L’antrace al microscopio scientifico

Qual è l’agente patogeno?

L’antrace è una zoonosi causata dal Bacillus anthracis. L’infezione può colpire tutte le specie di mammiferi, domestici o selvatici, soprattutto erbivori, nonché alcune specie di uccelli.

IlBacillus anthracis è un batterio gram-positivo, non mobile, che forma spore. Le sue spore sono altamente resistenti. Rimangono vitali nel terreno per decenni, resistendo alla siccità, al calore e all’esposizione a vari agenti disinfettanti. In ambienti ricchi di aminoacidi e glucosio, come il sangue o i tessuti, queste spore si trasformano in forme vegetative sia nell’uomo che negli animali.

La capsula antifagocitica e le tossine del Bacillus anthracis ne determinano la virulenza. Queste tossine sono costituite dall’antigene protettivo, dal fattore edematoso e dal fattore letale. Esse svolgono un ruolo cruciale nelle manifestazioni patogene della malattia. Causano un esteso edema locale e un massiccio rilascio di citochine da parte dei macrofagi, che può essere fatale nei casi più gravi.

L’antrace si manifesta in modo diverso a seconda della via diinfezione. Le spore ingerite o inalate germinano nell’organismo, si moltiplicano e possono causare sintomi gravi o addirittura fatali. Leinfezioni cutanee possono verificarsi in seguito al contatto con le spore, spesso in persone che lavorano a stretto contatto con animali infetti o con i loro prodotti.

La comprensione dei meccanismi patogeni dell’ antrace è essenziale per prevenire e controllare questa pericolosa malattia. Studiando i suoi fattori di virulenza e le vie di trasmissione, possiamo sviluppare strategie di prevenzione più efficaci per proteggere la salute pubblica e degli animali.

L’antrace, un’arma batteriologica

Le armi biologiche sono una categoria di armi che utilizzano organismi, come i germi patogeni, per indebolire gli eserciti o le popolazioni nemiche diffondendo malattie potenzialmente mortali o semplicemente inabilitanti. A causa del loro potenziale dannoso, queste armi sono state classificate come armi di distruzione di massa. Il bioterrorismo comporta la dispersione di germi in grado di scatenare malattie mortali.

L’uso di armi biologiche risale al XX secolo, in particolare durante la Seconda guerra mondiale. Negli anni ’30, nell’ambito di un programma di ricerca, l’esercito giapponese utilizzò armi biologiche nel conflitto con la Cina. Furono effettuati test con l’antrace e inoculazioni di migliaia di prigionieri con agenti patogeni come la peste.

La ricerca sulle armi biologiche si intensificò durante la Guerra Fredda, soprattutto negli Stati Uniti e nell’URSS. La fine della Guerra Fredda e la dissoluzione dell’Unione Sovietica hanno portato all’emergere del moderno bioterrorismo. Negli anni ’90, la setta Aum in Giappone ha compiuto diversi tentativi di attacco con armi biologiche. Tra questi, i tentativi di utilizzare il virus Ebola e l’antrace, entrambi falliti. Nel 1995, la setta scelse il gas sarin, un’arma chimica più semplice e sicura, per l’attacco alla metropolitana di Tokyo.

Più tardi, nel 2001, una serie di attacchi all‘antrace ebbe luogo negli Stati Uniti, costituendo il primo vero attacco bioterroristico. Furono inviate buste contaminate con antrace che causarono 22 casi di infezione, cinque dei quali mortali. Questi attacchi hanno messo in evidenza la minaccia rappresentata dalle armi biologiche e hanno dato il via a importanti indagini per identificare i responsabili.

Come si presenta la malattia negli animali?

Le specie suscettibili all’infezione da antrace comprendono tutte le specie di mammiferi, sia domestici che selvatici, con particolare attenzione agli erbivori, nonché un piccolo numero di uccelli. I sintomi dell’infezione variano a seconda delle specie animali e si manifestano generalmente in tre forme distinte.

