医学微生物学：第8章 肠杆菌科

1、第八章 肠杆菌科(Enterobacteriaceae)第一节 埃希菌属第二节 志贺菌属第三节 沙门菌属第四节 肠道杆菌科的其他菌属肠杆菌科（Enterobacteriaceae）细菌：是一大类生物学性状相似的革兰阴性杆菌 ，常寄居在人和动物的肠道内，主要通过粪口途径进行传播。分类学位置：Domain （界） : BacteriaPhylum（门）: ProteobacteriaClass （纲） : Gamma ProteobacteriaOrder （目） : EnterobacterialesFamily(科): EnterobacteriaceaeGenus （属） : Escheri

2、chiaSpecies （种） : E. coli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)细菌性痢疾沙门氏菌属（Salmonella）伤寒沙门氏菌(S.typhi)肠热症、急性肠炎、败血症爱德华氏菌属（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

3、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)

4、植物寄生菌，曾从人体肠道及化脓扁桃体中分离到肠杆菌科细菌共同的生物学特征形态结构 G 小杆菌，钝圆杆菌，无芽孢多数有鞭毛及菌毛培养特性 需氧或兼性厌氧营养要求不高，普通培养基可生长，菌落相似，形成灰白色中等大小S型菌落。肠道选择培养基生化反应：活跃，一般非致病菌能分解乳糖，常用于鉴别肠道杆菌。抵抗力不强，60 30min 即可灭活。抗原结构复杂：菌体（O）抗原鞭毛（H）抗原表面（K、Vi）抗原细菌素：产生受质粒控制。大肠菌素、粘质沙雷菌素。毒素与酶：LPS和外毒素。 Special selective and differential agar medium:EMB agar plateSS

5、agar plateKI agar mediumMacCONKEY AgarEMB agar plate: Ingredients: Nutrient agar (PH7.6) 100 ml Lactose 1.00g 2Eosin- y 2ml 0.5methylene blue 1ml E.coli on EMB Principle: EMB is one of the usual media that is used to separate the pathogen and non-pathogen of the Enterobacteria. In EMB plate, the eos

6、in and the methylene blue are the indicator. In acid condition, eosin and methylene blue combine into mauve (紫红色)or black production. The nonpathogen colony (e.g.E.coli) that can ferment lactose takes on mauve or black with metallic luster. The pathogen colony that cannot ferment lactose displays tr

7、anslucence. EMB agarEosin methylene blue agar, as the name suggests, contains the dyes eosin and methylene blue. EMB agar is selective because the aniline dyes in this purple media inhibit growth of Gram-positive organisms. Lactose fermenters metabolize the lactose in the media and produce acid bypr

8、oducts, causing a color change in the colony. Thus, EMB is also a differential medium. Strong acid production by organisms such as E. coli results in a metallic green sheen. Weaker fermentation of lactose results in colonies with a pinkish-purple color. Colonies of nonlactose fermenters remain color

9、less, or at least are no darker than the color of the media.MacConkey Agar MacConkey agar contains lactose, bile salts, neutral red and crystal violet. It is a selective media because Gram-positive organisms are inhibited by the bile salts and the crystal violet. When bacteria ferment lactose and pr

10、oduce enough acid products to reduce the pH below 6.8, the neutral red turns from colorless to red. Thus, MacConkey is a differential media on which lactose fermenting colonies appear red (or pink). Nonlactose fermenters are colorless.SS(almonella Shigella Agar) agar plate:Ingredients: Nutrient agar

11、 100ml Lactose 1.00g Bile salts 0.85g inhibitor Sodium citrate 0.85g inhibitor Sodium thiosulfate 0.85g 10% ferric citrate 1ml 1% Neutral red 0.25ml indicator 1% brilliant green 0.033ml inhibitorSS培养基（沙门志贺培养基）乳糖、中性红指示剂、胆盐、煌绿等抑制剂选择抑制作用大肠埃希菌 产酸 桃红色乳糖发酵菌落伤寒沙门菌 无色乳糖不发酵菌落胆盐、煌绿：抑制大肠埃希菌及G+菌，提高肠道致病菌检出率乳糖发酵中

12、性红呈红色乳糖不发酵Principle: SS agar is often used to help isolate salmonellae and shigellae from other enteric gram-negative bacteria. Neutral red is the indicator. In acid condition it turns red, and it turns yellow in base condition. E.coli that ferment lactose can produce acid so the colonies turns red

13、. while other enteropathogen cannot ferment lactose, but can use peptone to produce base, so the colonies turns yellow. KI (Kligler Iron Agar) agar medium:Ingredients: Peptones 2.00 g NaCl 0.50g Glucose 0.10g Lactose 1.00 g ferrous sulfate 0.05g Sodium thiosulfate 0.075g Agar 0.50g 0.2 phenol red 1.

