医学微生物学-授课讲稿:第十一章　肠道感染细菌

第十一章　肠道感染细菌

肠道感染细菌(Entericbacilli)是通过粪-口传播途径进行传播的，主要包括肠杆菌科细菌、霍乱弧菌、幽门螺杆菌、副溶血性弧菌等。

大多数肠道杆菌是肠道的常居菌，具有生物拮抗、促进消化、合成维生素、激发免疫发生、抗衰老和抑制肿瘤发生等作用。

当人体免疫力低下或细菌侵入肠道以外部位时，可引起疾病，属条件致病菌。致病菌如伤寒菌、志贺菌、致病性大肠埃希菌等，可引起人类肠道疾病等。

第一节  埃希菌

大肠埃希菌（E.coli，又称大肠杆菌)是埃希菌属（Escherichia)5个种之一。婴儿出生后数h就进入肠道，相伴终生。是肠道的主要菌群之一。每克大肠内容物含大肠埃希菌10⁶个左右。

大多数大肠埃希菌对人类不致病，当宿主免疫力下降或侵入肠外组织器官时可引起感染，特别是尿道感染，仅少部分致病性大肠埃希菌导致腹泻。

大肠埃希菌在环境卫生和食品卫生学中常用作被粪便污染的检测指标。

在分子生物学和基因工程研究中用作实验材料。

一、生物学性状

（一)形态结构与染色  革兰阴性杆菌。多数菌株有4~6根周身鞭毛，有普通菌毛和性菌毛，无芽胞 。

（二)培养与生化反应  

1、在普通平板上生长良好。

2、有些菌株在血琼脂平板上呈β溶血。

3、液体培养基中呈均匀浑浊生长。能发酵葡萄糖等多种糖类，产酸产气。大部分菌株能迅速发酵乳糖，可与沙门菌、志贺菌等区别。

4、吲哚、甲基红、VP、枸橼酸盐利用试验（IMViC)是卫生学中常用的检测指标，典型的大肠埃希菌结果为“+ + – –”，表明被检物已有粪便污染。

（三)抗原 大肠埃希菌抗原主要有O、H和K三种。

O抗原：有171种，外膜脂多糖，血清学分型的基础；

H抗原：有56种，蛋白质；

K抗原：在100种以上，多糖或蛋白质，

根据其耐热性不同，K抗原又分L、A、B三型，一个菌株中，一般只含一个型别的K抗原。

菌株的抗原类型：按O：K：H排列，例如O111：K58（B4)：H2。

二、致病性

（一)致病物质 

1．粘附素(Adhesin)

又称定植因子(Colonization factor ,CF)，使致病大肠埃希菌粘附于宿主肠壁，以免被肠蠕动和肠分泌液清除，作用具有高度专一性。粘附素具有较强的免疫原性，刺激机体产生的特异性抗体对粘附性有中和作用。

2．外毒素

（1)志贺样毒素（Shiga-liketoxin，SLT)

分为I和II两型

肠出血型大肠埃希菌产生，由由1个A亚单位和5个B亚单位组成。

B亚单位与肠道细胞特异性糖脂结合，A亚单位致核糖体灭活，阻断蛋白质合成。

具有细胞毒、肠毒素和神经毒素作用，引起肠道溃疡和致腹泻。

（2)肠毒素  是肠产毒型大肠埃希菌在生长繁殖过程中释放的外毒素，分为耐热和不耐热两种。能增强水和离子从组织向肠腔分泌，导致水样腹泻。

① 不耐热肠毒素(Heat labile enterotoxin，LT)：

性质：蛋白质，分子量为80KDa，对热不稳定，经65℃ 30min即失活，

抗原性：免疫原性强，与霍乱弧菌肠毒素相似，两者抗血清有交叉中和作用。

组成：1个A亚单位（A1+A2)+5个B亚单位。

意义：A1是毒素的活性部分。B亚单位与小肠黏膜上皮细胞膜表面的GM1神经节苷脂受体结合后，使A亚单位进入细胞．激活NAD依赖的腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP浓度升高，抑制肠绒毛细胞Na⁺、Cl^-和水的吸收，促进肠腺细胞Na⁺的分泌并伴随C1^-和水的丢失，最终引起水样腹泻。

