病原生物学第八章 肠杆菌科

第8章肠杆菌科（Enterobacteriaceae）

基础医学院病原生物学系

1KEYWORDSEscherichiacoli

大肠埃希菌UropathogenicE.coli

尿路致病性大肠杆菌EnterotoxigenicE.coli,ETEC肠产毒性大肠埃希菌EnteroinvasiveE.coli,EIEC肠侵袭性大肠埃希菌EnteropathogenicE.coli,EPEC肠致病性大肠埃希菌EnterohemorrhagicE.coli,EHEC肠出血性大肠埃希菌EnteroaggregativeE.coli,EAEC肠集聚性大肠埃希菌Heatlabileenterotoxin,LT不耐热肠毒素Heatstableenterotoxin,ST耐热肠毒素Shigella

志贺菌Salmonella沙门菌S.typhi

伤寒杆菌Virulenceantigen,ViantigenVi抗原Widaltest肥达试验2肠杆菌科革兰阴性杆菌寄居在人和动物的肠道内种类多：44个属，170多个种仅不到20个菌株导致95%感染(P106表)耐药性及其传播形式严峻埃希菌属志贺菌属沙门菌属3肠杆菌科细菌耐药性！耐药细菌威胁清单Ref-产ESBL耐碳青霉烯类抗生素肠杆菌科细菌（CRE）-沙门菌-志贺菌结合所学知识探讨其耐药性产生和传播的可能原因？Nature,WHO2017-2-284肠杆菌科致病性菌株致病菌：少数，如伤寒沙门菌、志贺菌、鼠疫耶尔森菌机会致病菌：

如大肠杆菌、克雷伯菌、变形杆菌等机体免疫力降低质粒、噬菌体或毒力岛细菌移位获得毒力基因如：O157:H7以及携带NDM-1的超级细菌（新德里金属-β-内酰胺酶1）肠道感染肠道外感染引起疾病5埃希菌属大肠杆菌志贺菌属痢疾志贺菌沙门菌属伤寒沙门菌肠杆菌科菌属代表种内体吞噬体溶酶体LegionellaChlamydiaShigella志贺菌ListeriaSamonella沙门菌MycobacteriaIntracellularbacteria细胞浆E.coli大肠埃希菌吞噬溶酶体6共同生物学特性形态与结构

G－多有菌毛，多有周鞭毛（志贺菌属除外）

少数有荚膜培养

营养要求不高抗原结构O抗原

-

IgMH抗原

-

IgG荚膜抗原（K或Vi)抵抗力不强易变异耐药性变异常见Kor7埃希菌属（Escherichia）临床最常见、最重要的是大肠埃希菌（Escherichia

coli）大部分为肠道正常菌群

机会致病，可引起肠道外感染某些血清型具有致病性

导致人类胃肠炎粪便污染的卫生学检测指标分子生物学和基因工程的实验材料8E.coli生物学性状菌株有周身鞭毛，有菌毛培养条件简单：兼性厌氧

–肉汤培养浑浊生化反应活泼绝大多数菌株乳糖发酵+IMViC试验结果为“＋＋－－”抗原：O、H、K表示方式O:K:H，

如O111:K58:H2能产生大肠菌素（colicine）易产生耐药性：R质粒志贺菌沙门菌－产气杆菌--++9侵袭力1.黏附素（adhesin）

定植因子抗原(CFA)，紧密粘附素

菌毛：集聚黏附菌毛（AAF），P菌毛、I型菌毛

束形成菌毛（bundle

formingpili,Bfp）2.荚膜3.侵袭性物质：侵袭质粒抗原蛋白、载铁蛋白和III型分泌系统等

毒素致病物质内毒素外毒素–部分E.coli产生志贺样毒素（SLT）肠毒素（ST、LT）溶血素10肠道外感染

-条件致病株-内源性化脓性感染:腹膜炎、阑尾炎、败血症、新生儿脑膜炎泌尿道感染：尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎等

尿路致病性大肠埃希菌UPEC-感染与菌毛、溶血素相关肠道感染

-致病株-外源性感染所致疾病肠产毒性大肠杆菌(ETEC)

toxigenic肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)

invasive肠致病性大肠杆菌(EPEC)

pathogenic肠出血性大肠杆菌(EHEC)

hemorrhagic肠集聚性大肠杆菌(EAEC)

aggregativeiPath11黏附产or不产毒素进入细胞复制黏附局部侵袭/释放毒素大肠埃希菌EPECEAECETECEHEC志贺菌沙门菌EIEC产外毒素Path121.肠产毒性大肠埃希菌ETEC不耐热肠毒素LT

