2.肠杆菌科

医学本科微生物学，肠杆菌章节内容梳理，仅供参考。主要包括：共同特点、沙门菌(Salmonella)、志贺菌(Shigella)、大肠埃希菌E. coli )。

肠杆菌科

• 共同特点
  • 形态与结构
    • 革兰阴性杆菌，大多有菌毛，多数有周鞭毛，少数有荚膜，全部不产生芽胞
  • 培养特征
    • 兼性厌氧或需氧。 营养要求不高，在普通琼脂平板上可形成湿润、光滑、灰白色的中等大小菌落； 在血琼脂平板上有些菌落可产生溶血环；液体培养基中呈均匀混浊生长。
  • 生化反应
    • 过氧化氢酶阳性
    • 氧化酶阴性
      • 鉴别肠道杆菌与其他革兰阴性杆菌
    • 乳糖发酵试验→鉴别志贺菌、沙门菌等致病菌（不发酵乳糖）和其他大部分非致病肠道杆菌
  • 抗原结构
    • 菌体O抗原
      • 存在于细胞壁脂多糖（LPS）的最外层，具有种属特异性
      • 耐热，100℃不被破坏
      • S-R变异
      • 主要引起lgM型抗体
    • 鞭毛H抗原
      • 存在于鞭毛蛋白
      • 不耐热，60℃30分钟即被破坏
      • 主要引起lgG型抗体
    • 荚膜抗原
      • 存在于O抗原外围的多糖，能阻止O抗原凝集现象，具有型特异性
      • 60℃30分钟可去除
      • 重要的有伤寒沙门菌的ⅵ抗原，大肠埃希菌的K抗原等
  • 抵抗力
    • 不强（60%30min被杀死）
    • 胆盐、煌绿对非致病菌有抑制作用
  • 易变异
• 沙门菌（Salmonella）
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • 胞内寄生菌、G-中等大小杆，有菌毛，大多有周身鞭毛，无芽孢
    • 基因组特征
      • 含有多个致病岛+前噬菌体
      • 其中SPI- I 和SPI - II 与皿型分泌系统有关
    • 培养特性
      • 兼性厌氧菌，营养要求不高
      • S-S平板上：中等大小，半透明，S型
    • 生化反应
      • 
      • 不发酵乳糖或蔗糖，对葡萄糖、麦芽糖和甘露糖发酵
      • 除伤寒沙门菌外均产酸产气（伤寒沙门菌仅产酸），硫化氢阳性或阴性，动力阳性
        • 可同大肠埃希菌、志贺菌等区别
      • 在此基础上，利用尿素酶试验可同变形杆菌相区别
    • 抵抗力
      • 较差，湿热65℃15~30分钟即被杀死，对一般消毒剂敏感
      • 对胆盐、煌绿 有较强的耐受性——选择培养基
      • 水中存活2~3 周，粪便中存活 1~2 个月，在冰中能存活更长时间
  • 抗原构造
    • O 抗原
      • 产生IgM
    • H 抗原
      • 第I 相 H Ag ：特异性高，以 a, b…
      • 第II 相 H Ag ：特异性低，以 1, 2…
      • 产生IgG
    • Vi 抗原
      • 与毒力有关
      • 抗原性弱，刺激机体产生短暂低效价抗体
      • 不稳定，经60℃加热、苯酚处理或传代培养后易消失
      • 存在于菌表面，可阻止O抗原与其相应抗体的凝集反应
      • 存在于新分离的伤寒沙门菌或希氏沙门菌
      • 测定Vi 抗体有助于检出带菌者
  • 致病性
    • 半数感染量
      • 10^5 ~10^8
    • 致病物质
      • 侵袭力
        • 侵袭小肠黏膜
        • 耐酸应答基因（ATR）
          • 在酸性环境下保护细菌
        • SOD和氧化酶等保护细菌不被细胞内杀菌因素杀伤
        • Vi抗原
          • 具有微荚膜功能，能抗御吞噬细胞的吞噬和杀伤，并阻挡抗体、补体等破坏菌体作用
      • 内毒素
        • 可引起宿主体温升高、白细胞数下降，大剂量时导致中毒症状和休克
        • 与内毒素激活补体替代途径产生C3a、C5a等以及诱发免疫细胞分泌TNF-a、 ILI、IFNy等细胞因子有关
      • 肠毒素
        • 个别沙门菌（如鼠伤寒沙门菌）可产生
