1、兽医生物制品学-分论 大肠杆菌 小组成员：余兆鸿 罗洪瑶 胡国帅 黄荣浩 第一章第一章 大肠杆菌大肠杆菌 大大肠杆菌是肠杆菌是革革兰氏阴性杆菌兰氏阴性杆菌。多数多数是肠道的是肠道的正常菌群正常菌群，少数少数为为病原菌病原菌。埃希菌属埃希菌属 （Escherichia)Escherichia)埃希菌属有埃希菌属有5 5个种，其中最重要的个种，其中最重要的是大肠埃希菌俗称是大肠埃希菌俗称大肠杆菌大肠杆菌（E.coli)E.coli)，是最常见的临床分离菌。是最常见的临床分离菌。形态特征：形态特征：大肠杆菌大肠杆菌为革兰氏阴性无芽孢的为革兰氏阴性无芽孢的直杆菌，大小直杆菌，大小0.40.40.7um
2、x20.7umx23um3um，两端钝圆，散在或成对，大多数菌两端钝圆，散在或成对，大多数菌株周生鞭毛，但也有无鞭毛或丢失株周生鞭毛，但也有无鞭毛或丢失鞭毛的变异株。鞭毛的变异株。原子力显微镜图片原子力显微镜图片 染色特性：染色特性：碱性碱性染料对本菌有良好着色性，染料对本菌有良好着色性，革兰氏染色法被染成革兰氏染色法被染成红色红色。培养及生化特性：培养及生化特性：本本菌为兼性厌氧菌，菌为兼性厌氧菌，在普通肉汤培养基上生长良好在普通肉汤培养基上生长良好，最适生长温度为最适生长温度为3737，最适生长，最适生长pHpH为为7.27.27.47.4。1 2 3 在在麦康凯琼脂麦康凯琼脂上形成上形成
3、红色菌落红色菌落;在在伊红美蓝琼脂伊红美蓝琼脂上上产生产生黑色黑色带金属带金属闪光闪光的菌落的菌落;在在SSSS琼脂琼脂上一般不生长上一般不生长或生长较差，生长者或生长较差，生长者呈红色。呈红色。在血液琼脂上大肠杆在血液琼脂上大肠杆菌生长茂盛，一些致病性菌株在菌落周围形成菌生长茂盛，一些致病性菌株在菌落周围形成-溶血。溶血。麦康凯培养基 伊红美蓝培养基 血液培养基 本菌能发酵多种碳水化合物产酸产气。本菌能发酵多种碳水化合物产酸产气。大多数菌株可迅速发酵乳糖。大多数菌株可迅速发酵乳糖。约半数菌株约半数菌株不不分解分解蔗糖，几乎蔗糖，几乎均不均不产生硫化氢，产生硫化氢，不不分解尿分解尿素。素。TS
4、ITSI（三糖铁培养基）上反应呈（三糖铁培养基）上反应呈黄色黄色。抗原及血清型抗原及血清型 大肠杆菌抗原主要有大肠杆菌抗原主要有O O、K K和和H H三种。三种。O O抗原抗原：173173种种 K K抗原抗原：103103种种 H H抗原抗原：6060种种 由此，有人认为自然界大肠杆菌的血清型可由此，有人认为自然界大肠杆菌的血清型可高达数万种。高达数万种。鞭毛抗原（鞭毛抗原（H）菌体抗原（菌体抗原（O）K或或Vi抗原抗原 根据对大肠杆菌抗原的鉴定，可用根据对大肠杆菌抗原的鉴定，可用O:K:HO:K:H排列排列表示其血清型（抗原结构式）。表示其血清型（抗原结构式）。如如O8:K23O8:K2
5、3（L L）:Hl9:Hl9，即表示该菌具有，即表示该菌具有O O抗原抗原8 8，L L型型K K抗原抗原2323，H H抗原为抗原为1919。对含有蛋白质性黏附。对含有蛋白质性黏附素抗原的菌株，其黏附素抗原应并列素抗原的菌株，其黏附素抗原应并列K K抗原抗原之后。之后。如如O8:K87O8:K87，K88:Hl9K88:Hl9中中K88K88即为黏附素抗原即为黏附素抗原F4F4。血清型的表示：血清型的表示：致病性致病性 根据毒力因子与发病机制的不同，根据毒力因子与发病机制的不同，GylesGyles认为与认为与动物疾病有关的病原性大肠杆菌可分为动物疾病有关的病原性大肠杆菌可分为五类五类:1
6、1、产肠毒素大肠杆菌产肠毒素大肠杆菌 (ETEC)(ETEC)2 2、产类志贺毒素大肠杆菌产类志贺毒素大肠杆菌 (SLTEC)(SLTEC)3 3、肠致病性大肠杆菌肠致病性大肠杆菌 (EPEC)(EPEC)4 4、败血性大肠杆菌败血性大肠杆菌(SEPEC)(SEPEC)5 5、尿道致病性大肠杆菌尿道致病性大肠杆菌 (UPEC)(UPEC)ETECETEC系一类致人和幼畜系一类致人和幼畜 (初生仔猪、犊牛、羔初生仔猪、犊牛、羔羊及断奶仔猪羊及断奶仔猪)腹泻最常见的病原性大肠杆菌，其腹泻最常见的病原性大肠杆菌，其致病力主要由致病力主要由黏附素性菌毛黏附素性菌毛和和肠毒素肠毒素两类毒力因子两类毒力因
