大肠杆菌

基本概述

大肠埃希氏菌(Escherichia coli )通常称为大肠杆菌，1885年由Theodor Escherich发现，分布在自然界，大多数是不致病的，主要附生在人或动物的肠道里，为正常菌群，少数的大肠杆菌具有毒性，可引起疾病。

大肠杆菌婴儿出生后大肠杆菌即随哺乳进入肠道，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，每个人每天平均从粪便中排出10^11到10^13个大肠杆菌,几乎占粪便干重的1/3。

各种粪便细菌和类似的生活在土壤或植物降解物中的细菌（最常见的是产气肠杆菌，学名Enterobacter aerogenes）一起被归为“大肠菌群”(coliform)。大肠菌群被定义为好氧或兼性厌氧。不形成内孢子，能发酵乳糖产生酸及气体的一群微生物。

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。

常引起流行性婴儿腹泄和成人肋膜炎 等等。侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是对孩子及老人。

基本资料

大肠杆菌是人和动物肠道中最著名的一种细菌，主要寄生于大肠内，约占肠道菌中的1%。是一种两端钝圆、能运动、无芽孢的革兰氏阴性短杆菌。大肠杆菌能合成维生素B和K，正常栖居条件下不致病；若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在水和食品中检出，可认为是被粪便污染的指标。大肠菌群数常作为饮水、食物或药物的卫生学标准。

大肠杆菌大肠杆菌O157：H7血清型属肠出血性大肠杆菌，自1982年在美国首先发现以来，包括中国等许多国家都有报道，且日见增加。日本近年来因食物污染该菌导致的数起大暴发，格外引人注目。在美国和加拿大通常分离的肠道致病菌中，目前它已排在第二或第三位。大肠杆菌O 157：H7引起肠出血性腹泻，约2%～7%的病人会发展成溶血性尿毒综合征，儿童与老人最容易出现后一种情况。致病性大肠杆菌通过污染饮水、食品、娱乐水体引起疾病暴发流行，病情严重者，可危及生命。

大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli） 革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。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。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。（国家规定，每升饮用水中大肠杆菌数不应超过3个）大肠杆菌的抗原成分复杂，可分为菌体抗原（O）、鞭毛抗原（H）和表面抗原（K），后者有抗机体吞噬和抗补体的能力。根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿腹泄和成人肋膜炎。大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格（Lederberg）采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细菌接合方法学上的基础，以及基因工程的研究。

大肠杆菌（E. coli）为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病，为人和动物肠道中的常居菌，在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强，引起腹泻，统称致病性大肠杆菌。

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。

常见种类

大肠杆菌 大肠杆菌O157：H7血清型属肠出血性大肠杆菌，自1982年在美国首先发现以来，包括中国等许多国家都有报道，且日见增加。日本近年来因食物污染该菌导致的数起大暴发，格外引人注目。在美国和加拿大通常分离的肠道致病菌中，目前它已排在第二或第三位。大肠杆菌O 157：H7引起肠出血性腹泻，约2%～7%的病人会发展成溶血性尿毒综合征，儿童与老人最容易出现后一种情况。致病性大肠杆菌通过污染饮水、食品、娱乐水体引起疾病暴发流行，病情严重者，可危及生命。

大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli） 革兰氏阴性短杆菌，大小0.5×1～3微米。周身鞭毛，能运动，无芽孢。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。（国家规定，每升饮用水中大肠杆菌数不应超过3个）大肠杆菌的抗原成分复杂，可分为菌体抗原（O）、鞭毛抗原（H）和表面抗原（K），后者有抗机体吞噬和抗补体的能力。根据菌体抗原的不同，可将大肠杆菌分为150多型，其中有16个血清型为致病性大肠杆菌，常引起流行性婴儿腹泄和成人肋膜炎。大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。莱德伯格（Lederberg）采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细菌接合方法学上的基础，以及基因工程的研究。

