素と浮腫毒素を形成します。これらの毒素は、宿主の組織破壊、出血、および死の主な原因物質です。抗生物質の投与が遅すぎると、抗生物質が細菌を根絶したとしても、桿菌によって産生された毒素が致死量レベルで体内に残るため、一部の宿主は依然として毒血症で死亡します。[ 38 ]
炭疽菌は腸（消化管）、肺（肺）、または皮膚（皮膚）から人体に侵入し、侵入部位によって異なる臨床症状を引き起こします。[ 14 ]炭疽菌は通常、感染した人から感染していない人に広がることはありません。[ 14 ]病気が人の体に致命的である場合、その体内の炭疽菌の塊は他の人への感染源となる可能性があり、さらなる汚染を防ぐために特別な予防措置を講じる必要があります。[ 14 ]肺炭疽は、治療せずに放置すると、ほぼ常に致命的です。[ 14 ]歴史的に、肺炭疽は羊毛を選別する人々の職業上の危険であったため、羊毛選別者の病気と呼ばれていました。[ 39 ]今日では、この形態の感染は工業化された国では極めてまれです。[ 39 ]皮膚炭疽は最も一般的な感染形態ですが、3つの感染形態の中で最も危険性が低いものです。[ 9 ]胃腸炭疽は治療せずに放置すると致命的になる可能性が高いが、非常にまれである。[ 9 ]
炭疽菌の胞子は、過酷な環境下でも数十年、あるいは数世紀にわたって生存することができます。[ 40 ]このような胞子は、南極大陸を含むすべての大陸で見られます。[ 41 ]感染した動物の墓地が荒らされると、70年後に感染を引き起こすことが知られています。[ 42 ]ある事例では、接触の75年前のトナカイの死骸が解凍されたことが原因で、少年が胃腸炭疽で死亡しました。[ 43 ]炭疽菌の胞子は、飲料水として使用される地下水を介して広がり、主に子供を含む数十人が入院しました。[ 43 ]感染した動物やその製品（皮膚、羊毛、肉など）への職業的曝露が、人間への一般的な曝露経路です。[ 44 ]死んだ動物や動物製品に曝露する労働者は、特に炭疽がより一般的な国では、最もリスクが高いです。[ 44 ]野生動物と混ざり合う放牧地で放牧されている家畜 の炭疽病は、米国やその他の地域で今でも時折発生している。 [ 44 ]米国では、金属加工が炭疽病によく似た病気の危険因子として指摘されている。[ 45 ]
羊毛や動物の皮を扱う多くの労働者は日常的に低レベルの炭疽菌胞子に曝露されるが、ほとんどの曝露レベルは感染を引き起こすのに十分ではない。[ 46 ]致死的な感染は、約10,000～20,000個の胞子の吸入によって起こると報告されているが、この量は宿主種によって異なる。[ 46 ]
炭疽病の致死性は、細菌の2つの主要な病原性因子、すなわち宿主好中球による貪食から細菌を保護するポリ-D-グルタミン酸カプセルと、保護抗原（PA）、浮腫因子（EF）、致死因子（LF）からなる三成分タンパク質毒素である炭疽毒素によるものである。 [ 47 ] PAとLFが致死毒素を生成し、PAとEFが浮腫毒素を生成する。これらの毒素はそれぞれ、死と組織の腫れ（浮腫）を引き起こす。浮腫因子と致死因子が細胞に入るには、B. anthracisが生成する別のタンパク質である保護抗原を使用し、これが宿主細胞上の2つの表面受容体に結合する。次に、細胞プロテアーゼがPAをPA 20とPA 63の2つの断片に切断する。PA 20は細胞外培地に解離し、毒性サイクルにおいてそれ以上の役割を果たさない。 PA 63 は、他の 6 つの PA 63断片とオリゴマー化して、プレポアと呼ばれる七量体環状構造を形成します。この形状になると、複合体は最大 3 つの EF または LF と競合的に結合して、耐性複合体を形成します。[ 37 ]次に受容体介在性エンドサイトーシスが起こり、新たに形成された毒性複合体が宿主細胞の内部にアクセスできるようになります。エンドソーム内の酸性環境により、七量体は LF および/または EF を細胞質に放出します。[ 48 ]複合体がどのようにして細胞死を引き起こすのかは正確にはわかっていません。
