Токсин имеет сложную структуру: включает протективный Аг (взаимодействует мембранами клеток и опосредует проявление активности других компонентов); летальный фактор (проявляет цитотоксический эффект и вызывает отек легких) и отечный фактор (проявляет эффект кальмодулиннезависимой аденилатциклазы, повышает концентрацию цАМФ, вызывает развитие отеков); эти компоненты по отдельности не способны проявлять токсическое действие. Структуры компонентов токсина представлены белками или липопротеинами; их молекулы термолабильны, серологически дифференцируемы и иммуногенны.
Патогенность Bacillus anthracis прямо зависит от капсуло- и токсинообразования; штаммы, не проявляющие подобные свойства, обычно авирулентны.
Капсула защищает бактерии от действия вне- и внутриклеточных продуктов фагоцитов и препятствует поглощению бактерий; на начальных этапах заболевания капсула — важнейший фактор вирулентности. Способностью к капсулообразованию также обладают некоторые вакцинные штаммы (например, Пастера или второй вакцинный штамм Ценковского).
Токсин опосредует проявление признаков и симптомов сибирской язвы. Аккумуляция токсина в тканях и его воздействие на ЦНС приводят к летальному исходу на фоне легочной недостаточности и гипоксии. Разработаны сибиреязвенные анатоксины, но их структура и механизмы действия изучены не полностью.
Лабораторная диагностика в определенной степени зависит от клинической формы заболевания. Для исследования берут содержимое пустулы, гнойное отделяемое из карбункула, кровь, мочу, мокроту, испражнения и рвотные массы. При патологоанатомическом исследовании забирают кусочки органов или целые органы. Все образцы следует помещать в герметичные сосуды и транспортировать закупоренными в опломбированные боксы. Анализы предусматривают не только проведение рутинных бактериологических исследований, но и заражение лабораторных животных для окончательного уточнения диагноза.
Выделение возбудителя проводят по стандартной схеме (рис. 1) с посевом на обычные питательные среды, определением подвижности, окраской по Граму и изучением биохимических особенностей (дифференциально-диагностические признаки Bacillus anthracis и родственных спорообразующих анаэробов представлены в табл. 2 и 3).
Серологические исследования позволяют идентифицировать инфекцию у больных и реконвалесцентов; возбудитель можно выявлять AT, мечеными флюоресцеинами (особенно в смешанных культурах), диффузией в геле, в РСК, РНГА и ИФА.
Кожные пробы (реакция ГЗТ) проводят внутрикожным введением 0,1 мл бактериального аллергена (антраксин); применяют для ретроспективной диагностики при эпидемиологических исследованиях.
Реакция Асколи имеет большое значение, т.к. позволяет идентифицировать возбудитель при отрицательных результатах бактериологических исследований. Однако для прижизненной диагностики она не имеет серьезных преимуществ перед вышеуказанными бактериологическими и серологическими методами.
Типирование бактериофагом. Возможно проведение дифференциальной диагностики с помощью бактериофагов.
Отличительная особенность возбудителя — высокая чувствительность к пенициллину; выращивание на средах, содержащих пенициллин, приводит к проявлению феномена «жемчужного ожерелья».
Биологическая проба. Заражение подопытных животных проводят одномоментно с посевом на питательные среды. Материал можно вводить белым мышам (по 0,1-0,2 мл в спину), кроликам и морским свинкам (по 0,2-0,5 мл в область живота). Обычно мыши погибают через 1-2 суток, морские свинки и кролики — через 2-4 суток. Наблюдение продолжают в течение 10 дней. У павших животных обычно исследуют печень, селезенку, лимфатические узлы, почки, кровь из полостей сердца, места введения заразного материала. Делают посевы на питательные среды.
Иммунизация. Для профилактики зоонозов иммунизируют животных живой вакциной, приготовленной из некапсулированного штамма Bacillus anthracis, или протективным Аг.
Таблица 2. Морфология, особенности роста и патогенность В. anthracis и родственных спорообразующих анаэробов
| Признак | В. anthracis | В. cereus | В. subtilis | В. mesentericus | В. megaterium | В. mycoides |
| Капсулообразование в атмосфере с повышенным содержанием СО2 | + | – | – | – | – | – |
| Подвижность (висячая капля) | – | + | + | + | + | + |
| Гемолиз ЭБ | – | + | – | ± | – | + |
| Рост на жидких средах: | ||||||
| на бульоне | Среда с осадком (хлопьевидным), прозрачная, без пленки, кольцо около стенок легко смывается | Среда мутная, осадок трудноразбиваемый, крошковатый, прочные пленка и пристеночное кольцо | Бульон мутный, при образовании пленки среда просветляется | Бульон остается почти прозрачным, на поверхности среды морщинистая пленка | Помутнение среды, пленки не образует, осадок незначительный | Помутнения среды нет, на дне ватообразный осадок, пленки не образует |
| на молоке | Подкисление, свертывание и пептонизация (медленная) | Пептонизация быстрая, со свертыванием или без него | Подщелачивание, медленная пептониза-ция | Пептонизация медленная, иногда свертывание | Пептонизация | Пептонизация, иногда, может быть без свертывания |
| на твердых средах: | ||||||
| на агаре | Серо-белые, как пушинки, колонии, при увеличении вид «львиной гривы» | Колонии белые, твердые, круглые, иногда окрашенные в желтоватый цвет, по краям извитые нити | Колонии белые или сероватые, ползущие на стенку пробирки, в конденсатной воде пленка | Толстый матово-белый морщинистый налет, образует пленку в конденсатной воде | Колонии слизистые, желтовато-белые, темнеют при наличии тирозина в среде | Войлоковидные наложения, ползущие по поверхности среды |
| на желатине | Медленное разжижение, образует фигуру «перевернутой елочки» | Разжижение быстрое и сильное, вдоль укола образует горизонтальные отростки | Колония окружена венком из отростков, на поверхности разжиженного желатина образует пленку | Колонии круглые, разжижение медленное | Медленное воронкообразное разжижение | Быстрое разжижение |
| Патогенность: | ||||||
| для мышей | + | + | – | – | – | – |
| для морских свинок и кроликов | + | – | – | – | – | – |
ЭБ — эритроциты барана.
Таблица 3. Метаболические особенности В. anthracis и родственных спорообразующих анаэробов
| Признак | В. anthracis | В. cereus | В. subtilis | В. mesentericus | B. megateritum | В. mycoides |
| Лакмусовая сыворотка | Краснеет | Синеет | Синеет | Краснеет | — | — |
| Ферментация: | ||||||
| Свернутой яичной среды | ± (медленно) | + | — | + | — | + |
| Арабинозы | – | – | +К | + К | ± К | – |
| Ксилозы | – | – | +К | +К | ± К | – |
| Крахмала | + | + | + | – | + | + |
| Салицина | ± (медленно) | + | Сведений нет | + | Сведений нет | Сведений нет |
| Восстановление метиленового синего в среде (через 48ч) | – | + | ± | – | Сведений нет | – |
| Образование уреазы | — | ± | ~ | — | ± | ± |
| Редукция нитратов | ± | ± | + | – | ± | ± |
| Реакция Фогеса-Проскауэра | + | –т | + | + | — | ± |
| Чувствительность к пенициллину | + | ~ | — | — | ~ | — |
К — ферментация с образованием кислоты.