        • 类似ETEC产生的肠毒素
    • 所致疾病
      • 总述
        • 传染源
          • 病人和带菌者，以带菌者为更重要
          • 超级玛丽”：无症状伤寒杆菌携带者
            • 1 ）年龄大的多见 ：>50 岁的可达 10%
            • 2 ）女性是男性的 2 倍；
            • 3 ）“其他沙门菌”感染少见。
        • 传播途径
          • 粪—口途径
        • 媒介
          • 食品、奶制品、肉类、蛋类
      • 肠热症（ enteric fever，伤寒和副伤寒总称）
        • 伤寒
          • 伤寒沙门菌
        • 副伤寒
          • 甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌、希氏沙门菌
        • 胞内寄生菌
        • 发病过程有“2次菌血症”
          • NO.1
            • 当细菌被摄入并通过胃后，细菌经M 细胞被吞噬细胞吞噬部分细菌经淋巴液到达肠系膜淋巴结大量繁殖，经胸导管进入血流引起第一次菌血症，细菌随血流进入肝、脾、肾、胆囊等器官。
            • 病人出现发热、不适、全身疼痛等前驱症状。
            • 发作的时间短则3天，长者可达50天，通常潜伏期为2周
          • NO.2
            • 病菌在上述器官繁殖后，再次入血造成第二次菌血症。
            • 在未经治疗的病例，该时段症状明显，体温先呈阶梯式上升，持续1周，然后高热（39-40℃）保持7~10天，同时出现缓脉，肝脾大，全身中毒症状显著，皮肤出现玫瑰疹，外周白细胞明显下降。
            • 胆囊中的菌通过胆汁
              • ①部分入肠道，随粪便排出
              • ②部分再次侵入肠壁，致 IV型超敏反应，局部坏死和溃疡，重者肠出血或肠穿孔。
            • 肾脏中的细菌可随尿排出。
            • 以上病变在疾病的第2-3周出现，若无并发症，自3-4周后病情开始好转。
      • 胃肠炎（ enterocolitis）
        • 最常见的沙门菌感染，约占70%，丙型传染病
        • 由鼠伤寒沙门菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌
        • 引起菌量>108，多为集体中毒，一般恢复快
        • 常见污染食品：肉类、蛋类、奶类
        • 机制：细菌对肠黏膜的侵袭+内毒素
        • 表现：发热、呕吐、腹痛、水样腹泻等，偶有黏液或脓性腹泻。 严重者可伴有迅速脱水，导致休克、肾衰竭而死亡。
      • 败血症（ septicemia）
        • 常见菌：猪霍乱沙门菌、希氏副伤寒沙门菌、鼠伤寒沙门菌等引起
        • 病人：多见于儿童及免疫力低下的成人
        • 表现：高热、寒战、厌食和贫血等，肠道症状少见
        • 在10％的病人， 因细菌的血流播散，可出现局部化脓性感染，如脑膜炎、骨髓炎、胆痰炎、心内膜炎、关节炎等。
  • 免疫性
    • 主要是细胞免疫
      • 特异性细胞免疫是主要防御机制
      • 特异性体液抗体也有辅助杀菌作用
    • 胃肠炎的恢复与肠道局部生成slgA 有关。
  • 肥达实验
    • 肥达试验是用已知伤寒沙门菌菌体0 抗原和鞭毛H 抗原，以及引起副伤寒的甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌和希氏沙门菌鞭毛H 抗原的诊断菌液与受检血清做试管或微孔板定撮凝集试验，测定受检血清中有无相应抗体及其效价的试验。
    • 抗O抗原抗体（IgM）、抗H抗原抗体（IgG）
    • 诊断判断
      • O高H高
        • 肠热症
      • O低H低
        • 不是病人
      • O低H高
        • 预防接种后、非特异性回忆反应
      • O高H低
