病理生理学ppt课件-第九章----肠道杆菌

1、第九章 肠道杆菌病原生物学学习目标掌握：肠道杆菌的共同特点，形态结构，抗原构造及生化反应，主要肠道杆菌属的种类名称、分型（群），致病物质和所致疾病。熟悉：肠道杆菌的致病机制，微生物学鉴别要点，防治原则。肠道杆菌(enteric bacilli)是一大群寄居于人和动物肠道中，生物学性状相似的革兰阴性杆菌。随人和动物的粪便排出，广泛分布于水、土壤或腐物中。肠道杆菌多数为肠道的正常菌群，仅少数为肠道致病菌，如伤寒沙门菌、志贺菌、致病性大肠埃希菌等，一旦侵入机体，将分别引起沙门菌病、志贺菌病以及腹泻等特有的外源性感染。肠道杆菌属肠杆菌科(Enterobacteriaceae)，根据生化反应、血清学试验

2、、DNA同源性研究等方法，目前已有44个菌属、170多个种已确定。尽管种属复杂，但其中与医学关系密切的菌属主要有埃希菌属、志贺菌属、沙门菌属等。肠道杆菌具有下列共同特性：1形态与结构 宽0.31.0m，长16m，中等大小的革兰阴性杆菌。无芽胞，多数有鞭毛，少数有荚膜或包膜，大多有菌毛。2培养特性 营养要求不高，兼性厌氧或需氧。在普通琼脂平板上生长形成光滑、湿润、灰白色的直径23m的中等大小菌落；在血琼脂平板上，有些菌可产生溶血环；在液体培养基中，呈均匀浑浊生长。肠道杆菌具有下列共同特性：3生化反应 生化反应活泼，可分解多种糖类和氨基酸，产生不同的代谢产物，是鉴定菌属和菌种的主要依据。其中乳糖发

3、酵试验在初步区别肠道非致病菌与致病菌上有重要意义，前者多能分解乳糖，而后者大多不分解乳糖。肠道杆菌具有下列共同特性：4抗原构造 抗原构造复杂，主要有菌体(O)抗原、鞭毛(H)抗原、荚膜抗原及包膜(K)抗原、菌毛抗原和肠道杆菌共同抗原。菌体(O)抗原：存在于细胞壁脂多糖(LPS)的最外层，具有种特异性。O抗原耐热，100不被破坏。从患者体内分离出的菌株大多具有O抗原，菌落呈光滑(S)型。在人工培养基上多次传代后，LPS失去外层O特异性侧链，菌落变为粗糙(R)型，为S-R变异。R型菌株的毒力明显低于S型菌株。肠道杆菌具有下列共同特性：4抗原构造 鞭毛(H)抗原：存在于鞭毛蛋白。细菌失去鞭毛后，动力

4、消失，菌体O抗原外露，为H-O变异。荚膜或包膜抗原：多糖或蛋白质性质，不耐热。位于O抗原外围，能阻断O凝集现象。重要的有伤寒沙门菌的Vi抗原，大肠杆菌的K抗原等。肠道杆菌具有下列共同特性：5抵抗力 因无芽胞，对理化因素抵抗力不强，6030分钟即死亡。常用氯进行饮水消毒。胆盐、煌绿等染料对非致病性肠杆菌科细菌有抑制作用，借以制备选择培养基来分离有关病原菌。 6变异性 肠道杆菌易发生变异，除自发突变外，更因相互处于同一密切接触的肠道微环境，可通过转导、溶原性转换或接合等方式，转移遗传物质，导致细菌某些特性发生改变，其中最常见的是耐药性变异。这种变异在宿主体内及自然界中均可发生，对肠道杆菌的致病性、

