第九章 腸道桿菌
腸道桿菌(Enteric bacilli)是一大群寄居於人和動物腸道中的革蘭氏陰性無芽胞內桿菌,常隨人與動物糞便排出,廣泛分布於水、土壤或腐物中。
腸道桿菌屬於腸桿菌科（Enterobacteriaceae），分類尚未完全統一，過去主要依據生化反應和抗原結構進行分類。近十多年來，應用DNA同源性研究、抗生素敏感譜、種和型特異性噬菌體，以及電子計算機分析技術等，使其分類日趨合理。目前腸桿菌科至少有25個菌屬，90個以上菌種、生化群和血清群，其中與醫學關係較密切者見表。
表9-1 腸桿菌科中與醫學有關的細菌
屬 代表種 致病性 埃希氏菌屬
（Escherichia） 大腸埃希氏菌
(E.coli) 腸道外感染，
急性腹瀉 志賀氏菌屬
（Shigella） 痢疾志賀氏菌
(Sh.dysenteriae) 細菌性痢疾 愛德華氏菌屬
（Edwardsiella） 遲純愛德華氏菌
(E.tarda) 蛇類等血動物的正常腸道寄居菌，偶見於健康人或腹瀉者糞便內 沙門氏菌屬
（Salmonella） 傷寒沙門氏菌
(S.typhi) 腸熱症、急性腸炎、敗血症 枸櫞酸桿菌屬
(Citrobacter) 弗勞地氏枸櫞酸桿菌
(C.freundii) 條件致病菌，引起繼發性感染 克雷伯氏菌屬
(Klebsiella) 肺炎克雷伯氏菌
(K.pneumoniae) 肺炎，泌尿系、創傷感染
敗血症等 腸桿菌屬
(Enterobacter) 產氣桿菌
(E.aerogenes) 很少引起原發性感染 哈夫尼亞菌屬
(Hafnia) 蜂窩啥夫尼亞菌
(H.alvei) 對人無致病性 沙雷氏菌屬
(Serrati) 粘質沙雷氏菌
(S.marcescens) 條件致病菌，引起泌尿系，
呼吸道及創傷感染 變形桿菌屬
(Proteus) 普通變形桿菌
(P.vulgaris) 食物中毒，泌尿系、呼吸道感染
等 耶爾森氏菌屬
(Yersinia) 鼠疫耶爾森氏菌
(Y.pestis) 鼠疫 歐文氏菌屬
(Erwinia) 草原居民歐文氏菌
(E.herbicola) 植物寄生菌，曾從人體腸道及化膿扁桃體中分離到
耶爾森氏菌具有腸道桿菌科的共性，有腸道桿菌的共同抗原，與大腸桿菌、沙門氏菌、變形桿菌呈現血清學交叉反應。為編排方便起見，放入動物源性病原菌中講授。
大多數腸道桿菌是腸道的常居菌，當人體免疫力低下或細菌侵入腸道以外部位時，也可引起疾病，故為條件致病菌。有些細菌為致病菌，如傷寒桿菌、痢疾桿菌、致病性大腸桿菌等，引起人類腸道疾病。
腸道桿菌具有下述共同特性：
1．形態與結構：中小等大小兩端鈍圓的革蘭氏陰性桿菌，無芽胞，多數有鞭毛，大多有菌毛，少數有莢膜或包膜。
2．培養特性：需氧或兼性厭氧菌，在普通培養基上生長良好，為中等大小的光滑型菌落。有些菌在血瓊平板上出現β型溶血，在液體培養中呈均勻混濁生長。
3．生化反應：生化反應活潑，一般說來，生化反應的強弱與其致病作用成反比。乳糖發酵試驗在初步鑑別腸道致病和非致病菌時有重要意義，前者一般不分解乳糖，而非致病菌多數能分解乳糖。
4．抵抗力：不強，加熱60℃經30分鐘即死亡。膽鹽、煌綠等對大腸桿菌等非致病菌有選擇性作用，可製備腸道桿菌選擇性培養基以分離腸道致病菌。
5．變異：易出現變異菌株。最常見的是耐藥性轉移、毒素產生和生化反應等的改變。這在致病力、細菌學診斷、治療與預防中均有重要意義。
6．致病物質：內毒素是腸道桿菌的主要致病物質。部分腸桿菌產生外毒素致病。
7．傳播方式：汙染的飲水及食物、經消化道傳播。
第一節 大腸桿菌
大腸細菌（E. coli）為埃希氏菌屬(Escherichia)代表菌。一般多不致病，為人和動物腸道中的常居菌，在一定條件下可引起腸道外感染。某些血清型菌株的致病性強，引起腹瀉，統稱病致病大腸桿菌。
一、生物學性狀
（一）形態與染色
大小0.4～0.7×1～3um,無芽胞,大多數菌株有動力。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）培養特性
在血瓊脂平板上，有些菌株產生β型溶血。在鑑別性或選擇性培養基上形成有顏色、直徑2～3mm的光滑型菌落。
生化反應：大部分菌株發酵乳糖產酸產氣，並發酵葡萄糖、麥芽胞、甘露醇、木膠糖、阿拉伯膠等產酸產氣。IMViC試驗為「+、+、-、-」。即為典型大腸桿菌。
（三）抗原構造
較複雜，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，是分群的基礎。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、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60分鐘或60℃加熱15分鐘仍有部分細菌存活。在自然界的水中可存活數周至數月，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、鏈黴素、氯黴素等敏感，但易耐藥，是由帶有R因子的質粒轉移而獲得的。
二、致病性
（一）致病物質
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於宿主腸壁，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，能刺激機體產生特異性抗體。