7、子构成，二者密切相关且缺一不可。初生幼畜被构成，二者密切相关且缺一不可。初生幼畜被ETECETEC感染后常因剧烈水样腹泻，发病率和死亡率感染后常因剧烈水样腹泻，发病率和死亡率均很高均很高,如如仔猪黄痢仔猪黄痢 。1 1、产肠毒素大肠杆菌、产肠毒素大肠杆菌 (ETEC)(ETEC)ETEC ETEC 能够引起腹泻，其致病因素主要是定居因子和肠毒素。能够引起腹泻，其致病因素主要是定居因子和肠毒素。ETEC ETEC 不侵入上皮细胞，而是借助定居因子吸附到小肠黏膜不侵入上皮细胞，而是借助定居因子吸附到小肠黏膜表面进行繁殖，并产生一种或多种肠毒素，引起小肠分泌表面进行繁殖，并产生一种或多种肠毒素，引起
8、小肠分泌大量液体，导致机体腹泻。大量液体，导致机体腹泻。产肠毒素大肠杆菌产肠毒素大肠杆菌 ETECETEC 的致病机理的致病机理 粘附素性菌毛粘附素性菌毛系人和动物系人和动物ETECETEC的一类特有菌毛，的一类特有菌毛，因其能粘附于宿主的小肠上皮细胞，故又称其为因其能粘附于宿主的小肠上皮细胞，故又称其为粘附素粘附素或定居因子。迄今，在动物或定居因子。迄今，在动物ETECETEC中已发中已发现的黏附素主要有现的黏附素主要有F4(K88)F4(K88)、F5(K99)F5(K99)、F6(987P)F6(987P)和和F41F41，其次为，其次为F42F42和和F17F17。肠毒素肠毒素是是ET
9、ECETEC在在体内或体外体内或体外生长时产生并分泌到胞外生长时产生并分泌到胞外的一种的一种蛋白质性毒素，蛋白质性毒素，按其对热的耐受性不同可分为不按其对热的耐受性不同可分为不耐热肠毒素耐热肠毒素(LT)(LT)和耐热肠毒素和耐热肠毒素(ST)(ST)二种。在动物二种。在动物ETECETEC中，中，只有猪源只有猪源F4+F4+株能同时产生株能同时产生LTLT和和STST，其他菌株仅产，其他菌株仅产STST。2 2、产类志贺毒素大肠杆菌、产类志贺毒素大肠杆菌(SLTEC)(SLTEC)又称产又称产VeroVero细胞毒素大肠杆菌细胞毒素大肠杆菌 (VTEC)(VTEC)，系一类，系一类在体内或体
10、外生长时可产生类志贺毒素在体内或体外生长时可产生类志贺毒素 的病原性的病原性大肠杆菌。大肠杆菌。在动物，在动物，SLTECSLTEC可致猪的水肿病，可致猪的水肿病，以以头部、肠系头部、肠系膜和胃壁浆液性水肿膜和胃壁浆液性水肿为特征，常伴有共济失调、为特征，常伴有共济失调、麻痹或惊厥等神经症状，发病率较低但致死率很麻痹或惊厥等神经症状，发病率较低但致死率很高。高。引起猪水肿病的引起猪水肿病的SLTECSLTEC两类毒力因子：两类毒力因子：1 1）粘附性菌毛：）粘附性菌毛：在在19901990年年BertschingBertsching等首次报道，从等首次报道，从致猪水肿病的大肠杆菌分离出致猪水肿
11、病的大肠杆菌分离出F18F18，是猪水肿病的，是猪水肿病的SLTECSLTEC菌株的一个重要的毒力因子，它有助于细菌菌株的一个重要的毒力因子，它有助于细菌在猪肠黏膜上皮细胞定居和繁殖。在猪肠黏膜上皮细胞定居和繁殖。2 2）致水肿病）致水肿病2 2型类志贺毒素型类志贺毒素 (SLT(SLT-2e2e或或SLTSLT-2v)2v)：系引：系引起猪水肿病的起猪水肿病的SLTECSLTEC所产生的一种蛋白质性细胞毒所产生的一种蛋白质性细胞毒素。素。微生物学诊断：微生物学诊断：动物致病性大肠杆菌的分离与鉴定程序如下：动物致病性大肠杆菌的分离与鉴定程序如下：几种常见动物大肠杆菌病发病特点几种常见动物大肠杆