14、25ml Distilled water 100ml The medium can be used to obtain pure culture and primarily identify the suspect colonies of enteric bacteria. Phenol red is the indicator. When the colonies produce lots of acid from the fermentation of lactose, the media appear yellow completely. If the colonies only pro

15、duce few of acid form the fermentation of glucose, only the bottom of the media appear yellow .For the combination of ferrous sulfate with H2S (sulfureted hydrogen) produced by the H2S-produced enterobacteria, the color becomes black. And if the colonies produce gas, there is bubble in the bottom of

16、 the tube.MacCONKEY Agar Typical Composition (g/litre)Peptone from casein 17.0; peptone from meat 3.0; sodium chloride 5.0; lactose 10.0; bile salt mixture 1.5; neutral red 0.03; crystal violet 0.001; agar-agar 13.5; 4-methylumbelliferyl-b-D- glucuronide 0.1.Experimental Procedure and EvaluationInoc

17、ulate plates in the usual way and incubate for 18 to 24 hours at 35 C aerobically.Lactose-negative colonies are colourless. Lactose-positive colonies are red and often surrounded by a turbid zone due to the precipitation of bile acids.Inspect the culture with UV light: light blue fluorescence denote

18、s E. coli.第一节 埃希菌属（Escherichia）一、生物学性状 形态染色: G, 杆菌, 无芽胞 多数有周身鞭毛, 有菌毛生物学性状培养特性 符合肠杆菌特点EMB 紫黑色有金属光泽S-S 桃红色生化反应 IMViC（+ + - - ） I 靛基质试验(吲哚实验) M 甲基红试验 Vi VP反应 C 枸橼酸盐利用试验乳糖发酵菌落E.coli 在EMB 紫黑色有金属光泽抗原O 抗原: 细胞壁脂多糖最外层的特异性多糖（ O1-O173）H 抗原: 位于鞭毛上（H1-H56）荚膜抗原: 多糖，位于O抗原外围，如大肠埃希菌的K抗原，伤寒沙门菌的Vi抗原。 K抗原（K1-K100） 血清型表

19、示法：O：K：H 如肠出血性大肠杆菌O157:H7致病性致病物质黏附素具有高度特异性, 吸附、定植、致病定植因子抗原I, II, III集聚黏附菌毛束形成菌毛紧密黏附素 P 菌毛等外毒素（1）不耐热肠毒素（heat labile enterotoxin, LT）:蛋白质，分LT-I和LT-两型；对热不稳定，与霍乱肠毒素相似。 ATP cAMP小肠液过度分泌肠腔积液、腹泻机制A亚单位毒素活性成分B亚单位与肠上皮细胞受体（GM1神经节苷脂） 结合B单位与受体结合导致A进入细胞内激活腺苷酸环化酶LT的作用示意（2）耐热肠毒素（heat stable enterotoxin, ST），分STa、STb

20、两型为低分子多肽，对热稳定机制为激活细胞鸟苷酸环化酶，使cGMP导致腹泻LT和ST同时存在，致病性要强（3）志贺毒素和 （Shiga toxin，Stx-1，Stx-2）（4） 溶血素A所致疾病肠道外感染（内源性感染）化脓性感染定位转移腹膜炎、阑尾炎、创伤感染、手术刀口感染、肺炎、败血症、新生儿脑膜炎等泌尿道感染病原菌来自病人肠道（上行性）占泌尿道感染首位、女性多见（尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎等）尿路致病性大肠埃希菌(uropathogenic E. coli, UPEC)胃肠炎（腹泻） （外源性感染） 肠产毒性大肠埃希菌（ETEC）： 婴幼儿、旅游者腹泻，与霍乱功能相似 肠侵袭性大肠埃希菌（E

21、IEC）： 成人腹泻，与菌痢相似 肠致病性大肠埃希菌（EPEC）： 婴儿腹泻（水样腹泻） 肠出血性大肠埃希菌（ EHEC，O157）： 出血性结肠炎， 溶血性尿毒综合征（HUS） 肠集聚性大肠埃希菌 （EAEC）： 婴儿腹泻（持续性）引起胃肠炎的大肠埃希菌肠产毒性大肠杆菌(enterotoxigenic E.coli, ETEC)肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic E.coli, EPEC)肠侵袭性大肠杆菌(enteroinvasive E.coli, EIEC)肠聚集性大肠杆菌(enteroaggregative E.coli, EAEC)肠出血性大肠杆菌(enterohem