        • 感染早期、交叉反应（副伤寒）
    • 判断参考
      • 抗体含量
        • O效价≥1:80 H效价≥1：160 副伤寒H效价为≥1：80
      • 动态观察
        • 病程中效价依次 升高 或恢复期效价增加≥4 倍 初次效价有诊断意义。
      • H 、 O 抗体在诊断上的意义
        • O抗体（IgM）：出现早，维持时间短（半年左右），消失后不易受非特异性Ag刺激而短暂地重新出现。
        • H抗体（IgG）：出现较晚，维持时间长达数年，消失后易受非特异性Ag刺激而短暂地重新出现。
    • 少数病例始终为阴性
      • 可能是使用了抗生素，或免疫功能低下
  • 微生物学检查法
    • 标本
      • 肠热症
        • 
        • 第1周
          • 外周血
        • 第2周
          • 粪便
        • 第3周
          • 尿液
        • 第1~3周
          • 骨髓液
      • 胃肠炎
        • 粪便、可疑食物
      • 败血症
        • 血液
      • 副伤寒病程较短，采样时间可相对提前
      • 胆道带菌者可取十二指肠引流液
    • 分离
      • 标本接种于S-S平板，37°c24h后，挑无色半透明的可疑菌落。
    • 鉴定
      • 挑取无色半透明的乳糖不发酵菌落接种至双糖或三糖铁培养基
      • 若疑为沙门菌，再继续做系列生化反应，并用沙门菌多价抗血清做玻片凝集试验予以确定。
      • 测抗原
        • 采用SPA协同凝集试验、对流免疫电泳、乳胶凝集试验和ELSA法等
      • PCR测核酸的快速诊断
        • Vi噬菌体分型
    • 肠热症的血清学诊断
      • 间接血凝法、EIA 法
  • 防治原则
    • 一般性预防措施
    • 疫苗接种
      • 皮下接种死疫苗已经放弃
      • 新一代疫苗是多糖疫苗，有效期至少3年
      • 还有减毒活菌苗，以Ty21a株较好
    • 治疗
      • 氯霉素→氨苄青霉素→环丙沙星类 （1948 ——1970 ——1989）
• 志贺菌（Shigella）
  • 生物学性状
    • 抵抗力弱，对酸和消毒剂敏感
    • 形态与染色
      • G- 杆菌，无芽胞，无荚膜，无芽孢、无鞭毛、无荚膜，有菌毛
      • 基因组：4.6~5.0Mb
      • 我国优势流行株：福氏志贺菌 2a ，含大、小质粒
    • 培养特性
      • S-S 平板上无色、半透明光滑菌落
    • 生化反应
      • 除宋内志贺菌缓慢发酵乳糖，其余均不发酵乳糖
    • 抗原（O,K抗原）
      • 分类（以O抗原）
        • A群（痢疾志贺菌，10）
          • 唯一不能发酵甘露醇
        • B群（福氏志贺菌，13）
        • C群（鲍氏志贺菌，18）
        • D群（宋内志贺菌，1）
          • 唯一有鸟氨酸脱羧酶
          • 有I相和Ⅱ相两个交叉变异相。I相呈S型菌落，对小鼠有致病力，多自急性期感染病人标本中分离而得。Ⅱ相为R型菌落，对小鼠不致病，常从慢性病人或带菌者检出。
          • 抵抗力比其他肠道杆菌弱，加热60℃10分钟可被杀死。对酸和一般消毒剂敏感。
          • 在粪便中，由于其他肠道菌产酸或噬菌体的作用常使本菌在数小时内死亡，故粪便标本应迅速送检
  • 致病性
    • 致病物质
      • 
      • 侵袭力
        • 侵袭部位
          • 结肠派尔淋巴结的M细胞
        • STEP
          • 1 ）通过菌毛黏附于回肠末端和结肠的 M 细胞
          • 2 ）通过 型分泌系统分泌侵袭蛋白（ IpaA-D)导致包膜凹陷和细菌内吞，在细胞质内繁殖
          • 3 ）通过肌动纤维重排，推动细菌进入毗邻细胞并诱导细胞程序性死亡
          • 4 ）通过 IL 1β 引起炎症，加速细菌扩散
