致病原

炭疽桿菌大小約 4×1微米（μm），為革蘭氏陽性、嗜氧或兼性厭氧桿菌，常排列成鏈狀，在缺氧時會形成莢膜。炭疽桿菌生長體（vegetative form）能產生大小約2×1微米的孢子，孢子對冷、熱、酸鹼度、乾燥、化學物質、放射線等抵抗力極強，能存活於土壤、環境、感染的獸毛中達數十年，一旦環境適合則再度萌芽、增殖。

炭疽桿菌的毒性主要與莢膜（extracellular capsule）及毒素有關。炭疽桿菌的毒性及人體致病機轉簡要說明如下：莢膜可以幫助菌體免於遭受白血球吞噬作用；毒素包含致死毒素（Lethal Toxin, LT）及水腫毒素（Edema Toxin, ET），可藉由破壞多種免疫細胞及其功能來逃脫免疫系統。致死毒素（LT）由保護抗原（Protective Antigen, PA）及致死因子（Lethal Factor, LF）組成，會嚴重降低T細胞與B細胞免疫，並誘導血管內皮細胞凋亡，被認為會導致出血症狀，胸腔積水與腹水被認為會儲存致死因子；水腫毒素（ET）由保護抗原及水腫因子（Edema Factor, EF）組成，會導致肝臟、腸道及皮膚水腫。組成毒素之三種成分（LF、EF、PA）單獨存在時並無毒性，需倚賴保護抗原（PA）與感染者細胞上的受體結合，協助致死因子（LF）與水腫因子（EF）進入細胞，引發炭疽病相關症狀。
 

流行病學

1. 炭疽病主要發生在草食性哺乳動物，然而雜食性、肉食性或其他脊椎動物罹患炭疽病亦非罕見。動物感染發生地區包括地中海沿岸部分國家（阿爾巴尼亞、希臘、義大利南部、西班牙及土耳其）、加拿大亞伯達省北部及曼尼托巴省南部、美國中、南部（南達科他及北達科他州、明尼蘇達州、內布拉斯加州、內華達州及德州）、拉丁美洲、亞洲、非洲（撒哈拉以南）、中東及澳洲部分地區等。
2. 人類病例通常經由直接或間接接觸已感染的動物，或是因職業而曝露在受感染的動物或其相關製品而感染。馬雷特於1752年首次描述人類感染皮膚型炭疽。1975年發生在甘比亞的疫情，計有448例皮膚型炭疽病例，其中12例死亡；最嚴重的炭疽病流行發生在辛巴威，疫情始於1979年，延續至1984-1985年，感染人數超過10,000例，致死率約1-2％；2000年衣索比亞爆發流行，造成數百人口腔及腸胃道感染1。炭疽病至今仍發生在美洲、撒哈拉以南非洲、中亞、西亞以及東歐與南歐的農業地區，尤其撒哈拉以南非洲由於野生與豢養動物交界處的傳播生態成為高風險地區。
3. 依據世界衛生組織非洲區域辦公室（AFRO）截至2024年2月初資料，2023年尚比亞、辛巴威、烏干達、馬拉威、肯亞及剛果民主共和國等6國陸續出現炭疽病疫情，共計超過1,400餘例通報病例（含疑似及確診病例），約20例死亡，其中尚比亞近900例，疫情遍及10個省份中的9省，為2011年以來最大規模疫情。WHO評估，當地疫情透過野生動物之遷徙、河流運送動物屍體等於各國間傳播，又因醫療、財政及政府介入資源均不足，難以遏止人類接觸感染動物，於尚比亞及其鄰國（安哥拉、波札那、剛果民主共和國、馬拉威、莫三比克、納米比亞、坦尚尼亞、烏干達和辛巴威等）間區域傳播風險極高。
4. 炭疽桿菌是多種可用以作為武器之生物物質中最具危險性的一種，目前全世界至少有17個國家被認為有生產生物戰劑之計畫，但不清楚其中多少國家使用炭疽桿菌。炭疽桿菌製成噴霧狀後為無臭無色，可傳播數公里遠並造成有效之感染。1979年蘇聯位於蘇佛洛佛斯克的微生物製造工廠，因炭疽桿菌孢子意外散佈空氣中，而造成至少77個炭疽病例，其中66人因此死亡。此外，2001年在美國發生炭疽之生物恐怖攻擊事件，其將炭疽桿菌孢子裝入信件中，再以郵寄方式造成特定或不特定人的感染，造成22人感染，其中11例為吸入型炭疽病（5例死亡）、11例為皮膚型炭疽病。
5. 臺灣炭疽病疫情：臺灣在1929年有因撲殺感染炭疽病動物之工作人員，經皮膚感染炭疽病之病例報告，自最後1病例在1972年於馬祖因受傷而感染後，迄今無人類感染之病例。在動物病例方面，炭疽病被農業部列為乙類動物法定傳染病，1900～1952年共計667頭牛羊患病，1952年於桃園發生1牛隻感染，1999年臺北北投馬場發生一偶發馬匹病例，感染源不明。臺灣流行概況詳見衛生福利部疾病管制署「傳染病統計資料查詢系統」。