La prima forma causa un’infezione digestiva acuta. I sintomi includono dolore addominale, cessazione della ruminazione, edema del collo ed escrementi contenenti sangue nero. La seconda forma scatena un’infezione respiratoria. Si manifesta con tosse secca, edema acuto dei polmoni, escrezioni nasali schiumose color ruggine ed edema del collo. La terza forma dà inizio a un’infezione generalizzata, o setticemia. Questa può comparire immediatamente o essere successiva alle forme precedenti, causando la morte improvvisa dell’animale.

L’antrace colpisce sia gli animali d’allevamento che quelli selvatici. Tra gli animali domestici, i bovini e gli ovini sono più sensibili dei cavalli e delle capre. I sintomi della malattia negli animali possono essere acuti, subacuti o cronici. Nei casi più gravi, l’animale può soccombere entro due o tre giorni, sviluppando una sindrome emorragica caratterizzata da emorragie da naso, bocca e ano.

Le descrizioni storiche della malattia mostrano manifestazioni specifiche. Ad esempio, negli ovini la malattia compare rapidamente e causa una morte improvvisa nel giro di poche ore, oppure progredisce lentamente con un graduale peggioramento dei sintomi. Nei cavalli, la malattia si manifesta come un’insorgenza rapida di antrace o come una malattia a sangue lento. I bovini sviluppano sintomi simili con segni distinti come angina accompagnata da una massa gangliare tra le mascelle. I carnivori, gli uccelli e gli animali a sangue freddo sono generalmente meno suscettibili alla malattia, tranne in alcune condizioni specifiche. Gli animali selvatici, i primati e i cervi sono invece i più suscettibili.

Come si trasmette la malattia?

La trasmissione dell’antrace negli animali può avvenire attraverso il tratto digestivo o per inalazione, principalmente nelle seguenti circostanze:

• Pascolo su terreni contaminati da spore, spesso definiti “campi maledetti”.
• Ingestione di acqua, fieno, paglia, insilati o altri alimenti contaminati dalle spore.

Quando gli animali pascolano su erba contaminata, in particolare vicino a cadaveri di carbone, o mangiano foraggio proveniente da aree contaminate, si espongono a lesioni della mucosa. Queste lesioni favoriscono la trasmissione della malattia. Le spore del batterio rimangono nel terreno per molti anni. Attività come i lavori di sterro o le forti piogge nella stagione calda possono riportarle in superficie. In questo modo, contaminano l’ambiente.

La trasmissione all’uomo avviene principalmente attraverso il contatto cutaneo con animali infetti, le loro carcasse o sottoprodotti come frattaglie, pelli, pelli, lana e corna. L’ingestione di carne o latte contaminati è una via di trasmissione eccezionale in Francia. Inoltre, l’inalazione di spore, in particolare durante la manipolazione di lana contaminata, può portare a una malattia specifica nei lavoratori, nota come “malattia del cardatore di lana”.

L’infezione nell’uomo può avvenire anche per contatto con la pelle, ingestione, inalazione o iniezione. Le ferite aperte aumentano la suscettibilità all’infezione cutanea, che può svilupparsi anche sulla pelle intatta. L’infezione cutanea non è generalmente contagiosa, ma in casi molto rari è stata segnalata la trasmissione da uomo a uomo. L’ingestione di carne o latte poco cotti contenenti forme vegetative del microrganismo può portare a un’infezione gastrointestinale, mentre l’inalazione delle spore può causare un’infezione polmonare spesso fatale. Questa malattia può anche essere contratta intenzionalmente (bioterrorismo).

Quali sono i sintomi nell’uomo?

Le varie forme di contaminazione da Bacillus anthracis hanno effetti diversi sull’organismo. Nell’uomo esistono tre forme di contaminazione: cutanea, digestiva e respiratoria. Una quarta forma di contaminazione è possibile nei tossicodipendenti, attraverso l’iniezione con una siringa contaminata. La maggior parte dei pazienti affetti da antrace sviluppa la malattia tra uno e sei giorni dopo l’esposizione. Tuttavia, il periodo di incubazione per l’antrace inalatorio può superare le sei settimane.