      • 内毒素
        • 作用于肠黏膜，使其通透性增高，促进内毒素的吸收
        • 破坏肠黏膜，形成炎症、溃疡、坏死和出血，呈现典型的脓血黏液便
        • 作用于肠壁自主神经系统，使肠蠕动共济失调，肠功能紊乱，出现腹痛、里急后重症状
      • 外毒素
        • 志贺毒素（ shiga toxin,Stx）
          • A群志贺菌I型和Ⅱ型产生
        • 属细胞毒。B亚单位与Gb3受体结合，A亚单位裂解60s核糖体亚单位的28 S rrNA，阻止其与氨酰tRNA结合，致使蛋白质合成中断，肠上皮细胞损伤
        • 少数病人可致溶血性尿毒综合征HUS
    • 所致疾病
      • 痢疾志贺菌感染病情一般较重，死亡率达20% 宋内志贺菌多引起轻型感染 福氏志贺菌感染易转为慢性
      • 急性菌痢 (acute bacterial)
        • 潜伏期1~3 天，分轻，普通，重，中毒型
        • 表现：病人常有发热、腹痛、脓血黏液便、里急后重等典型症状
      • 中毒性菌痢 (toxic bacterial dysetery)
        • 以小儿为多见，无明显消化道症状，全身中毒症状明显，主要因内毒素导致的 DIC 所致
        • 表现：高热、休克、中毒性脑病，死亡率高。
      • 慢性菌痢 (chronic bacterial dysetery)
        • 病情反复发作，病程>2 月
        • 10%~20%急性菌痢患者可转为慢性
        • 症状常不典型，易误诊
  • 免疫性
    • 免疫力不牢固，免疫靠sIgA
  • 微生物学检查法
    • 标本
      • 采样应挑取粪便的脓血或黏液部分，避免与尿混合
      • 应在使用抗生素之前采样，标本应新鲜，若不能及时送检，宜将标本保存于30%甘油缓冲盐水或专门送检的培养基内
      • 中毒性痢疾病人可取肛拭子
    • 协同凝集试验
      • 诊断感染
    • 分离培养与鉴定
      • 接种于肠道选择性培养基上
      • 37℃孵育18-24小时。挑取无色半透明可疑菌落
    • 毒力试验测定
      • Sereny试验
        • 志贺菌的侵袭力可用 Sereny试验。系将受试菌18-24小时的固体培养物，以生理盐水制成9×l0‘CFU/ml菌悬液，接种于豚鼠眼结膜囊内。若发生角膜结膜炎，则 Sereny试验阳性，表明受试菌有侵袭力。 志贺菌T的测定，可用Hela细胞或Ⅴem细胞，也可用PCR技术直接检测其产毒基因stxA、stxB。
      • Stx测定
    • 快速诊断法
      • 免疫荧光菌球法
        • 将标本接种于含有荧光素标记的志贺菌免疫血清液体培养基中，37℃孵育4~8小时。若标本中含有相应型别的志贺菌，则生长繁殖后与荧光抗体凝集成小球，在荧光显微镜下易被检出。
      • 协同凝集试验
        • 以志贺菌IgG抗体与 Cowan I葡萄球菌结合成为检测试剂，用来检测病人粪便中有无志贺菌可溶性抗原。
      • 胶乳凝集试验
        • 用志贺菌抗血清致敏胶乳，使其与粪便中的志贺菌抗原起凝集反应。也可用志贺菌抗原致敏胶乳，来诊断粪便中有无志贺菌抗体。
      • PCR技术检测大质粒
• 大肠埃希菌E. coli )
  • 生物学性状
    • 形态与染色
      • G-，多数有周鞭毛，有菌毛，无芽孢
      • 基因组差异较大4.6~5.4Mb
    • 培养特性
      • 兼性厌氧，在液体培养基中呈均匀混浊生长
    • 生化反应
      • 能发酵葡萄糖等多种糖类，产酸并产气
      • 硫化氢试验阴性，动力试验阳性→可同沙门菌、志贺菌等区别
      • IMViC试验
        • ++--
      • S-S 平板 : 形成红色菌落
    • 肠道正常菌群，是粪便污染的检测指标
    • 抗原
      • 
      • 主要有O 、 H 、 K 抗原； 血清学的排列方式按 : O K H O>170 、 K>50 、 H>100
    • 抵抗力