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，主要寄 生在大肠内。它侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是对孩子及老人。

　　大肠杆菌（E. coli）为埃希氏菌属(Escherichia)代表菌。一般多不致病，为人和动物肠道中的常居菌，在一定条件下可引起肠道外感染。某些血清型菌株的致病性强，引起腹泻，统称致病性大肠杆菌。

　　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。^[1]

主要特点

大肠杆菌 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。

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。

耐酸机制

研究人员在新研究中证实，L-谷氨酰胺通过酶促反应释放氨，使得大肠杆菌获得了耐酸性。

大肠杆菌在三种已知的ARs中，AR1的功能机制仍然不清楚。相比之下，AR2和AR3的分子机制得到了更深入地解析。AR2包含有一个氨基酸反向转运蛋白GadC，负责细胞外L-谷氨酸(Glu)与细胞内γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid ，GABA）的交换。两个Glu脱羧酶GadA和GadB将Glu转变为GABA。与AR2相似，AR3也具有两个组件：反向转运蛋白AdiC和精氨酸脱酸酶AdiA。AR2或AR3一次完整的循环可将细胞质中的质子排出至细胞外环境中，由此提高细胞内pH，促进细菌在酸性环境下存活。

全面了解细菌AR对于有效的临床预防及治疗均有重要的意义。因为所有的食物传播性致病菌都必须通过极酸性胃，了解细菌在pH值为2-3的环境下的生存机制极其重要。当前，研究人员对于这些机制的了解还远远不够。

在这项研究中，研究人员鉴别了一个新型大肠杆菌耐酸性系统，证实其依赖于谷氨酰胺酶YbaS和氨基酸反向转运蛋白GadC。这种YbaS和GadC可被酸性pH激活，且只在pH值小于等于6.0时才能适当发挥功能。通过吸收L-谷氨酰胺(Gln)，大肠杆菌利用YbaS将之转化为L-谷氨酸(Glu)，伴随释放气态氨。游离氨中和质子，导致酸性环境下细胞内pH增高。GadC则负责细胞外Gln 与细胞内Glu 交换。通过这一耐酸系统，确保了大肠杆菌在极酸性环境下生存。

与人关系

大肠杆菌是与我们日常生活关系非常密切的一类细菌，学名称作“大肠埃希菌”，属于肠道杆菌大类中的一种。它是寄生在人体大肠里对人体无害的一种单细胞生物，结构简单，繁殖迅速，培养容易，它是生物学上重要的实验材料。在婴儿刚出生的几小时内，大肠杆菌就经过吞咽在肠道内定居了。正常情况下，大多数大肠杆菌是非常安分守己的，他们不但不会给我们的身体健康带来任何危害，反而还能竞争性抵御致病菌的进攻，同时还能帮助合成维生素K2，与人体是互利共生的关系。只有在机体免疫力降低、肠道长期缺乏刺激等特殊情况下，这些平日里的良民才会兴风作浪，移居到肠道以外的地方，例如胆囊、尿道、膀胱、阑尾等地，造成相应部位的感染或全身播散性感染。因此，大部分大肠杆菌通常被看作机会致病菌。

致病物质

大肠杆菌 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（ColonizationfactorantigenⅠ、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。 　　

大肠杆菌具有很多毒力因子，包括内毒素，荚膜，〣型分泌系统，黏附素和外毒素等。（〣型分泌系统是指能向真核靶细胞内输送毒性基因产物的细菌效应系统。约由20余种蛋白质组成。） 　　

2、黏附素 能使细菌紧密黏着在泌尿道和肠道的细胞上，避免因排尿时尿液的冲刷和肠道的蠕动作用而被排除。大肠杆菌黏附素的特点是具有高特异性。包括：定植因子抗原〡，〢，〣；集聚黏附菌毛〡和〣；束形成菌毛；紧密黏附素；P菌毛；侵袭质粒抗原蛋白和Dr菌毛等。 　　

