Bacillus anthracis และ Anthrax
🦠 Microbiology
- เชื้อ: Bacillus anthracis → gram-positive rod,
sporulating, nonmotile
- การเจริญ: โตเร็วที่ 37°C บน blood agar (aerobic), colony nonhemolytic, sticky
- Taxonomy:
อยู่ใน B. cereus clade แต่แยกชื่อเพราะความสำคัญทางการแพทย์
- การวินิจฉัย: PCR, mass spectrometry ใช้แยกจาก
B. cereus/thuringiensis
- ความหลากหลายทางพันธุกรรมต่ำ → ใช้ SNP/whole-genome
sequencing เพื่อแยกสายพันธุ์
- เชื้ออื่นใน B. cereus complex ที่มี pXO1
plasmid ก็ทำให้เกิด anthrax-like syndrome ได้
⚡ Pathogenesis
Portals of entry
1.
GI tract – ingestion เนื้อสัตว์ปนเปื้อน
→ invasion Peyer’s patches →
mesenteric LN → hemorrhagic
adenitis, ascites, septicemia
2.
Skin – เข้าทาง abrasion
หรือ hair follicle →
capsule + exotoxin → edema,
necrosis → eschar
(hallmark)
3.
Inhalation – spore 1–5 µm เข้าถึง
alveoli → alveolar
macrophage → mediastinal LN
→ germination → hemorrhagic mediastinitis → septicemia
4.
Direct injection – ใน IV
drug users (heroin contaminated)
Virulence factors
- Plasmids
- pXO1
→ exotoxins (PA, EF,
LF)
- pXO2
→ capsule
(poly-D-glutamic acid, antiphagocytic)
- Toxins
- Protective
antigen (PA): binding unit, target receptor ANTXR1/2
- Edema
factor (EF): adenylate cyclase →
↑cAMP → edema
- Lethal
factor (LF): Zn metalloprotease →
cleaves MAPKK →
disrupt immune signaling →
apoptosis
- EF+PA
= Edema toxin, LF+PA = Lethal toxin →
shock, multiorgan failure
- ผลต่อ immune system:
- ยับยั้ง neutrophil chemotaxis, priming, phagocytosis
- macrophage/dendritic
cell apoptosis (caspase-1)
- ทำให้เชื้อเพิ่มจำนวนสูงในเลือด (ถึง 10⁹
organisms/mL ก่อนตาย)
- Late
stage: toxin effect เด่น → vascular
collapse, hemorrhage, multiorgan damage
🧬 Immune response
- ผู้สัมผัส spore (2001 US bioterrorism) → ตรวจพบ antibody
ต่อ PA/LF และ cell-mediated
immunity แม้ได้ antibiotic prophylaxis
- Cutaneous
anthrax outbreak (Bangladesh 2009) →
พบ LF antigen + anti-PA IgG/neutralizing Ab หลังการติดเชื้อ
🌍 Epidemiology
- Reservoir:
grazing animals (herbivores) →
มนุษย์ติดจาก contact ซาก/ผลิตภัณฑ์สัตว์
- Spores
อยู่ในดินได้หลายสิบปี → anthrax epizootics เกิดซ้ำใน endemic zones
- พื้นที่ endemic: South/Central America, Africa, central
& SW Asia, E/S Europe
- US:
human anthrax rare; cutaneous anthrax sporadic; inhalation anthrax
(wool-sorter’s disease) เคยพบในผู้ทำงานโรงงานขนแพะ
- Animal
hides: risk จาก goat skin drum → มีรายงาน cutaneous
และ GI anthrax ใน US
- Injection
anthrax: outbreak ในผู้ใช้ heroin IV (Europe,
2009–2013) →
morbidity, mortality สูง
- Bioterrorism:
US 2001 → 22 cases (11
inhalation, 11 cutaneous), Ames strain; พบ aerosolization
+ re-aerosolization risk
- Laboratory
accident: cutaneous anthrax worker (2002, Texas)
- Sverdlovsk
1979: accidental military release (inhalation anthrax epidemic) → later proven by plume
epidemiology & genome sequencing
|
🔑 Key points สำหรับแพทย์
|
🧾 Clinical Manifestations
Anthrax มี 4 กลุ่มอาการหลัก
และอีก 1 กลุ่มในผู้ใช้สารเสพติดฉีดเข้าเส้น
1. Cutaneous anthrax (รูปแบบที่พบบ่อยที่สุด,
> 90%)
- Route:
สัมผัสสัตว์/ผลิตภัณฑ์สัตว์ → spore
เข้าทางผิวหนัง (abrasion, hair follicle)
- Incubation:
1–12 วัน (ปกติ 5–7 วัน, บางรายนานถึง 19 วัน)
- Lesion:
papule → vesicle/bulla