Nell’uomo, la forma cutanea esterna è la più comune e spesso progredisce positivamente. Tuttavia, senza trattamento, questa forma può portare alla morte nel 5-20% dei pazienti. Le forme interne, come quella viscerale, gastrointestinale o respiratoria, dipendono dalla via di ingresso dei batteri e possono causare setticemia fatale senza trattamento. La forma respiratoria è la più grave e la prognosi è generalmente sfavorevole, soprattutto in assenza di una rapida somministrazione di un trattamento antibiotico parenterale massiccio.

Forma cutanea

La forma cutanea dell’ antrace inizia come una papula rosso scuro, indolore e pruriginosa, che compare da 1 a 10 giorni dopo l’esposizione alle spore infettive. Questa papula si sviluppa poi in una vescicola circondata da un’area di eritema e da un grave edema. Si formano ulcerazioni e induratio, seguite dallacomparsa di un’escara nera, nota come pustola maligna. Può verificarsi un’adenopatia locale, accompagnata da malessere, mialgia, cefalea, febbre, nausea e vomito. La guarigione della ferita e la scomparsa dell’edema possono richiedere diverse settimane.

Il carbonchio cutaneo è la forma più comune (95% dei casi). L’infezione può essere accompagnata da linfangite, adenopatie dolorose ed edema grave, con possibilità di batteriemia. Un adeguato trattamento antibiotico orale è efficace, ma in assenza di trattamento il tasso di mortalità può raggiungere il 20% in caso di sepsi.

La forma da eroinomane si verifica in seguito a iniezioni di eroina contaminata da spore di antrace. È caratterizzata dall’infezione della cute e dei tessuti sottocutanei nel sito di iniezione, con possibile dermoipodermatite, necrosi, fascite e batteriemia. Lo sviluppo di una tipica piaga da decubito è raro e la prognosi in questi casi è grave.

Forma gastrointestinale

La forma digestiva dell’ antrace è caratterizzata da un esordio rapido, segnato da febbre alta, mal di testa, dolore addominale e presenza di sangue nero nelle feci. Se non viene trattata rapidamente, questa forma della malattia può essere fatale. È il risultato dell’ingestione di carne contenente endospore, ma rimane poco comune. L’antrace gastrointestinale si verifica quando le spore si trovano nel tratto gastrointestinale, causando due tipi di sintomi: una forma orofaringea, con ulcere esofagee o orali e setticemia; e una forma intestinale, caratterizzata da nausea, vomito, diarrea sanguinolenta, perforazione intestinale e setticemia, eventualmente accompagnata da ascite.

Questa forma può essere trattata, ma la mortalità varia tra il 25% e il 60% a seconda della rapidità del trattamento. I sintomi includono febbre, nausea, vomito, dolore addominale e diarrea emorragica, con possibilità di necrosi intestinale e setticemia fatale. L’antrace gastrointestinale è altamente letale, mentre l’antrace orofaringeo si manifesta con lesioni ulcerate ed edematose nella gola, accompagnate da gonfiore dei linfonodi cervicali e sintomi quali mal di gola, febbre e difficoltà di deglutizione.

Forma respiratoria

La forma respiratoria dell’ antrace è caratterizzata da un esordio rapido, che inizia con un comune raffreddore e progredisce rapidamente verso una malattia polmonare grave e spesso fatale. Essa deriva dall’inalazione di spore attraverso particelle contaminate, generalmente in forma di aerosol. Le spore inalate vengono fagocitate dai macrofagi negli alveoli polmonari, si moltiplicano e rilasciano tossine fino a due mesi dopo.

I sintomi iniziali comprendono febbre, dolori muscolari, mal di testa e tosse secca, ma non sintomi nasali. Alcuni giorni dopo, si verifica un improvviso peggioramento con insufficienza respiratoria, dolore toracico e pressione bassa. In quasi la metà dei casi si verificano complicazioni come meningite emorragica o setticemia.

Sebbene l’antrace polmonare rappresenti meno del 5% dei casi, il suo tasso di mortalità è estremamente elevato in assenza di trattamento, soprattutto nelle professioni esposte come i selezionatori di lana. Tuttavia, il trattamento precoce con la moderna terapia antibiotica può ridurre la mortalità a meno del 50%. Questa forma non è contagiosa tra gli esseri umani.

