二第章 大肠杆菌病(2)
5体内分布、致病性及毒力因子
大肠杆菌在人和动物的肠道内,大多数于正常条件下是不致病的共栖菌,在特定条件下(如各种因素导致肠道菌群失调、侵入肠外组织或器官)可致病。
但少数大肠杆菌与人和动物的大肠杆菌病密切相关,它们是致病性大肠杆菌,正常情况下极少存在于健康机体。
根据其致病特点,可将各种致病性大肠杆菌分为以下11种致病型。
(1)产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic ecoli,etec):
是致儿童和幼龄动物腹泻最常见的致病性大肠杆菌,常因剧烈水样腹泻和迅速脱水而死亡,如仔猪黄痢。
其致病力主要由黏附素性菌毛和肠毒素(enterotoxins)两类毒力因子构成。
肠毒素包括对热不稳定毒素(heat-labile, lt;分为lt-1和lt-2)和对热稳定毒素(heat-stable,st;分为sta和stb)。
lt的分子质量大,其抗原性和毒性与霍乱毒素(cholera toxin,ct)相似,引起腹泻的机制也与霍乱毒素相同。
一般猪源etec往往带有k88、k99、987p和/或f41黏附素,而来自犊牛和羔羊的etec多带有k99、f41黏附素。
etec常见血清型有o6、08、015、o25、o27、042、o63、o87、o148、o159等。
(2)产类志贺毒素大肠杆菌(shiga toxin-producing ecoli, stec):
又称产vero毒素大肠杆菌(verocytotoxin-producing ecoli,或verotoxigenic ecoli, vtec),因为某些菌株产生的毒素与志贺毒素相似,能使vero细胞坏死。
stec主要引起猪的水肿病、犊牛出血性结肠炎、幼兔腹泻以及人的水样腹泻、出血性肠炎及溶血性尿毒综合征等。
类志贺毒素(shiga toxin, stx)是一种外毒素,其毒性是神经毒剂沙林的45000倍,小鼠ld仅为1ng,因此成为潜在的生物恐怖病原。
sx家族包括stx1和stx2,其中stx2又有多种变体,如stx2c、six2d、stx2e和stx2f等。
在幼兔腹泻大肠杆菌中查到stx,而引起猪水肿病的stec通常具有黏附性菌毛f18(下标)和six2e。断奶仔猪腹泻(postweaning diarrhoe,pwd)的stec有类似的f18ac(下标)和stx2e;它们还产生f4、f5和/或f6黏附素,只有少数产生stx2e,多数分离株可产生肠毒素sta。
stec所含血清型可分为o157和非o157两种,前者的典型代表是o157:h7,后者如o2、o8、o45、o75、o138:k81、o139:k82及0141:k85等,且这些菌株多数具有溶血性。我国从病死猪中分离到的有o2、o9、06、045、o101、o103、0104:h4、o111、o121、o138、o139:k83及o145等。
(3)肠致病性大肠杆菌(enteropathogenic ecoli,epec):
常引起幼龄动物、儿童严重腹泻,死亡率高。
大多数不产生肠毒素及其他外毒素,最主要的致病因素是细菌的黏附力,黏附在十二指肠、空肠和回肠上段黏膜,使微绒毛刷状缘破坏,但不具有侵袭性。
epec常见的血清型包括o26:h11、o55:h6、o86:h2、o111:h2、o119、o125:h4、o126:h5、o127、o128ab及142等。
不同国家、甚至一个国家不同地区,epec菌株型别往往不同,且在不断变化。
(4)肠侵袭性大肠杆菌(enteroinvasive ecoli,eiec):
可引起人和动物类似痢疾症状的炎症、溃疡和腹泻,不产生肠毒素,而是侵袭和破坏结肠黏膜上皮细胞,造成大便带血。
(5)肠出血性大肠杆菌(enterohemorrhagie ecoli,ehec):
可引起人和多种动物感染、发病,导致血便、血尿甚至死亡。
1982年在美国首次发现,后相继在英国、加拿大、日本、德国等国家暴发流行。其典型代表是o157:h7和o104:h4,毒力极强,100个细菌即可致病。我国已在食品(含进口食品)、病人、家畜等分离到0157:h7。
ehec均产stx,可致细胞死亡。
ehec的一种吸附蛋白称为紧密黏附素(intimin),可增强其在肠道的吸附能力。
(6)肠黏附性大肠杆菌(enteroadhesive ecoli):
或称为肠聚集性大肠杆菌(entero-aggregative ecoli,eaec)。
引起婴儿持续性腹泻,脱水,不侵袭细胞,不产生肠毒素。
细菌会黏附在小肠内皮细胞膜上,通过菌落定居因子的作用在局部致病,损伤微绒毛细胞而引起腹泻。
特征是具有与hep-2(人喉上皮细胞癌细胞系)细胞黏附的能力,但黏附方式与epec不同。
(7)黏附和损伤性大肠杆菌(attaching and effacing ecoli, aeec):
可以引起人、牛、羊、兔、犬、猫及仔猪腹泻或死亡。
通过紧密黏附素或黏附损伤因子(eae)黏附于小肠上皮细胞,致微绒毛脱落。
(8)广泛黏附性大肠杆菌(diffusely adherent e coli,daec):
细菌在体外hep-2细胞培养会产生广泛性的吸附特质。其临床表现和致病机制仍未弄清楚。
(9)败血性大肠杆菌(septicaemic ecoli,sepec):