② 耐热肠毒素(Heat stable enterotoxin ，ST)：

性质：为质粒编码的蛋白质，分子量为0.15～5KDa，对热稳定

抗原性：免疫原性弱，与霍乱肠毒素无共同抗原。

免疫组成：1个A亚单位+5个B亚单位。

意义：激活肠黏膜细胞上鸟苷酸环化酶，提高细胞内cGMP水平，在空肠部分改变液体的运转，使肠腔积液而引起腹泻。

（4)肠凝集型志贺样毒素（Enteroaggregative ST-like toxin)：

（5)溶血素（Hemolysins)：

（二)所致疾病

1．肠道外感染：

多为内源性感染，以泌尿系感染和化脓性感染为主。如尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎。上行性尿道感染，多见于已婚妇女。

可引起腹膜炎、胆囊炎、阑尾炎等。

婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病等，可侵入血流，引起败血症。

早产儿，尤其是出生后不久的新生儿，易患大肠埃希菌性脑膜炎。

致病机制：能抵抗血清内杀菌物质的作用，能产生溶血素，细菌菌毛介导细菌与宿主细胞间的粘附，菌表黏液层参与细胞粘附过程。

2．胃肠炎：某些血清型大肠埃希菌能引起人类腹泻，为外源性感染。根据其致病机理不同，分为五种类型（表11-1)。

表11-1  致病性大肠埃希菌致病特征

三.微生物学检查

（一)细菌的分离鉴定

1．标本：根据感染情况取中段尿、血液、脓液、胆汁、痰、分泌液、脑脊液等，腹泻者取粪便。  

2．涂片染色检查：脓液、痰液、分泌物等可直接涂片，尿液、脑脊液等可离心取沉淀涂片，革兰染色后镜检。

3．分离培养与鉴定：

粪便标本直接接种肠道埃希菌选择性培养基。

血液需先经肉汤增菌，再转种血琼脂平板。

其他标本可同时接种血琼脂平板和肠道埃希菌选择性培养基。

37℃孵育18～24h后，取可疑菌落涂片，革兰染色后镜检，同时作生化反应鉴定。

肠致病性大肠埃希菌须作血清学试验确定型别，必要时检测肠毒素。

泌尿系统感染还应计数，每毫升尿含菌量≥100，000才有诊断意义。

（二)卫生细菌学检查 

大肠埃希菌是肠道中的正常寄居菌，常随粪便排出，广泛存在于自然界。

检出大肠埃希菌，说明样品直接或间接地被粪便污染，故大肠埃希菌在卫生学上被用于饮水，牛奶或食品等的粪源性污染卫生细菌学指标。

四、防治原则

菌毛抗原在自然感染和人工主动免疫中是关键抗原之一。利用菌毛疫苗防治对同型菌毛的大肠埃希菌感染可起免疫保护作用。

将大肠埃希菌肠毒素LT和ST的B亚单位交联发展人用疫苗正在研究中。

治疗可选用庆大霉素、氟哌酸、丁胺卡那霉素等。对腹泻病人应及时纠正水电解质紊乱。

第二节　志贺菌属

志贺菌属(Shigella)是1898年Shiga首先发现，是人类细菌性痢疾最常见的病原菌，俗称痢疾杆菌（dysentery bacterium)。据生化反应与血清学试验，该属细菌可分为痢疾、福氏、鲍氏和宋内志贺菌四群。我国菌痢以福氏和宋内志贺菌引起的最为常见。