浮腫因子はカルモジュリン依存性アデニル酸シクラーゼである。アデニル酸シクラーゼはATPを環状AMP（cAMP）とピロリン酸に変換する反応を触媒する。アデニル酸シクラーゼとカルモジュリンの複合体形成により、カルモジュリンはカルシウム誘発シグナル伝達の刺激から除外され、免疫応答が阻害される。[ 37 ]具体的には、LFは上記のプロセスによって好中球（食細胞の一種）を不活性化し、細菌を貪食できないようにする。歴史を通じて、致死因子はマクロファージにTNFとインターロイキン1β（IL1β）を産生させると考えられてきた。TNFは、免疫細胞を調節し、炎症やアポトーシス（プログラム細胞死）を誘導することを主な役割とするサイトカインである。インターロイキン1βは、炎症やアポトーシスを調節する別のサイトカインである。 TNFとIL1βの過剰産生は最終的に敗血症性ショックと死に至る。しかし、最近の証拠によると、炭疽菌は心膜腔、胸膜腔、腹膜腔、リンパ管、血管などの重篤な腔を覆う内皮細胞も標的とし、体液や細胞の血管からの漏出を引き起こし、最終的に低容量性ショックと敗血症性ショックを引き起こすことが示されている。
臨床検体中の炭疽菌を直接同定するために、さまざまな手法が用いられることがある。まず、検体をグラム染色することができる。バチルス属菌はかなり大きく（ 長さ3～4μm）、長い連鎖状に増殖し、グラム陽性に染色される。菌が炭疽菌であることを確認するために、ポリメラーゼ連鎖反応に基づくアッセイや免疫蛍光顕微鏡検査などの迅速診断技術が用いられることがある。[ 49 ]
すべてのバチルス属菌は、5%ヒツジ血液寒天培地やその他の一般的な培養培地でよく増殖します。ポリミキシン-リゾチーム-EDTA-酢酸タリウムは、汚染された検体から炭疽菌を分離するために使用でき、重炭酸塩寒天培地は莢膜形成を誘導する同定法として使用されます。バチルス 属菌は通常、35 ℃で24時間以内に、室温または5% CO₂中で培養すると増殖します。重炭酸塩寒天培地を同定に使用する場合は、培地を5% CO₂中で培養する必要があります。炭疽菌のコロニーは中～大型で、灰色、平坦で不規則な形状をしており、渦巻き状の突起があり、「メデューサの頭」のような外観を呈することが多く、5%ヒツジ血液寒天培地では溶血しません。この細菌は運動性がなく、ペニシリンに感受性があり、卵黄寒天培地でレシチナーゼの広いゾーンを形成します。炭疽菌を特定するための確認検査には、ガンマバクテリオファージ検査、間接赤血球凝集反応、および抗体を検出するための酵素結合免疫吸着法が含まれます。[ 50 ]炭疽菌の最良の確認沈降試験はアスコリ試験です。
炭疽菌感染の疑いのある遺体の皮膚や体腔から滲み出る体液との接触を避けるための予防措置が講じられる。[ 51 ]遺体は厳重に隔離されるべきである。血液サンプルが採取され、容器に密封されて、炭疽菌が死因であるかどうかを確認するために承認された検査室で分析される。炭疽菌胞子の伝播を防ぐために、遺体は気密性の遺体袋に密封され、焼却されるべきである。多色メチレンブルー（マクファディアン染色）で染色された血液塗抹標本中の、通常は非常に多数の被膜桿菌の顕微鏡観察は完全な診断となるが、菌の培養は依然として診断のゴールドスタンダードである。他の人への汚染の可能性を防ぐために、遺体を完全に隔離することが重要である。[ 51 ]
遺体を扱う際には、ゴム手袋、ゴムエプロン、穴のないゴム長靴などの保護的で不浸透性の衣服や装備を使用します。皮膚、特に傷や擦り傷がある場合は、露出させてはいけません。使い捨ての個人用保護具が望ましいですが、入手できない場合は、オートクレーブで除染できます。使用済みの使い捨て装備は、使用後に焼却および/または埋めます。汚染された寝具や衣類はすべて二重のビニール袋に隔離し、バイオハザード廃棄物として処理します。[ 51 ]米国国立労働安全衛生研究所および鉱山安全衛生局が承認した高効率呼吸器など、微粒子をろ過できる呼吸器を着用します。 [ 52 ]ワンヘルスの観点から炭疽病に対処することで、感染のリスクが軽減され、人間と動物の両方の集団をより良く保護できます。[ 53 ]