5、细菌学诊断、预防和治疗均有重要意义。 第一节 埃希菌属埃希菌属（Escherichia）有6个种，其中大肠埃希菌(E. coli)是最常见的临床分离菌。该菌自人体出生数小时后即进入肠道，并伴随终身。大肠埃希菌是肠道内重要的正常菌群成员。一般不致病，在一定条件下可引起肠道内外的感染。是腹泻和泌尿道感染的主要病原菌。大肠埃希菌在环境卫生和食品卫生学中，常被用作粪便污染的检测指标；在分子生物学和基因工程研究中，也是重要的实验材料。 第一节 埃希菌属一、生物学性状（一）形态染色G-短杆菌，有周鞭毛、普通菌毛和性菌毛，肠外感染菌株常有多糖包膜。（二）培养与生化反应在普通培养基上形成中等大小的S型菌落。本

6、菌生化反应活泼，发酵葡萄糖等多种糖类，产酸并产气。发酵乳糖，可同沙门菌、志贺菌等区别。典型的大肠埃希菌IMViC“+-”，凡检材中检出的细菌发酵乳糖，产酸产气，且IMViC试验结果为“+-”者，证明被检物已被粪便污染，有传播肠道传染病的可能。 第一节 埃希菌属一、生物学性状（三）抗原结构大肠埃希菌抗原主要有O、H、K三种。现已发现O抗原有170种以上，H抗原多于60种，K抗原100余种。大肠埃希菌血清型的表示方法按O:K:H排列，如O111:K58 (B4):H2。 第一节 埃希菌属二、致病性（一）致病物质大肠埃希菌的表面结构与细菌的侵袭力有关，如黏附素能使细菌黏附在泌尿道和肠道的黏膜上皮细胞

7、上；K抗原能抗吞噬，并有抵抗抗体和补体的溶菌作用。细菌细胞壁所具有的内毒素活性，会引起发热、白细胞反应、休克、DIC等病理生理作用。产毒素菌株在代谢过程中所产生的外毒素（如肠毒素及溶血毒素）有致泻及溶血等作用。 第一节 埃希菌属（二）所致疾病1肠道外感染 大肠埃希菌在肠道内一般不致病，移位至肠道外组织时可引起化脓性炎症。肠道外感染以泌尿系统感染为多见，如尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎等。其他亦可引起腹膜炎、阑尾炎、胆囊炎、创伤感染等。 第一节 埃希菌属2肠道内感染 某些血清型的大肠埃希菌可引起肠道感染，主要症状为腹泻，统称为致病性大肠埃希菌。根据其致病机制有以下五种类型。 (1)肠产毒素型大肠埃希菌

8、(ETEC)：是婴幼儿腹泻及旅游者腹泻的重要病原菌，临床表现从轻度肠泻到严重的霍乱样腹泻不等。致病因素主要是肠毒素和定植因子，ETEC的肠毒素分为不耐热肠毒素(LT)和耐热肠毒素(ST)。 第一节 埃希菌属 LT对热不稳定，加热6530分钟即失去活性。LT-II与人类疾病无关，LT-I其抗原性、结构及致病机制与霍乱肠毒素相似，是引起人类肠胃炎的致病物质。LT-I由A亚单位和B亚单位组成。A亚单位又分为A1与A2两部分，A1为毒素的活性中心；B亚单位的受体是肠黏膜上皮细胞表面的CM1神经节苷脂，两者结合后，有利于A亚单位穿入细胞。经分子生物学分析证实：ETEC产生的LT与霍乱肠毒素分子结构有80

9、%的同源性。 第一节 埃希菌属ST对热稳定，加热10020分钟仍不被破坏。ST与霍乱肠毒素间无同源性。ST分为STa 与STb两个活性部分，前者为毒素的活性中心。 第一节 埃希菌属定植因子(colonization factor，CF)为致病性大肠埃希菌表面的菌毛结构，可使细菌黏附在宿主黏膜表面免被肠液清除，是导致腹泻的重要致病因子，由质粒所编码。 第一节 埃希菌属(2)肠侵袭型大肠埃希菌（EIEC）：主要侵犯较大儿童和成人。可引起痢疾样脓血便，故曾称为志贺样大肠埃希菌。该菌不产生肠毒素，能侵袭结肠黏膜上皮细胞并在其中生长繁殖，产生内毒素，造成细胞坏死、炎症、溃疡，导致腹泻。本菌属许多菌株无动

