医学微生物学/大肠杆菌

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大肠细菌(E. coli)为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。埃希氏菌属有6种,只有大肠杆菌是临床最常见、最重要的一个菌种。所以一般说大肠埃希菌其实就是指大肠杆菌。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。某些血清型菌株致病性强,引起腹泻,统称病致病大肠杆菌

目录

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(Colonizationfactor ,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(Heatlabile 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(Heatstable 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(EnterotoxigenicE. 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(EnteropathogenicE.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(EnterohemorrhagicE.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 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 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、159 2、26、44、55、86、111、114、119、125、126、127、128、142、146、158 28、29、112、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(EnteroadhesiveE.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18~24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。

参看

32 肠道杆菌 | 痢疾杆菌 32
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