家畜や人間に使用する炭疽菌ワクチンは、医学史において重要な位置を占めてきました。フランスの科学者ルイ・パスツールは、 1881年に最初の効果的な獣医用ワクチンを開発しました。 [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]人間用炭疽菌ワクチンは、1930年代後半にソビエト連邦で、1950年代に米国と英国で開発されました。現在FDAが承認している米国のワクチンは、1960年代に開発されました。[ 57 ]
現在投与されているヒト用炭疽ワクチンには、無細胞サブユニットワクチン（米国）と生ワクチン（ロシア）があります。現在使用されている炭疽ワクチンはすべて、かなりの局所的および全身的な反応原性（紅斑、硬結、痛み、発熱）を示し、約 1% の接種者に重篤な副作用が発生します。[ 58 ]米国の製品である BioThrax は FDA の認可を受けており、以前は 0、2、4 週間と 6、12、18 か月目に 6 回接種の初回シリーズで投与され、免疫を維持するために毎年ブースター接種が行われていました。2008 年に FDA は 2 週間目の接種を省略することを承認し、現在推奨されている 5 回接種シリーズとなりました。[ 59 ]この 5 回接種シリーズは、軍人、炭疽を扱う科学者、および危険にさらされる仕事をしている一般市民が利用できます。[ 60 ]現在研究されている新しい第2世代ワクチンには、組換え生ワクチンと組換えサブユニットワクチンがある。20世紀には、生物兵器としての炭疽菌の使用からアメリカ軍を守るために現代的な製品（BioThrax ）を使用することが物議を醸した。[ 61 ]
炭疽菌に曝露した人には予防的抗生物質が推奨されます。[ 5 ]炭疽菌感染源を早期に発見することで、予防措置を講じることができます。2001年 10 月の炭疽菌攻撃に対応して、米国郵政公社(USPS) は、大規模な郵便処理施設にバイオ検出システム (BDS) を設置しました。BDS 対応計画は、USPS が消防、警察、病院、公衆衛生などの地元の対応者と連携して策定しました。これらの施設の従業員は、炭疽菌、対応措置、予防薬について教育を受けています。炭疽菌が使用されたことを最終的に確認するには時間的な遅延が伴うため、曝露した可能性のある職員に対する予防的抗生物質治療は、できるだけ早く開始する必要があります。
炭疽は、まれに皮膚炭疽の皮膚滲出液から人へ感染する場合を除き、人から人へ感染することはありません。[ 62 ]ただし、人の衣服や身体は炭疽胞子で汚染される可能性があります。人の効果的な除染は、抗菌石鹸と水で徹底的に洗い流すことで達成できます。廃水は漂白剤または他の抗菌剤で処理されます。[ 63 ]物品の効果的な除染は、30分以上水で煮沸することで達成できます。塩素系漂白剤は表面の胞子や栄養細胞を破壊するのに効果がありませんが、ホルムアルデヒドは効果があります。衣服を燃やすことは胞子を破壊するのに非常に効果的です。除染後、炭疽に罹患した人と接触した人が同じ感染源に曝露されていない限り、予防接種、治療、または隔離する必要はありません。
炭疽の早期抗生物質治療は不可欠であり、遅れると生存の可能性が著しく低下します。炭疽感染症やその他の細菌感染症の治療には、フルオロキノロン（シプロフロキサシン）、ドキシサイクリン、エリスロマイシン、バンコマイシン、ペニシリンなどの静脈内および経口抗生物質の大量投与が含まれます。FDA承認薬には、シプロフロキサシン、ドキシサイクリン、ペニシリンがあります。[ 64 ]肺炭疽の疑いがある場合、早期の抗生物質予防治療は、死亡を防ぐために非常に重要です。炭疽に対する新しい薬の開発に多くの試みがなされてきましたが、治療を十分早く開始すれば既存の薬も効果的です。[ 65 ]
2009 年 5 月、Human Genome Sciences 社は、吸入炭疽の緊急治療を目的とした新薬ラキシバクマブ(商品名 ABthrax) の生物学的製剤承認申請(BLA、販売許可)を提出した。 [ 66 ] 2012 年 12 月 14 日、米国食品医薬品局 (FDA) は、吸入炭疽の治療薬としてラキシバクマブ注射剤を承認した。ラキシバクマブは、炭疽菌(B. anthracis)が産生する毒素を中和するモノクローナル抗体である。[ 67 ] 2016 年 3 月、FDA は、炭疽菌(B. anthracis)が産生する毒素を中和するモノクローナル抗体を使用した 2 番目の炭疽治療薬を承認した。オビルトキサキシマブは、適切な抗菌薬と併用して吸入炭疽を治療すること、および代替療法が利用できないか適切でない場合の予防に承認されている。[ 68 ]
