大肠杆菌

第九章肠道杆菌

肠道杆菌(Enteric bacilli)是一大群寄居于人和动物肠道中的革兰氏阴性无芽胞内杆菌,常随人与动物粪便排出,广泛分布于水、土壤或腐物中。

肠道杆菌属于肠杆菌科（Enterobacteriaceae），分类尚未完全统一，过去主要依据生化反应和抗原结构进行分类。近十多年来，应用DNA同源性研究、抗生素敏感谱、种和型特异性噬菌体，以及电子计算机分析技术等，使其分类日趋合理。目前肠杆菌科至少有25个菌属，90个以上菌种、生化群和血清群，其中与医学关系较密切者见表。

表9-1 肠杆菌科中与医学有关的细菌

属代表种致病性埃希氏菌属

（Escherichia）大肠埃希氏菌

(E.coli) 肠道外感染，

急性腹泻志贺氏菌属

（Shigella）痢疾志贺氏菌

(Sh.dysenteriae) 细菌性痢疾爱德华氏菌属

（Edwardsiella）迟纯爱德华氏菌

(E.tarda) 蛇类等血动物的正常肠道寄居菌，偶见于健康人或腹泻者粪便内沙门氏菌属（Salmonella）伤寒沙门氏菌

(S.typhi) 肠热症、急性肠炎、败血症枸橼酸杆菌属

(Citrobacter) 弗劳地氏枸橼酸杆菌

(C.freundii) 条件致病菌，引起继发性感染克雷伯氏菌属(Klebsiella) 肺炎克雷伯氏菌

(K.pneumoniae) 肺炎，泌尿系、创伤感染

败血症等肠杆菌属

(Enterobacter) 产气杆菌

(E.aerogenes) 很少引起原发性感染哈夫尼亚菌属

(Hafnia) 蜂窝啥夫尼亚菌

(H.alvei) 对人无致病性沙雷氏菌属

(Serrati) 粘质沙雷氏菌

(S.marcescens) 条件致病菌，引起泌尿系，

呼吸道及创伤感染变形杆菌属

(Proteus) 普通变形杆菌

(P.vulgaris) 食物中毒，泌尿系、呼吸道感染

等耶尔森氏菌属

(Yersinia) 鼠疫耶尔森氏菌

(Y.pestis) 鼠疫欧文氏菌属

(Erwinia) 草原居民欧文氏菌

(E.herbicola) 植物寄生菌，曾从人体肠道及化脓扁桃体中分离到

耶尔森氏菌具有肠道杆菌科的共性，有肠道杆菌的共同抗原，与大肠杆菌、沙门氏菌、变形杆菌呈现血清学交叉反应。为编排方便起见，放入动物源性病原菌中讲授。

大多数肠道杆菌是肠道的常居菌，当人体免疫力低下或细菌侵入肠道以外部位时，也可引起疾病，故为条件致病菌。有些细菌为致病菌，如伤寒杆菌、痢疾杆菌、致病性大肠杆菌等，引起人类肠道疾病。

肠道杆菌具有下述共同特性：

1．形态与结构：中小等大小两端钝圆的革兰氏阴性杆菌，无芽胞，多数有鞭毛，大多有菌毛，少数有荚膜或包膜。

2．培养特性：需氧或兼性厌氧菌，在普通培养基上生长良好，为中等大小的光滑型菌落。有些菌在血琼平板上出现β型溶血，在液体培养中呈均匀混浊生长。

3．生化反应：生化反应活泼，一般说来，生化反应的强弱与其致病作用成反比。乳糖发酵试验在初步鉴别肠道致病和非致病菌时有重要意义，前者一般不分解乳糖，而非致病菌多数能分解乳糖。

4．抵抗力：不强，加热60℃经30分钟即死亡。胆盐、煌绿等对大肠杆菌等非致病菌有选择性作用，可制备肠道杆菌选择性培养基以分离肠道致病菌。

5．变异：易出现变异菌株。最常见的是耐药性转移、毒素产生和生化反应等的改变。这在致病力、细菌学诊断、治疗与预防中均有重要意义。

6．致病物质：内毒素是肠道杆菌的主要致病物质。部分肠杆菌产生外毒素致病。

7．传播方式：污染的饮水及食物、经消化道传播。

第一节大肠杆菌

大肠细菌（E. coli）为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病，为人和动物肠道中的常居菌，在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强，引起腹泻，统称病致病大肠杆菌。

