مواضيع المحاضرة: Bacillus anthrax, Bacillus subtilis and Bacillus cereus
background image

True bacteria – Rods - Gram  positive rods 

Spore forming bacteria 

Aerobic bacteria – Bacillus   / Anaerobic bacteria – Clostridia 

 

Aerobic bacteria – Bacillus    

 Most members of this genus saprophytic organisms prevalent in soil, water, and 

air and on vegetation, and in the medical laboratory as airborne contaminants, such as: 

B.  subtilis  is  opportunistic,    B.  cereus  causes  food  poisoning  and  B.  anthracis  causes 

anthrax .  

 

Bacillus anthracis 

It’s  the  major  important  pathogenic  bacilli  which  is  occur  in 

goats,  sheep,  cattle,  horses  or  other  animals  (rats).  Human  become 

infected incidentally contact with infected animals or their products.  

Epidemiology 

 

Anthrax is an enzootic disease  (an enzootic disease is endemic 

to  a  population  of  animals).  Anthrax  affects  domestic  herbivores  – 

sheep,  goats  and  horses  and  transmitted  to  humans  by  contact  with 

infected animal products or contaminated dust (Figure 1).  

Infection is initiated by the subcutaneous inoculation of spores 

through  incidental  skin  abrasions.  Less  frequently,  the  inhalation  of 

spore–laden dust causes a pulmonary anthrax(Woolsorter’s disease).  

B.  anthracis  spores  may  remain  viable  for  many  years  in 

contaminated  pastures,  or  bones,  wool,  hair,  hides  or  other  animal 

materials.   

In U.S. a veterinary vaccine in widespread use makes domestic 

animal sources of the disease quite rare. 


background image

Antigenic structure  

1-  Capsule  present  in  virulent  strains  consist  of  polypeptide  of  high  molecular 

weights composed of D-glutamic acid called hapten (Abs against this Ag are not 

protective).  

2-  Somatic  polysaccharides  as  complex  in  cell  wall  (Abs  against  it  are  not 

protective). 

3-  Somatic  protein  is present  in  edema  fluid  of  anthrax  lesion  (Abs  against  this  is 

protective).   

Pathogenesis 

     B. anthracis posses: 

    a- Capsule, that is antiphagocytic and is essential for full virulence.  

    b- Three Exotoxines : 

     (1) Edema Factor (EF), causes elevation of intracellular cAMP, and is responsible for 

the severe edema toxin seen in B. anthracis infections with protective antigen(PA).  

(2) Lethal Factor (LF), is responsible for tissue necrosis.  

(3)  Protective  Antigen  (PA)  (because  of  its  use  in  producing  protective  anthrax 

vaccines)  mediates  cell entry  of  edema  factor  and lethal toxin  (PA  binds to  receptor 

and following proteolytic activation, it forms a membrane channel that mediates entry 

of  EF & LF).  

LF + PA form lethal toxin which is a major virulence factor and cause of death in 

infected animals or in experimental animals (like rats).  

The infection is acquired by 1- the entry of spores through injured skin (cutaneous 

anthrax)  2-  mucous  membrane  (gastrointestinal  anthrax)  3-    inhalation  (inhalation 

anthrax) . Spores germinate  in the tissue at the site of entry and growth of the vegetative 

organisms  →  formation  of  a  gelatinous  edema  and  congestion.  Bacilli  spread  via 

lymphatics to blood stream and multiply freely in the blood and tissue shortly before or 

after the animal’s death.  

 


background image

Clinical significance 

  1- Cutaneous anthrax 

Is  about  95%  .It  rapidly  evolves  into  a  painless,  black,  severely  swollen 

“malignant pustule”. The organisms may invade lymph nodes and  circulation, leading 

to  fatal  septicemia  or  some  cases  remain  localized  and  heal,mortality  in  untreated 

cutaneous anthrax is about 20%.  

  2- Pulmonary anthrax (Woolsorter’s disease) 

It  is  caused  by  inhalation  of  spores,  characterized  by  progressive  hemorrhagic 

lymphadenitis (inflammation of the lymph nodes), and has a mortality rate 100% if left 

untreated. It infects persons who handle contaminated animal products.  

       Spores from the dust of wool, hair, hides are inhaled 

 phagocytosed in the lungs 

transported  by  the  lymphatic  drainage 

  to  the  mediastinal  lymph  nodes 

 

germination 

 toxin production 

 hemorrhagic mediastinitis and sepsis. Woolsorter’s 

disease  is  high  fever,  respiratory  distress,  hemorrhage  meningitis  may  occur  as  a 

complication, then death usually results.  

     3-  Gastrointestinal  anthrax  is  rare  and  results  from  eating  contamination  meat. 

Severe  enteritis  with  bloody  diarrhea  occurs  and  mortality  rates  are  high. 