2015年に、炭疽免疫グロブリンがFDAによって承認されました。これは、炭疽ワクチン接種者の血漿から製造されたヒト免疫グロブリンです。その作用機序は、炭疽毒素を不活化する炭疽に対するモノクローナル抗体治療とは異なります。免疫賦活剤であり、生体内で炭疽に対する自然免疫応答を高めます。[ 69 ] 重篤な副作用には、血栓症、溶血、無菌性髄膜炎、TRALI、アナフィラキシーなどがあります。[ 70 ]
多剤耐性、抗体耐性、またはワクチン耐性の炭疽菌の治療も可能である。Leglerら[ 71 ]は、ペグ化CapD（カプセル脱重合酵素）が、抗生物質、モノクローナル抗体、またはワクチンを使用せずに、致死性Ames胞子への5LD50曝露に対する防御を提供できることを示した。CapD酵素は、細菌からポリ-D-グルタミン酸（PDGA）カプセル物質を除去し、細菌を自然免疫応答に対して感受性にする。カプセル化されていない細菌はその後除去される。[ 72 ]
皮膚炭疽は治療すれば致死的になることはまれである[ 75 ]。これは、感染部位が皮膚に限られているため、致死因子、浮腫因子、および防御抗原が重要な臓器に入り込んで破壊するのを防ぐためである。治療を行わない場合、皮膚感染症の最大20%が毒血症に進行し、死亡に至る[ 76 ] 。
2001年以前は、吸入炭疽の致死率は90%でしたが、それ以降は45%に低下しました。[ 28 ]吸入炭疽の劇症期に進行した人はほぼ必ず死亡し、ある症例研究では死亡率が97%であることが示されています。[ 77 ]炭疽髄膜脳炎もほぼ必ず致死的です。[ 78 ]
胃腸炭疽菌感染症は治療可能ですが、治療開始時期によって死亡率は25%から60%と幅があります。
注射炭疽は炭疽の中で最もまれな形態であり、ヘロイン注射薬物使用者のグループでのみ発生が確認されている。[ 76 ]
世界全体では、少なくとも年間2,000件の症例が発生している。[ 8 ]
2022年7月、サヴァ川沿いの氾濫原であるロンイスコ・ポリェの自然公園で数十頭の牛が炭疽病で死亡し、6人が軽度の皮膚症状で入院した。[ 79 ]
2008年11月、未処理の動物の皮を扱っていたイギリスの太鼓職人が炭疽に感染し死亡した。[ 80 ] 2009年12月、スコットランドのグラスゴーとスターリング地域でヘロイン中毒者の間で炭疽が発生し、14人が 死亡した。[ 24 ]炭疽の発生源は、アフガニスタンでヘロインを骨粉で希釈したことであると考えられている。[ 25 ]
米国で最後に自然吸入炭疽症で死亡した事例は、1976年にカリフォルニア州で発生したもので、パキスタンから輸入された感染羊毛を扱っていた家庭の織物職人が死亡した。病気の蔓延を防ぐため、遺体は密封されたプラスチック製の遺体袋に入れられ、さらに密封された金属製の容器に入れられてUCLAに運ばれ、解剖が行われた。 [ 81 ]
胃腸炭疽は米国では極めてまれで、記録されているのはわずか2例のみです。疾病管理予防センターによると、最初の症例は1942年に報告されました。[ 82 ] 2009年12月、ニューハンプシャー州保健福祉省は、成人女性の胃腸炭疽の症例を確認しました。CDCは、感染源と、女性がドラムサークルに参加した際に最近使用したアフリカの太鼓から感染した可能性について調査しました。[ 83 ]女性は、太鼓の皮から胞子状の炭疽菌を吸い込んだようです。彼女は重篤な状態になりましたが、吸入炭疽ではなく胃腸炭疽であったため、アメリカの医学史において特異な症例となりました。感染が発生した建物は清掃され、一般に再開され、女性は回復しました。ニューハンプシャー州の疫学者ジョディ・ディオンヌ＝オドムは、「これは謎です。なぜこのようなことが起こったのか、私たちには全くわかりません」と述べた。[ 84 ]