一、生物学性状

（一）形态与染色

大小0.4～0.7×1～3um,无芽胞,大多数菌株有动力。有普通菌毛与性菌毛，有些菌株有多糖类包膜，革兰氏阴性杆菌。

（二）培养特性

在血琼脂平板上，有些菌株产生β型溶血。在鉴别性或选择性培养基上形成有颜色、直径2～3mm的光滑型菌落。

生化反应：大部分菌株发酵乳糖产酸产气，并发酵葡萄糖、麦芽胞、甘露醇、木胶糖、阿拉伯胶等产酸产气。IMViC试验为“+、+、-、-”。即为典型大肠杆菌。

（三）抗原构造

较复杂，有O、K、H、F四种抗原。O抗原为脂多糖，已有171种，其中162种与腹泻有关，是分群的基础。K抗原有103种，为荚脂多糖抗原。从病人新分离的大肠杆菌多有K抗原，有抗吞噬和补体杀菌作用。根据耐热性等不同，K抗原分为L、A、B三种，其中L、B不耐热，有60种。F抗原至少有5种，与大肠杆菌的粘附作用有关、表明大肠杆菌血清型的方式是按O：K：H排列，例如O111：K58（B4）：H2。

（四）抵抗力

该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等

对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质粒转移而获得的。

二、致病性

（一）致病物质

1．定居因子（Colonization factor ,CF）;也称粘附素(Adhesin)，即大肠杆菌的菌毛。致病大肠杆菌须先粘附于宿主肠壁，以免被肠蠕动和肠分泌液清除。使人类致泻的定居因子为CFAⅠ、CTAⅡ(Colonization factor antigen Ⅰ、Ⅱ)，定居因子具有较强的免疫原性，能刺激机体产生特异性抗体。

2．肠毒素：是肠产毒性大肠杆菌在生长繁殖过程中释放的外毒素，分为耐热和不耐热两种。

（1）大耐热肠毒素（Heat labile enterotoxin, LT）：对热不稳定，65℃经30分钟即失活。为蛋白质，分子量大，有免疫原性。由A、B两个亚单位组成，A又分成A1和A2，其中A1是毒素的活性部分。B亚单位与小肠粘膜上皮细胞膜表面的GM1神经节苷脂受体结合后，A亚单位穿过细胞膜与腺苷酸环化酶作用，使胞内ATP转化cAMP。当cAMP增加后，导致小肠液体过度分泌，超过肠道的吸收能力而出现腹泻。LT的免疫原性与霍乱弧菌肠毒素相似，两者的抗血清交叉中和作用。

（2）耐热肠毒素（Heat stable enterotoxin ,ST）：对热稳定，100℃经20分钟仍不被破坏，分子量小，免疫原性弱。ST可激活小肠上皮细胞的鸟苷酸环化酶，使胞内cGMP增加，在空肠部分改变液体的运转，使肠腔积液而引起腹泻。ST与霍乱毒素无共同的抗原关系。

肠产毒性大肠杆菌的有些菌株只产生一种肠毒素，即LT或ST；有些则两种均可可产生。有些致病大肠杆菌还可产生vero毒素。

3．其他：胞壁脂多糖的类脂A具有毒性，O特异多糖有抵抗宿主防御屏障的作用。大肠杆菌的K抗原有吞噬作用。

（二）所致疾病

1．肠道外感染：多为内源性感染，以泌尿系感染为主，如尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎、上行性尿道感染多见于已婚妇女。也可引起腹膜炎、胆囊炎、阑尾炎等。婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病、大面积烧伤患者，大肠杆菌可侵入血流，引起败血症。早产儿，尤其是生后30天内的新生儿，易患大肠杆菌性脑膜炎。

2．急性腹泻：某些血清型大肠杆菌能引起人类腹泻。根据其致病机理不同，分为四种类型。

（1）肠产毒性大肠杆菌（Enterotoxigenic E. coli,ETEC）：引起婴幼儿和旅游者腹泻，出现轻度水泻，也可呈严重的霍乱样症状。腹泻常为自限性，一般2～3天即愈。营养不良者可达数周，也可反复发作。致病因素是LT或ST，或两者同时致病。有些菌株具有定居因子，常见者为O6：K15：H16、O25：K7：H42。鉴定ETEC主要测定大肠杆菌肠毒素，血清型有一定参考意义。