3、外毒素大肠杆菌能产多种的外毒素，包括：志贺毒素〡和〢；耐热肠毒素〡和〢；不耐热肠毒素〡和〢。此外，溶血素A在尿路致病性大肠杆菌所致疾病中有重要作用。 　

4、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。

　　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。 　　

耐热肠毒素（Heatstableenterotoxin,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。 　　

5、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。

导致疾病

大肠杆菌 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、空肠和回肠上段大量繁殖。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。 　　

根据其致病机理不同，分为以下几种类型。 　　

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。 　　

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。

传播途径

大肠杆菌 肠出血性大肠杆菌感染是一种人畜共患病。凡是体内有肠出血性大肠杆菌感染的病人、带菌者和家畜、家禽等都可传播本病。动物作为传染源的作用尤其重要，较常见的可传播本病的动物有牛、鸡、羊、狗、猪等，也有从鹅、马、鹿、白鸽的粪便中分离出O157H7大肠杆菌的报道。其中以牛的带菌率最高，可达16%，而且牛一旦感染这种细菌，排菌时间至少为一年。 　　

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。 　　

患病或带菌动物往往是动物来源食品污染的根源。如牛肉、奶制品的污染大多来自带菌牛。带菌鸡所产的鸡蛋、鸡肉制品也可造成传播。带菌动物在其活动范围内也可通过排泄的粪便污染当地的食物、草场、水源或其他水体及场所，造成交叉污染和感染，危害极大。 　　

1． 通过食物传播 　　

O157H7大肠杆菌主要是通过污染食物而引起人的感染，O157H7大肠杆菌的致病能力和对胃酸的抵抗力均较强，对细胞的破坏性大。因此很多国家将O157H7大肠杆菌引起的感染性腹泻归为食源性疾病。在世界各地报告的爆发中，约有70%以上与进食可疑食物有关。 　　

动物来源的食物，如牛肉、鸡肉、牛奶、奶制品等是O157H7大肠杆菌经食物传播的主要因素，尤其是在动物屠宰过程中这些食物更易受到寄生在动物肠道中的细菌污染。另外蔬菜、水果等被O157H7大肠杆菌污染也可造成大肠杆菌感染爆发。 　　

1982年和1993年在美国发生的O157H7大肠杆菌感染性腹泻的爆发，就是由于食用了某快餐连锁店的汉堡包引起的。研究证明，汉堡包的牛肉馅被O157H7大肠杆菌污染。据专家估计100个菌就可使人发病，而1个汉堡包的牛肉馅里可含有1000个细菌，足以使人得病。 　　^[2]

英国曾发生一起与食用蔬菜有关的O157H7感染爆发。 　　

1996年5-8月份在日本发生的世界上最大的一起由O157H7大肠杆菌引起的爆发流行，可疑食物是牛肉和工业化生产的蔬菜。 　　

1991、1993、1996年在美国发生的O157H7感染爆发被证明了食用被污染的苹果汁和苹果酒。 　　

1998年，中国黑龙江省卫生防疫站首次从市售的熟猪头肉中分离出EHEC，表明中国也存在由该菌引起食物中毒的危险。 　　

2． 通过水传播 　　

1989年，在美国密苏里州发生的一起O157H7大肠杆菌感染爆发，共发病240多人。调查表明，该起爆发可能为水源性，是由于饮用水被污染所致。加强饮用水源的消毒管理后，疫情得到了控制。 　　

1989年12月-1990年1月在加拿大某镇也发生了一起O157H7大肠杆菌感染爆发。在2000多名居民中，发病243人，发病率11.6%。经证实也为水源性爆发。原因为天气寒冷，供水管道堵塞，导致市政供水系统受污染。 　　

除了饮用水受到污染可造成感染外，其他被污染的水体如游泳池、湖水及其他地表水等都可造成传播。这也进一步说明了O157H7在外环境中的生存能力较强，引起人类感染可能并不需要在外环境中进行增菌。 　　