      • 较弱：胆盐、亚硝酸盐、煌绿对其有抑制作用。
    • 产生大肠菌素→株对自身的细菌素有抗性，可用于大肠埃希菌的分型。
  • 致病性
    • 致病物质
      • 黏附素
        • 特异性高
        • 8种
      • 外毒素
        • 志贺毒素I和Ⅱ（Sx-1＆Stx2）
        • 耐热肠毒素a和b（STa＆STb）
        • 不耐热肠毒素Ⅰ和Ⅱ（LT-I＆LT-Ⅱ）
        • 溶血素A（ HyA）
          • 尿路致病性大肠埃希菌UPEC
      • 内毒素
      • 荚膜、载铁蛋白、Ⅲ型分泌系统
    • 所致疾病
      • 肠道外感染
        • 属于内源性感染、异位感染
        • 败血症
          • 占阴性菌45%（1st），死亡率高
        • 新生儿脑膜炎
          • <1岁的CNs感染的主要病原体
        • 泌尿道感染
          • 大多来源于结肠，污染尿道，上行至膀胱， 甚至肾脏和前列腺，为上行性感染
          • UPEC所致，女性多见
      • 胃肠炎
        • 外源性感染，仅某些血清型可致病
        • 致病机制分类
          • 肠产毒性大肠埃希菌（ETEC）
            • 类似于霍乱样腹泻，激活AC和GC，致病物质为肠毒素和定植因子
            • 肠毒素（质粒编码）
              • 不耐热肠毒素（labile enterotoxin , LT）
                • 对热不稳定，65 。 C 30 min 失活 , 与霍乱肠毒素有 75% 的同源性， B 亚单位的受体均为 GM1
                • LT-I（对人类致病）
                  • 组成
                    • B亚单位
                      • 受体GM1
                    • A亚单位
                      • A1：毒素的活性部分
                      • A2：与B亚单位结合
                  • 作用机制
                    • B亚单位与肠黏膜上皮细胞表面的GMI神经节苷脂（ ganglioside）结合后 →使A亚单位穿越细胞膜与腺苷环化酶（ denylyl cyclase）作用，令胞内ATP转化为cAMP →胞质内cAMP水平增高后，导致肠黏膜细胞内水、氯和碳酸氢钾等过度分泌至肠腔，同时钠的再吸收减少 →导致可持续几天的腹泻。 毒素还可刺激前列腺素的释放和炎症因子的产生，进一步导致水分的丧失。
                  • LT与霍乱肠毒素抗原性高度交叉；两者B亚单位的肠黏膜结合受体都是同一个GM1神经节苷脂。LTI可刺激机体产生相应中和抗体，有保护作用。
              • 耐热肠毒素（ stable enterotoxin , ST）
                • ST分 STa 和 STb 两型， STa 与人类疾病有关。
                • STa为低分子量多肽（MW1500~4000），对热稳定，100℃加热20分钟仍不失去活性，免疫原性差。
                • STa是通过激活鸟苷酸环化酶，使GTP转化为cGMP，导致小肠液吸收减少而致腹泻。
            • 黏附素
              • 定植因子抗原（ colonization factor antigen CFA/1-111）
                • 一种特殊的菌毛，p.103
                • 编码LT-1、STa和CFA的基因存在一个转移性质粒上
          • 肠侵袭性大肠埃希菌（EIEC）
            • 主要侵犯：较大儿童和成人
            • 临床症状：类似菌痢
              • 有发热、腹痛、腹泻、脓血便及里急后重等症状
            • 侵袭力与含编码侵袭性p/V基因的一种大质粒（120-140MD）有关