10、力，生化反应与抗原构造也与志贺菌相似，易误诊。 第一节 埃希菌属(3)肠致病型大肠埃希菌（EPEC）：是婴儿腹泻的主要病原菌，严重者可致死，成人感染少见。EPEC不产生肠毒素及其他外毒素，也无侵袭力。该菌可黏附于十二指肠、空肠、回肠上段微绒毛上大量繁殖，导致刷状缘破坏，黏膜上皮细胞结构和功能受损而致腹泻。 第一节 埃希菌属(4)肠出血型大肠埃希菌（EHEC）：为出血性结肠炎和溶血性尿毒综合征的病原体。EHEC易侵犯5岁以下儿童，引起出血性结肠炎，表现为严重腹痛及血便。由O157：H7 引起的腹泻有2% 7%发展成溶血性尿毒综合征（HUS）和血栓性血小板减少性紫癜（TTP）。HUS患者死亡率为3

11、%10%。污染食品是EHEC感染的重要传染源。 第一节 埃希菌属EHEC的致病因子主要有菌毛和志贺样毒素（SLT），有学者也称其为Vero毒素（VT），分I和两型，可抑制蛋白质的合成并致Vero细胞产生病变，最具代表性的血清群为O157：H7，但近年来从腹泻和溶血性尿毒综合征患者分离的非O157的血清型已超过100种。 第一节 埃希菌属(5)肠集聚型大肠埃希菌（EAEC）：此菌黏附在Hep -2细胞表面之后，菌体凝集呈砖块状排列，可致儿童肠道感染，引起水样腹泻、呕吐和脱水，偶有腹痛、发热和血便。 第一节 埃希菌属三、微生物学检查（一）临床标本的细菌学检查1标本 根据感染部位不同可采取粪便、中段

12、尿、血液、脓汁、脑脊液等标本。 第一节 埃希菌属三、微生物学检查（一）临床标本的细菌学检查2分离培养与鉴定 粪便标本直接接种于选择培养基（中国蓝琼脂、麦康凯琼脂），血液标本需先经接种肉汤增菌后再移种于血琼脂平板，其他标本可同时接种于血琼脂及选择培养基。3537孵育l824小时后，观察菌落形态。初步鉴定根据IMViC试验，最后鉴定根据系列生化反应。致病性大肠埃希菌需进行血清学分群定型，必要时测定肠毒素、侵袭力以及毒力基因的鉴定。尿路感染需计数菌落数，每毫升10万cfu才有诊断意义。 第一节 埃希菌属（二）卫生细菌学检查大肠埃希菌寄居肠道并随粪便排出污染环境。水源、食物中大肠埃希菌数量越多，表示被

13、粪便污染程度越严重，间接表明有肠道致病菌污染的可能。卫生细菌学检查常以大肠菌群指数作为水、食物、饮料等是否被粪便污染的指标。大肠菌群指数是指每升样品中的大肠菌群数，大肠菌群数系指在3724小时内发酵乳糖产酸产气的肠道杆菌，包括埃希菌属、枸橼酸杆菌属、克雷伯菌属及肠杆菌属等。我国的卫生标准为每升饮用水中大肠菌群数不得超过3个；瓶装汽水、果汁饮料中每100毫升大肠菌群数不得超过5个；饮用水、饮料中细菌总数100cfu/ml。 第一节 埃希菌属四、防治原则近年来对致病性大肠埃希菌的预防研究有很大进展。在ETEC免疫预防中，发现菌毛抗原在自然感染和人工免疫中是一种主要保护性抗原。用菌毛疫苗防止新生家畜