→ necrotic ulcer with black
depressed eschar + extensive edema
- Systemic
symptoms: มีได้แต่ไม่เสมอ (ไข้, malaise,
headache)
- Complications:
airway obstruction (head/neck), sepsis, secondary meningitis (~10% ในผู้ป่วย admit)
- Mortality:
- ไม่รักษา → สูง
- รักษาเร็ว →
< 5% ใน series Turkey/Peru; ตายมากขึ้นถ้า
head/neck involvement หรือ meningitis
2. Inhalation anthrax
- Route:
สูด spore < 5 µm →
alveoli → mediastinal
LN → germination → hemorrhagic
mediastinitis →
bacteremia ± meningitis
- Incubation:
median 7–9 วัน (range 1–43 วัน;
primates พบ latent ถึง 100 วัน)
- Clinical
course:
- Prodromal
phase: flu-like, myalgia, fever, malaise; อาจมี N/V,
chest pain, dyspnea
- Fulminant
phase: shock, severe dyspnea, hypoxemia → mortality สูง
- Imaging:
pleural effusion (common), mediastinal widening (classic), infiltrates/
consolidation possible
- Mortality:
~92% (literature); รอดชีวิตได้ถ้าได้ antibiotic ใน prodromal phase
3. Gastrointestinal anthrax
- Exposure:
ingestion เนื้อสัตว์ดิบ/สุกไม่ดี
- Forms:
- GI
form: ulcer/necrosis + edema ของลำไส้,
mesenteric LN hemorrhage →
abdominal pain, ascites, shock
- Oropharyngeal
form: edematous necrotic ulcer + pseudomembrane, severe neck edema,
cervical LAD, sore throat, fever
- Incubation:
1–6 วัน
- Symptoms:
fever, malaise →
abdominal pain, N/V, ascites →
hypotension
- Mortality:
4–60% (ขึ้นกับ outbreak และการเข้าถึงการรักษา);
review nonselective ~74%
4. Anthrax meningitis
- Primary
meningitis: rare (presenting syndrome)
- Secondary
meningitis: พบ ~1/3 ของ systemic
anthrax cases (cutaneous, inhalation, GI)
- Clinical:
fever, headache, meningeal signs →
delirium, seizure, CN palsy, coma
- CSF:
bloody tap, ↑protein, ↓glucose, Gram+ rod, culture
positive ~80%
- Mortality:
> 90%, survival ~6%
5. Injection anthrax (IV drug use, heroin)
- Presentation:
soft tissue swelling/edema, blistering, necrosis, no classic eschar
- Systemic:
fever, chills (~50%), GI symptoms, neuro symptoms
- Mortality:
~33%
🔬 Diagnostic Evaluation
Public health: ต้องแจ้ง local/state
health department →
specimen ส่ง LRN (Laboratory Response Network)
By syndrome
- Inhalation
anthrax:
- Blood
culture, PCR
- Serum
(acute/convalescent Ab)
- Plasma
lethal factor toxin
- Pleural
fluid: Gram, culture, PCR, toxin assay
- Biopsy
(pleural/bronchial) if needed
- CSF
ถ้ามี systemic anthrax
- Cutaneous
anthrax:
- Lesion
swab (vesicle/eschar/ulcer edge) →
Gram, culture, PCR
- Biopsy
for histopathology/IHC ± PCR
- Serum
for Ab, plasma toxin
- Blood
culture/PCR if systemic signs
- GI
anthrax:
- Blood
culture/PCR
- Serum
Ab, plasma toxin
- Ascites
fluid: Gram, culture, PCR, toxin
- Rectal
swab, oropharyngeal lesion swab
- Surgical
tissue if available
- Meningitis:
- CSF
for culture, PCR ± toxin
- In
mass casualty →
presumptive dx on clinical grounds
Specimen handling:
- Fluids
(stool, pleural, CSF, blood): 2–8°C
- Swabs:
RT
- Fresh
tissue: frozen
- Formalin-fixed:
RT
- Blood
for PCR: EDTA/citrate tube (ไม่ใช้ heparin)
✅ Diagnosis
- Confirmed
by: growth of B. anthracis from clinical specimen
- Supportive:
PCR+, serology+, lethal toxin+ in compatible syndrome
- หมายเหตุ:
- Lab
อาจไม่แยก B. anthracis จาก B.