Come viene diagnosticata la malattia?

La diagnosi di antrace prevede diversi metodi per identificare il germe a diversi livelli. La coltura dei campioni è comune, anche se questo metodo richiede molto tempo, mentre la sierologia diventa positiva solo in una fase successiva. Anche la diagnosi mediante PCR è un’opzione.

L’anamnesi delle attività lavorative e l’anamnesi dell’esposizione sono di fondamentale importanza. È necessario eseguire colture e colorazioni di Gram di campioni provenienti da vari siti clinicamente identificati, come lesioni cutanee, sangue, liquido pleurico, liquido cerebrospinale o feci.

È essenziale evitare alcune trappole, come l’utilizzo dell’esame dell’espettorato e della colorazione di Gram per identificare l’antrace da inalazione, data la rarità della malattia nel tratto respiratorio.

Per la diagnosi microbiologica, i professionisti possono utilizzare diversi metodi, tra cui la coltura di campioni su diversi tipi di fluidi biologici, l’esame diretto dei campioni, la PCR specifica e i test sierologici (ELISA). Si raccomanda anche un test di suscettibilità agli antibiotici per guidare il trattamento antibiotico.

In caso di sospetto clinico di antrace, i campioni devono essere trattati da un laboratorio di livello L3. I laboratori di riferimento possono eseguire colture, test di suscettibilità agli antibiotici e PCR. Qualsiasi sospetto di antrace deve essere discusso con il Centro nazionale di riferimento per l’antrace.

Per quanto riguarda la gestione e il trasporto dei campioni, si raccomanda un triplo imballaggio per garantire la sicurezza dei campioni. L’isolamento dei pazienti infetti non trattati è importante anche per evitare la potenziale trasmissione da uomo a uomo.

Come si può prevenire l’antrace?

L’antrace è altamente contagioso e richiede solo precauzioni igieniche standard. Il vaccino più comunemente usato, il ceppo Sterne, è vivo e riservato all’uso veterinario a causa della sua reattività infiammatoria potenzialmente pericolosa nell’uomo. Per gli esseri umani, nel Regno Unito e negli Stati Uniti si utilizzano vaccini acellulari contenenti la proteina PA del Bacillus anthracis.

Per prevenire i rischi associati all’antrace, è necessario vaccinare il bestiame nelle aree a rischio. I locali e le attrezzature per l’allevamento devono essere puliti e disinfettati. I lavoratori devono ricevere una formazione specifica sui rischi dell’antrace e sulle pratiche di prevenzione.

In caso di infezione, le autorità applicano le misure di controllo definite nel Codice rurale. Queste includono la sorveglianza continua del bestiame, l’isolamento degli animali infetti, la disinfezione dei locali e il divieto di vendere prodotti provenienti dalle aziende agricole colpite.

È fondamentale ridurre le potenziali fonti di contaminazione, in particolare evitando il contatto con le feci animali e manipolando cadaveri o rifiuti animali con guanti impermeabili.

Per quanto riguarda la vaccinazione nell’uomo, in Francia non è attualmente disponibile un vaccino efficace e sicuro. Tuttavia, i soggetti ad alto rischio utilizzano un vaccino contenente una proteina antigenica protettiva, che richiede una serie di dosi intramuscolari per garantire una protezione efficace.

In caso di esposizione alle spore di antrace, si raccomanda di somministrare una serie di vaccini insieme a una terapia antibiotica preventiva. In caso di emergenza, il vaccino dovrebbe essere somministrato anche dopo l’esposizione, a meno che non vi sia stata una precedente allergia grave.

Per evitare la contaminazione dei pascoli e degli allevamenti, è essenziale incenerire i cadaveri degli animali infetti da antrace. In caso di epidemia, gli antibiotici sono efficaci nelle prime fasi della malattia. Si raccomanda la vaccinazione degli animali non malati.

Qual è il trattamento?