一、生物学性状

（一)形态结构与染色 

革兰阴性短小杆菌，无鞭毛。多数有菌毛。

（二)培养特性与生化反应 

营养要求较低，宋内志贺菌常出现扁平粗糙型菌落。

在肠道杆菌选择性培养基上形成无色菌落。

分解葡萄糖，产酸不产气。VP试验阴性，不分解尿素，不产生H₂S，不能利用枸橼酸盐作为碳源。不分解乳糖（宋内志贺菌个别菌株能医学检验网迟缓发酵乳糖)。

（三)抗原构造与分类 志贺菌株有O和K抗原，无H抗原。

O抗原是分类的依据，可分为群特异抗原和型特异抗原，群特异性抗原特异性较低；型特异抗原为菌体抗原，特异性高，为分型的依据。

K抗原是菌体表面抗原，不耐热，加热100℃ 1h被破坏。可阻止O抗原与相应抗血清的凝集反应。

根据志贺菌属抗原构造的不同，可分为四群48个血清型（表11-2)。

表11-2志贺菌属抗原分类及生化反应特征

（四)抵抗力  

理化因素的抵抗力较其他肠道杆菌弱。

外界环境中的抵抗力以宋内志贺菌最强，福氏志贺菌次之，痢疾志贺菌最弱。在37℃水中存活20d，在冰块中存活96d，蝇肠内可存活9～10d。

56～60℃经10min即被杀死。对酸敏感，对化学消毒剂敏感。

志贺菌的耐药菌株不断增加，对氯霉素、磺胺和链霉素的耐药率达80%～100%。

&nbwww.lindalemus.com/sanji/sp;

二、致病性与免疫性

（一)致病物质 包括侵袭力、内毒素和外毒素。

1．侵袭力 

菌毛：粘附于回肠末端和结肠黏膜的上皮细胞；

志贺菌侵袭上皮细胞后，引起局部炎症反应和多形核白细胞侵润，破坏上皮细胞间的紧密连接，细菌一般不侵入血流。

2．内毒素  志贺菌所有菌株都有强烈的内毒素。

⑴ 使肠黏膜通透性增高，促进对内毒素的吸收，引起发热、白细胞增高、神志障碍，甚至中毒性休克等系列症状。

⑵ 破坏肠黏膜，导致肠黏膜坏死、出血和浅表溃疡形成，出现粘液脓血便。

⑶ 作用于肠壁植物神经系统，使肠功能发生紊乱，肠蠕动失调和痉挛，尤其是直肠括约肌痉挛最明显，出现腹痛、里急后重(频繁便意)等症状。

3．外毒素：称志贺毒素（shiga toxin，ST)。

蛋白质，不耐热，75～80℃1h被破坏。

A群志贺菌Ⅰ型和Ⅱ型产生， VT-Ⅰ和VTⅡ两种，A群志贺菌产生的ST属VT-Ⅰ型。

ST由位于染色体上的stxA和stxB基因编码。

毒素由1个具有酶活性的A亚单位和5个具有受体结合活性的B亚单位组成，A亚单位可由蛋白酶裂解成A1和A2两个多肽。当B亚单位与宿主细胞糖脂（Gb3)结合后，将A 亚单位导入细胞内。A2亚单位在具有酶活性的A1亚单位和具有受体结合活性的B亚单位间起桥连作用，A1亚单位通过其N-糖苷酶活性剪切60S核糖体亚单位的28S rRNA，抑制细胞蛋白质合成。

ST生物学活性：

①肠毒素性：类似大肠杆菌、霍乱弧菌肠毒素作用，致疾病早期水样腹

②细胞毒性

③神经毒性

（二)所致疾病 

为细菌性痢疾，是最常见的肠道传染病,夏秋两季患者最多，通过粪—口途径传播。

传染源：主要为病人和带菌者，无动物宿主。

人类对志贺菌易感，痢疾志贺菌10个就能致病，其它种类的志贺菌则需10²～10⁴个。

1．急性细菌性痢疾  分为典型菌痢、非典型菌痢和中毒性菌痢三型。

典型菌痢细菌感染后经1～7d潜伏期后，出现发热、抽筋、腹痛和水样腹泻，持续1～3d。可发生里急后重、黏液浓血便。

非典型菌痢由于症状不典型，易被误诊。

中毒性菌痢多见于小儿，各型志贺菌都可引起，发病急，常在腹痛、腹泻未出现前发病，由于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。