22、orrhagic E.coli, EHEC)感染部位小肠小肠大肠小肠大肠疾病与症状旅行者腹泻;婴幼儿腹泻;水样便,恶心,呕吐,腹痛,低热婴儿腹泻;水样便,恶心,呕吐,发热水样便,继以少量血便,腹痛,发热婴儿腹泻;持续性水样便,呕吐,脱水,低热水样便,继以大量出血,剧烈腹痛,低热或无,合并发HUS,血小板减少性紫癜致病机理质粒介导LT和（或）ST, 大量分泌液体和电解质质粒介导黏附和破坏上皮细胞绒毛结构,吸收障碍质粒介导侵袭和破坏结肠粘膜上皮细胞质粒介导集聚性粘附上皮细胞, 阻止液体吸收溶原性噬菌体编码Stx-I或Stx-II, 终止蛋白质合成常见O血清型6、8、15、25、27、78、148、

23、1592、55、86、111、114、119、125、126、127、128、142、15828ac、29、112ac、124、136、143、144、152、164、16742、44、3、86157、26、111微生物学检查与防治肠道外感染标本涂片、染色分离培养鉴定尿路感染时每ml尿含菌10万，有诊断价值肠道内感染用弱选择性培养基分离培养+生化反应+血清分型+毒素测定+核酸检测等卫生细菌学检查大肠菌群指数:每1000ml(g)样品中的大肠菌群数我国卫生标准规定:每1000ml水中大肠杆菌3个，每100 ml 瓶装汽水、果汁中，大肠杆菌5个大肠菌群指数（coli-index）指1升水中含有的大

24、肠菌群数。大肠菌群是一群以大肠埃希氏菌为主的需氧及兼性厌氧，革兰氏阴性，无芽孢杆菌，能在48小时内发酵乳糖并产酸产气。包括埃希菌属、枸橼酸杆菌属、肠杆菌属及克雷伯菌属等4种肠道细菌。检测中规定生活饮用水的水质标准为1升水中大肠菌群不得超过3个，即大肠菌群指数不得大于3。也可用“大肠菌群值(colititre)”来表示。即以水样中可检出1个大肠菌群数的最小毫升数表示，两者的关系是：大肠菌群值=1000/大肠菌群指数。 1.大肠菌群值和大肠菌群指数 大肠菌群值(colititre)是指能检出大肠菌群的最小样品量(ml)。 大肠菌群指数（coli-index）是指1000ml样品的大肠菌群数。卫生部

25、规定的饮水卫生标准是大肠菌群值不小于333ml，大肠菌群指数不得超过3。 2.细菌总数测定 检测每毫升或每克样品中所含细菌数。 卫生部标准是饮用水、饮料中细菌总数100CFU/ml。防治原则食物彻底加热；口服疫苗；抗生素治疗：氨苄青霉素、庆大霉素、头孢菌素等。第二节 志贺菌属（Shigella）一、生物学性状形态染色无芽胞，无荚膜，无鞭毛，无动力；多数有菌毛；革兰氏阴性杆菌。Kiyoshi Shiga(志賀 潔Shiga Kiyoshi?, February 7, 1871 - January 25, 1957)was aJapanesephysicianandbacteriologist.培

26、养特性肠道鉴别培养基上的无色透明、乳糖不发酵菌落生化反应葡萄糖（+）、乳糖（-）（宋内志贺菌迟缓发酵乳糖）、H2S-、尿素（-）、动力（-）2志贺氏菌3沙门氏菌4大肠杆菌 抗原分类: 根据O抗原分4群，40余型抵抗力: 比其它肠杆菌弱，尤其对酸敏感志贺菌属的分类菌种群型亚型甘露醇痢疾志贺氏菌(S.dysenteriae)A110 8a，8b，8c-福氏志贺氏菌(S.flexneri)B16 la，lb，2a，2b，3a，3b，3c，4a，4b+x,y变种鲍氏志贺氏菌 (S.boydii)C 118+ 宋内氏志贺氏菌(S.sonnei)D1+二、致病性与免疫性致病物质侵袭力菌毛：黏附肠黏膜上皮细

27、胞型分泌系统：诱导细胞膜凹陷,导致细菌内吞内毒素强烈内毒素，作用于局部并可吸收入血引起全 身症状外毒素A群（、型）产生志贺毒素（shiga toxin, ST）有3种生物学活性:（1）肠毒素：类似ETEC毒素、霍乱肠毒素作用水样泻（2）细胞毒性：对人肝细胞、肠黏膜细胞有毒性，引起变性坏死（3）神经毒性：损伤动物神经系统（麻痹、死亡）Shiga toxin : The toxins are named for Kiyoshi Shiga, who first described the bacterial origin of dysentery caused by Shigella dysent