傳染窩

炭疽桿菌孢子對於環境極具耐受性，可長期存於土壤、動物皮毛及其製品中達數10年。

傳染方式

1. 皮膚型炭疽：主要是因接觸受汙染的動物或其製品所致，也可能透過叮咬人的昆蟲而間接感染。
2. 吸入型炭疽：處理毛皮或肉製品加工過程中，吸入含大量炭疽桿菌孢子的氣膠（aerosol）而感染。
3. 攝入型炭疽：主要因為食入未煮熟且遭炭疽桿菌污染的食物（含乳製品）。
4. 注射型炭疽：極少數情況下注射受汙染之毒品而受感染。

臨床症狀

依感染途徑分型較為常見，可分為四型：

1. 皮膚型炭疽（cutaneousanthrax）：占人類炭疽病例比例超過95％，給予適當抗生素治療後致死率小於2％，但如果未經治療，可能因臉部或頸部水腫導致呼吸道阻塞及續發性蜂窩性組織炎或腦炎，致死率可達10～40％，人與人直接傳染機率極低，醫療人員一般情況下不需予以預防藥物。炭疽桿菌（通常是孢子形式）經由皮膚傷口（割傷、擦傷、蠅類叮咬等）進入人體，最常發生在臉部、頸部、手及腕部。感染2～3 天皮膚上出現小膿皰或丘疹，第3～4 天，丘疹周圍出現直徑約1～3 公分環狀水泡，除非有續發性感染，水泡不會疼痛、無膿，惟附近的淋巴可能會腫大、發炎、疼痛；此時水泡液抹片可看到炭疽桿菌，也可培養出炭疽桿菌。第5～7天，丘疹潰爛形成黑色焦痂，在焦痂表面塗抹並不會採到炭疽桿菌，必須用鑷子把焦痂掀起採取下方液體才能檢驗出炭疽桿菌；此時症狀包含輕微發燒、倦怠及頭痛，若病情持續加重（特別是病灶位於臉部、頸部及胸部者），可能併發毒血症、意識改變、高燒、低血壓、局部淋巴結腫大等，甚至壓迫氣管。約第10天，焦痂開始脫落，約數週後緩解。
2. 吸入型炭疽（inhalationalanthrax）：又稱為肺部炭疽（pulmonary anthrax）、毛工病（Woolsorters’ disease）或拾垃圾者病（Ragpicker’s disease），係吸入大量炭疽桿菌孢子而感染（感染劑量約8,000～10,000 個孢子），死亡率高，治療後致死率約45%。在疾病初期症狀無特異性，似一般感冒，病徵可能包含輕微發燒、寒顫、倦怠、頭痛、咳嗽、胸悶、肌肉酸痛等，症狀可能持續 1至數天，隨後病程進展快速，突然發生呼吸困難、發紺、敗血症、休克、昏迷，可能在24～36小時內死亡。吸入型炭疽初期臨床診斷相當困難，需仰賴病史資料，胸部X光片會呈現縱膈腔變寬，也常見肺部浸潤及肋膜積水等異常。
3. 攝入型炭疽（ingestion anthrax）：主要因食入未煮熟且遭炭疽桿菌污染的食物，臨床表現為口咽炭疽（Oropharyngeal anthrax）及腸胃炭疽（gastrointestinal anthrax），以腸胃炭疽較常見。口咽炭疽侷限於口腔，好發於頰黏膜、舌、扁桃腺及後咽壁，儘管給予治療，其死亡率仍然相當高。口腔病灶為直徑2～3公分、灰色偽膜包覆的水泡，當侵襲扁桃腺時，可能發生潰瘍。臨床症狀包含喉嚨痛、吞嚥困難、局部淋巴結腫大及疼痛；病程進展快速，可能出現菌血症、毒血症、急性呼吸窘迫及意識改變，最後導致休克、昏迷 及死亡。腸胃炭疽可發生於食道、胃、腸的任何部位，好發於迴腸及盲腸，病灶周圍呈現多發性表面水腫、出血性潰瘍。剛開始的臨床症狀無特異性，包含噁心、嘔吐、食慾不振、無力、輕微腹瀉、發燒及頭痛，腸道病灶亦可能發生出血、阻塞及腸穿孔，後續發生嚴重腹痛、吐血、血便，有時會併發大量腹水、毒血症及敗血症，最後導致休克、死亡；其病程進展快速，發病至死亡約 2～5天，治療後致死率可小於40%，但若不即時治療，半數以上病例將會死亡。
4. 注射型炭疽（injection anthrax）：為一種較新的感染形式，因注射被炭疽桿菌孢子污染之海洛因而引起，症狀與皮膚型炭疽相似，但比皮膚型炭疽更快擴散至全身，早期診斷與治療也更困難。症狀包括發燒、寒顫、皮下深處/注射肌肉內出現膿腫、注射處出現發癢的小膿皰或腫塊後中心出現黑色結痂等，大多數病例會出現敗血症，超過四分之一確診病例死亡。

