二、致病性

(一)致病物质

1.定居因子(Colonizationfactor ,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(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。

(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(EnterotoxigenicE. 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(EnteropathogenicE.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(EnterohemorrhagicE.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9-2 引起急性腹泻的大肠杆菌

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
感染部位 小肠 小肠 大肠 大肠
腹泻类型 水泻 水泻 痢疾样 血性腹泻
易感人群 婴儿,成人 婴儿 成人,儿童 各种年龄?
分布 发展中国家(热带) 世界各地 世界各地 北美、日本
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
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?
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
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(EnteroadhesiveE.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。