（2）肠致病性大肠杆菌（Enteropathogenic E.coli,EPEC）:是婴儿腹泻的主要病原菌，有高度传染性，严重者可致死；成人少见。细菌侵入肠道后，主要在十二指肠、空肠和回肠上段大量繁殖。切片标本中可见细菌粘附于绒毛，导致刷状缘破坏、绒毛萎缩、上皮细胞排列紊乱和功能受损，造成严重腹泻。EPEC不产生LT或ST。有人报道，EPEC可产生一种由噬菌体编码的肠毒素，因对Vero细胞（绿猴肾传代细胞）有毒性，故称VT毒素。VT毒素的结构、作用与志贺氏毒素相似，具有神经毒素、细胞毒素和肠毒素性。鉴定EPEC可根据临床表现与血清型。

EIEC的多数菌株无动力，生化反应和抗原结构均近似痢疾杆菌，应予注意。EIEC可引起豚鼠角结合膜炎，临床上可藉此协助鉴定EIEC。

（4）肠出血性大肠杆菌（Enterohemorrhagic E.coli,EHEC）:引起散发性或暴发性出血性结肠炎，可产生志贺氏毒素样细胞毒素。EHCO的主要菌型是O157：H7，还可有O26、OⅢ等。

表9-2 引起急性腹泻的大肠杆菌

肠产毒性大肠杆菌肠致病性大肠杆菌肠侵袭性大肠杆菌肠出血性大肠杆菌感染部位小肠小肠大肠大肠腹泻类型水泻水泻痢疾样血性腹泻易感人群婴儿，成人婴儿成人，儿童各种年龄？分布发展中国家(热带) 世界各地世界各地北美、日本流行病学散发或暴发婴儿腹泻及旅游者腹泻散发或暴发婴儿腹泻散发或暴发，常见于年龄较大儿童致病机理LT、ST

定居因子细胞毒？

定居因子侵袭肠粘膜细胞细胞毒？常见O血清型6、8、15、20、25、27、78、148、15 9 2、26、44、55、86、111、114、119、125、126、127、128、142、146、158 28、29、1 12、124、136、143、144、152、164、167 O157：H7 鉴定测定LT、ST、检出定居因子血清型血清型与临床表现血清型测定细菌侵袭力血清型此外，肠粘附性大肠杆菌（Ent eroadhesive E.coli,EAEC）也可引起腹泻，但对其发病机理与血清型尚不了解。EAEC不侵入肠上皮细胞，不产生LT或ST，也无VT毒素。唯一特征是具有与Hep-2细胞（人喉上皮细胞癌细胞系）粘附的能力，故也称Hep-2细胞粘附性大肠杆菌。

三、微生物学检查法

（一）细菌的分离鉴定

1．标本：肠道外感染取中段尿、血液、脓液、脑脊液等，腹泻者取粪便。

2．分离培养与鉴定：粪便标本直接接种肠道杆菌选择性培养基。血液需先经肉汤增菌，再转种血琼脂平板。其他标本可同时接种血琼脂平板和肠道杆菌选择性培养基。37℃孵育1

8～24小时后，观察菌落并涂片染色镜检。采用一系列生化反应进行鉴定。肠致病性大肠杆菌须先作血清学定型试验。必要时检定肠霉毒素。

泌尿系统除确定大肠杆菌外，还应计数，每毫升尿含菌量≥100，000时，才有诊断价值。

（二）卫生细菌学检查

大肠杆菌不断随粪便排出体外，污染周围环境和水源、食品等。取样检查时，样品中大肠杆菌越多，表示样品被粪便污染越严重，也表明样品中存在肠道致病菌的可能性越大。故应对饮水、食品、饮料进行卫生细菌学检查。

1．细菌总数：检测每毫升或每克样品中所含细菌数，采用倾注培养计算。我国规定的卫生标准是每毫升饮水中细菌总数不得超过100个。

2．大肠菌数指数：指每立升中大肠菌群数，采用乳糖发酵法检测。我国的卫生标准是每1000ml饮水中不得超过3个大肠菌群；瓶装汽水、果汁等每100ml大肠菌群不得超过5个。

四、防治原则

在肠产毒性大肠杆菌的免疫预防研究中，发现其菌毛抗原在自然感染和人工自动免疫中是一种关键性抗原。

治疗可选用庆大霉素、丁胺卡那霉素等。