cereus group
- MALDI-TOF
MS บางระบบ classify แค่ “B.
cereus group”
- Rare
B. cereus ที่มี virulence plasmid → anthrax-like illness
🩺 Initial evaluation
(systemic anthrax)
- CBC,
electrolytes, renal/liver function, coagulation
- EKG
- Chest
imaging
- LP
(cell count, glucose, protein, Gram, culture, PCR)
- Echocardiogram
|
🔑 Key clinical pearls
|
การรักษา Anthrax
🧾 หลักทั่วไป
- รายงานต่อสาธารณสุขทันที → ใน US
ต้องแจ้ง state health department (antitoxin เบิกจาก CDC ผ่าน Strategic National
Stockpile เท่านั้น)
- ประเมิน systemic involvement + meningitis → เพราะ anthrax
meningitis พบได้ ~50% ใน systemic
anthrax
- Hospitalization:
ทุกรายที่เป็น systemic anthrax ต้องนอนโรงพยาบาล
+ monitor hemodynamics ใกล้ชิด
💉 Systemic anthrax
(inhalation, GI, injection, meningitis, bacteremia, cutaneous with systemic
signs)
การรักษาหลัก = IV combination
antimicrobial + antitoxin + supportive care
1. Empiric IV regimen (CDC 2022+)
- Bactericidal
1: Meropenem (ถ้าไม่ได้ ใช้ imipenem/amp-sulbactam)
- Bactericidal
2: Ciprofloxacin หรือ levofloxacin
- Protein
synthesis inhibitor: Minocycline (nonpregnant) หรือ doxycycline
- Rationale:
bactericidal → early
killing, protein synthesis inhibitor →
suppress toxin
👉 ถ้ามี meningitis:
ต้องคงไว้ 2 bactericidal + 1 protein synthesis inhibitor ตลอด
👉
ถ้าไม่มี meningitis: สามารถลดเหลือ 1
bactericidal + 1 protein synthesis inhibitor เมื่อรู้ susceptibility
2. Duration
- IV
therapy อย่างน้อย 2 สัปดาห์ (>
3 สัปดาห์ถ้ามี meningitis)
- บางรายต้อง 6 สัปดาห์ถ้า infection/meningitis
รุนแรง
- ถ้า exposure เป็น aerosol (เช่น bioterrorism): ต้องต่อ oral
prophylaxis ให้ครบ > 60 วัน
(inclusive of initial therapy)
3. Antitoxin (ร่วมกับ antibiotic ทุกครั้ง)
- Raxibacumab
(mAb → PA binding, ไม่รบกวน vaccine immunity)
- Obiltoxaximab
(mAb → PA binding,
risk of hypersensitivity)
- Anthrax
immunoglobulin (จาก plasma ของคนฉีด
AVA vaccine)
👉 มีประโยชน์มากที่สุดถ้าให้ early, เบิกจาก CDC เท่านั้น
4. Supportive care
- Sepsis
bundle, vasopressor, blood products
- Airway
management (edema head/neck/oropharyngeal lesion อาจต้อง intubation/tracheostomy)
- Drainage:
pleural effusion, ascites, pericardial effusion → aggressive drainage ลด toxin
load & mechanical compression
- Complication:
meningitis →