1991年在美国的俄勒冈州发生的一起O157H7大肠杆菌感染爆发，怀疑是湖水被粪便污染，感染者在湖水里游泳时不慎喝了湖水而被感染。 　　

大肠杆菌 对1992年在苏格兰发生的一起O157H7大肠杆菌感染的调查发现，一个患病儿童在一个家庭用的大水盆里玩耍，污染了盆里的水，结果用过同一盆水的儿童都先后发病。 　　

1996年在日本大阪发生O157H7大肠杆菌感染爆发后，鉴于O157H7大肠杆菌可经水传播，有关当局关闭了大阪市的23个公共游泳池和515所学校的游泳池。 　　

3．密切接触传播 　　

人与人之间的密切接触也可引起O157H7大肠杆菌的传播。 　　

一个人感染了O157H7大肠杆菌后，常通过密切接触的方式把细菌传染给其父母、子女、兄弟姐妹或其他与之密切接触的人如老师、朋友、亲戚等。 　　

在医院里，也发生了多起由于护士照料病人而感染了O157H7大肠杆菌的报告，并且得到了病原学上的支持。 　　

值得指出的是：在人与人之间的传播过程中，二代病人症状往往较轻，很少出现出血性肠炎。可能是由于接触传播时感染剂量小或经人传代后细菌毒力减弱。 　　

在上述三条传播途径中，以食物传播为主。有人对美国自1982年起发生的100多起 O157H7爆发流行的感染途径进行统计，发现食源性的占71%（52%为牛肉制品，大部分与快餐店中的汉堡包有关；14%为水果、蔬菜；5%来源于未知食品）、16%为人与人接触感染、12%为水源性感染。

预防治疗

预防方法

大肠杆菌　　1．保持地方及厨房器皿清洁，并把垃圾妥为弃置。 　　

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。

治疗方法

　　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。可使用抗革兰氏阴性菌细菌药物，但部分药物无效。

应用领域

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， 　　

在这里必须指出的是，处于生物安全考虑，生物工程用的菌株是在不断筛选后被挑选出的菌株。这些菌株由于失去的细胞壁的重要组分，所以在自然条件下已无法生长。甚至普通的清洁剂都可以轻易地杀灭这类菌株。这样，即便由于操作不慎导致活菌从实验室流出，也不易导致生化危机。此外，生物工程用的菌株基因组都被优化过，使之带有不同基因型（例如β半乳糖甘酶缺陷型），可以更好的用于分子克隆实验 　　

　　真核基因在大肠杆菌中表达，必须有合适的表达载体（Vector），常用载体：pBV220,pET系统 　

目的基因在大肠杆菌中表达的情况： 　　

大肠杆菌更适合原核基因的表达，外源基因表达产量与单位体积产量是正相相关的，而单位体积产量与细胞浓度和每个细胞平均表达产量呈正相相关.细胞浓度与生长

速率，外源基因拷贝数和表达 产物产量之间存在动态平衡，单个细胞的产量又与外源基因拷贝数，基因表达效率，表达产物的稳定性和细胞代谢负荷等因素有关。 　　

例如，科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆菌的细胞里指挥着大肠杆菌生产出了人的胰岛素。并随着它的繁殖，胰岛素基因也一代代的传了下去，后代的大肠杆菌也能生产胰岛素了。这种带上了人工给予的新的遗传性状的细菌，被称为基因工程菌。

对养殖业的影响

　　当前大肠杆菌病给养禽业带来的损失越来越大，其难于治愈、死亡率高、极易复发等临床特点，正困扰着基层广大养殖户和兽医工作者。那么大肠杆菌病为何如此难于根治呢？通常多考虑的是抗菌素耐药、继发或并发感染、药物靶部位等因素，其实还忽视了一个引起包心包肝、气囊炎、败血症、肠炎及发热等常见临床病症的另一个重要元凶——大肠杆菌死亡溶解释放的内毒素。 　　