La mortalità associata all’antrace non trattata varia a seconda del tipo e della via di infezione:

• Inalazione e antrace meningea: 100%
• Antrace cutaneo: 10-20%
• Antrace gastrointestinale: circa 40%
• Antrace orofaringeo: dal 12 al 50%

Una gestione rapida che comprenda una diagnosi accurata, un trattamento appropriato e una terapia intensiva può ridurre la mortalità, in particolare nei casi di antrace inalatorio. Il trattamento comprende la somministrazione di antibiotici e altri farmaci e, se necessario, il drenaggio del liquido pleurico.

Nei casi di antrace cutaneo senza complicazioni importanti, i medici prescrivono vari antibiotici per via orale per 7-10 giorni. Questi includono ciprofloxacina, levofloxacina, moxifloxacina, doxiciclina e amoxicillina.

Per trattare forme gravi di antrace, come l’antrace da inalazione, gli operatori sanitari somministrano un trattamento combinato per via endovenosa. Questo trattamento comprende almeno due antibiotici con attività battericida e un inibitore della sintesi proteica. Questi antibiotici vengono somministrati per almeno due settimane. Segue un trattamento orale per 60 giorni per prevenire le ricadute.

La profilassi post-esposizione prevede la somministrazione di antibiotici ed eventualmente la vaccinazione nei soggetti esposti all’antrace inalatorio. In caso di resistenza ai farmaci, i medici possono prendere in considerazione alternative terapeutiche, come l’uso di antibiotici specifici o anticorpi monoclonali. Il drenaggio del liquido pleurico è consigliato in caso di insufficienza respiratoria per garantire una ventilazione adeguata.

Infine, è fondamentale seguire le raccomandazioni delle autorità sanitarie pubbliche, come il CDC, in merito alla gestione e alla profilassi dell’antrace per ottimizzare le possibilità di guarigione e ridurre la diffusione della malattia.

Come si diffonde l’antrace nel mondo?

Nel XX secolo, le epizoozie erano frequenti in Europa e in Asia e più rare in Australia e Canada. Si verificano più spesso nei mesi più caldi, quando si alternano siccità e forti piogge. Focolai endemici permanenti sono stati identificati in Etiopia, Iran, Cina e Messico. In Europa, la malattia è particolarmente diffusa nella regione mediterranea.

In Francia si verificano regolarmente focolai di malattia nel bestiame. Ogni anno si verificano casi in alcuni dipartimenti del Massiccio Centrale, della Savoia e del Nord-Est. Tra il 1999 e il 2009, le autorità hanno registrato 74 focolai di antrace. Hanno segnalato casi nel luglio 2009 vicino a La Rochette in Savoia, nel luglio 2012 nel Rodano-Alpi e nell’agosto 2016 in Mosella.

Tra il 2002 e il 2010, i medici hanno diagnosticato quattro casi di infezione umana in Francia. Questi casi riguardavano principalmente l’antrace cutaneo. I pazienti avevano maneggiato lana di pecora contaminata o toccato carcasse di mucca infette.

Nell’estremo nord della Siberia, il riscaldamento globale rappresenta un rischio importante. Lo scioglimento del permafrost può liberare i batteri, che rimangono infettivi per migliaia di anni. Nell’estate del 2016, dopo 75 anni di gelo, il Bacillus anthracis è ricomparso nel distretto autonomo Yamalo-Nenets dell’Estremo Nord russo, probabilmente trasportato da una carcassa di renna scongelata portata in superficie.

L’epidemia ha infettato soprattutto le renne, colpendo più dell’80% della popolazione animale. Questi animali malati presentavano sintomi cutanei che potevano essere trattati con antibiotici. Tuttavia, quasi il 20% dei casi ha sviluppato problemi polmonari fatali se non ha ricevuto un trattamento immediato. Le autorità hanno messo in quarantena la regione e hanno avviato operazioni di incenerimento dei cadaveri utilizzando elicotteri e droni militari. Hanno anche registrato vittime umane, tra cui la morte di un bambino di 12 anni e l’abbattimento di oltre 2.000 renne.

Il Bacillus anthracis è classificato come potenziale agente di bioterrorismo. Gli incidenti storici includono l’epidemia di Sverdlosk nel 1979 e gli attacchi all’antrace del 2001 negli Stati Uniti.