2007年にコネチカット州ダンベリーで2件の皮膚炭疽の症例が報告された。この症例は、ニューヨーク市の業者から購入した税関で通関済みのヤギの皮を使って作業していた、伝統的なアフリカ風の太鼓の製作者に関するものだった。皮を削っている最中にクモに噛まれ、胞子が血流に入り込んだ。彼の息子も感染した。[ 85 ]
1997年以降に発生したいくつかの症例は金属加工業者、特に溶接工に関係しており、2022年の研究で「溶接工炭疽」という用語が作られました。金属加工と炭疽の正確な関係は不明ですが、CDCの研究者による2022年の研究では、溶接による金属ヒュームが免疫抑制効果を持つ可能性があると推測しています。この研究では、B. AnthracisとB. cereusは生存に鉄を必要とし、溶接工は肺に過剰な鉄を蓄積する可能性があることも指摘しています。[ 86 ] [ 87 ]
ドイツの医師で科学者のロベルト・コッホは、1875年にウォルシュタイン（現在のポーランドのウォルシュティン）で炭疽病の原因となる細菌を初めて特定しました。[ 33 ] [ 88 ] 19世紀後半の彼の先駆的な研究は、病気が微生物によって引き起こされる可能性があることを初めて実証したものでした。画期的な一連の実験で、彼は炭疽菌のライフサイクルと伝染経路を明らかにしました。彼の実験は、炭疽病の理解を深めるだけでなく、自然発生説と細胞説の議論がまだ行われていた時代に、病気を引き起こす微生物の役割を解明するのにも役立ちました。コッホはその後、他の病気のメカニズムを研究し、結核菌の発見により1905年のノーベル生理学・医学賞を受賞しました。 [ 89 ]
コッホは炭疽病の理解に理論的に最も貢献した人物と言えるが、他の研究者たちは、炭疽病の予防方法という実際的な問題に関心を寄せていた。羊毛、梳毛、皮革、なめし産業の労働者が炭疽病に苦しんだイギリスでは、炭疽病は恐怖の対象とされていた。ブラッドフォード生まれでブラッドフォードを拠点とする医師、ジョン・ヘンリー・ベルは、謎めいた致命的な「羊毛選別病」と炭疽病の関連性を初めて指摘し、1878年に両者が同一の病気であることを示した。[ 90 ] 20世紀初頭、幼少期に家族とともにブラッドフォードに定住したドイツ人細菌学者フリードリヒ・ヴィルヘルム・ユーリッヒは、地元の炭疽病調査委員会のために重要な研究を行った。ユーリッヒはまた、産業炭疽病の継続的な問題に対処するために1913年に設立された内務省の調査委員会にも貴重な貢献をした。 [ 91 ]この立場での彼の仕事は、工場検査官のG・エルムハースト・ダッカリングとの協力によるところが大きく、炭疽病予防法（1919年）に直接つながった。
19世紀のフランスをはじめとする各地で、炭疽病は大きな経済的課題となった。馬、牛、羊は特に感染しやすく、ワクチンの開発研究のために国家予算が計上された。フランスの科学者ルイ・パスツールは、重要なワイン産業や絹産業を守るための方法の開発に成功した実績から、ワクチンの開発を任された。[ 92 ]
1881年5月、パスツールは助手ジャン＝ジョゼフ・アンリ・トゥーサン、エミール・ルーらと共同で、プイイ＝ル＝フォールでワクチン接種の概念を実証するための公開実験を行った。彼は25頭の羊、1頭のヤギ、数頭の牛からなる2つのグループを用意した。一方のグループの動物には、パスツールが作った炭疽菌ワクチンを15日間隔で2回注射した。対照群にはワクチンを接種しなかった。最初の注射から30日後、両グループに生きた炭疽菌の培養液を注射した。ワクチン未接種グループの動物はすべて死亡したが、ワクチン接種グループの動物はすべて生き残った。[ 93 ]
地元、国内、国際的な報道機関で広く報じられたこの明らかな成功の後、パスツールはフランス国外へのワクチン輸出に尽力した。彼は自身の名声を利用してヨーロッパとアジア各地にパスツール研究所を設立し、甥のアドリアン・ロワールは1888年にオーストラリアに渡り、ニューサウスウェールズ州で炭疽病対策としてワクチンを導入しようと試みた。[ 94 ]結局、このワクチンはオーストラリアの農村部の厳しい気候では効果がなく、すぐに地元の研究者ジョン・ガンとジョン・マクガービー・スミスによって開発されたより強力なバージョンに取って代わられた。[ 95 ]