内毒素是由革兰氏阴性菌（大肠杆菌、沙门氏菌、鸭疫里默氏杆菌等）细胞壁的成份，是一种脂多糖。内毒素对机体有很强的毒性，可引起宿主发热、毒血症、败血症、心包炎、肝周炎、气囊炎、输卵管炎、肾炎，甚至休克死亡。由于内毒素只有菌体死亡溶解后才能被释放，因此在治疗革兰氏阴性菌感染的疾病时，如果单纯大量应用抗菌素，会使细菌死亡并释放更多的内毒素，使上述症状得不到缓解，甚至出现内毒素性休克，而使死亡增加。因此当前控制细菌病尤其是大肠杆菌病，不但要抑杀细菌，更要清除内毒素。“治炎素”的抗菌机制正与大肠杆菌的上述致病机理相吻合。

基因工程

优点

遗传背景清楚、载体受体系统完备、生长迅速、培养简单、重组子稳定

缺点

产结构复杂、种类繁多的内毒素

用途

是基因工程主要原核受体菌。外源DNA克隆和扩增；原核基因高效表达；基因文库构建。

近期疫情

疫情暴发

　　人体在食用这种毒黄瓜后，很容易因感染而出现腹部绞痛和腹泻等症状。同时，有的患者还会出现危及生命的溶血性尿毒综合征，其临床表现是急性肾衰竭、溶血性贫血和血小板减少。

　　截止到2011年06月03日肠出血性大肠杆菌(EHEC)已造成[3]。患者主要分布在德国北部，其中汉堡和石荷州最为严重，共出现400多例确诊或疑似病例。德国负责流行病预防研究的权威机构罗伯特·科赫研究所2011年5月26日上午报告说，德国肠出血性大肠杆菌病例从未如此集中暴发，德国一周来出现的病例相当于过去一年的总和，患者中三分之二是女性。目前，除德国之外，英国、法国、荷兰、丹麦、瑞典等国，都不同程度地出现了类似病例。

　　德国汉堡卫生研究所26日宣布在产自西班牙的黄瓜上检测出了EHEC病菌，目前专家还无法排除其他食品携带这种病菌的可能性。罗伯特·科赫研究所已于25日建议德国消费者谨慎生食西红柿、黄瓜和蔬菜色拉，尤其是源自德国北部的上述食品。

　　德国农业部门2011年6月5日表示，该国自产的“豆芽”可能是造成22人死亡，2200人住院治疗的大肠杆菌疫情爆发罪魁。据悉，德国北部下萨克森州农业部确定，该州农场生产的豆芽引发了本次疫情，并要求人们停止食用带有生豆芽的沙拉凉菜。

　　揭开原因

　　柏林2011年6月10日电(记者 刘向)德国国家疾病控制中心罗伯特·科赫研究所等多家机构10日在柏林表示，他们已确认豆芽等芽苗菜是造成此次肠出血性大肠杆菌(EHEC)疫情的源头。当局同时宣布，生吃黄瓜、西红柿和生菜是安全的。罗伯特·科赫研究所所长布格尔当天在德国疾病控制、卫生检疫等多个部门联合举行的新闻发布会上说，这一结果基于100多名在某餐厅就餐的顾客的跟踪调查。他们发现，这些顾客中感染肠出血性大肠杆菌的患者都吃了带有生芽苗菜的食物，食用芽苗菜者患病的几率是未食用者的9倍。

德国公布致命大肠杆菌显微镜下照片(3张)越来越多的证据显示，下萨克森州比嫩比尔特的一家农场生产的芽苗菜是这次疫情传染源头。这家农场已经完全查封。有关机构表示，正在检查其他生产芽苗菜的农场。但迄今，调查人员还没有从任何食物样本中找到病原体——肠出血性大肠杆菌O104：H4，包括在这家农场以及饭馆、患者家的厨房获取的样本。^[3]