2．慢性细菌性痢疾　又分慢性迁延型、慢性隐伏型、急性发作型三型。

3．带菌者　志贺菌带菌者有三种类型。

①健康带菌者，是指临床上无肠道症状而又能排出痢疾杆菌者。这种带菌者是主要传染源，特别是从事饮食业和保育员的带菌者，潜在的危险性更大。

②恢复期带菌者，是指已治愈的病人，仍继续排菌达2周之久者。

③慢性带菌者，是指已治愈，但仍长期排菌者。

（三)免疫性 感染局限于肠道，细菌极少入血，机体主要靠肠道的局部免疫。

感染后可产生型特异性抗体，分泌性IgA可阻断细菌粘附至肠黏膜细胞。血液中特异性IgG和IgM对人体无保护作用。

痢疾杆菌菌型多，各型间无交叉免疫，病后免疫保护期短，也不牢固。

粪内抗体出现早、消失快，在脓血粘便中，粪抗体检出率高达90%，为志贺疫苗经口免疫的可能性提供了理论依据。

三、微生物学检查

（一)标本

用药前取粪便的粘液脓血部分，标本不能混有尿液，

不能及时送检，将标本保存于30%甘油缓冲盐水或增菌培养液中。

中毒性菌痢可用肛拭。

（二)分离培养与鉴定 

接种肠道杆菌选择性培养基，37℃孵育18～24h，挑取无色半透明的可疑菌落，进行生化反应和血清学鉴定，确定菌群和菌型。

（三)快速诊断法

1．免疫学方法　

①免疫染色法 将粪便标本与志贺菌抗血清混匀，光镜下观察有无凝集现象。

②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4~8h。若标本中含有相应型别的志贺菌，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。

③协同凝集试验 先用志贺菌IgG抗体与Cowan I葡萄球菌结合后，检测病人粪便中有无志贺菌可溶性抗原。

④乳胶凝集试验 用志贺菌抗血清致敏乳胶，以凝集待测粪便中的志贺菌。也可用志贺菌抗原致敏乳胶．检测粪便中有无志贺菌抗体。

2．分子生物学方法  PCR技术、基因探针检测140MD的大质粒等。

四、防治原则

预防控制志贺菌流行最好的措施是良好个人卫生和健康教育。

加强水源和污水的卫生处理，防止水源性志贺菌感染的爆发流行。

对从事食品加工人员应定期作带菌者检查。

特异性预防主要采用口服减毒活菌苗，虽有一定的预防作用，但免疫力弱，维持时间短，服用量大、型间无保护性交叉免疫，故大规模应用受到一定限制。

治疗可用磺胺类药、氨苄青霉素、氯霉素、黄连素等。中药黄连、黄柏、白头翁、马齿苋等均有疗效。但很易出现多重耐药菌株，给防治工作带来很大困难。

第三节  沙门菌属

沙门菌属(Salmonella)是一大群寄生于人类和动物肠道内，生化反应和抗原构造相似的革兰阴性杆菌。

1880年Eberth首先发现伤寒杆菌，1885年Salmon分离到猪霍乱杆菌，由于Salmon发现本属细菌的时间较早，在研究中的贡献较大，故定名为沙门菌属。

沙门菌属细菌目前至少发现有67种O抗原和2000多种血清型，一些种类的沙门菌仅引起人类疾病，如伤寒沙门菌、副伤寒沙门菌；一些种类的沙门菌主要引起动物致病，偶可传染给人引起疾病，如鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌、鸭沙门菌、猪霍乱沙门菌等。

