総　　　説

炭疽菌と生物兵器

牧　野　壯　一

帯広畜産大学畜産学部獣医学科家畜微生物学教室
（〒080-8555　北海道帯広市稲田町西2線11）

Anthrax as a Biological Weapon
Souichi MAKINO

Laboratory of Veterinary Microbiology, Department of Veterinary Medicine, Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine, Nishi 2-11, Inada-cho, Obihiro,
Hokkaido 080-8555 Japan

1．は　じ　め　に
　炭疽菌（Bacillus anthracis）が原因で起こる炭疽（anthrax）は，古くからヒトにも感染し重篤な症状を起こす人畜共通感染症（Zoonosis）であるが，元来は草食動物を中心に起こる．炭疽菌は人類史上最初に発見された病原細菌である．19世紀の中頃，羊や牛に炭疽の流行が毎年のように繰り返されていたヨーロッパで，2人のドイツ人（Pollender;1885，Brauell;1857）とフランス人（Delafond;1856）は，死獣の血液中に棒状微小体を確認した．しかし，炭疽菌を病原細菌第1号として不動のものとしたのは，固形培地での本菌の純培養に成功したKoch（1876）である．このように炭疽菌研究は近代微生物の基礎を築き，その発展に大きく貢献した．
　しかし，今年10月，アメリカの同時多発テロに引き続き起こった炭疽菌によるテロ事件は世界中を震撼させた．「貧者の核兵器」として80年も前から恐れられてきた生物兵器，それが現実社会に新たな恐怖を与えてしまったのである．生物兵器として使用される可能性が高いものとして，炭疽菌は天然痘とともにとりわけ注意を払われてきた微生物である．

　
2．炭疽菌とは
　炭疽菌はBacillus属のグラム陽性通性嫌気性桿菌で，破傷風菌やボツリヌス菌と同じ土壌菌の一種である．Bacillus属の中で，日和見感染を起こすものとしてB. subtilis，B. macerans，B. shaericusなどが知られているが，人間に病原性を有する菌種は細菌性伝染病の中で最も毒力が強いものの一つであるB. anthracisと食中毒を起こすB. cereusのみである．炭疽菌は大きさが1.0〜1.2×3〜5μmの大桿菌で，人工培地上では竹節状の長い連鎖となる．鞭毛を欠き，血液寒天上では溶血を示さない．寒天培地上ではラフな集落を形成し，その辺縁はちぢれ毛（メデゥサの首）状となるが，重曹添加の固型培地を用いると5〜20％のCO2存在下で莢膜形成を伴うムコイド状の光沢のある集落となる［4］．一方，生体内では菌体表層に莢膜形成を伴う単独もしくは短い連鎖状であり，通常栄養形（vegetative form）として存在する．しかし，栄養分が不足し増殖や分裂が起こりにくくなる環境下では，卵円形の芽胞体（spore）となる．芽胞体は高温や低温，pH，消毒剤，薬剤，乾燥，紫外線などに抵抗性が強く，環境中で増殖せずに長期間生残するが，栄養形は脆く死にやすい．

3．炭疽菌の感染サイクル
　炭疽菌の感染サイクルの中心である芽胞体が生体内に侵入すると，マクロファージ内に速やかに取り込まれ発芽（germination）する．発芽には適当な温度やpH，湿度，栄養源が必要である．発芽と同時に炭疽菌は増殖し，毒素によるマクロファージ融解が起き，菌体は血流へと放出される．その後，病原因子の発現を伴いながら炭疽菌は爆発的に増殖し，産生毒素によるサイトカイン産生が誘導され，最終的に生体はショックにより死に至る．感染した動物の血液，体液，死体などが土壌や体表を汚染し，空気に触れると，栄養形はふたたび芽胞体に戻り，野外に放出され，地表を汚染する．炭疽菌はこのような感染サイクルを繰り返し，炭疽汚染地帯を作る（図1）［5］．
図1　炭疸菌の感染サイクル（引用文献［4］を改変）
4．炭　疽　と　は
　4-1．動物の炭疽
　炭疽は元来は牛などの草食動物の感染症であるが，炭疽で死亡した死骸をあさる犬や肉食動物にも発生することがある．動物によって炭疽菌に対する感受性は大きく異なっているが，炭疽菌の感染経路や動物の状態，環境条件など詳しく検討されておらず，いまのところ感染条件や感受性についても厳密に議論されていない．たとえば，炭疽菌のLD50は，モルモットでは1以下であるが，カニクイザルでは約3である．また炭疽菌芽胞体のエアロゾールでは，羊でそのMID（minimum infectious dose）は35,000個程度，アフリカの自然公園のインパラでは100個程度と報告されている．しかし，感受性が低い豚では，107から109個の芽胞体で発症する．
　動物における炭疽の臨床症状は，草食動物において最も重篤となり，開口部からの出血や皮下出血を伴い急死する．しかし，馬では発熱，一時的に呼吸困難や興奮状態などが顕れる程度である．豚や肉食動物，霊長類では，顔や首の局所の浮腫，下顎や咽頭，腸間膜リンパ節の腫れなどが顕れることがある．感受性の高い動物が死亡する際には，血液1mlあたり107〜108個程度まで炭疽菌が純培養に近い状態で増殖する（敗血症）．しかし，詳細は不明だが，豚が炭疽で死亡する場合は血液1mlあたり100個程度しか存在しない．

