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。在鑒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,并發酵葡萄糖、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
較復雜,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、鏈霉素、氯霉素等敏感,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亞單位與小腸粘膜上皮細胞膜表面的GM1神經節苷脂受體結合后,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增加后,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系。
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御屏障的作用。大腸桿菌的K抗原有吞噬作用。
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