　　源头探究

　　德国下萨克森州官员2011年6月5日宣布，初步调查显示由该州一家企业向不少本次德国肠出血性大肠杆菌疫情较重的地区供应的豆芽等芽苗菜很可能是造成疫情的一个传染源，该州卫生防疫部门甚至建议民众近期勿食用豆芽。而昨日，下萨克森州农业部又宣布，对被疑是肠病疫情传染源的芽苗菜的初步抽样检查并没有发现肠出血性大肠杆菌。

　　欧洲疾控中心5日称，此次疫情死亡人数已增至22人，感染个案升至2263宗。

　　一度召回豆芽

大肠杆菌　　德国下萨克森州农业部长林德曼5日下午举行记者招待会说，位于该州于尔岑县的一家企业曾向汉堡、石荷州、梅前州、黑森州和下萨克森州等疫情较重的地区供应过用来做凉拌色拉的绿豆芽等多种芽苗菜。这家企业的一名女职工已被确诊感染肠出血性大肠杆菌，另一名职工也出现腹泻症状。种种迹象显示，这家企业至少可能是本次疫情的一个重要传染源。

　　林德曼说，这家企业共加工了18种芽苗菜，其种子来自德国其他地区、其他欧洲国家和亚洲国家。病菌既可能来源于种子，也可能源于用于培养芽苗的约37摄氏度的温水。在这家企业查到的18种芽苗菜包括绿豆芽、鹰嘴豆芽、萝卜芽、小红萝卜芽和绿菜花芽。

　　目前，这家农场已被关闭，已发出的货物正被召回。该农场经理日前则对媒体表示，对他产品的指责毫无意义，发芽所需的材料仅是种子和温水，根本没有用肥料，而且该农场根本不使用任何动物粪便作为肥料。据悉，大肠杆菌通常都存在于动物肠道中，因此动物粪便也被认为是可能的传播途径。

　　可能跟沼气有关

　　不过，德国卫生部长丹尼尔·巴尔及RKI研究所所长雷纳德·布尔格暂时对疫情的最新发现表态谨慎。布尔格强调，该所专家和联邦各州正通过多个线索查找病菌的传播途径，目前线索非常多，涉及多家餐馆及各种食物。而卫生部长巴尔则认为，在明确结果尚未知晓前，不应妄加猜测。

　　一周前，卫生防疫部门认为产自西班牙的黄瓜是致病源，但随后又推翻了这一论断。尽管在西班牙黄瓜上检出了埃希大肠杆菌，但其菌株与此次疫情的菌株并不一致。

　　较早前曾有德国科学家怀疑，大肠杆菌有可能来自生物气体(即沼气)生产厂，甚至不排除有人蓄意污染食物来发动恐怖袭击。由于提倡使用生物能源，德国现有6800座沼气生产厂，通过分解及发酵粪便污水生产沼气。奥古斯堡的医学实验室创办人绍特多尔夫说，沼气发酵容器中不同细菌交集，出现前所未有的新型细菌，而这些带有新型病菌的东西近80%最后被当做肥料。

生物妙图

2010年7月6日消息，加拿大奎尔夫大学教授T. Ryan Gregory将大肠杆菌培养皿中的细菌能够“幻化”成骷髅形状。当大多数人把发霉的东西扔掉的时候，有这样一群具有艺术细胞的科学家把这些发霉的东西变成一个个微型的艺术品。细菌也可以变成漂亮的东西——一个微笑的表情或者复杂的几何图形。利用细菌侵染在食物中的颜色或者是光照下的黑色霉菌，使得图像在培养皿中显现出来并将其保存。但是，这项“神奇”的工作只限于生物学家或其他相关的专家来完成，因为很多的微生物都是潜在致命性的。^[4]

检查方法

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。