大肠杆菌 (微生物)

大肠杆菌(学名:Escherichia coli,通常简写为E. coli))是人和动物肠道中最主要和数量最多的一种细菌,主要寄生于大肠内。是一种两端钝圆、能运动、无芽孢的革兰氏阴性短杆菌。除某些菌型能引起腹泻外,一般不致病,能合成维生素B和K,对人体有益。

名称
大肠杆菌
拉丁学名
Escherichia coli (T. Escherich 1885)
细菌界
变形菌门(Bacteria)
γ-变形菌纲(Proteobacteria)
肠杆菌目(Enterobacteriales)
肠杆菌科(Enterobacteriaceae)
埃希氏菌属(Escherichia)
大肠杆菌种(E. coli)

1主要特点

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大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌,周身鞭毛,能运动,无芽孢。主要生活在大肠内。

大肠杆菌大肠杆菌

1、大肠杆菌是细菌,属于原核生物;具有由肽聚糖组成的细胞壁,只含有核糖体简单的细胞器,没有细胞核有拟核;细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。

2.大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。

3.人体与大肠杆菌的关系:在不致病的情况下(正常状况下),可认为是互利共生(一般高中阶段认为是这种关系);在致病的情况下,可认为是寄生。

4.培养基中加入伊红美蓝遇大肠杆菌,菌落呈深紫色,并有金属光泽,可鉴别大肠杆菌是否存在。

5.大肠杆菌在生物技术中的应用:大肠杆菌作为外源基因表达的宿主,遗传背景清楚,技术操作简单,培养条件简单,大规模发酵经济,倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛,最成功的表达体系,常做高效表达的首选体系。 

6.大肠杆菌在生态系统中的地位,假如它生活在大肠内,属于消费者,假如生活在体外则属于分解者。 

7.它的基因组DNA为拟核中的一个环状分子。同时可以有多个环状质粒DNA。

2主要基因型

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大肠杆菌的主要基因型包括:与基因重组相关的基因型(如recA、recB和recC等)、与甲基化相关的基因型(如dam、dcm、mcrA、mcrB和C、mrr和hsdM等)、与点突变相关的基因型(如mutS、mutT、dut、ung和uvrB等)、与核酸内切酶相关的基因型(如hsdR、hsdS和endA等)、与终止密码子相关的基因型(如supE和supF)、与抗药性相关的基因型(gyrA、rpsl和Tn5等)及其他与能量代谢、氨基酸代谢、维生素代谢等相关的基因型。

基因工程中,经常使用的大肠杆菌几乎都来自于K-12菌株,也使用由B株和C株来源的大肠杆菌。

3大肠杆菌的作用

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能发酵多种糖类产酸、产气,是人和动物肠道中的正常栖居菌,婴儿出生后即随哺乳进入肠道,与人终身相伴,其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长,减少蛋白质分解产物对人体的危害,还能合成维生素B和K,以及有杀菌作用的大肠杆菌素。

正常栖居条件下不致病。但若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在肠道中大量繁殖,几占粪便干重的1/3。兼性厌氧菌。在环境卫生不良的情况下,常随粪便散布在周围环境中。若在水和食品中检出此菌,可认为是被粪便污染的指标,从而可能有肠道病原菌的存在。

因此,大肠菌群数(或大肠菌值)常作为饮水和食物(或药物)的卫生学标准。

4致病物质

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1.定居因子(Colonizationfactor ,CF)
大肠杆菌大肠杆菌

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)不耐热肠毒素(Heatlabile 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(Heatstable 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。

5导致的疾病

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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。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。其中肠产毒性大肠杆菌会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。肠致病性大肠杆菌是婴儿腹泻的主要病原菌,有高度传染性,严重者可致死。细菌侵入肠道后,主要在十二指肠空肠回肠上段大量繁殖。此外,肠出血性大肠杆菌会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。

6代表案例 

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病原体:

大肠杆菌O157 : H7是大肠杆菌的其中一个类型,该种病菌常见于牛只等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素,并可能导致肠管出现严重症状,如带血腹泻。 

病征:

患者可能出现各种症状,包括严重的水泻、带血腹泻、发烧、腹绞痛及呕吐。情况严重时,更可能并发急性肾病。5岁以下的儿童出现该等并发症的风险较高。若治疗不当,可能会致命。 

传播途径: 

该种疾病可通过饮用受污染的水或进食未熟透的食物(特别是免治牛肉、汉堡扒及烤牛肉)而感染。饮用或进食未经消毒的奶类、芝士、蔬菜、果汁及乳酪而染病的个案亦有发现。此外,若个人卫生欠佳,亦可能会通过人传人的途径,或经进食受粪便污染的食物而感染该种病菌。 

潜伏期: 

通常为3至4日,但亦会长达9日。 

治理方法: 

感染大肠杆菌O157 :H7的临床治理方法主要属支持性治疗。若患者出现腹泻,补充失去的水份及电解质十分重要。约50%有肾并发症的患者在出现急性症状时需要特别治疗或输血。 