炭疽病のヒト用ワクチンは1954年に利用可能になった。これは獣医用に使用される生細胞パスツール式ワクチンではなく、無細胞ワクチンであった。改良された無細胞ワクチンは1970年に利用可能になった。[ 96 ]
炭疽菌胞子は、放出後、環境中で非常に長い期間生存することができます。炭疽菌で汚染された場所や材料を洗浄するための化学的方法では、過酸化物、酸化エチレン、サンディアフォーム[ 100 ]、二酸化塩素（ハート上院議員会館で使用）[ 101 ]： 8、過酢酸、オゾンガス、次亜塩素酸、過硫酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムを含む液体漂白剤などの酸化剤が使用されることがあります。炭疽菌除染に効果的であることが示されている非酸化剤には、臭化メチル、ホルムアルデヒド、メタムナトリウムなどがあります。これらの薬剤は細菌胞子を破壊します。上記の炭疽菌除染技術はすべて、米国環境保護庁（EPA）などが実施した実験室試験で効果的であることが実証されています。[ 102 ]
炭疽菌胞子の除染技術は、胞子が付着している物質、温度や湿度などの環境要因、胞子の種類、炭疽菌株、使用される試験方法などの微生物学的要因によって影響を受ける。[ 103 ]
硬質表面処理用の漂白剤溶液はEPAによって承認されている。[ 104 ]二酸化塩素は炭疽菌汚染現場に対する好ましい殺生物剤として登場し、過去10年間で多数の政府建物の処理に使用されてきた。[ 105 ]その主な欠点は、反応物を必要に応じて現場で処理する必要があることである。
処理を迅速化するために、鉄とテトラアミド大環状配位子からなる無毒性触媒の微量を炭酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムと混合し、スプレーに変換する。スプレー製剤を害虫発生地域に散布し、続いてtert-ブチルヒドロペルオキシドを含む別のスプレーを散布する。[ 106 ]
触媒法を用いると、30分以内にすべての炭疽菌胞子を完全に破壊することができる。[ 106 ]標準的な触媒を用いないスプレーでは、同じ時間で破壊できる胞子は半分以下である。
上院議員会館、汚染された複数の郵便施設、その他の米国政府および民間オフィスビルの浄化作業は、環境保護庁[ 101 ] : 3が主導する共同作業で、除染は可能であるが、時間と費用がかかることが示された。 政府会計検査院によると、上院議員会館から炭疽菌胞子を除去するのに2700万ドルかかった。ワシントンのブレントウッド郵便施設の浄化には1億3000 万ドルかかり、26か月を要した。それ以来、より新しく、より費用のかからない方法が開発されている。[ 107 ]
牧場や野生の炭疽菌汚染地域の浄化は、はるかに困難です。死骸は焼却できますが[ 108 ]、大きな死骸を焼却するには3日かかることが多く、木材が少ない地域では実行不可能です。死骸を埋めることもできますが、胞子が再び地表に現れないように大きな動物を十分に深く埋めるには、多くの人手と高価な道具が必要です。胞子を殺すために死骸をホルムアルデヒドに浸す方法もありますが、環境汚染の問題があります。炭疽菌の発生を囲む広い範囲の植生をブロック状に焼却する方法も試みられています。これは環境破壊的ですが、健康な動物が新鮮な草を求めて死骸のある地域から移動します。一部の野生生物保護活動家は、新鮮な炭疽菌の死骸を遮光布と重い物で覆う実験を行っています。これにより、一部の腐肉食動物が死骸を開けることができなくなり、死骸内の腐敗菌が炭疽菌の栄養細胞を死滅させ、胞子形成を防ぐことができる。しかし、この方法にも欠点があり、ハイエナなどの腐肉食動物はほとんどあらゆる囲いを突破できる。
グルイナード島の実験場は、国防省によってホルムアルデヒドと海水の混合物で除染されたと言われている。[ 109 ]米国の実験場にも同様の処理が施されたかどうかは不明である。
炭疽菌胞子は生物兵器として使用されてきました。近代における最初の事例は、1916年にドイツ参謀本部から供給を受けた北欧の反乱軍がフィンランドでロシア帝国軍に対して炭疽菌を使用した際に発生し、その結果は不明です。[ 110 ]炭疽菌は、1930年代に満州で日本の関東軍731部隊によって生物兵器として初めて試験されました。この試験の一部には、捕虜への意図的な感染が含まれており、数千人が死亡しました。当時エージェントNと呼ばれていた炭疽菌は、1940年代に連合国によっても調査されました。[ 111 ]