一、生物学性状

（一)形态结构与染色 

革兰阴性杆菌，有周鞭毛，多数有菌毛。

（二)培养特性与生化反应 

在肠道杆菌选择性培养基上形成无色菌落。

不发酵乳糖，大多产生硫化氢。发酵葡萄糖、麦芽糖和甘露醇，除伤寒杆菌产酸不产气外，其他沙门菌均产酸产气。生化反应在沙门菌属种的鉴定上有重要意义(教材表11-3)。

（三) 抗原构造与分类  沙门菌属细菌的抗原主要有O和H两种(表11-4)。少数菌具有表面抗原，功能与大肠杆菌的K抗原相似，一般认为与毒力有关，故称Vi抗原。

1．O抗原　为脂多糖，性质稳定。能耐100℃达数h，不被乙醇或0.1%石炭酸破坏。决定O抗原特异性的是脂多糖中的多糖侧链部分，O抗原刺激机体主要产生lgM抗体。

2．H抗原　为蛋白质，对热不稳定，60℃经15min或乙醇处理被破坏。H抗原的特异性取决于多肽链上氨基酸的排列顺序和空间构型。H抗原刺激机体主要产生lgG抗体。

3．Vi抗原  不稳定，经60℃加热、石碳酸处理或人工传代培养易破坏或丢失。存在于细菌表面，可阻止O抗原与其相应抗体的反应。

Vi抗原的抗原性弱，当体内有菌存在时可产生一定量抗体；细菌被清除后，

抗体也随之消失。故测定Vi抗体有助于对伤寒带菌者的检出。

（四)抵抗力 

对热抵抗力不强，60℃1h或65℃经15～20min可被杀死。

在水中能存活2～3周，粪便中可活1～2个月，可在冰冻土壤中过冬。

胆盐、煌绿等对本属细菌的抑制作用较对其他肠道杆菌为小，可用其制备肠道杆菌选择性培养基，分离粪便中的沙门菌。

二、致病性和免疫性

（一)致病物质 

1．侵袭力 

2．内毒素  引起发热、白细胞减少，大剂量时可发生中毒性休克。内毒素可激活补体系统释放趋化因子，吸引粒细胞，导致肠道局部炎症反应。

3．肠毒素  有些沙门菌，如鼠伤寒杆菌可产生肠毒素，性质类似肠产毒性大肠杆菌的肠毒素。

（二)所致疾病 细菌污染的食物或饮水，通过粪—口途径感染。

1．肠热症  主要由伤寒沙门菌和甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌、希氏沙门菌引起。

细菌到达小肠后，穿过肠黏膜上皮细胞侵入肠壁淋巴组织，经淋巴管至肠系膜淋巴结及其他淋巴组织并在其中繁殖，经胸导管进入血流，引起第一次菌血症，此时相当于病程的第1周。病人有发热、全身不适、乏力等，症状较轻。

细菌随血流至骨髓、肝、脾、肾、胆囊、皮肤等处并在其中繁殖，被内脏中吞噬细胞吞噬的细菌再次进入血流，引起第二次菌血症，相当于病程的第2～3周。病人持续高热，相对缓脉，肝脾肿大及全身中毒症状，部分患者皮肤出现玫瑰疹。还可发生骨髓炎、膀胱炎、胆囊感染等。胆囊中的细菌随胆汁排至肠道，一部分随粪便排出体外，一部分可再次侵入肠壁淋巴组织，出现超敏反应，引起局部坏死和溃疡，严重者发生肠出血和肠穿孔。肾脏中的细菌可随尿排出。若无并发症，患者逐渐康复。

典型伤寒的病程约3～4周。病愈后部分患者可自粪便或尿液继续排菌3周至3个月，称恢复期带菌者。约有3%的伤寒患者成为慢性带菌者。副伤寒病与伤寒病症状相似，但一般较轻，病程较短，约1～3周即愈。

