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一、生物學(xué)性狀
(一)形態(tài)與染色
大小0.4～0.7×1～3um,無芽胞,大多數(shù)菌株有動力。有普通菌毛與性菌毛，有些菌株有多糖類包膜，革蘭氏陰性桿菌。
(二)培養(yǎng)特性
在血瓊脂平板上，有些菌株產(chǎn)生β型溶血。在鑒別性或選擇性培養(yǎng)基上形成有顏色、直徑2～3mm的光滑型菌落。
生化反應(yīng)：大部分菌株發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣，并發(fā)酵葡萄糖、麥芽胞、甘露醇、木膠糖、阿拉伯膠等產(chǎn)酸產(chǎn)氣。IMViC試驗為“+、+、-、-”。即為典型大腸桿菌。
(三)抗原構(gòu)造
較復(fù)雜，有O、K、H、F四種抗原。O抗原為脂多糖，已有171種，其中162種與腹瀉有關(guān)，是分群的基礎(chǔ)。K抗原有103種，為莢脂多糖抗原。從病人新分離的大腸桿菌多有K抗原，有抗吞噬和補體殺菌作用。根據(jù)耐熱性等不同，K抗原分為L、A、B三種，其中L、B不耐熱，有60種。F抗原至少有5種，與大腸桿菌的粘附作用有關(guān)、表明大腸桿菌血清型的方式是按O：K：H排列，例如O111：K58(B4)：H2。
(四)抵抗力
該菌對熱的抵抗力較其他腸道桿菌強，55℃經(jīng)60分鐘或60℃加熱15分鐘仍有部分細(xì)菌存活。在自然界的水中可存活數(shù)周至數(shù)月，在溫度較低的糞便中存活更久。膽鹽、煌綠等對大腸桿菌有抑制作用。對磺胺類、鏈霉素、氯霉素等敏感，但易耐藥，是由帶有R因子的質(zhì)粒轉(zhuǎn)移而獲得的。
二、致病性
(一)致病物質(zhì)
1.定居因子(Colonization factor ,CF);也稱粘附素(Adhesin)，即大腸桿菌的菌毛。致病大腸桿菌須先粘附于宿主腸壁，以免被腸蠕動和腸分泌液清除。使人類致瀉的定居因子為CFAⅠ、CTAⅡ(Colonization factor antigen Ⅰ、Ⅱ)，定居因子具有較強的免疫原性，能刺激機體產(chǎn)生特異性抗體。
2.腸毒素：是腸產(chǎn)毒性大腸桿菌在生長繁殖過程中釋放的外毒素，分為耐熱和不耐熱兩種。
(1)大耐熱腸毒素(Heat labile enterotoxin, LT)：對熱不穩(wěn)定，65℃經(jīng)30分鐘即失活。為蛋白質(zhì)，分子量大，有免疫原性。由A、B兩個亞單位組成，A又分成A1和A2，其中A1是毒素的活性部分。B亞單位與小腸粘膜上皮細(xì)胞膜表面的GM1神經(jīng)節(jié)苷脂受體結(jié)合后，A亞單位穿過細(xì)胞膜與腺苷酸環(huán)化酶作用，使胞內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化cAMP。當(dāng)cAMP增加后，導(dǎo)致小腸液體過度分泌，超過腸道的吸收能力而出現(xiàn)腹瀉。LT的免疫原性與霍亂弧菌腸毒素相似，兩者的抗血清交叉中和作用。
(2)耐熱腸毒素(Heat stable enterotoxin ,ST)：對熱穩(wěn)定，100℃經(jīng)20分鐘仍不被破壞，分子量小，免疫原性弱。ST可激活小腸上皮細(xì)胞的鳥苷酸環(huán)化酶，使胞內(nèi)cGMP增加，在空腸部分改變液體的運轉(zhuǎn)，使腸腔積液而引起腹瀉。ST與霍亂毒素?zé)o共同的抗原關(guān)系。
腸產(chǎn)毒性大腸桿菌的有些菌株只產(chǎn)生一種腸毒素，即LT或ST；有些則兩種均可可產(chǎn)生。有些致病大腸桿菌還可產(chǎn)生vero毒素。
3.其他：胞壁脂多糖的類脂A具有毒性，O特異多糖有抵抗宿主防御屏障的作用。大腸桿菌的K抗原有吞噬作用。
(二)所致疾病
1.腸道外感染：多為內(nèi)源性感染，以泌尿系感染為主，如尿道炎、膀胱炎、腎盂腎炎、上行性尿道感染多見于已婚婦女。也可引起腹膜炎、膽囊炎 、闌尾炎等。嬰兒、年老體弱、慢性消耗性疾病、大面積燒傷患者，大腸桿菌可侵入血流，引起敗血癥。早產(chǎn)兒，尤其是生后30天內(nèi)的新生兒，易患大腸桿菌性腦膜炎。
2.急性腹瀉：某些血清型大腸桿菌能引起人類腹瀉。根據(jù)其致病機理不同，分為四種類型。
(1)腸產(chǎn)毒性大腸桿菌(Enterotoxigenic E. coli,ETEC)：引起嬰幼兒和旅游者腹瀉，出現(xiàn)輕度水瀉，也可呈嚴(yán)重的霍亂樣癥狀。腹瀉常為自限性，一般2～3天即愈。營養(yǎng)不良者可達(dá)數(shù)周，也可反復(fù)發(fā)作。致病因素是LT或ST，或兩者同時致病。有些菌株具有定居因子，常見者為O6：K15：H16、O25：K7：H42。鑒定ETEC主要測定大腸桿菌腸毒素，血清型有一定參考意義。
(2)腸致病性大腸桿菌(Enteropathogenic E.coli,EPEC):是嬰兒腹瀉的主要病原菌，有高度傳染性，嚴(yán)重者可致死；成人少見。細(xì)菌侵入腸道后，主要在十二指腸、空腸和回腸上段大量繁殖。切片標(biāo)本中可見細(xì)菌粘附于絨毛，導(dǎo)致刷狀緣破壞、絨毛萎縮、上皮細(xì)胞排列紊亂和功能受損，造成嚴(yán)重腹瀉。EPEC不產(chǎn)生LT或ST。有人報道，EPEC可產(chǎn)生一種由噬菌體編碼的腸毒素，因?qū)ero細(xì)胞(綠猴腎傳代細(xì)胞)有毒性，故稱VT毒素。VT毒素的結(jié)構(gòu)、作用與志賀氏毒素相似，具有神經(jīng)毒素、細(xì)胞毒素和腸毒素性。鑒定EPEC可根據(jù)臨床表現(xiàn)與血清型。