          • 肠致病性大肠埃希菌（EPEC）
            • 最早发现的、婴幼儿腹泻的主要病原菌
            • 不产生肠毒素，无侵袭力
            • 细菌在小肠黏膜表面大量繁殖，致细胞结构破坏（A/E损伤），导致严重“水样腹泻”
            • STEP:
              • EPEC黏附和破坏肠黏膜结构的过程是 Bfp（ bundle forming pili）首先介导细菌与细胞的疏松黏附； 随后细菌的Ⅲ型分泌系统主动分泌某些蛋白质进入宿主上皮细胞，其中有一种蛋白，称之为转位紧密素受体（translocated intimin receptor,Tir），就被插入到上皮细胞膜中，作为细菌的一种外膜蛋白黏附素即紧密黏附素（intimin）的受体，介导细菌与细胞的紧密结合。 细胞内肌动蛋白重排，导致微绒毛的破坏。严重干扰对肠道中液体等的吸收功能。
              • 1）Bp介导菌与细胞的疏松黏附
              • 2）Ⅲ型分泌系统并形成转位紧密素受体（Tir）
              • 3）紧密黏附素介导菌与细胞的紧密结合导致微绒毛破坏，干扰肠液吸收功能
          • 肠出血性大肠埃希菌（EHEC）
            • 导致出血性结肠炎和溶血性尿毒综合征HUS
            • 1982年首先发现， 血清型主要是 O157:H7
            • 所致疾病
              • 可为轻度水泻至伴剧烈腹痛的血便
              • 可并发有急性肾衰竭、血小板减少、溶血性贫血的溶血性尿毒综合征，死亡率达3% ~5%
            • 传播途径
              • 食源性传播，包括牛肉、牛奶、蔬菜和水果等
            • 致病因子
              • 志贺毒素（Sx-I或Stx-Ⅱ）
                • 引起上皮细胞微绒毛的A/E损伤
                • 由溶原性噬菌体编码
              • 溶血素A（HyA）
                • HUS（表达Stx-菌株）
              • 其他：炎症因子、糖脂受体表达
          • 肠聚集性大肠埃希菌（EAEC）
            • 所致疾病
              • 婴儿和旅行者持续水样腹泻，偶有血便
            • 细菌特点
              • 在细胞表面自动聚集，砖状排列
                • 控制这种排列的是由质粒编码的Bfp 、AAF/ I 和AAF/II 因子。EAEC 还能刺激黏液的分泌，促使细菌形成生物被膜覆盖在小肠的上皮上。 此外致病物质可能还包括毒素。
              • 感染导致微绒毛变短、单核细胞浸润和出血
          • 弥散粘附型大肠杆菌（ DAEC）
  • 微生物学检查法
    • 肠道外感染
      • 血液、尿、脑脊液等标本
      • 初步鉴定：IMViC试验
        • 最后鉴定：系列生化反应
    • 肠道内感染
      • 粪便标本
      • ELISA、PCR等检测不同类型致胃肠炎大肠埃希菌的肠毒素、毒力因子和血清型等特征。
    • 卫生细菌学检查
      • 以“大肠菌群数”作为饮水、食品等粪便污染的指标之一
      • 大肠菌群系指在37℃ 24 小时内发酵乳糖产酸产气的肠道杆菌，包括埃希菌属、袧橡酸杆菌属、克雷伯菌属及肠杅菌属等（4菌属）。
  • 防治原则
    • 使用人工合成的ST产物与LTB亚单位交联的疫苗可以预防人类ETEC感染。运用O157LPS抗原作为主要的疫苗成分预防O157感染的疫苗也在研究中。 大肠埃希菌很多菌株都已获得耐一种或几种抗生素的质粒，耐药性非常普遍。因此抗生素治疗应在药物敏感试验的指导下进行，特别是细菌性脑膜炎。 尿道插管和膀胱镜检查应严格无菌操作。对腹泻病人应进行隔离治疗，及时纠正水和电解质平衡，采取各种适宜的措施减少医院感染。 污染的水和食品是ETEC最重要的传染媒介，EHEC则常由污染的肉类和未消毒的牛奶引起，充分的烹饪可减少ETEC和EHEC感染的危险。