Qual è lo stato della malattia?

Dal punto di vista della salute pubblica, l’antrace è una malattia notificabile nell’uomo. Inoltre, i regimi di previdenza sociale agricola e generale riconoscono la malattia come correlata al lavoro e ammissibile al risarcimento. Il Codice del Lavoro francese classifica il batterio responsabile, il Bacillus anthracis, nel gruppo di rischio 3 e l’OMS e l’OIE lo monitorano a livello internazionale.

In Francia, l’antrace è una malattia soggetta a notifica dal 2002. Le autorità sanitarie locali valutano i rischi e forniscono un trattamento post-esposizione alle persone esposte, principalmente allevatori, veterinari e lavoratori degli impianti di trasformazione. Il batterio produce tossine potenzialmente letali. È anche considerato un potenziale agente di bioterrorismo per la sua capacità di formare spore.

L’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) ha confermato i casi sospetti di antrace. Sta indagando per identificare l’origine dei ceppi batterici. Sta mettendo in atto misure di sanità pubblica per individuare rapidamente le infezioni umane da B. anthracis, valutare i rischi degli animali infetti e informare gli operatori sanitari e la popolazione.

Sono in corso iniziative per proteggere la salute degli animali e degli esseri umani. Queste iniziative comprendono la vaccinazione del bestiame, il rafforzamento dell’ispezione delle carni, il monitoraggio dei casi umani e la sensibilizzazione del pubblico.

Protocolli rigorosi garantiscono la disinfezione e la decontaminazione. Si stanno compiendo sforzi per assicurare la fornitura di materiale medico essenziale. Sono inoltre in corso attività di comunicazione del rischio e di mobilitazione della comunità per sensibilizzare e informare la popolazione.

Storia della malattia

L’antrace esiste probabilmente fin dall’antichità, spesso confuso con altre malattie che colpiscono il bestiame. Aristotele talvolta attribuiva le morti improvvise degli animali al pascolo al “morso velenoso” dei toporagni. In realtà, queste morti potrebbero essere il risultato di un’antrace acuta.

Nel XIX secolo, gli storici della medicina collegarono questa condizione a storie mitologiche. Citavano la tunica di Nesso e le piaghe d’Egitto nella Bibbia. Ippocrate usava il termine “carbonchio” per descrivere una lesione cutanea che ricordava il carbonchio. Tuttavia, la natura esatta di questa lesione rimane incerta secondo gli standard moderni.

La malattia fu riconosciuta ufficialmente nel XVI secolo, in particolare dalla Repubblica di Venezia. Le descrizioni divennero più precise nel XVII e XVIII secolo, in particolare tra i lavoratori della lana e i parrucchieri che lavoravano con prodotti animali importati.

Nel 1769, Fournier dell’Accademia di Digione identificò la malattia umana in modo più moderno con il nome di “carbonchio maligno”. Descrisse diverse lesioni cutanee e riconobbe che la malattia veniva trasmessa all’uomo attraverso la manipolazione della lana di pecora.

All’inizio del XIX secolo, medici e veterinari condussero un’intensa attività di ricerca sull’antrace, a causa del suo forte impatto sanitario ed economico. Nel 1876, Robert Koch dimostrò la capacità del batterio del carbonchio di formare spore.

I vaccini veterinari, avviati da Chauveau, Toussaint e Pasteur negli anni ’80 del XIX secolo, ridussero notevolmente la mortalità animale dovuta al carbonchio. Tuttavia, questi primi vaccini avevano dei limiti in termini di durata della protezione e di stabilità. Ciò ha portato a successive ricerche per migliorarne l’efficacia.

I vaccini umani contro l’antrace hanno avuto un inizio difficile negli anni ’10 del secolo scorso . Tuttavia, nei decenni successivi sono stati compiuti progressi significativi, con lo sviluppo di vaccini vivi in Unione Sovietica e Cina e di vaccini inattivati nel Regno Unito e negli Stati Uniti negli anni Cinquanta e Sessanta.