14、腹泻已获得成功，如给孕牛产前接种大肠埃希菌K99株的菌毛抗原，则新生牛犊吸乳后可被动获得特异性菌毛抗体而免受到同型菌毛的大肠埃希菌的攻击，这为制备人类致病性大肠埃希菌菌毛疫苗带来希望。第二节 志贺菌属志贺菌属（Shigella）是引起人类细菌性痢疾最常见的病原菌。本属细菌包括痢疾志贺菌、福氏志贺菌、鲍氏志贺菌和宋内志贺菌4个菌群。我国以福氏和宋内志贺菌引起的感染为多见。第二节 志贺菌属一、生物学性状（一）形态染色、培养及生化反应为0.50.7m23m的革兰阴性短小杆菌。无鞭毛，无芽胞，无荚膜，有菌毛。营养要求不高，在普通琼脂平板上形成中等大小、半透明的光滑型菌落，宋内志贺菌常形成较大的粗糙型菌

15、落。在肠道鉴别选择培养基上形成无色半透明菌落。分解葡萄糖，产酸不产气。大多数志贺菌不分解乳糖，但宋内志贺菌可迟缓分解乳糖。硫化氢阴性，动力阴性。第二节 志贺菌属（二）抗原构造与分类志贺菌有O、K两种抗原。O抗原是分类的依据，借此将志贺菌分为4群和40余血清型。K抗原无分类意义。第二节 志贺菌属第二节 志贺菌属二、致病性与免疫性（一）致病物质主要是侵袭力和内毒素，少数菌株可产生外毒素。1侵袭力 借助菌毛，志贺菌能黏附于回肠末端及结肠黏膜上皮细胞，继而穿入上皮细胞内并在细胞内繁殖。志贺菌穿透上皮细胞的能力由质粒（福氏志贺菌140MD质粒、宋内志贺菌120MD质粒）编码的ipaB、ipaC和ipaD

16、基因介导，细胞间的扩散则由质粒编码的ipaA和ipaB基因介导。第二节 志贺菌属2内毒素 各类志贺菌均产生强烈的内毒素。内毒素作用于肠黏膜使其通透性增高，促进毒素吸收，引起发热、代谢紊乱、微循环障碍、中毒性休克等一系列内毒素中毒症状。此外，内毒素还可破坏肠黏膜，促进炎症、溃疡、坏死和出血，出现典型的脓血便；刺激肠壁植物神经系统，造成肠功能紊乱、直肠括约肌痉挛，出现腹痛、里急后重等症状。第二节 志贺菌属 3外毒素 多由痢疾志贺菌产生，又称志贺毒素(Shiga toxin，ST)。其生物学活性如下：细胞毒性：对人肝细胞、Hela细胞、Vero细胞及肠黏膜细胞等有毒性作用，可造成细胞变性、坏死；神经

17、毒性：毒素注入家兔或小鼠体内，可致动物中枢神经系统受损，引起麻痹、死亡；肠毒性：具有类似大肠埃希菌、霍乱弧菌肠毒素样作用，其化学结构及作用机制亦与上二种肠毒素相似，可引起水样腹泻。第二节 志贺菌属（二）所致疾病 引起细菌性痢疾。传染源为患者和带菌者，本菌经粪口途径传播，潜伏期13天。痢疾志贺菌感染患者病情较重，宋内志贺菌多引起轻型感染，福氏志贺菌所致疾病易转为慢性。带菌者有恢复期、慢性和健康带菌者3种类型。尤其后者为危险的传染源。第二节 志贺菌属（二）所致疾病 志贺菌感染有急性和慢性两种类型，病程在两个月以上者属慢性。急性细菌性痢疾常有发热、腹痛、里急后重等症状，并黏液脓血便。若及时治疗，预后