2．腸毒素：是腸產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）：對熱不穩定，65℃經30分鐘即失活。為蛋白質，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亞單位與小腸黏膜上皮細胞膜表面的GM1神經節苷脂受體結合後，A亞單位穿過細胞膜與腺苷酸環化酶作用，使胞內ATP轉化cAMP。當cAMP增加後，導致小腸液體過度分泌，超過腸道的吸收能力而出現腹瀉。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）：對熱穩定，100℃經20分鐘仍不被破壞，分子量小，免疫原性弱。ST可激活小腸上皮細胞的鳥苷酸環化酶，使胞內cGMP增加，在空腸部分改變液體的運轉，使腸腔積液而引起腹瀉。ST與霍亂毒素無共同的抗原關係。
腸產毒性大腸桿菌的有些菌株只產生一種腸毒素，即LT或ST；有些則兩種均可可產生。有些致病大腸桿菌還可產生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禦屏障的作用。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於已婚婦女。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，引起敗血症。早產兒，尤其是生後30天內的新生兒，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。根據其致病機理不同，分為四種類型。
（1）腸產毒性大腸桿菌（Enterotoxigenic E. coli,ETEC）：引起嬰幼兒和旅遊者腹瀉，出現輕度水瀉，也可呈嚴重的霍亂樣症狀。腹瀉常為自限性，一般2～3天即愈。營養不良者可達數周，也可反覆發作。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。鑑定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，嚴重者可致死；成人少見。細菌侵入腸道後，主要在十二指腸、空腸和迴腸上段大量繁殖。切片標本中可見細菌粘附於絨毛，導致刷狀緣破壞、絨毛萎縮、上皮細胞排列紊亂和功能受損，造成嚴重腹瀉。EPEC不產生LT或ST。有人報導，EPEC可產生一種由噬菌體編碼的腸毒素，因對Vero細胞（綠猴腎傳代細胞）有毒性，故稱VT毒素。VT毒素的結構、作用與志賀氏毒素相似，具有神經毒素、細胞毒素和腸毒素性。鑑定EPEC可根據臨床表現與血清型。
EIEC的多數菌株無動力，生化反應和抗原結構均近似痢疾桿菌，應予注意。EIEC可引起豚鼠角結合膜炎，臨床上可藉此協助鑑定EIEC。
（4）腸出血性大腸桿菌（Enterohemorrhagic E.coli,EHEC）:引起散發性或暴發性出血性結腸炎，可產生志賀氏毒素樣細胞毒素。EHCO的主要菌型是O157：H7，還可有O26、OⅢ等。
表9-2 引起急性腹瀉的大腸桿菌
腸產毒性大腸桿菌 腸致病性大腸桿菌 腸侵襲性大腸桿菌 腸出血性大腸桿菌 感染部位 小腸 小腸 大腸 大腸 腹瀉類型 水瀉 水瀉 痢疾樣 血性腹瀉 易感人群 嬰兒，成人 嬰兒 成人，兒童 各種年齡？ 分布 發展中國家(熱帶) 世界各地 世界各地 北美、日本 流行病學 散發或暴發嬰兒腹瀉及旅遊者腹瀉 散發或暴發嬰兒腹瀉 散發或暴發，常見於年齡較大兒童 致病機理 LT、ST
定居因子 細胞毒？
定居因子 侵襲腸黏膜細胞 細胞毒？ 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 鑑定 測定LT、ST、檢出定居因子血清型 血清型與臨床表現 血清型測定細菌侵襲力 血清型 此外，腸粘附性大腸桿菌（Enteroadhesive E.coli,EAEC）也可引起腹瀉，但對其發病機理與血清型尚不了解。EAEC不侵入腸上皮細胞，不產生LT或ST，也無VT毒素。唯一特徵是具有與Hep-2細胞（人喉上皮細胞癌細胞系）粘附的能力，故也稱Hep-2細胞粘附性大腸桿菌。
三、微生物學檢查法
（一）細菌的分離鑑定
1．標本：腸道外感染取中段尿、血液、膿液、腦脊液等，腹瀉者取糞便。
2．分離培養與鑑定：糞便標本直接接種腸道桿菌選擇性培養基。血液需先經肉湯增菌，再轉種血瓊脂平板。其他標本可同時接種血瓊脂平板和腸道桿菌選擇性培養基。37℃孵育18～24小時後，觀察菌落並塗片染色鏡檢。採用一系列生化反應進行鑑定。腸致病性大腸桿菌須先作血清學定型試驗。必要時檢定腸黴毒素。
泌尿系統除確定大腸桿菌外，還應計數，每毫升尿含菌量≥100，000時，才有診斷價值。
（二）衛生細菌學檢查
大腸桿菌不斷隨糞便排出體外，汙染周圍環境和水源、食品等。取樣檢查時，樣品中大腸桿菌越多，表示樣品被糞便汙染越嚴重，也表明樣品中存在腸道致病菌的可能性越大。故應對飲水、食品、飲料進行衛生細菌學檢查。
1．細菌總數：檢測每毫升或每克樣品中所含細菌數，採用傾注培養計算。我國規定的衛生標準是每毫升飲水中細菌總數不得超過100個。
2．大腸菌數指數：指每立升中大腸菌群數，採用乳糖發酵法檢測。我國的衛生標準是每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
在腸產毒性大腸桿菌的免疫預防研究中，發現其菌毛抗原在自然感染和人工自動免疫中是一種關鍵性抗原。
治療可選用慶大黴素、丁胺卡那黴素等。