neurocritical care, ICP management (mannitol/HTS)
5. Surgical indication
- GI
anthrax → bowel
ischemia/perforation
- Injection
anthrax → debridement
limited เฉพาะ necrotic tissue
- Cutaneous
anthrax → ทำเฉพาะกรณี life/limb-threatening (compartment syndrome,
airway obstruction)
🧾 Cutaneous anthrax (ไม่มี meningitis)
- Antimicrobial
monotherapy พอ แม้มี systemic symptoms (ถ้าไม่มี meningitis)
- First
line: doxycycline, minocycline (nonpregnant), ciprofloxacin,
levofloxacin
- ถ้าทดสอบได้ว่า susceptible →
penicillin, amoxicillin ก็ใช้ได้
- Duration:
- Non-aerosol
exposure: 7–10 วัน
- Aerosol
exposure: ต้อง prophylaxis ต่อให้ครบ 42–60
วัน
👶 Special populations
- Pregnancy:
- Ciprofloxacin
preferred (cross placenta)
- Alternative:
levofloxacin, moxifloxacin, amoxicillin, penicillin, rifampin
- Minocycline,
tetracycline → หลีกเลี่ยง
- Children:
- ถ้า confirm penicillin-susceptible → penicillin/amoxicillin preferred (safety
data ดีที่สุด)
- ถ้า empiric →
fluoroquinolone/tetracycline ใช้ได้ (benefit >
risk เพราะ mortality สูง)
💊 Antimicrobial
susceptibility
- B.
anthracis โดยทั่วไป sensitive ต่อ penicillin,
carbapenem, FQ, tetracycline, aminoglycoside, clinda, vanco, linezolid
- Resistant:
cephalosporins, aztreonam, TMP-SMX
- มี β-lactamase
→ resistance อาจ emerge ระหว่างรักษา
- Penicillin/ampicillin/amoxicillin
ใช้ได้เฉพาะถ้า confirm susceptible และต้อง
dose adequacy
📊 Outcomes
- Cutaneous
anthrax: mortality 16–39% untreated →
< 2% ถ้าได้ antibiotic
- Inhalation
anthrax: mortality ~90% ก่อน 2001 → ~50% หลัง 2001
(ถ้า diagnosis/combination therapy/drainage early), แต่ fulminant phase →
97% mortality
- Meningitis:
almost universally fatal (~100%)
- GI
anthrax: mortality > 40%
- Injection
anthrax: mortality ~28–33%
|
✅ Key Clinical Pearls
|
การป้องกัน Anthrax
🧾 ภาพรวม
- Anthrax
ในคนพบได้น้อยมากในประเทศพัฒนาแล้ว แต่ยังคงเป็น threat
ด้าน bioterrorism
- การป้องกันแบ่งเป็น 3 ส่วนหลัก:
1.
วัคซีน (pre-exposure
& post-exposure)
2.
PEP หลัง aerosol
exposure (antibiotics + vaccine ± antitoxin)
3.
ควบคุมโรคในสัตว์ + infection
control/decontamination
💉 วัคซีนที่ใช้ในสหรัฐฯ
1.
AVA (Anthrax Vaccine Adsorbed)
o Cell-free
filtrate → protein-based, ไม่มีเชื้อมีชีวิต
o Pre-exposure
& PEP ได้
o Route:
IM (pre-exposure), SC (PEP)
2.