上述四類炭疽病，皆可因炭疽桿菌進入個案的血流或淋巴循環，導致多重器官功能障礙，此時稱為全身性炭疽病（systemic anthrax），可能會造成敗血症及/或侵入中樞神經引發炭疽性腦膜炎（anthrax meningitis）。成人罹患全身性炭疽病約有70%會併發敗血症。兒童罹患吸入性、攝入型或全身性炭疽病，約有60～84%會併發敗血症；罹患吸入型炭疽約有40%，攝入型炭疽約有30%，全身性炭疽病則有約25%會併發腦膜炎。
炭疽性腦膜炎常伴隨血腦屏障被破壞、顱內出血及腫脹，蜘蛛膜下腔出血為常見併發症，炭疽性腦膜炎個案中有一半與皮膚型炭疽相關，約三分之二炭疽性腦膜炎出現顱內出血（Intracranial bleeding）3治療後死亡率仍高達約92%，所有全身性炭疽個案均應進行腦膜炎評估。
有研究顯示,，炭疽性腦膜炎的預測因子包括意識改變與腦膜炎病徵、發燒、呼吸急促、心搏過速、高血壓（收縮壓≧130 mmHg或舒張壓≧90 mmHg）以及凝血障礙，若個案出現敗血症亦可預測腦膜炎的發生。
此外，炭疽個案亦常見體液滯留（fluid collections），76%吸入型炭疽個案可見肋膜積水，其他種類炭疽個案則有3～10%有肋膜積水。52%攝入型炭疽個案有腹水，21%吸入性炭疽個案有心包膜積液4。肋膜積水與腹水中均已證實存在致死因子（Lethal Factor, LF），引流有助於診斷疾病，並推測可藉由減少致死因子數量，從而減輕疾病嚴重程度提高存活率。

預防方法

1. 採取有效的監測是必要的。對於炭疽病的控制，以阻斷感染源為主：遺體應適當處置，對於污染的各類用具、廢棄物應正確消毒、除污後，妥善處置；對於曝露疑似感染動物及職業上可能接觸的高風險工作人員可考慮給予預防接種，但目前只有少數國家生產人用炭疽疫苗，而且只使用在該國從事高風險職業人員，故人用炭疽疫苗的可近性非常受限，目前並没有被廣泛使用。
2. 非流行地區其曝露主要來自於由流行地區進口之羊毛、獸毛、獸皮、獸骨等動物製品，包括羊皮或其他動物皮製成之骨皮或其他相關動物紀念品，故處理疫區動物製品的相關工業，應於產品（包含成品或材料）輸入後及加工、銷售前即進行去孢子作業，且從業人員工作時應注意個人防護及遵循處理相關動物製品之標準流程。另由於炭疽病相當罕見，醫療人員繼續教育亦應包含相關資訊。
3. 前往流行地區時，應避免直接或間接接觸動物屍體，且不應食用突然死亡或患病後宰殺的動物，由於烹調受汙染的肉類無法消除感染炭疽病的風險，應確定肉類來源，並以經過衛生部門認證的商品為佳。

潛伏期

1. 皮膚型炭疽：9小時到3週，常為2～6或7天。
2. 吸入型炭疽：通常小於1週，也可能長達數週至2個月。
3. 攝入型炭疽：通常1~6天，也可能長至16天。
4. 注射型炭疽：通常1~4天。

感受性及抵抗力

各年齡層均會感染，疾病的嚴重程度與感染途徑、受感染者的營養、健康狀態及菌株毒性有關，糖尿病、肥胖、高血壓或慢性阻塞性肺病與皮膚型炭疽重症有關，而有敗血症、糖尿病、肥胖、高血壓、慢性阻塞性肺病或曾吸菸的個案，罹患炭疽腦膜炎風險似乎更高。
有些證據顯示，有些人因頻繁的接觸此細菌，而有不顯性感染；再次感染也可能發生，不過很稀少。炭疽桿菌孢子存在且累積至一定程度後，才可能透過相關傳染途徑造成宿主感染，以吸入感染為例，美國國防部的資料顯示：引起人類感染的ID50約為8,000～10,000個孢子，但當吸入微粒的直徑大於5μm，就算被吸入，也很難到達肺泡造成感染；因此，炭疽桿菌孢子所附著的氣膠大小，高度影響了感染的可能性。