腸致病性大腸桿菌

腸致病性大腸桿菌

腸致病性大腸桿菌即大腸埃希氏菌(E. coli),是Escherich在1885年發現的,在相當長的一段時間內,一直被當作正常腸道菌群的組成部分,認為是非致病菌。

生物學分類,學名,常見種類介紹,大腸桿菌導致的疾病,腸道外感染,急性腹瀉,大腸桿菌在生物技術中的套用,

生物學分類

細菌域 變形菌門 γ-變形菌綱 腸桿菌目 腸桿菌科 埃希氏菌屬 大腸桿菌種

學名

Escherichia coli (T. Escherich 1885)

常見種類介紹

大腸埃希氏菌(E. coli)通常稱為大腸桿菌,是Escherich在1885年發現的,在相當長的一段時間內,一直被當作正常腸道菌群的組成部分,認為是非致病菌。直到20世紀中葉,才認識到一些特殊血清型的大腸桿菌對人和動物有病原性,尤其對嬰兒和幼畜(禽),常引起嚴重腹瀉敗血症,它是一種普通的原核生物,是人類和大多數溫血動物腸道中的正常茵群。但也有某些血清型的大腸桿菌可引起不同症狀的腹瀉,根據不同的生物學特性將致病性大腸桿菌分為5類:致病性大腸桿菌(EPEC)、腸產毒性大腸桿菌(ETEC)、腸侵襲性大腸桿菌(EIEC)、腸出血性大腸桿菌(EHEC)、腸黏附性大腸桿菌(EAEC)。
大腸桿菌0 157:H7血清型屬腸出血性大腸桿菌,自1982年在美國首先發現以來,包括我國等許多國家都有報導,且日見增加。日本近年來因食物污染該菌導致的數起大暴發,格外引人注目。在美國加拿大通常分離的腸道致病菌中,目前它已排在第二或第三位。大腸桿菌O 157:H7引起腸出血性腹瀉,約2%~7%的病人會發展成溶血性尿毒綜合徵,兒童與老人最容易出現後一種情況。致病性大腸桿菌通過污染飲水、食品、娛樂水體引起疾病暴發流行,病情嚴重者,可危急生命。
大腸桿菌(Escherichia coli,E.coli) 革蘭氏陰性短桿菌,大小0.5×1~3微米。周身鞭毛,能運動,無芽孢。能發酵多種糖類產酸、產氣,是人和動物腸道中的正常棲居菌,嬰兒出生後即隨哺乳進入腸道,與人終身相伴,其代謝活動能抑制腸道內分解蛋白質的微生物生長,減少蛋白質分解產物對人體的危害,還能合成維生素B和K,以及有殺菌作用的大腸桿菌素。正常棲居條件下不致病。但若進入膽囊、膀胱等處可引起炎症。在腸道中大量繁殖,幾占糞便乾重的1/3。兼性厭氧菌。在環境衛生不良的情況下,常隨糞便散布在周圍環境中。若在水和食品中檢出此菌,可認為是被糞便污染的指標,從而可能有腸道病原菌的存在。因此,大腸菌群數(或大腸菌值)常作為飲水和食物(或藥物)的衛生學標準。大腸桿菌的抗原成分複雜,可分為菌體抗原(O)、鞭毛抗原(H)和表面抗原(K),後者有抗機體吞噬和抗補體的能力。根據菌體抗原的不同,可將大腸桿菌分為150多型,其中有16個血清型為致病性大腸桿菌,常引起流行性嬰兒腹泄和成人肋膜炎。大腸桿菌是研究微生物遺傳的重要材料,如局限性轉導就是1954年在大腸桿菌K12菌株中發現的。萊德伯格(Lederberg)採用兩株大腸桿菌的營養缺陷型進行實驗,奠定了研究細菌接合方法學上的基礎,以及基因工程的研究。
大腸桿菌是人和許多動物腸道中最主要且數量最多的一種細菌,主要寄生在大腸內。它侵入人體一些部位時,可引起感染,如腹膜炎、膽囊炎、膀胱炎及腹瀉等。人在感染大腸桿菌後的症狀為胃痛、嘔吐、腹瀉和發熱。感染可能是致命性的,尤其是對孩子及老人。
腸致病性大腸桿菌
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,統稱致病性大腸桿菌。
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、鏈黴素、氯黴素等敏感,但易耐藥,是由帶有R因子的質粒轉移而獲得的。
致病物質:
大腸桿菌具有很多毒力因子,包括內毒素,莢膜,〣型分泌系統,黏附素和外毒素等。(〣型分泌系統是指能向真核靶細胞內輸送毒性基因產物的細菌效應系統。約由20餘種蛋白質組成。)
黏附素 能使細菌緊密黏著在泌尿道和腸道的細胞上,避免因排尿時尿液的沖刷和腸道的蠕動作用而被排除。大腸桿菌黏附素的特點是具有高特異性。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;緊密黏附素;P菌毛;侵襲質粒抗原蛋白和Dr菌毛等。
外毒素 大腸桿菌能產多種的外毒素,包括:志賀毒素〡和〢;耐熱腸毒素〡和〢;不耐熱腸毒素〡和〢。此外,溶血素A在尿路致病性大腸桿菌所致疾病中有重要作用。
大腸桿菌血清學分型基礎(即其抗原) 大腸埃希菌主要有三種抗原:O抗原,為細胞壁脂多糖最外層的特異性多糖,由重複的多糖單位所組成。該抗原刺激機體主要產生IgM類抗體(出現早,消失快)。K抗原,位於O抗原外層,為多糖,與細菌的侵襲力有關。K抗原分為A,B,L三型。H抗原,位於鞭毛上,加熱和用酒精處理,可使H抗原變性或喪失。H抗原主要刺激機體產生IgG類抗體,與其他腸道菌基本無交叉反應。
表示大腸桿菌血清型的方式是按O:K:H排列,例如:O111:K58(B4):H2