　4-2．ヒトの炭疽
　ヒトは炭疽に対して比較的抵抗力があるが，症状は感染経路や種々の条件によって異なっている．ヒトの炭疽は感染経路から皮膚炭疽，腸炭疽，肺炭疽の3種類に分類される．皮膚炭疽は傷口等から皮下に芽胞体が侵入し発症する．昆虫に咬まれて感染することもまれにある．肺炭疽は埃や風によって芽胞体が気道感染し発症する．腸炭疽は，炭疽菌に汚染された肉や水を介して経口感染により発症する．MIDは肺炭疽の場合8,000〜20,000程度，腸炭疽の場合1,000個程度であるといわれている．
　皮膚炭疽：ヒトの炭疽の自然感染例の95％以上が皮膚炭疽である．傷口などから菌体が侵入すると，2〜3日後にニキビ様の小さな丘疹が出現し，その3〜4日後にはリング状の水疱ができ，悪性膿胞が出現する．これは冠状の黒色調の痂皮，炎症性の浮腫を取り囲むようにしてあり，無痛性で化膿しない．この黒色への変化が「炭疽」の語源である．その中は莢膜を形成した菌体が検出される．皮膚の痛みは伴わないが，痛みを伴う局所リンパ節炎を併発することもある．さらに5〜7日で特徴的なかさぶた（痂）ができ，治療をしないと浮腫は拡がり，重症ではショック死する．火傷の初期病変，類丹毒，潰瘍，梅毒性下疳などとの類症鑑別が必要である．皮膚炭疽は比較的致死率は低いが，治療をしない時は10〜20％，治療しても1％位が死の転帰をとるとされている．
　腸炭疽：経口感染により起こる腸炭疽は一般的に腸管に病変を起こすが，まれに咽頭部にも病変を起こすことがある．腸管感染では吐き気，嘔吐，腹痛，吐血，血便，そして腹水の貯留などが起き，治療をしないとショックを起こし死亡することもある．食中毒や血便を伴う腸管感染症との類症鑑別が重要である．後者の場合は，咽頭炎，嚥下障害，発熱，頸部のリンパ節炎が起き，ショックにより死亡する．治療しても約50％の死亡率である．連鎖球菌による咽頭炎や咽頭の腫瘍などとの臨床鑑別が重要である．腸炭疽の発生は通常まれであるが，衛生環境や教育の不備な国で起こっている．
　肺炭疽：初期症状はインフルエンザ様で，軽度な発熱，疲労感，倦怠感が数日続き，頭痛，筋肉痛，悪寒，発熱，そして胸部の軽度の疼痛が起きる．重症では，突然の呼吸困難，チアノーゼ，昏睡を伴う失見当識が起こる．治療が成功しない場合は24時間以内に死亡する．
　また，炭疽菌性髄膜炎が上記3種類の炭疽に引き続いて起こることがあるが，まれに初感染もある．治療してもほぼ100％の死亡率となる．

5．炭疽の疫学
　世界各国で家畜および野生動物において地方病的発生がみられる．わが国においては，昭和のはじめころまで，牛，馬を中心に年間数百頭の発生が記録されていた．しかし，家畜の飼養形態の変化や衛生管理技術の向上により，その発生は急減し，この10年間においては，1991年および2000年にそれぞれ牛での発生が1例，豚においては1986年以来報告がない．
　1997年オーストラリアのビクトリア地方で，9週間の間に，202頭の牛と4頭の羊の大きな発生があった．通常個体から個体への直接的に伝播の低い炭疽にしては，比較的大きな発生である．当該地域では以前炭疽の発生が報告されておらず，結局，汚染源を特定することはできなかった．
　一方ヒトの炭疽の自然発生も世界各地で発生している．一般的に炭疽は動物を扱う職業のヒトに発生が多いとされているが，獣疫の管理が不十分な国で多発する．わが国においては，ヒトの炭疽の発生はほとんど見られないが，1965年，斃死した炭疽牛に由来する集団発生例があった．このとき20名にも及ぶ皮膚炭疽（11名）および腸炭疽（9名）の患者が発生し，公衆衛生上大きな問題となった．炭疽は食肉検査所の検査でもっとも注意がはらわれている疾病の一つであり，食肉，牛乳などに加工処理される前に発見処理されることが大切である．その後，1992年と1994年にヒトで皮膚炭疽が2例づつ報告されている．外国では日常的に発生するが，特に中央・南アメリカ，アフリカ，アジアでは深刻である．たとえば韓国では，2000年に汚染牛肉による腸炭疽による死者が出ている．