7预防方法 

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1.保持地方及厨房器皿清洁,并把垃圾妥为弃置。 

大肠杆菌大肠杆菌

2.保持双手清洁,经常修剪指甲。 

3.进食或处理食物前,应用肥皂及清水洗净双手,如厕或更换尿片后亦应洗手。 

4.食水应采用自来水,并最好煮沸后才饮用。 

5.应从可靠的地方购买新鲜食物,不要光顾无牌小贩。 

6.避免进食高危食物,例如未经低温消毒法处理的牛奶,以及未熟透的汉堡扒、碎牛肉和其它肉类食品。 

7.烹调食物时,应穿清洁、可洗涤的围裙,并戴上帽子。 

8.食物应彻底清洗。 

9.易腐坏食物应用盖盖好,存放于雪柜中。 

10.生的食物及熟食,尤其是牛肉及牛的内脏,应分开处理和存放(雪柜上层存放熟食,下层存放生的食物),避免交叉污染。 

11.雪柜应定期清洁和融雪,温度应保持于摄氏4度或以下。 

12.若食物的所有部分均加热至摄氏75度,便可消灭大肠杆菌O157 : H7;因此,碎牛肉及汉堡扒应彻底煮至摄氏75度达2至3分钟,直至煮熟的肉完全转为褐色,而肉汁亦变得清澈。 

13.不要徒手处理熟食;如有需要,应戴上手套。 

14.食物煮熟后应尽快食用。 

15.如有需要保留吃剩的熟食,应该加以冷藏,并尽快食用。食用前应彻底翻热。变质的食物应该弃掉。

8检查方法

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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。

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。中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。中国的卫生标准是每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。

全自动微生物定量分析仪(TEMPO)检测

全自动微生物定量分析(TEMPO)仪的大肠杆菌群计数检测有TC和CC两种方法。

TEMPO TC的开发是为了获得NF ISO4832标准相当性能水平。TEMPO CC法是TEMPO仪器上根据BAM方法专门用于24h计数食品中大肠杆菌群的方法。该法是为了获得和AOAC官方方法966.24及美国公共健康联合会检测乳制品检测方发(SMEDP)一致的效果。TEMPO系统根据阳性空的大小和数目来推算出原始样本中大肠杆菌群数目。

食品检测方法

大肠菌群MPN 计数法

1 样品的稀释

1.1 固体和半固体样品:称取25 g 样品,放入盛有225 mL 磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌均质杯内,8000 r/min~10000 r/min 均质1 min~2 min,或放入盛有225 mL 磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌均质袋中,用拍击式均质器拍打1 min~2 min,制成1:10 的样品匀液。

1.2 液体样品:以无菌吸管吸取25 mL 样品置盛有225 mL 磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌锥形瓶(瓶内预置适当数量的无菌玻璃珠)中,充分混匀,制成1:10 的样品匀液。

1.3 样品匀液的pH 值应在6.5~7.5 之间,必要时分别用1 mol/L NaOH 或1 mol/L HCl 调节。

1.4 用1 mL 无菌吸管或微量移液器吸取1:10 样品匀液1 mL,沿管壁缓缓注入9 mL 磷酸盐缓冲液或生理盐水的无菌试管中(注意吸管或吸头尖端不要触及稀释液面),振摇试管或换用1 支1 mL 无菌吸管反复吹打,使其混合均匀,制成1:100 的样品匀液。

1.5 根据对样品污染状况的估计,按上述操作,依次制成十倍递增系列稀释样品匀液。每递增稀释1 次,换用1 支1 mL 无菌吸管或吸头。从制备样品匀液至样品接种完毕,全过程不得超过15 min。

2.初发酵试验

每个样品,选择3个适宜的连续稀释度的样品匀液(液体样品可以选择原液),每个稀释度接种3管月桂基硫酸盐胰蛋白胨(LST)肉汤,每管接种1mL(如接种量超过1 mL,则用双料LST肉汤),36℃±1 ℃培养24 h±2 h,观察倒管内是否有气泡产生,24 h±2 h产气者进行复发酵试验,如未产气则继续培养至48 h±2 h,产气者进行复发酵试验。未产气者为大肠菌群阴性。

3.复发酵试验

用接种环从产气的LST肉汤管中分别取培养物1环,移种于煌绿乳糖胆盐肉汤(BGLB)管中,36 ℃±1℃培养48 h±2 h,观察产气情况。产气者,计为大肠菌群阳性管。

4.大肠菌群最可能数(MPN)的报告

按3确证的大肠菌群LST阳性管数,检索MPN表(见附录B),报告每g(mL)样品中大肠菌群的MPN值。

大肠菌群平板计数法

1 样品的稀释

按上一方法稀释。

2 平板计数

2.1 选取2个~3个适宜的连续稀释度, 每个稀释度接种2个无菌平皿,每皿1 mL。同时取1 mL生理盐水加入无菌平皿作空白对照。

2.2 及时将15 mL~20 mL冷至46 ℃的结晶紫中性红胆盐琼脂(VRBA)约倾注于每个平皿中。小心旋转平皿,将培养基与样液充分混匀,待琼脂凝固后,再加3 mL~4 mLVRBA覆盖平板表层。翻转平板,置于36 ℃±1 ℃培养18 h~24 h。

3 平板菌落数的选择

选取菌落数在15 CFU~150 CFU 之间的平板,分别计数平板上出现的典型和可疑大肠菌群菌落。典型菌落为紫红色,菌落周围有红色的胆盐沉淀环,菌落直径为0.5 mm 或更大。

4 证实试验

从VRBA 平板上挑取10 个不同类型的典型和可疑菌落,分别移种于BGLB 肉汤管内,36 ℃±1 ℃培养24 h~48 h,观察产气情况。凡BGLB 肉汤管产气,即可报告为大肠菌群阳性。

参考资料

[添加]
[1].医学教育网:大肠杆菌致病物质

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  • 更新时间:2016-02-22
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