（65℃30min破坏）heat-labileenterotoxin

LT-I致病，与霍乱肠毒素高度同源

有抗原性耐热肠毒素ST（100℃

20min不失活）

heat-stableenterotoxin

STa致病，分子量小，免疫原性差易感人群：婴幼儿、旅行者来源：污染的水源、食物致病物质：肠毒素、黏附素（均由质粒编码）外毒素13LTvs.STactivity作用机理：LT-I

-B亚单位与GM1受体结合-A亚单位与腺苷环化酶作用

-cAMPST-a

-A亚单位活化鸟苷环化酶，-cGMP临床表现：轻度--严重霍乱样腹泻142.肠侵袭性大肠埃希菌EIEC易感人群：较大儿童和成人致病物质：不产肠毒素等外毒素

质粒携带侵袭性基因

III型分泌系统临床表现类似菌痢，发热、腹痛、腹泻脓血便、里急后重等153.肠致病性大肠埃希菌EPEC易感人群：婴儿致病物质：不产肠毒素及其他外毒素粘附素：束形成菌毛（Bfp），紧密黏附素III型分泌系统受体：Tir16正常EPEC致病机理微绒毛A/E损伤致病机理细菌粘附于小肠上皮细胞—破坏刷状缘微绒毛萎缩、变平干扰肠道对液体的吸收

—水样腹泻临床表现：婴儿腹泻174.肠出血性大肠埃希菌EHEC传染源：食品污染牛-O157:H7的主要宿主？主要致病血清型：O157:H7,O104:H4（新）所致疾病出血性结肠炎、溶血性尿毒综合征(HUS)

并发症：血小板减少性紫癜、溶血性贫血致病物质志贺样毒素（Shiga-liketoxin,SLT）60MDa质粒编码的毒力因子5-10%prevalenceinanimals40%prevalenceinfarms18溶原性噬菌体介导A亚单位抑制细胞内蛋白质合成B亚单位（五聚体）识别受体（糖脂受体）分两种

SLT-1（Stx-Ⅰ）SLT-2（Stx-Ⅱ）

-选择性破坏肾小球内皮细胞-溶血性尿毒综合征HUS志贺样毒素（Shiga-liketoxin,SLT）阻止蛋白质的合成（28SrRNA）促进特异性糖脂受体（Gb3）表达促进炎症细胞因子表达(e.g.TNF-α,IL-6)作用机制19“O157”在美国每年可造成2万人生病，250-500人死亡20欧洲E.coli

O104:H4疫情（截至2011年6月30日11点）溶血性尿毒综合征（HUS）885（31death）非溶血性尿毒综合征（non-HUS）3138（17death）215.肠聚集性大肠埃希菌EAEC易感人群：婴儿和旅行者致病物质：菌毛

质粒编码的Bfp、AAF/I、AAF/II等致病机理–尚不完全清楚细菌在细胞表面自动聚集，形成生物膜（biofilm）绒毛变短、单核细胞浸润和出血临床表现：持续性水样腹泻22菌株致病机制感染类型主要临床表现发病年龄危险因素ETECLT和ST黏附素腹泻，旅行者腹泻大量水样便，腹痛、恶心、脱水成人、儿童海外旅行EPEC黏附因子急性腹泻水样便、发热、呕吐＜2岁婴儿、成人(少)EIEC侵入结肠黏膜上皮菌痢样腹泻脓血便，便中含红、白细胞和黏液，发热、腹痛、里急后重感较大儿童成人海外旅行EHEC志贺毒素StxI,StxII腹泻、出血性肠炎腹泻（无WBC），腹痛、血便、发热、HUS儿童、老人未熟牛肉牛奶EAEC黏附生物膜急、慢性腹泻水泻、呕吐所有年龄引起肠道感染的大肠埃希菌的主要致病特征23标本肠外感染：

