Nature：揭秘生化武器炭疽毒素如何引發疾病

　　當我們還沉浸在美國的科幻電影《生化危機》種種刺激、血腥、暴力的驚悚場面時，你可知生化武器是的的確確存在這個星球上的?炭疽毒素作為一種傳播面廣、危害力強的生化武器，曾經在冷戰以及二戰時期大顯身手，肆虐人間。美國軍方為了在冷戰期間制造更致命的生化武器，曾經連自己人也不放過，竟然收集意外感染炭疽熱的軍方工作人員的尸體或是血液以作研究之用。盡管人類已經進入了和平與發展的年代，但炭疽熱等生化武器曾經帶來的噩夢與陰影仍舊縈繞在人們心頭。

　　什么是炭疽?

　　炭疽(anthrax)出自古希臘“anthrakos”一詞，意思是煤炭。炭疽是炭疽桿菌引起的人畜共患急性傳染病，主要因食草動物接觸土生芽孢而感染所導致的疾病。人類因接觸病畜及其產品或食用病畜的肉類二發生感染。炭疽桿菌從皮膚侵入，引起皮膚炭疽，使皮膚壞死形成焦痂潰瘍與周圍腫脹和毒血癥，也可以引起肺炭疽或腸炭疽，均可并發敗血癥。炭疽呈全球分布，以溫帶、衛生條件差的地區多發。

　　炭疽桿菌能產生毒力很強的外毒素，其是由三種毒性蛋白即保護性抗原、水腫因子及致病因子所組成的復合體。可引起組織水腫和出血。其莢膜多糖抗原可保護該菌不被吞噬細胞所吞噬。炭疽桿菌芽孢常從皮膚侵人，在皮下迅速繁殖產生強烈外毒素和形成抗吞噬的莢膜，引起局部組織缺血、壞死和周圍水腫以及毒血癥。其莢膜多糖抗原可阻礙細胞吞噬作用，使該菌易于擴散而引起鄰近淋巴結炎和毒血癥，以至侵人血流發生敗血癥。該菌也可以從呼吸道吸入，引起嚴重肺炎和肺門淋巴結炎;或經胃腸道侵人，引起急性腸炎和局部腸系膜淋巴結炎。也有經口咽黏膜侵人的，引起口咽炭疽。患肺炎和腸炎者易發生敗血癥。如發生敗血癥，則該菌播散全身，引起各組織器官的炎癥，如并發血源性肺炎和腦膜炎等。炭疽桿菌的外毒素可損傷微血管的內皮細胞而釋放出組織凝血活酶，也可引起微循環障礙而發生感染性休克。

　　炭疽引發的生物戰爭

　　由于炭疽毒素的高致死率，因此炭疽芽孢曾多次被用作生化武器，最早可溯源至二戰時期，日本運用130公斤的炭疽菌在中國進行人體試驗。

　　1942年，日軍在侵華戰爭中對浙贛地區使用炭疽細菌戰，導致大量平民感染炭疽和鼻疽傷亡，預計傷亡人數至少在50萬以上。

　　1978年，羅西尼亞曾于黑人國家主義者對戰時使用炭疽在人和牛身上。

　　1979年，前蘇聯某軍事研究所自實驗室外洩至附近數公里內的斯維爾德洛夫斯克發生肺炭疽流行，造成68人死亡，是史上最大一次人群中的炭疽流行，由于該次事件死者全為男性，引發西方國家猜測蘇聯已研發出性別專一的武器。

　　1986年，美國政府獲準介入調查，發現此次事件起因于來自軍事武器工廠的吸入性炭疽。

　　1992年，俄羅斯總統葉爾欽聲稱他萬分確定蘇聯違反1972年生物武器公約一事屬實，終于將相關內容提交至聯合國。

　　1990年，伊拉克于波斯灣戰爭威脅使用此項細菌武器，并附加在炸彈等武器中。

　　1993年，日本國內真理教人士，亦曾利用炭疽制造恐怖事件，雖未成功，卻引發全日本的恐慌。實事上有十余個國家軍事工廠都擁有這種病菌，仰賴分子生物學的進步，此項生物武器得以改良戰爭效果。

　　2001年，生物恐怖主義者，曾透過郵件，寄送高品質的炭疽芽孢粉末到美國，這些事件還誘發多起類似的惡作劇。

　　從海洋中提取抗生素

　　當然炭疽“生化武器”的神話已經隨著今天科技的發展被打破。日前美國國立衛生研究院的研究人員發現了炭疽毒素的致病機制，科學家通過小鼠實驗發現炭疽病毒分泌的毒素能同時靶向機體中兩個不同區域的細胞，從而最終引發疾病，甚至死亡。

　　炭疽菌能產生兩種致命毒素：致死毒素和水腫毒素。當B型炭疽菌感染人或動物的時候，這兩種毒素就會尋找，并結合到人類和動物細胞表面受體上。研究人員利用兩種類型的實驗室小鼠——單種細胞類型上缺失了炭疽毒素受體，或者存在炭疽毒素受體的小鼠，比較了嚙齒動物具體的細胞進程。結果發現炭疽引發的死亡，主要是由靶向心臟細胞和肌肉細胞的致死毒素，和靶向肝細胞的水腫毒素引發的。

　　此外，科學家還發現海洋中一種鏈霉菌屬物種通過對其分子化合物的檢測，可以用來提取殺滅炭疽的藥物，并將它命名為“炭疽霉素”，可能成為殺滅炭疽菌的新型藥物。研究人員從加州圣巴巴拉海岸的近岸沉積物中分離出的這種鏈霉菌屬物種，使用一種光譜學解析技術來解碼這一物種體內分子的獨特結構。這種從海洋中提取新抗生素化合物的發現是非常罕見的，這項發現的重要性在于炭疽霉素具有與眾不同的化學結構。

　　抗生素被廣泛使用迄今已超過五十年的歷史，能用于治療感染癥，抑制或殺死致病病原體包括細菌、霉菌或部份病毒的物質，抗生素已經挽救了屬于百萬計人的生命。但是，過度使用抗生素使病菌產生了抗藥性，因此人們需要不斷研發出新型藥物來抵抗細菌耐藥性。

　　而這一發現也為人們提供了新的證據，即海洋尚有大量未開發的區域，擁有著大量新的物質和資源。人們在未來可以不斷開發和使用這些資源來治療各種疾病。