大腸桿菌導致的疾病

腸道外感染

多為內源性感染,以泌尿系感染為主,如尿道炎膀胱炎、腎盂腎炎。也可引起腹膜炎、膽囊炎、闌尾炎等。嬰兒、年老體弱、慢性消耗性疾病、大面積燒傷患者,大腸桿菌可侵入血流,引起敗血症。早產兒,尤其是生後30天內的新生兒,易患大腸桿菌性腦膜炎;

急性腹瀉

某些血清型大腸桿菌能引起人類腹瀉。其中腸產毒性大腸桿菌會引起嬰幼兒和旅遊者腹瀉,出現輕度水瀉,也可呈嚴重的霍亂樣症狀。腹瀉常為自限性,一般2~3天即愈,營養不良者可達數周,也可反覆發作。腸致病性大腸桿菌是嬰兒腹瀉的主要病原菌,有高度傳染性,嚴重者可致死。細菌侵入腸道後,主要在十二指腸、空腸迴腸上段大量繁殖。此外,腸出血性大腸桿菌會引起散發性或暴發性出血性結腸炎,可產生志賀氏毒素樣細胞毒素。
舉例
病原體:大腸桿菌O157 : H7是大腸桿菌的其中一個類型,該種病菌常見於牛隻等溫血動物的腸內。這一型的大腸桿菌會釋放一種強烈的毒素,並可能導致腸管出現嚴重症狀,如帶血腹瀉。
病徵:患者可能出現各種症狀,包括嚴重的水瀉、帶血腹瀉、發燒、腹絞痛及嘔吐。情況嚴重時,更可能並發急性腎病。5歲以下的兒童出現該等併發症的風險較高。若治療不當,可能會致命。

大腸桿菌在生物技術中的套用

大腸桿菌作為外源基因表達的宿主,遺傳背景清楚,技術操作簡單,培養條件簡單,大規模發酵經濟,倍受遺傳工程專家的重視.目前大腸桿菌是套用最廣泛,最成功的表達體系,常做高效表達的首選體系
真核基因在大腸桿菌中表達,必須有合適的表達載體(Vector),常用載體:pBV220,pET系統
目的基因在大腸桿菌中表達的情況:
大腸桿菌更適合原核基因的表達,外源基因表達產量與單位體積產量是正相相關的,而單位體積產量與細胞濃度和每個細胞平均表達產量呈正相相關.細胞濃度與生長速率,外源基因拷貝數和表達 產物產量之間存在動態平衡,單個細胞的產量又與外源基因拷貝數,基因表達效率,表達產物的穩定性和細胞代謝負荷等因素有關。

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