中段尿、血液、脓液、脑脊液胃肠炎：

粪便大肠埃希菌检验程序麦康凯培养基微生物学检查24在环境和食品卫生学上，常被用作粪便污染的检测指标卫生学指标大肠菌群指数每1000ml水中大肠菌群数细菌总数每1ml或1g样品中细菌总数大肠菌群数37℃24小时内发酵乳糖产酸产气的肠道杆菌，包括埃希菌属、枸橼酸菌属、克雷伯菌属及肠杆菌属等我国的卫生标准：≤3个大肠菌群/1L饮水≤5个大肠菌群/100毫升瓶装汽水、果汁≤100个细菌总数/1ml饮水25人类ETEC、O157感染的疫苗正在研究中抗生素治疗-药物敏感试验尿道插管和膀胱镜检查-严格无菌操作腹泻病人-隔离治疗充分的烹饪可减少ETEC、EHEC感染的危险防治原则注意水和食品卫生；避免医源性感染；重视耐药性26细菌性痢疾的病原，又称痢疾杆菌宿主——人、灵长类动物感染基本局限于肠道形态：G-小杆菌，无鞭毛，有菌毛生化反应能分解葡萄糖，产酸不产气不分解乳糖（宋内除外）抵抗力低于其他肠杆菌志贺菌属（Shigella)27志贺菌的抗原O抗原：分类依据，4个群，40多个血清型K抗原无鞭毛H抗原志贺菌分类志贺菌抗原与分类菌种群型亚型痢疾志贺菌A1~108a,8b,8c福氏志贺菌B1~6X,Y变种1a,1b,2a,2b,3a,3b,3c鲍氏志贺菌C1~154a,4b宋内志贺菌D1中国美国28致病物质与致病机制侵袭力菌毛，利于粘附于肠黏膜Ⅲ型分泌系统，分泌侵袭性蛋白

入侵、胞内存活、致病内毒素：所有菌株局部作用：肠粘膜通透性升高→毒素吸收→发热、神志障碍、休克破坏肠粘膜→炎症、溃疡、脓血粘液便肠壁植物神经→肠蠕动失调、痉挛→腹痛、里急后重全身作用：内毒素血症外毒素-志贺毒素29外毒素：志贺毒素（Stx）A群I型和Ⅱ型菌株产生，与EHEC的毒素相同功能：阻断蛋白合成导致，引起上皮细胞损伤、少数HUS有三种生物学活性

（1）神经毒性——动物麻痹死亡；

（2）细胞毒性——大肠粘膜上皮细胞、肾小球内皮细胞；

（3）肠毒性——抑制吸收、引起水样便与内毒素协同作用，加重局部和全身症状30巨噬细胞上皮细胞致病过程志贺菌粪-口传播回肠、结肠、直肠定居繁殖脓血粘液便里急后重感痊愈慢性感染带菌者（传染源）肠壁上皮细胞坏死，溃疡，炎症感染灶局限于结肠粘膜层，不入血31所致疾病急性细菌性痢疾急性典型：发热、腹痛、脓血粘液便、里急后重中毒性痢疾：内毒素，小儿；无明显消化道症状慢性细菌性痢疾：急性治疗不彻底引起，反复发作，病程迁移两个月以上

10％～20％的急性病人可转为慢性带菌者免疫特点：消化道粘膜表面sIgA；病后免疫期短，不巩固32微生物学检查及时送检/暂用30%甘油缓冲盐水保存SS平板（无色透明小菌落）血清学反应（玻片凝集）最后诊断双糖培养基（生化反应、动力）荧光菌球试验协同凝集试验乳胶凝集试验分子生物学试验毒力试验新鲜脓血便/肛拭快速诊断分离培养抵抗力弱需保菌液菌痢中毒性菌痢肛拭33毒力试验-豚鼠角膜试验（Serenytest）34预防：控制传染源，切断传播途径链霉素依赖株（Sd）减毒活疫苗-sIgA治疗：易引起耐药性，联合用药防治原则35沙门菌属(Salmonella)36沙门菌属(Salmonella)胞内寄生菌，革兰阴性杆菌少数血清型是人的病原菌-引起肠热症部分沙门菌是人兽共患病的病原菌-可引起人类食物中毒或败血症消化道传播37血清型多，已达2500多个绝大多数血清型宿主范围广泛DNA分型：两个种，6个亚种

感染人的约1400多血清型，均属第一亚种：肠道沙门菌肠道亚种沙门菌血清型的正确命名方法

肠道沙门菌肠道亚种伤寒血清型

Salmonella,enterica

subspecies,entericaserotype,Typhi

可缩写为伤寒血清型沙门菌（SalmonellaTyphi）沙门菌分型38生物学性状G-杆菌周身鞭毛有菌毛发酵葡萄球菌，不分解乳糖产H2S抵抗力较差

对胆盐有一定抵抗力——SS培养基39抗原构造与分类成分抗体特点意义O抗原菌体抗原LPSIgM出现早，消失早不易受非特异性抗原刺激而重新出现感染早期H抗原鞭毛抗原IgG出现晚，消失晚（数年）易受非特异性抗原刺激而重新出现

