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一、生物学性状
(一)形态与染色
大小0.4～0.7×1～3um,无芽胞,大多数菌株有动力。有普通菌毛与性菌毛，有些菌株有多糖类包膜，革兰氏阴性杆菌。
(二)培养特性
在血琼脂平板上，有些菌株产生β型溶血。在鉴别性或选择性培养基上形成有颜色、直径2～3mm的光滑型菌落。
生化反应：大部分菌株发酵乳糖产酸产气，并发酵葡萄糖、麦芽胞、甘露醇、木胶糖、阿拉伯胶等产酸产气。IMViC试验为“+、+、-、-”。即为典型大肠杆菌。
(三)抗原构造
较复杂，有O、K、H、F四种抗原。O抗原为脂多糖，已有171种，其中162种与腹泻有关，是分群的基础。K抗原有103种，为荚脂多糖抗原。从病人新分离的大肠杆菌多有K抗原，有抗吞噬和补体杀菌作用。根据耐热性等不同，K抗原分为L、A、B三种，其中L、B不耐热，有60种。F抗原至少有5种，与大肠杆菌的粘附作用有关、表明大肠杆菌血清型的方式是按O：K：H排列，例如O111：K58(B4)：H2。
(四)抵抗力
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但易耐药，是由带有R因子的质粒转移而获得的。
二、致病性
(一)致病物质
1.定居因子(Colonization factor ,CF);也称粘附素(Adhesin)，即大肠杆菌的菌毛。致病大肠杆菌须先粘附于宿主肠壁，以免被肠蠕动和肠分泌液清除。使人类致泻的定居因子为CFAⅠ、CTAⅡ(Colonization factor antigen Ⅰ、Ⅱ)，定居因子具有较强的免疫原性，能刺激机体产生特异性抗体。
2.肠毒素：是肠产毒性大肠杆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。
(1)大耐热肠毒素(Heat labile enterotoxin, LT)：对热不稳定，65℃经30分钟即失活。为蛋白质，分子量大，有免疫原性。由A、B两个亚单位组成，A又分成A1和A2，其中A1是毒素的活性部分。B亚单位与小肠粘膜上皮细胞膜表面的GM1神经节苷脂受体结合后，A亚单位穿过细胞膜与腺苷酸环化酶作用，使胞内ATP转化cAMP。当cAMP增加后，导致小肠液体过度分泌，超过肠道的吸收能力而出现腹泻。LT的免疫原性与霍乱弧菌肠毒素相似，两者的抗血清交叉中和作用。
(2)耐热肠毒素(Heat stable enterotoxin ,ST)：对热稳定，100℃经20分钟仍不被破坏，分子量小，免疫原性弱。ST可激活小肠上皮细胞的鸟苷酸环化酶，使胞内cGMP增加，在空肠部分改变液体的运转，使肠腔积液而引起腹泻。ST与霍乱毒素无共同的抗原关系。
肠产毒性大肠杆菌的有些菌株只产生一种肠毒素，即LT或ST；有些则两种均可可产生。有些致病大肠杆菌还可产生vero毒素。
3.其他：胞壁脂多糖的类脂A具有毒性，O特异多糖有抵抗宿主防御屏障的作用。大肠杆菌的K抗原有吞噬作用。
(二)所致疾病
1.肠道外感染：多为内源性感染，以泌尿系感染为主，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。也可引起腹膜炎、胆囊炎 、阑尾炎等。婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病、大面积烧伤患者，大肠杆菌可侵入血流，引起败血症。早产儿，尤其是生后30天内的新生儿，易患大肠杆菌性脑膜炎。
2.急性腹泻：某些血清型大肠杆菌能引起人类腹泻。根据其致病机理不同，分为四种类型。
(1)肠产毒性大肠杆菌(Enterotoxigenic E. coli,ETEC)：引起婴幼儿和旅游者腹泻，出现轻度水泻，也可呈严重的霍乱样症状。腹泻常为自限性，一般2～3天即愈。营养不良者可达数周，也可反复发作。致病因素是LT或ST，或两者同时致病。有些菌株具有定居因子，常见者为O6：K15：H16、O25：K7：H42。鉴定ETEC主要测定大肠杆菌肠毒素，血清型有一定参考意义。
(2)肠致病性大肠杆菌(Enteropathogenic E.coli,EPEC):是婴儿腹泻的主要病原菌，有高度传染性，严重者可致死；成人少见。细菌侵入肠道后，主要在十二指肠、空肠和回肠上段大量繁殖。切片标本中可见细菌粘附于绒毛，导致刷状缘破坏、绒毛萎缩、上皮细胞排列紊乱和功能受损，造成严重腹泻。EPEC不产生LT或ST。有人报道，EPEC可产生一种由噬菌体编码的肠毒素，因对Vero细胞(绿猴肾传代细胞)有毒性，故称VT毒素。VT毒素的结构、作用与志贺氏毒素相似，具有神经毒素、细胞毒素和肠毒素性。鉴定EPEC可根据临床表现与血清型。
