肠杆菌科细菌综述

肠杆菌科细菌综述
作者：王晓英
上海交通大学生命学院研究生
学号：1080809089
摘要：本文介绍了受到广泛关注的肠杆菌科细菌的分类，与人类相关的肠杆菌科细菌感染引起的肠胃炎和慢性疾病，以及对于肠杆菌科细菌的研究在公共卫生领域的重要意义。

没有哪一类微生物比肠杆菌科更多地受到医学和生物学界的关注。

自该科设立以来，肠杆菌就与人类和脊椎动物胃肠道的定居以及随后肠道感染继发的病理过程密切相关。

基于一些病人表现出种种胃肠道症状，包括痢疾（志贺菌），伤寒热（伤寒沙门菌）和婴儿夏季腹泻（各种病原体），并且从有症状病人粪便中分离到病原因子，早期先驱性的研究工作识别和鉴定了这类细菌的许多特征。

这些年来，肠杆菌在引起肠道外疾病（包括血源感染，呼吸道和泌尿道感染，伤口和（或）手术部位的感染过程及眼，耳，鼻和喉疾病）方面所起到的重要作用越来越明显。

在过去20年中，随着医学干预和治疗方式的相应改变，肠杆菌在肠道外感染中的作用逐步增大。

1. 肠杆菌科的分类：
基于表型方法，分子方法，分子探针，多相分类学等方法将肠杆菌细分成40多个属。

到目前为止，这些类群的重点是与人类疾病相关的属，特别是埃希菌属，沙门菌属和志贺菌属。

其次是数量增长较快的类群，包括主要与植物有关或引起植物疾病（植物病原菌）的种和属。

此类群中最古老的属是欧文菌属，这一类群现在包括7个不同的属，其中有一些原先归于欧文菌属后转归于其他属，如泛菌属。

肠杆菌科中第三类主要是昆虫病原菌或昆虫，寄生虫的内共生体。

此类群中最为熟知的属是光杆菌属（Photorhabdus）和致病杆菌属（Xenorhabdus）。

Buchnera aphidicola 是蚜虫的内共生体，与其宿主形成了极长期的稳定关系，以至于历经5000万年到7000万年该菌并没有发生遗传学重组或基因获取。

最后一类群包罗万象，包括水生微生物（布戴维氏采菌属和布拉格菌属），与酿酒有关的微生物（脂杆菌属）和与温泉相关的嗜盐菌和嗜热菌（Alterococcus）。

以下列举一些重要的肠杆菌属：
1.1昆虫病原菌内共生体：
杀雄菌属，Buchnera菌属，
发光杆菌属，Sodalis菌属，
魏格沃菌属，致病杆菌属
1.2人类病原菌：
荚膜菌属，西地西菌属，柠檬酸杆菌属，爱德华菌属，肠杆菌属，埃希菌属，爱文菌属，哈夫尼亚菌属，克莱勃菌属，克吕沃尔菌属，勒克菌属，耶尔森菌属，勒米诺菌属，米勒菌属，摩根菌属，邻单胞菌属，变形菌属，普罗威登斯菌属，兰恩菌属，沙门菌属，沙雷菌属，志贺菌属，塔特姆菌属，约克菌属
1.3环境/动物/工业相关菌
交替球菌属，布戴约维采菌属，布丘菌属，肥杆菌属，布拉格菌属，特布尔西菌属
1.4植物病原菌/植物相关菌属
Brenneria菌属，Dickeya菌属，欧文菌属，泛菌属，果胶杆菌属，Phlomobacter菌属，糖杆菌属，Samsonia菌属
2. 肠杆菌科相关的疾病：
2.1胃肠炎
腹泻病是人类的一大祸害。

仅在2001年一年中，估计超过200万人患腹泻病，使其成为全球因感染造成死亡的第三位因素。

直接地说，除霍乱弧菌外，绝大多数引起细菌性胃肠炎的病源因子及其不同表现形式（如肠炎或痢疾）来自肠杆菌科。

该类群在腹泻病发病率和死亡率方面的总体重要性不应被低估。

在发展中国家，细菌性胃肠炎是提高社会经济状况的主要障碍，社会经济状况的提高可导致更好的卫生，生活水平和更高的平均寿命。

在对世界上不同地区（包括东南亚，中美洲，中东和非洲）腹泻病的大规模研究中，30％－70％有症状病人的粪便中不能鉴定出感染的病原因子，这意味着我们还需要发现很多引起感染性胃肠炎的病因。