2．胃肠炎(食物中毒) 是最常见的沙门氏菌感染。

多见于婴儿、老人和身体衰弱者。

多由鼠伤寒沙门菌、猪霍乱沙门菌、肠炎沙门菌等引起。系因食入未煮熟的病畜的肉类、蛋类而发病。

潜伏期短，一般6～24h，主要症状为发热、恶心、呕吐、腹痛、水样腹泻等。严重者伴迅速脱水，导致休克、肾功能衰竭而死亡。

细菌通常不侵入血流，病程较短，一般2～4d内可完全恢复。

3．败血症：常由猪霍乱沙门菌、丙型副伤寒沙门菌、鼠伤寒沙门菌、肠炎沙门菌等引起。在发热期，血培养阳性率高。

（三)免疫性 肠热症沙门菌感染宿主后，主要在细胞内生长繁殖，特异性细胞免疫是其主要防御机制。

肠热症病后可建立牢固免疫力，很少再感染。

体液免疫方面，局部抗体较重要，尤其是SIgA具有特异性防止伤寒杆菌粘附于肠黏膜表面的能力。

三、实验室诊断

（一)标本 根据伤寒病程采取不同标本，通常第1～2周取血液，第2～3周取粪便或尿液。急性肠炎取患者吐泻物和剩余食物。败血症取血液作培养。

（二)分离培养与鉴定 

血液应先接种胆汁肉汤增菌，粪便和经离心的尿沉渣可直接接种肠道杆菌选择性培养基。

37℃经18～24h培养后,挑选无色半透明的不发酵乳糖的菌落涂片、染色、镜检，并接种双糖含铁或三糖含铁培养基。

疑为沙门菌时，作生化反应和玻片凝集试验鉴定。

（三)血清学方法 可用葡萄球菌A蛋白协同凝集试验、酶联免疫吸附试验、乳胶凝集试验等检测检测患者粪便、血清或尿液中伤寒沙门菌、副伤寒沙门菌的可溶性抗原。或使用DNA杂交和PCR技术检测待检标本中病原菌特定DNA而诊断。

肥达(Widal)试验  原理：用已知的伤寒沙门菌O、H抗原和甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌的H抗原与待检血清作定量凝集试验。根据待检血清中抗体含量多少及其增长情况，辅助临床诊断肠热症。

肠热症常由伤寒沙门菌，甲型副伤寒沙门菌、肖氏沙门菌引起，故通常采用上述三种菌的抗原进行试验。有的地区可由希氏沙门菌引起，应增添希氏沙门菌H抗原作试验。

①正常抗体水平：正常人因隐性感染或预防接种，血清中可含有一定量抗体，其效价随各地区情况而不同。一般说来，O凝集价≥1∶80；H凝集价≥1∶160时才有诊断价值。

②动态观察：判断肥达试验结果须结合临床症状、病程等。单次凝集效价增高，有时不能定论。若间隔数d重复测定，效价随病程延长而逐渐上升或恢复期效价比初次≥4倍，则有诊断意义。

③O与H抗体在诊断上的意义：患肠热症后，O与H抗体在体内的消长情况不同。IgM类O抗体出现较早，持续时间仅半年左右，消失后不易受伤寒、副伤寒杆菌以外细菌的非特异性抗原刺激而重新出现。lgG类H抗体出现较晚，维持时间可长达数年，消失后易受非特异性抗原刺激而短暂地重新出现。

如果H、O凝集效价均超过正常值，则感染伤寒、副伤寒的可能性大；

若H与O效价均低，则患肠热症的可能性小；

若H效价高而O不高，可能系预防接种或非特异性回忆反应；

若O效价高而H不高，可能是感染早期或其他沙门菌感染引起的交叉反应。

肥达试验阴性原因：

① 发病早期曾用大量或多种抗生素治疗；

② 患者免疫功能低下。故本试验阴性时，不宜匆忙地否定临床诊断。

四、防治原则

肠热症的免疫，以往采用皮下多次接种伤寒、副伤寒死菌苗特异性预防肠热症，虽有一定的保护作用，但常引起局部和全身反应。

Ty-21a减毒株活疫苗，刺激产生细胞免疫为主的免疫保护，无发热反应，无返祖现象，服用安全。

 治疗可采用氯霉素、氨苄青霉素、羟氨苄青霉素等，中药白花蛇舌草，穿心莲等有效。