12、菌病发病特点 整体看，发病以幼畜为主 仔猪大肠杆菌病 仔猪黄痢 流行特点 主要发生于3日龄左右的乳猪、7日龄以上的乳猪发病极少。往往整窝发病，不仅同窝乳猪都发病，以后继续分娩的乳 猪也几乎都感染发病。环境卫生不好时多发。母猪携带致病性大肠杆菌是发生本病的重要因素。仔猪白痢 流行特点 仔猪的饲养管理不良，猪舍卫生不好，阴冷潮湿气候骤变，母猪的乳汁过稀或过浓时，易发本病。传播速度快；一窝小猪中有一头下痢，若不及时采取措 施，就很快传播。发病日龄：以1020日龄的仔猪发病最多。仔猪水肿病 流行特点 一年四季均可发生，且流行广泛。发病率较低，但死亡率很高。该病呈地方性流行，常限于某些猪场或某窝仔猪，一
13、般不 广泛传播。主要发生于断奶后仔猪，生长快，体况健壮的仔猪常见。主要是通过消化道感染，其次是通过脐部感染，也有部分是通过呼吸道感染。流行特点 发病特点及临床症状 羔羊发生一种以口鼻流沫、呼吸困难和胸膜肺炎为主要特征的疾病。发病的羔羊据统计有121只，病羊多为420日龄的羔羊，死亡54只，死亡率约44.6%，病程短，如不及时治疗，约30min到数小时便死亡。发病的羔羊在刚开始时体温升高，达4142，精神委顿，食欲不振，腹部胀气，继之出现呼吸困难，脉搏快而弱，口流白沫，鼻流黏液，运动失调，卧地磨牙，头弯向一侧，最后在昏迷中死亡，很少见有腹泻病羔。羔羊大肠杆菌病 本病一年四季均可发生，但冬春季节鸡
14、群。主要表现为严重的呼吸道症状，而夏秋季节则以腹泻症状为主。发病范围广，死亡严重，几乎所有的养殖户的肉鸡都受到了大肠杆菌的感染。各日龄肉鸡均易感，但高发病日龄主要集中在以下二个阶段：1025日龄和35日龄以上。发病率为20%40%，平均25%左右，病死率在10%以上。鸡大肠杆菌病 发病特点 由一定血清型(010、085、O101)的大肠杆菌引起,以拉黄、白、红痢和死亡率高为特征的一种急性传染病。兔大肠杆菌病 由于大肠杆菌广泛地分布于自然界，仔兔出生后很短时间即可随乳汁或其他食物进人胃肠道,成为正常菌。新生仔兔在抵抗力降低或发生消化障碍时,就可能引起发病。防治防治 目前国内外已有多种多样预防目前
15、国内外已有多种多样预防幼畜腹泻的实验性或商品化菌苗幼畜腹泻的实验性或商品化菌苗。大肠杆菌生物制品类型：类毒素菌苗 大肠杆菌疫苗（主）乳酸菌微生态制剂（大肠杆菌）大肠杆菌多克隆抗体 等等 大 肠 杆 菌 疫 苗 研 究 进 展 大肠杆菌引起的腹泻已经成为一个全球性的公共卫生问题,无论在发达国家还是发展中国家,都受到广泛关注。目前,该病的防治以药物和疫苗为主,但因药物治疗价格昂贵,而且随着耐药菌株的增多,发展致泻性大肠杆菌疫苗具有特殊的意义。特别是新近出现的DNA疫苗、转基因植物疫苗和ghost疫苗技术为大肠杆菌疫苗的研制提供了许多新的思路,显示出良好的应用前景。目前国内外研制的目标多集中于ETE
16、C和EHEC,有的已进人期或期临床试验阶段。1、ETEC疫苗（2）DNA疫苗 （1）载体疫苗 2、EHEC疫苗（1）多糖结合疫苗（2）亚单位疫苗 3、转基因植物疫苗 4、细菌ghost疫苗 研 究 进 展 载体疫苗多为口服活菌苗,是利用微生物（载体菌多为志贺菌和沙 门氏菌）作载体,将保护性抗原基因重组到质粒上,通过平衡致死系统使其稳定存在于微生物中,或重组到微生物染色体的特定位置上,表达保护性抗原。DNA疫苗 直接将含编码外源蛋白抗原基因的质粒DNA导人机体组织 中表达,被提呈的表达产物,与主要组织相容性复合物(MHC)结合,刺激机体产生相应的抗体和细胞毒性T淋巴细胞(cLT s),分别介导体液免疫和细胞免疫应答,即DNA疫苗。2005年，Piller 等发展了表达大肠杆菌K99fmabriae的转基因大豆，小鼠口服后能产生抗原特异的高水平抗体和CD4+T淋巴细胞。目前的研究重点在于开发出一种能生吃的植物如水果，并且尽量提高蛋白的表达量。现在有人将ETEC的LTB或者霍乱弧菌的CTB基因转入番茄植物中，虽然香蕉是最理想的植物疫苗对象，但是还有待于技术上的突破。大肠杆菌生物制品使用现状