病毒无疑是引起大多数未诊断病例的病因，同样细菌也很可能是引起很多这类感染的原因。

不断从大肠杆菌中获得的经验是，特定菌株可引起腹泻，其它菌株仅仅是共生微生物，但特定菌株很可能扩展到其他传统上认为只代表正常肠道菌的肠道菌属。

2.2 慢性疾病
肠杆菌曾经被认为主要与短期腹泻发作相关的一个科，现在包括了一群可引起长期后遗症的感染因子。

慢性细菌性感染可引起人们生活方式的重大改变，限制了他们工作的能力，导致不同的生活方式。

这些疾病对收入的影响是巨大的，包括工资损失，频繁求诊，长期治疗以及一些病例
的频繁住院。

现在认识到，细菌在慢性感染或以前没有考虑到的感染原因中起重要作用。

到目前为止，来自肠杆菌科最著名例子是伤寒的病原伤寒沙门菌，伤寒热是可导致骨髓或胆囊终生携带细菌的疾病。

病原的长期存在与细菌侵入骨髓免疫细胞和改变细胞表面受体以逃避宿主免疫防御的清除有关。

我们开始意识到，除伤寒外，肠杆菌科可在许多关节病中起重要作用，包括反应性和风湿性关节炎。

反应性关节炎通常在肠道感染后4周内发作，主要以涉及下肢关节不对称的单侧关节炎为特征（如膝和踝关节）。

3个肠杆菌的属均与该症状及Reiter’s综合征相关，包括外周关节表现（如关节炎，尿道炎和宫颈炎）。

沙门菌病暴发时，6％－30％的肠道感染病人随后发展为反应性关节炎。

与反应性关节炎发生相关的危险因子包括长期的腹泻和具有主要组织相容性等位基因HLA－B27。

对反应性关节炎病人的实验室检测，显示血沉速度和C－反应蛋白水平提高；对肠杆菌在这一过程中所起的作用的证实，依赖于免疫技术或在一些关节囊滑液病例中基因组DNA 的获得。

特异因子与反应性关节炎的联系可以通过这一事实被证明，即只有小肠结肠炎耶尔森菌的某些血清型可以引起这种慢性感染，志贺菌属中只有福氏志贺菌与反应性关节炎有关。

研究认为在该种和血清型相关疾病中起作用的微生物因素包括具有特定的质粒和分子拟态，即与宿主组织或细胞具有相同或交叉反应抗原，可以帮助细菌躲避免疫系统的作用。

大多数反应关节炎病例在几个月内缓解，但是慢性反应的后遗症仍很明显。

其他一些慢性疾病也与肠杆菌相关。

除了反应性关节炎，肠杆菌科也与其他许多关节炎疾病有关，包括风湿性关节炎和类风湿性脊柱炎。

慢性前列腺炎，通常与衣原体或寄生虫感染相关，也可由肠杆菌科成员引起，包括大肠杆菌，变形杆菌和肺炎克雷伯菌，在确定的感染病源中，这些细菌引起的占2%-9%。

2.3 生物恐怖袭击
每年，美国的食物相关疾病是感染性疾病发病率和死亡率的主要来源。

美国疾病预防和控制中心（CDC）在1999年的一项研究中估计食源性疾病每年引起7600万人死亡，325000人住院，1400万例病原体与已知病原体直接相关。

已经确认的三个病原体（其中一个是沙门氏菌）可占每年直接与食源性疾病相关的1800个死亡病例的75%。

持续确保全球食物和供水安全是最大的挑战。

由于生物恐怖作为一种日常的武器可能被恐怖分子所利用，应用消费品传播潜在致死性病原体被认为是真正的威胁。

肠杆菌科中的一些成员如果在食物和水中传播，将成为潜在的大规模杀伤性武器。

这些病原体包括沙门氏菌，痢疾志贺菌和大肠杆菌。

3. 肠杆菌科细菌在公共卫生领域的意义：
不可能用几句话就充分描述肠杆菌科成员在公共卫生领域的意义。

但是，没有比食源性疾病中肠杆菌作为对公共健康重大影响更好的标识了。

最近的估测显示4种主要细菌食源性病原体在美国每年总共需要消耗大约6.9亿美元。

在这4种病原体中，沙门菌，志贺菌和大肠杆菌都为肠杆菌科成员。

在美国1996-1999年间，沙门菌病中的非伤寒沙门菌病例，每年共140万病例，每年168000人次求诊，大约400人死亡。

肠杆菌相关的食源性感染衍生的后果并不只限以上提到的病例，而且延伸到由于病死率，腹泻的亚急性或慢性发作而反复就医所造成的劳动力损失；由于产品的召回和检测，流行病学的定期调查所造成的巨大经济损失；以及由于污染农产品，日用品或餐饮中即食食品的添加物引起的诉讼等。

当识别，控制和预防有肠杆菌引起的中等或大规模食源性疾病爆发事件成为主要公共卫生问题时，另一个同样重要的公共卫生功能死对风险因素及由肠杆菌科引起的局部或系统感染风险人员的鉴定。

以沙门菌感染为例，这些风险因素可以包括新食品类（如鸡肉等），密切接触爬行和两栖动物，包括蛇，蜥蜴，乌龟；以及宠物食品等。

同样的原则也适用于其他主要肠杆菌科病原体，包括志贺菌，大肠杆菌和小肠结肠炎耶尔森菌。

4. 展望
我们关于日益增加的肠杆菌种，属，新疾病和共生体（植物病原体和共生体）的新知识，以及正在增多的疾病表现（慢性疾病）预示着在可预见的将来将面临以新方法认识和对待肠杆菌科的挑战。

主要涉及的是肠杆菌从异源分类单元获取有用基因或基因组件的固有能力，从而使物种能适应新的环境条件或引起易感宿主疾病。

如果假设在古细菌和大肠杆菌之间发生了等位基因转移，那么微生物界确实没有限制遗传信息交换的界限。

因而，从医学的角度看，我们对肠杆菌科的认识将继续延伸，我们将发现这一有吸引力的科的新属性。

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