1942年、ポートン・ダウンのイギリス人科学者たちは、最終的に使用されなかった生物兵器作戦計画「ベジタリアン作戦」の研究を開始した。この作戦では、Vollum-14578株の炭疽菌胞子に感染した亜麻仁を含む飼料ペレットをナチス・ドイツの田園地帯に空から投下することが計画されていた。ペレットは牛に食べられ、その牛が人間に食べられることで、ドイツの戦争遂行能力を著しく低下させるはずだった。同年、スコットランド高地の無人島グルイナード島で生物兵器実験が行われ、ポートン・ダウンの科学者たちは島の羊に対する炭疽菌の影響を研究した。最終的に500万個のペレットが製造されたが、1944年にイギリス空軍の爆撃機を使ってドイツに投下する計画は、オーバーロード作戦の成功とそれに続く連合軍によるフランス解放を受けて中止された。 1945年にすべてのペレットは焼却炉で破壊されました。[ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]
兵器化された炭疽菌は、米国が生物兵器禁止条約に署名した1972年以前の米国の備蓄の一部であった。[ 115 ]ニクソン大統領は1969年に米国の生物兵器計画の解体と既存の生物兵器備蓄のすべてを破壊するよう命じた。1978年から79年にかけて、ローデシア政府は反乱軍に対する作戦中に牛と人間に対して炭疽菌を使用した。[ 116 ]ソビエト連邦はヴォズロジデニヤ島のカントゥベクで100トンから200トンの炭疽菌胞子を製造・保管したが、1992年に放棄され、2002年に破壊された。[ 117 ]
アメリカ軍とイギリス陸軍の兵士は、生物兵器攻撃が脅威とみなされる地域での実戦任務に就く前に、炭疽菌に対するワクチン接種を定期的に受けることはなくなった。[ 61 ]
1972年に生物兵器生産停止協定に署名したにもかかわらず、ソ連政府はその後も活発な生物兵器開発計画を続け、数百トンもの炭疽菌を生産した。1979年4月2日、モスクワの東約1,370キロメートル（850マイル）に位置するスヴェルドロフスク（現在のロシア、エカテリンブルク）に住む100万人以上の住民の一部が、近郊の生物兵器施設から炭疽菌が誤って放出されたことに曝露した。少なくとも94人が感染し、うち少なくとも68人が死亡した。犠牲者のうち1人は放出から4日後に死亡し、死者数がピークに達した8日間で10人が死亡、最後の1人は6週間後に死亡した。大規模な除染、ワクチン接種、医療介入により、約30人の犠牲者が救われた。[ 118 ] KGBによる大規模な隠蔽工作と記録の破棄は、1979年からロシア大統領ボリス・エリツィンが1992年にこの炭疽菌事故を認めるまで続いた。ジャンヌ・ギルマンは1999年に、ロシアとアメリカの合同チームが1992年にこの事故を調査したと報告した。[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]
生物兵器施設（第19施設）の真向かいにある陶磁器工場の夜勤労働者のほぼ全員が感染し、そのほとんどが死亡した。感染者のほとんどが男性であったため、NATO加盟国政府の中には、ソ連が性別特異的な兵器を開発したのではないかと疑う者もいた。[ 121 ]政府は、炭疽菌に汚染された肉の摂取が感染拡大の原因だとし、市内に持ち込まれる検査を受けていない肉をすべて没収するよう命じた。また、野良犬はすべて射殺し、病気の動物と接触しないよう命じた。さらに、18歳から55歳までの人々を対象とした自主避難と炭疽ワクチン接種プログラムも実施された。[ 122 ]