此类细菌主要引起新生儿脑膜炎、禽败血症、气囊炎和心包炎以及猪脑膜炎、肺炎和败血症等,已成为广泛威胁人类和动物健康的致病菌。
正常情况下大肠杆菌很少从肠道进入血流,但在有些情况下如大面积烧伤、其他外伤或抵抗力下降和免疫抑制时,大肠杆菌可侵入血流引起败血症。
(10)禽致病性大肠杆菌(avian pathogenic ecoli,apec):
此种叫法主要来自兽医界,是依据分离物的宿主来源而定。实际上因缺乏深入研究,很多apec分离物的致病型究竟属于哪一种并不清楚。在170种o血清型中约有半数大肠杆菌对禽有致病性,但最多见的是o1、o2、o8、o35、o78等。
(11)尿道致病性大肠杆菌(uropathogenic ecoli,upec):
大肠杆菌是人和动物尿道感染的最常见原因。在卫生条件差时,upec则通过尿道进入泌尿系统引起感染而发生尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎及前列腺炎等。
引起尿道致病的大肠杆菌主要包括14个血清型,如o1、02、o4、06、07、08、015、o16、018、o21、o22、o25、o75和o83。
上述致病型中前8类属肠道内致病性大肠杆菌(intraintestinal pathogenic e coli, in-pec),也称为致泻性大肠杆菌(diarrhoeagenic e coli,dec;或enterovirulent e colieec);后3类为肠道外致病性大肠杆菌(extraintestinalpathogenic ecoli,expec)。
上述这些分类方法是相对的,有些有交叉或重复,而且还在不断发展变化。例如美国疾病控制与预防中心(cdc)的分类中就没有aeec,而其stec也可指ehec和vtec;最近将2011年德国暴发的o104:h4大肠杆菌作为一个新致病型,即肠侵袭性和肠出血性大肠杆菌(enteroaggregative and enterohemorrhagic ecoli, eahec),但也有人将其划归vtec。
与动物有关的致病性大肠杆菌则主要是有epec、stec、etec、sepec、ehec、apec和upec。
6抵抗力及药物敏感性
大肠杆菌对外界不利因素的抵抗力不强。其培养物在室温下可生存数周,在土壤和水中可达数月。对高温抵抗力较弱,一般加热到60c经15 min即可被杀死。在干燥环境下也容易死亡,但对低温有一定的耐受力。
对一般的化学消毒剂都比较敏感,如5~10的漂白粉、3来苏儿、5石炭酸等均能迅速杀死大肠杆菌;对氯很敏感,对强酸、强碱较敏感,其耐受ph范围一般在43~95。
此外,较能耐受胆盐,能抵抗一些染料(如煌绿等)的抑菌作用,这些特性可应用于选择性培养基。
大肠杆菌一般对常见广谱抗生素敏感,但是不同地区或动物来源的菌株可能会有所差异。由于长期滥用某些抗生素,目前已出现大量的耐药菌株。
【流行病学】
病原性大肠杆菌的许多血清型可引起各种动物发病,其中有些见于多种动物,如o2、o4、o8、o9、o20、o78、o101等。有些则仅见于某类动物,如o45、o60、064、0138、o139、0141、o147、o149、o157等多见于猪;05、o75等多见于马;o1、011、o18、o26、o88等多见于鸡;o15、o26、o49、o92、o103、o128等多见于兔。
根据我国多年来的流行病学调查,不同地区的优势血清型往往有差别,即使在同一地区,不同疫场(群)的优势血清型也不尽相同。
幼龄动物对本病最易感。
猪自出生至断乳期均可发病,仔猪黄痢常发于生后1周以内,以1~3日龄者居多;仔猪白痢多发于生后10~30d,以10~20日龄者居多;猪水肿病和断乳仔猪腹泻主要见于断乳仔猪。
牛出生后10d以内多发。
羊出生后6d至6周多发,有时3~8月龄的羊也有发生。
马出生后2~3d多发。
禽大肠杆菌病最为复杂多变,从孵化期的胚胎到成年家禽都易感,但由气囊感染引起的以气囊炎、心包炎、肝周炎为特征的大肠杆菌病常发生于3~6周龄;而胚胎感染、脐炎、输卵管炎、卵黄性腹膜炎等则发生于其他年龄。
兔多发生于20日龄及断乳前后。
人各年龄段均有发病,但以婴幼儿多发。
患病动物和带菌者是本病的主要传染源,通过粪便排出病菌,散布于外界,污染水源、饲料、空气以及雌性动物的乳头和皮肤,当初生动物吮乳、舐舔或饮食时,经消化道而感染;家禽既可通过消化道,也可通过呼吸道感染,或病菌经入解种蛋裂隙使胚胎发生感染。此外,牛也可经子宫内或脐带感染。人主要通过手或污染的水源、食品、牛奶、饮料及用具等经消化道感染。
本病一年四季均可发生,但犊牛和羔羊多发于冬春舍饲期间。
仔猪发生黄痢时,常波及一窝仔猪的90以上,病死率很高,有的达100;发生白痢时,一窝仔猪发病率可达30~80;发生水肿病或断乳仔猪腹泻时,平均发病率为30~40,水肿病的病死率在50~90,甚至超过90,断乳仔猪腹泻的病死率较低,在未治疗猪群,可达26。
牛、羊发病时呈地方流行性或散发性。
雏鸡发病率可达30~60,病死率可达100。
初生动物未及时吸吮初乳,饥饿或过饱,饲料不良、配比不当或突然改变,气候剧变等易于诱发本病。
大型集约化养殖场动物群体密度过大、通风换气不良、饲管用具及环境消毒不彻底是加速本病流行的因素。
具有呼吸道损伤、免疫抑制等作用的病原体感染更易诱发禽大肠杆菌病。