AVA-adjuvanted (AVA + CpG7909)
o Approved
for PEP only
o 2
IM doses ห่างกัน 2 สัปดาห์
o Immunogenicity
ดีกว่า AVA 3-dose SC แต่ systemic AE สูงกว่า
🧾 Pre-exposure
vaccination (เฉพาะกลุ่มเสี่ยง)
ACIP indications
- High-risk
animal handlers (vets, workers with imported hides/wool)
- Laboratory
workers (ทำงานกับ B. anthracis หรือ
environmental samples)
- Environmental
remediation workers (เข้าไปในพื้นที่ contaminated)
- Certain
military personnel (DoD designation)
- Emergency
responders: ไม่แนะนำ routine, อาจให้แบบ
voluntary
Schedule (AVA IM):
- Priming:
0, 1, 6 เดือน
- Boosters:
12, 18 เดือน
- Maintenance:
annual booster (ถ้า risk ongoing), หรือ
q3y booster ถ้า risk ต่ำ
👉 สามารถทำงานใน
high-risk area หลังจบ priming series
🧾 Post-exposure
prophylaxis (PEP: aerosol exposure)
Indication: ทุกคนที่มี documented/suspected
aerosolized spore exposure
Regimen = Antibiotic + Vaccine (AVA SC 0, 2, 4 wks)
- Antibiotics
(first-line): doxycycline, minocycline (nonpregnant), ciprofloxacin,
levofloxacin
- Penicillin/amoxicillin
ใช้ได้ถ้า confirm susceptible
- Duration:
- Healthy
adult (18–65y, immunocompetent, ได้ vaccine ครบ): 42 วัน หลังเริ่ม vaccine series
หรือ 14 วัน หลัง last dose (ไม่เกิน 60 วัน)
- Others
(เด็ก, > 65y, pregnant,
immunocompromised, ไม่ได้ vaccine ครบ):
60 วัน
- Immunocompromised/unvaccinated:
อาจขยายเป็น 3–4 เดือน
👉 หลักการ:
antimicrobial cover จนกว่าภูมิคุ้มกันจาก vaccine จะ protective
Antitoxin (Raxibacumab, Obiltoxaximab, Anthrax IG)
- ใช้เป็น ทางเลือก ถ้า vaccine/antibiotic
unavailable/inappropriate
- Raxibacumab
ไม่รบกวน vaccine immunity (ควรเลือกถ้าให้ร่วมกับ
vaccine)
🧾 PEP: cutaneous / GI
exposure (non-aerosol)
- Antibiotics
7 วัน (regimen เหมือน aerosol
PEP)
- ไม่ต้องให้ vaccine
- Monitor
symptoms (ไข้, eschar, GI)
🧾 Special populations
- Pregnancy:
- Pre-exposure
→ เลี่ยง
- Post-exposure
→ ให้
vaccine + antibiotics (risk anthrax > risk vaccine)
- Study
พบ safety overall acceptable, แต่ 1st
trimester อาจเพิ่ม risk anomaly เล็กน้อย
(ไม่ชัดเจน)
- Children:
- AVA
ใช้ได้หลังอายุ 6 สัปดาห์ (priority
over routine immunization →
เลื่อนวัคซีน routine ออกไป >
4 wk หลัง AVA dose สุดท้าย)
- Antibiotics:
FQ/tetracycline benefit > risk (cartilage/tooth staining)
🧾 Infection control &
Decontamination
- Standard
precautions; contact isolation ถ้ามี uncontained
drainage
- ไม่มี airborne transmission →
ไม่จำเป็นต้องแยกห้องเดี่ยว
- Decon:
remove clothing (seal bag), shower with soap+water, PPE for staff, bleach
(0.5% NaOCl) surface cleaning
🐄 Animal control
- Vaccinate
livestock annually ใน endemic area
- การกำจัด spore ในดิน impractical → วัคซีนสัตว์คือหัวใจของการป้องกัน
🌍 International
considerations
- WHO
guideline คล้าย CDC
- Vaccines
available:
- US:
AVA, AVA-adjuvanted
- UK:
Porton Biopharma vaccine
- Russia
& China: attenuated vaccine (longstanding use, efficacy อาจต่ำกว่า AVA)
|
✅ Key Clinical Pearls
|
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น