隠蔽工作を裏付けるため、ソ連の医学雑誌や法律雑誌は、家畜の間で発生した炭疽病についての記事を掲載した。この炭疽病は、感染した肉を食べた人々に胃腸炭疽を引き起こし、動物と接触した人々に皮膚炭疽を引き起こした。すべての医療記録と公衆衛生記録はKGBによって没収された。[ 122 ]この発生は、医学的な問題を引き起こしただけでなく、西側諸国がソ連の秘密の生物兵器計画をより疑うようになり、疑わしい場所の監視を強化するきっかけにもなった。1986年、米国政府はこの事件の調査を許可され、曝露は軍事兵器施設からのエアロゾル炭疽によるものであると結論付けた。[ 123 ] 1992年、エリツィン大統領は、ソ連が1972年の生物兵器条約に違反しているという「噂」が真実であると「絶対に確信している」と認めた。ソ連は、米国や英国と同様に、生物兵器計画に関する情報を国連に提出することに同意したが、既知の施設については省略し、兵器計画を決して認めなかった。[ 121 ]
理論的には、炭疽菌胞子は最小限の特殊装置と大学1年生レベルの微生物学教育で培養できる。[ 124 ]生物兵器に適したエアロゾル状の炭疽菌を大量に製造するには、広範な実践的知識、訓練、および高度な装置が必要となる。[ 125 ]
2001年に米国で発生した炭疽菌テロ事件では、濃縮された炭疽菌胞子がバイオテロに使用され、胞子を含む郵便物が郵送された。 [ 126 ]これらの手紙は、複数の報道機関のオフィスと、サウスダコタ州のトム・ダシュル上院議員とバーモント州のパトリック・リーヒー上院議員という2人の民主党上院議員に送られた。その結果、22人が感染し、5人が死亡した。[ 37 ]これらの攻撃で使用された物質はわずか数グラムで、2008年8月、米国司法省は、米国政府に雇用されている上級バイオ防衛研究者のブルース・アイヴィンスが責任者であると考えていると発表した。 [ 127 ]これらの事件はまた、多くの炭疽菌デマを生み出した。
これらの出来事を受けて、米国郵政公社は主要な配送センターにバイオハザード検出システムを設置し、郵便物を通して輸送される炭疽菌を積極的にスキャンしている。[ 128 ] 2020年現在、これらのシステムによる陽性アラートは発生していない。[ 129 ]
郵便炭疽菌攻撃とデマへの対応として、米国郵政公社はガンマ線照射とSipco Industries社が供給した独自の酵素製剤による処理を用いて一部の郵便物を殺菌した。 [ 130 ]
高校生が行った科学実験（後に医学毒性学ジャーナルに掲載）では、家庭用電気アイロンを最高温度設定（少なくとも400 °F（204 °C））で少なくとも5分間使用すれば、一般的な郵便封筒内の炭疽菌胞子をすべて死滅させることができると示唆された。[ 131 ] [ 132 ]
炭疽病は主に牛、羊、山羊などの草食動物に影響を及ぼしますが、幅広い哺乳類や鳥類も感染する可能性があります。感染は通常、汚染された土壌や植物中の胞子を摂取することによって起こります。宿主の体内に入ると、胞子は活性細菌に変化し、致死的な毒素を生成して重篤な症状を引き起こします。感染した動物はしばしば高熱、呼吸困難、痙攣を示し、数時間から数日で死に至る可能性があります。炭疽病の存在は家畜管理や野生生物保護活動に大きな課題をもたらす可能性があり、感染した動物や汚染された製品との接触によって人間に感染することもあるため、動物の健康と公衆衛生の両方にとって重大な懸念事項となっています。感染した動物はふらつき、呼吸困難、震えを起こし、数時間以内に倒れて死に至る可能性があります。[ 133 ]
炭疽病は犬や猫では特にまれであり、2001年に米国で報告された1例がその証拠である。[ 134 ]炭疽病の発生は、一部の野生動物集団ではある程度の頻度で起こる。[ 135 ]
ロシアの研究者らは、北極の永久凍土には約150 万頭の炭疽菌に感染したトナカイの死骸があり、胞子は永久凍土中で105年間生存する可能性があると推定している。[ 136 ]北極の地球温暖化によって永久凍土が融解し、死骸中の炭疽菌胞子が放出されるリスクがある。2016年には、熱波で解凍した75年前の死骸がトナカイの炭疽病の発生源とされた。[ 137 ] [ 138 ]
2001年の攻撃ではCFRはわずか45%でしたが、それ以前のIAのCFRは85%以上でした（37ページ）。
{{cite book}}: CS1メンテナンス: パブリッシャーの場所 (リンク)第一次世界大戦中、テロリストたちはフィンランド独立のために炭疽菌を使用する計画を立てた。