EIEC的多数菌株无动力，生化反应和抗原结构均近似痢疾杆菌，应予注意。EIEC可引起豚鼠角结合膜炎，临床上可藉此协助鉴定EIEC。
(4)肠出血性大肠杆菌(Enterohemorrhagic E.coli,EHEC):引起散发性或暴发性出血性结肠炎，可产生志贺氏毒素样细胞毒素。EHCO的主要菌型是O157：H7，还可有O26、OⅢ等。
表025-1 引起急性腹泻的大肠杆菌
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肠产毒性大肠杆菌 |
肠致病性大肠杆菌 |
肠侵袭性大肠杆菌 |
肠出血性大肠杆菌 |
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感染部位 |
小肠 |
小肠 |
大肠 |
大肠 |
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腹泻类型 |
水泻 |
水泻 |
痢疾样 |
血性腹泻 |
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易感人群 |
婴儿，成人 |
婴儿 |
成人，儿童 |
各种年龄？ |
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分布 |
发展中国家(热带) |
世界各地 |
世界各地 |
北美、日本 |
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流行病学 |
散发或暴发婴儿腹泻及旅游者腹泻 |
散发或暴发婴儿腹泻 |
散发或暴发，常见于年龄较大儿童 |
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致病机理 |
LT、ST 定居因子 |
细胞毒？ 定居因子 |
侵袭肠粘膜细胞 |
细胞毒？ |
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常见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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鉴定 |
测定LT、ST、检出定居因子血清型 |
血清型与临床表现 |
血清型测定细菌侵袭力 |
血清型 |
此外，肠粘附性大肠杆菌(Enteroadhesive E.coli,EAEC)也可引起腹泻，但对其发病机理与血清型尚不了解。EAEC不侵入肠上皮细胞，不产生LT或ST，也无VT毒素。唯一特征是具有与Hep-2细胞(人喉上皮细胞癌细胞系)粘附的能力，故也称Hep-2细胞粘附性大肠杆菌。
三、微生物学检查法
(一)细菌的分离鉴定
1.标本：肠道外感染取中段尿、血液、脓液、脑脊液等，腹泻者取粪便。
2.分离培养与鉴定：粪便标本直接接种肠道杆菌选择性培养基。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杆菌选择性培养基。37℃孵育18～24小时后，观察菌落并涂片染色镜检。采用一系列生化反应进行鉴定。肠致病性大肠杆菌须先作血清学定型试验。必要时检定肠霉毒素。
泌尿系统除确定大肠杆菌外，还应计数，每毫升尿含菌量≥100，000时，才有诊断价值。
(二)卫生细菌学检查
大肠杆菌不断随粪便排出体外，污染周围环境和水源、食品等。取样检查时，样品中大肠杆菌越多，表示样品被粪便污染越严重，也表明样品中存在肠道致病菌的可能性越大。故应对饮水、食品、饮料进行卫生细菌学检查。
1.细菌总数：检测每毫升或每克样品中所含细菌数，采用倾注培养计算。我国规定的卫生标准是每毫升饮水中细菌总数不得超过100个。
2.大肠菌数指数：指每立升中大肠菌群数，采用乳糖发酵法检测。我国的卫生标准是每1000ml饮水中不得超过3个大肠菌群；瓶装汽水、果汁等每100ml大肠菌群不得超过5个。
四、防治原则
在肠产毒性大肠杆菌的免疫预防研究中，发现其菌毛抗原在自然感染和人工自动免疫中是一种关键性抗原。
治疗可选用庆大霉素、丁胺卡那霉素等。