28、eriae. Heat Labile Enterotoxins (LT): These are produced by some Enterotoxigenic E. coli (ETEC).Pertussis toxin (PT): is a protein-based AB5-type exotoxin produced by the bacterium Bordetella pertussis. PT is involved in the colonization of the respiratory tract and the establishment of infection. H

29、istopathology of acute colitis following peroral infection with shigellae 细菌（菌毛）吸附肠黏膜上皮细胞穿入细胞并扩散周围及深入黏膜下层释放内毒素、外毒素肠局部黏膜炎症（变性、坏死、脱落）出血、坏死、溃疡脓血便/黏液血便刺激肠壁植物神经肠蠕动肠肌痉挛腺体分泌水分吸收腹痛、腹泻刺激直肠肛门括约肌里急后重便数增加吸收入血发热、白细胞高热、休克中毒性脑病DIC死亡毒血症中毒性菌痢所致疾病细菌性痢疾传染源：病人、带菌者传播途径：经口临床类型急性菌痢中毒性菌痢慢性菌痢免疫力 不牢固，易再感染三、微生物学检查法微生物学检查分离鉴定毒

30、力实验: Sereny试验, 9X109/ml菌悬液, 接种于豚鼠眼结膜囊, 角膜结膜炎, Sereny试验阳性快速诊断四、防治原则注意饮食卫生易出现多重耐药菌株链霉素依赖株(streptomycin dependent strain, Sd)活疫苗第三节 沙门菌属 (salmonella)是肠杆菌科中最复杂的菌属，有2500种以上血清型。对人类致病肠热症伤寒沙门菌，甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌、希氏沙门菌；食物中毒鼠伤寒沙门菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌；败血症猪霍乱沙门菌最常见。Genus：SalmonellaSpecies：S. bongori S. entericaSubspeciesS

31、almonella enterica entericaSalmonella enterica salamaeSalmonella enterica arizonaeSalmonella enterica diarizonaeSalmonella enterica houtenaeSalmonella enterica indicaSalmonella choleraesuisSalmonella DublinSalmonella EnteritidisSalmonella HeidelbergSalmonella ParatyphiSalmonella TyphiSalmonella Typh

32、imurium主要沙门氏菌的生化特性 菌名葡萄糖乳糖麦芽糖甘露醇硫化氢吲哚甲基红VP枸椽酸盐赖脱氨羧酸酶鸟脱氨羧酸酶伤寒杆菌+-+-/+-+-+-甲型副伤寒杆菌-/+-+-+乙型副伤寒杆菌-+-+-+/-+丙型副伤寒杆菌-+-+-+鼠伤寒杆菌-+-+-+肠炎沙门菌-+-+-+猪霍乱沙门菌-+/-+-+一、生物学性状形态染色符合肠杆菌特点，多为周身鞭毛菌，有菌毛伤寒杆菌的周身鞭毛培养特性EMB、SS上呈无色透明乳糖不发酵菌落麦康凯培养基上的伤寒杆菌菌落麦康凯培养基，上为E.coli，下为伤寒杆菌生化反应乳糖（-），葡萄糖（+）/+，多数H2S+，动力+，尿素（-）抗原结构O抗原特异性低、稳定、分

33、群（组）H抗原特异性高，不稳定，分型Vi抗原（毒力抗原）不稳定，可阻止“O”凝集抵抗力 不强二、致病性与免疫性致病物质侵袭力菌毛吸附型分泌系统穿入细胞，扩散Vi抗原微荚膜（抗吞噬）内毒素外毒素个别（鼠伤寒沙门菌）产生，与ETEC肠毒素相似伤寒杆菌感染示意图所致疾病菌毛穿入淋巴液胸导管第二次菌血症迟发型变态反应肠壁坏死、溃疡高热、肝脾肿大、玫瑰疹、白细胞等全身中毒症状肝 脾 肾 淋巴结 胆囊尿排菌 粪便排菌发病期（1-4W）潜伏期2W肠热症伤寒沙门菌等经口吸附小肠黏膜细胞上在肠壁、肠系膜淋巴组织中繁殖（致敏）血流（第一次菌血症）肠出血、肠穿孔肠道吸收肠热症临床过程潜伏期2W发病初期：第1W（第一次菌血症）、高热、肝脾肿大、皮疹、WBS等全身中毒症状，此期血液（80%）、骨髓（90%（