18、良好，如治疗不彻底，可转为慢性。症状不典型者，易被误诊，影响治疗而造成慢性和带菌。急性感染中有一种中毒性菌痢，多见于小儿，常无明显的消化道症状，主要表现为全身中毒症状。此因其内毒素致使微血管痉挛、缺血和缺氧，导致DIC、多器官功能衰竭、脑水肿，死亡率高。 第二节 志贺菌属（三）免疫性本菌感染仅局限于肠黏膜，一般不入血，故抗感染免疫以肠黏膜表面sIgA为主。由于各型菌之间无交叉免疫，病后免疫力不持久，可反复感染。第二节 志贺菌属三、微生物学检查（一）分离培养与鉴定挑取粪便的脓血或黏液部分及时送检，疑为中毒性菌痢患者可取肛拭子，如不能及时接种则应将标本保存于30%甘油缓冲液中。标本接种于肠道选择培

19、养基中，37孵育18-24小时，挑取无色半透明可疑菌落，进行生化反应、鉴别试验和血清学鉴定，以确定菌群和菌型。测定志贺菌的侵袭力可通过豚鼠角膜试验，即Senery试验；还可用PCR技术直接检测该菌的产毒基因stxA、stxB。第二节 志贺菌属（二）快速诊断法1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48小时。若标本中有相应的志贺菌存在，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。2协同凝集试验以志贺菌IgG抗体与Cowan葡萄球菌结合成为试剂，用来检测患者粪便中有无志贺菌可溶性抗原。第二节 志贺菌属（二）快速诊断法3乳胶凝集试验 用志贺菌抗

20、血清致敏乳胶，使与粪便中的志贺菌抗原发生凝集反应。也可用志贺菌抗原致敏乳胶，来诊断粪便中有无志贺菌抗体。此外，还可用PCR技术、基因探针检测细菌质粒等。第二节 志贺菌属四、防治原则加强饮水、食物的卫生学监测，及时彻底治疗患者及带菌者在预防细菌性痢疾的传播中十分重要。近年来，研制过多种志贺菌减毒活疫苗，如志贺菌依链株、福氏2a型与大肠埃希菌的MH杂交株、福氏2a型诱变的温度敏感株等。这些活菌苗均有一定保护作用，但免疫力较弱，维持时间短，服用量大且型别多样，故尚未能广泛应用。志贺菌对多种抗生素敏感，但易产生耐药性，尤其是多重耐药菌株的出现，给临床防治带来一定困难。第三节 沙门菌属 沙门菌属（Sal

21、monella）是一群生化反应与抗原构造相似的革兰阴性杆菌。目前已知至少有2000个以上的血清型。其中少数血清型为人类肠道致病菌，如引起肠热症的伤寒、副伤寒沙门菌。其他多对动物致病，但有些菌株偶可传染给人，引起食物中毒或败血症，如猪霍乱沙门菌、鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌等。第三节 沙门菌属一、生物学性状（一）形态染色、培养和生化反应为0.61.0m24m的革兰阴性杆菌。大多有周鞭毛（鸡沙门菌除外），一般无荚膜，均无芽胞。普通培养基上形成中等大小、无色半透明的S型菌落。不发酵乳糖或蔗糖。对葡萄糖、麦芽糖和甘露糖发酵，除伤寒沙门菌不产气外，其他沙门菌均产酸产气。生化反应对沙门菌属的种和亚种鉴定有重要

22、意义（表9 -3）。第三节 沙门菌属（二）抗原构造与分类沙门菌属抗原构造复杂，主要有O、H两种抗原。少数细菌具有表面抗原，称Vi抗原。沙门菌O抗原为细菌细胞壁脂多糖中特异性多糖部分，以阿拉伯数字顺序排列，至今已发现有50余种。有些O抗原为某些沙门菌特有，有些O抗原为几种沙门菌共有，将具有共同O抗原的沙门菌归为一组，可将沙门菌分为AZ、O51O63、O65O67等42组，引起人类疾病的沙门菌多属于AE组。第三节 沙门菌属（二）抗原构造与分类沙门菌H抗原分为第相和第相。第相特异性高，称特异相，以a、b、c表示。第相特异性低，为非特异相，以1、2、3表示。H抗原可将各组内沙门菌分为不同的种或型，用于

23、沙门菌的分型鉴定。新分离的伤寒沙门菌、希氏沙门菌有Vi抗原。其存在于O抗原表面，可阻止O抗原与相应抗体的凝集反应。Vi抗原不稳定且免疫性弱，刺激机体产生的抗体效价较低，并随细菌的清除而消失。 第三节 沙门菌属二、致病性与免疫性（一）致病物质主要为侵袭力、内毒素，个别菌株可产生肠毒素。1侵袭力 有毒菌株以菌毛吸附于小肠黏膜上皮细胞表面，并穿越上皮细胞至上皮下 组织，在此处被吞噬细胞吞噬。沙门菌被吞噬后不被杀灭可以在细胞内增殖，其抗吞噬能力可能与其表面的O抗原或Vi抗原有关。第三节 沙门菌属二、致病性与免疫性（一）致病物质2内毒素 沙门菌死亡后可释放出内毒素，引起宿主体温升高、白细胞数下降、中毒性

24、休克等一系列表现。内毒素尚可导致肠道炎症反应，激活补体系统后产生多种生物效应，导致一系列病理生理变化。3肠毒素 个别沙门菌如鼠伤寒沙门菌可产生肠毒素，其作用类似ETEC所产生的肠毒素，可引起水样腹泻。第三节 沙门菌属（二）所致疾病沙门菌主要通过水源性和食源性感染，引起人类和动物的沙门菌病，出现相应的临床症状或亚临床感染，主要有4种类型。1肠热症( typhoid fever) 包括伤寒、副伤寒，由伤寒沙门菌或副伤寒沙门菌引起。传染源为患者和带菌者，本病经粪一口途径传播，潜伏期57天。第一次菌血症。患者体温逐渐升高，出现头痛、乏力、全身不适等前驱症状，持续时间约l周。此期内血液、骨髓中含大量细菌

25、，故细菌培养阳性率高达80%90%。第三节 沙门菌属（二）所致疾病1肠热症( typhoid fever) 而后形成第二次菌血症。此时症状加重，持续高热、相对缓脉、肝脾肿大、全身中毒症状明显，典型病例皮肤出现玫瑰疹，外周白细胞明显下降。胆囊中细菌经胆汁进入肠道后可再次侵入肠壁淋巴组织，使已致敏的组织发生迟发型超敏反应，导致局部坏死、溃疡，严重者出现肠出血、穿孔等并发症。以上病变在疾病的第23周出现。此期血液、骨髓细菌培养仍为阳性，尿液、粪便培养阳性率升高，血清抗体效价上升，如无并发症，自第34病情逐渐好转。 第三节 沙门菌属 2急性胃肠炎或食物中毒 是最常见的沙门菌感染。由于摄入大量鼠伤寒沙门

26、菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌等污染的食物后而引起，常为集体中毒，潜伏期624h。主要症状为发热、恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。一般35天内恢复，重者可持续数周，大部分病例可自愈，少有慢性带菌者。第三节 沙门菌属 3败血症 多见于儿童或免疫力低下的成人。多由猪霍乱沙门菌、希氏沙门菌等引起。病菌侵入肠道后很快进入血流并随血流播散，常有高热、寒战、贫血等表现，并可引起脑膜炎、骨髓炎、胆囊炎、心内膜炎等。4无症状带菌者 约有1%5%伤寒或副伤寒患者，在症状消失后1年仍可在其粪便中检出有相应沙门菌，可转变为无症状带菌者。第三节 沙门菌属（三）免疫性伤寒沙门菌系胞内寄生菌，肠热症病愈后体内可产生较牢固的细胞免疫，再感染者少见。感染后血液中抗体明显升高，但抗体效价高低与病情轻重不成正比，且对细胞内伤寒沙门菌不起作用。食物中毒病程短，病菌不侵入血流，故免疫力不强，局部的分泌型SIgA对胃肠炎的恢复有一定作用。第三节 沙门菌属三、微生物学检查（一）病原菌分离鉴定1标本 肠热症患者根据不同的病程采取不同的标本。第1周取外周血，第13周取