EIEC的多數(shù)菌株無動力，生化反應(yīng)和抗原結(jié)構(gòu)均近似痢疾桿菌，應(yīng)予注意。EIEC可引起豚鼠角結(jié)合膜炎，臨床上可藉此協(xié)助鑒定EIEC。
(4)腸出血性大腸桿菌(Enterohemorrhagic E.coli,EHEC):引起散發(fā)性或暴發(fā)性出血性結(jié)腸炎，可產(chǎn)生志賀氏毒素樣細(xì)胞毒素。EHCO的主要菌型是O157：H7，還可有O26、OⅢ等。
表025-1 引起急性腹瀉的大腸桿菌
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腸產(chǎn)毒性大腸桿菌 |
腸致病性大腸桿菌 |
腸侵襲性大腸桿菌 |
腸出血性大腸桿菌 |
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感染部位 |
小腸 |
小腸 |
大腸 |
大腸 |
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腹瀉類型 |
水瀉 |
水瀉 |
痢疾樣 |
血性腹瀉 |
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易感人群 |
嬰兒，成人 |
嬰兒 |
成人，兒童 |
各種年齡？ |
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分布 |
發(fā)展中國家(熱帶) |
世界各地 |
世界各地 |
北美、日本 |
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流行病學(xué) |
散發(fā)或暴發(fā)嬰兒腹瀉及旅游者腹瀉 |
散發(fā)或暴發(fā)嬰兒腹瀉 |
散發(fā)或暴發(fā)，常見于年齡較大兒童 |
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致病機理 |
LT、ST 定居因子 |
細(xì)胞毒？ 定居因子 |
侵襲腸粘膜細(xì)胞 |
細(xì)胞毒？ |
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常見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 |
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鑒定 |
測定LT、ST、檢出定居因子血清型 |
血清型與臨床表現(xiàn) |
血清型測定細(xì)菌侵襲力 |
血清型 |
此外，腸粘附性大腸桿菌(Enteroadhesive E.coli,EAEC)也可引起腹瀉，但對其發(fā)病機理與血清型尚不了解。EAEC不侵入腸上皮細(xì)胞，不產(chǎn)生LT或ST，也無VT毒素。唯一特征是具有與Hep-2細(xì)胞(人喉上皮細(xì)胞癌細(xì)胞系)粘附的能力，故也稱Hep-2細(xì)胞粘附性大腸桿菌。
三、微生物學(xué)檢查法
(一)細(xì)菌的分離鑒定
1.標(biāo)本：腸道外感染取中段尿、血液、膿液、腦脊液等，腹瀉者取糞便。
2.分離培養(yǎng)與鑒定：糞便標(biāo)本直接接種腸道桿菌選擇性培養(yǎng)基。血液需先經(jīng)肉湯增菌，再轉(zhuǎn)種血瓊脂平板。其他標(biāo)本可同時接種血瓊脂平板和腸道桿菌選擇性培養(yǎng)基。37℃孵育18～24小時后，觀察菌落并涂片染色鏡檢。采用一系列生化反應(yīng)進(jìn)行鑒定。腸致病性大腸桿菌須先作血清學(xué)定型試驗。必要時檢定腸霉毒素。
泌尿系統(tǒng)除確定大腸桿菌外，還應(yīng)計數(shù)，每毫升尿含菌量≥100，000時，才有診斷價值。
(二)衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢查
大腸桿菌不斷隨糞便排出體外，污染周圍環(huán)境和水源、食品等。取樣檢查時，樣品中大腸桿菌越多，表示樣品被糞便污染越嚴(yán)重，也表明樣品中存在腸道致病菌的可能性越大。故應(yīng)對飲水、食品、飲料進(jìn)行衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢查。
1.細(xì)菌總數(shù)：檢測每毫升或每克樣品中所含細(xì)菌數(shù)，采用傾注培養(yǎng)計算。我國規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是每毫升飲水中細(xì)菌總數(shù)不得超過100個。
2.大腸菌數(shù)指數(shù)：指每立升中大腸菌群數(shù)，采用乳糖發(fā)酵法檢測。我國的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)是每1000ml飲水中不得超過3個大腸菌群；瓶裝汽水、果汁等每100ml大腸菌群不得超過5個。
四、防治原則
在腸產(chǎn)毒性大腸桿菌的免疫預(yù)防研究中，發(fā)現(xiàn)其菌毛抗原在自然感染和人工自動免疫中是一種關(guān)鍵性抗原。
治療可選用慶大霉素、丁胺卡那霉素等。