H1、H2相变异回顾性检测时，H的效价较高Vi抗原荚膜多糖（伤寒、希氏沙门菌）抗原性弱，刺激机体产生短暂低效价抗体—伴随活菌一起存在；与毒力有关测定Vi抗体有助于检出带菌者40沙门菌的致病物质侵袭力

菌毛黏附、Vi抗原抗吞噬毒力岛SPI-I,SPI-II内毒素引起体温升高、白细胞数下降大剂量可导致中毒和休克外毒素（个别菌种产生肠毒素）如鼠伤寒沙门菌；类似ETEC的肠毒素其他：

如Vi抗原、耐酸反应基因、触酶、SOD41所致疾病-人类沙门菌病肠热症（entericfever,typhoidfever)伤寒：伤寒沙门菌副伤寒：甲型副伤寒、肖氏、希氏沙门菌

病变部位在肠道，通常位于大小肠交界处的“回盲部”，是一种全身性感染的疾病胃肠炎（食物中毒）最常见的沙门菌感染，侵袭肠黏膜、释放内毒素败血症儿童和免疫力低下成人，肠道症状少见无症状带菌者

约1％～5％伤寒或副伤寒患者，在症状消失后一年仍可在其粪便中检出沙门菌，转变为无症状（健康）带菌者。42肠热症发病机理（示意图）

伤寒沙门菌副伤寒沙门菌

胃酸

经口

而入

正常菌群拮抗

潜

sIgA

伏

期肠壁淋巴组织(Peyer’s

patch)

吞噬细胞吞入

胸导管

43肠热症发病机理（示意图）

入血（第一次，菌血症）

产生细胞免疫

败

体液免疫

血

进入肝、脾、肾、胆囊等器官

症

细菌增殖

期

大量入血（第二次，败血症）第1-2周注意标本采集部位：血液44肠热症发病机理（示意图）

发病

表情淡漠，稽留热，（肠热症或称

肝脾肿大，玫瑰疹，伤寒败血症）

相对缓脉，WBC不高

败血症期临床症状45肠热症发病机理（示意图）

胆囊、胆道定居；肾脏中菌可随尿排出

随胆汁排入小肠、大肠

肠穿孔（IV型超敏反应）

彻底痊愈或慢性携带者（胆囊带菌）极期恢复期第2-3周第3-4周注意标本采集部位：尿、粪便46伤寒玛丽玛丽·梅伦，爱尔兰人，女厨师所到之处总是发生伤寒

（无症状携带者-胆囊带菌）被美国卫生部门关到一个小岛上隔离27年个人权利和公众健康的大争论总统被授权可以对某个区进行传染病隔离47Salmonellaentericasubsp.entericaserovarTyphiinabiofilmonthesurfaceofahumangallstone伤寒沙门菌在胆石表面形成生物膜48SerovarTyphimuriumbiofilmformationoncholesterolgallstonesatlatetimepointsduringchronicmurineinfection.Thetyphoidcarrierstate,bothwithandwithouttheoccurrenceofgallstones,hasbeenimplicatedasthecrucialpredisposingfactorforthedevelopmentofgallbladdercancer.Ithasbeenproposedthatbacterialdegradationofbilesaltsandchroniccholecystitis(gallbladderinflammation)relatedtogallstonescouldpromotethedevelopmentofgallbladdercarcinomas49免疫性胞内寄生菌

-细胞免疫为主

-可获得牢固免疫力胃肠炎的恢复与肠道局部生成sIgA有关减毒沙门菌株可作为载体向靶细胞递送DNA-DNA疫苗载体-探索用于肿瘤的基因治疗50微生物学检查1.查病原标本采集伤寒和副伤寒 食物中毒 败血症第1-2周取静脉血 可疑食物 血第2周起取粪、尿 呕吐物第1-3周取骨髓液

SS平板或麦糠凯平板生化反应血清学鉴定双糖发酵血、脊髓液需增菌培养API10ssystems51Slantlactose,FeSO4,phenolredButtglucose,phenolredE.ColiSamonellaShigellaS.typhiE.coli---+Shigella++-+Samonella-+++E.coli产硫化氢H2S动力分解乳糖

分解葡萄糖

克氏双糖铁培养基52原理：用已知伤寒、副伤寒甲、乙、H、O抗原测病人血清中抗体效价，辅助诊断肠热症。已知抗原(标准菌液)O抗原：伤寒沙门菌O抗原H抗原：伤寒沙门菌H抗原PA：甲型副伤寒沙门菌H抗原PB：乙型副伤寒沙门菌H抗原方法：定量试管凝集