 


background image

Diagnostic laboratory tests 

       Specimens = fluid or pus from local lesion, blood and sputum. 

       Microscopic examination = 

       1- G

+

  bacilli    blunt-ended large  that  occur  single  or in pairs or in long  chains 

(Figure 2) nonmotile, capsulated.The spore are oval centrally located and  may remain 

viable on animal products or in the soil for years. 

       2-McFadyean  reaction  +  (  When  blood  films  contain  anthrax  bacilli,  they  are 

stained  with  polychrome  methylene  blue  for  few  seconds  then  examined  under  the 

microscope,  a  amorphous  purplish  material  is  seen  around  bacilli,  this  represents 

capsular material and it is a characteristic of anthrax bacilli). 

                Macroscopic  examination  =  Cultural  Characters,  in  broth  shows  no  turbidity 

because they are strict aerobic. On solid media, it’s colonies are irregular(medosa head 

edg),  round,  large(  2-3  mm  ),  raised,  opaque,  grayish  white  frost  glass  appearance. 

Virulent  capsulated  strains  form  rough  colonies,  while  avirulent  strain  form  smooth 

colonies.  

On    blood  agar,  the  colonies  are  large,  gray,  with  an  irregular  border  γ  – 

hemolytic  .  Hemolytic  selective  media  PLET  (Polymix  Lysozyme  Ethylenediamine 

Tetraacetic acid) and  thallous acetate is added to heart infusion agar which are used to 

isolate anthracis from other spore forming bacilli.  

         Biochemical  Reactions=  ferment  glucose,  maltose  and  sucrose  with  acid  only, 

Nitrate +, Catalase +, gelatin + .   

         Serological  test  =  extract  of  infected  tissue  shows  a  ring  of  precipitate,  when 

layered over immune serum, it is called “Ascoli test”. Also direct immunofluorescence 

assay aids in identification of it.  

Animal inoculation : A small amount of exudates or isolated culture from infected 

man  is  injected  subcutaneously  in  Guinea  pigs  which  will  die  within  36-48  hr,  smears 

from the heart blood and spleen show typical G

+

 bacilli.    

 


background image

Treatment

 

            They are susceptible to sulfonamide, erythromycin, streptomycin, tetracycline 
and chloramphenicol.  

Cutaneous anthrax responds to doxycycline, ciprofloxacin, or erythromycin (see 

figure  2).  Penicillin  is  not  recommended  because  of  inducible 

-lactamase  in  B. 

anthracis. In pulmonary anthrax, multi drug therapy is recommended (ciprofloxacin + 

rifampin + vancomycin), because of : 

1-  The severity of the disease. 

2-  The disease is often not diagnosed until late in the course of the illness.  

Prevention  

1-  Vaccine  is  available  for  animals  and  workers  in  high  risk.  The  incidence  of  In 

pulmonary  anthrax  is  low,  so  there  no  need  the  vaccine  against  it.  Vaccine  is 

recommended  for  goat  hair  and  woolen  mill  workers,  veterinarians,  laboratory 

workers and livestock handlers who are at risk as a result of exposure.  

2-  Post exposure prophylaxis with ciprofloxacin or doxycycline is recommended. 

3-  Autoclaving  is  the  most  reliable  means  of  decontamination  because  of  the 

resistance of endospores to chemical disinfectants,. 

4-  Carcasses  of  diseased  animals  should  be  burned  deep  in  the  soil  or  burned,  to 

prevent the spread of spores.  

5-  Gas  sterilization  or  radiation  may  be  used  to  decontaminates  hides,  wools,  and 

related animals products.  

 

 Bacillus subtilis 

Is G

+

 straight rods, occurring single or in chains, motile and noncapsulated.   It 

grows on blood agar producing 

-hemolysis .  

It doesn’t produce any toxin, but is opportunistic pathogens and may produce 

serious endophthalmitis (infection in eye ball), right side endocarditis and meningitis. 


background image

  

 Bacillus cereus 

Strains of this spps. produce  exotoxin, and causes  food  poisoning by means of 

enterotoxins with either: 

1-  The  emetic  type:  associated  with  fried  rice,  characterized  by  nausea,  vomiting, 

abdominal cramps, and occasionally diarrhea, begins 1-5 hours after ingestion of 

the rice.  

2-  The  diarrheal  type:  associated  with  meat  and  sauce,  incubation  period  is  1-24 

hours, characterized by abdominal cramps. The enterotoxin may be performed in 

the food or produced in the intestine.  

B. cereus is an important cause of eye infections, severe keratitis, endophthalmitis 

and panothalmitis, also associated with localized infections and with systemic infections 

including endocarditis, meningitis, osteomyelitis and pneumonia.  

They  resist  penicillin  due  to 

-lactmase  .  Doxycycline,  erythromycin  or 

ciprofloxacin are used as alternatives to penicillin.  




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 139 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل