24.3: 胃肠道细菌感染

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学习目标

识别可能导致胃肠道感染的最常见细菌
比较影响胃肠道的特定细菌性疾病的主要特征

各种胃肠道疾病都是由食物的细菌污染引起的。回想一下，食源性疾病可能是由感染或中毒引起的。在这两种情况下，细菌毒素通常都是产生疾病体征和症状的原因。区别在于毒素的产生地。在感染中，微生物菌体被摄入，在肠道中定植，然后产生破坏宿主细胞的毒素。在中毒中，细菌在食物被摄入之前会在食物中产生毒素。无论哪种情况，毒素都会对胃肠道内的细胞（通常是结肠）造成损害。这会导致腹泻或水样大便和腹部绞痛或更严重的痢疾的常见体征和症状。食源性疾病的症状通常还包括恶心和呕吐，这是人体排出有毒物质的机制。

大多数细菌性胃肠道疾病是短暂且具有自限性的；但是，严重腹泻引起的液体流失可能导致脱水，在某些情况下，如果没有适当的治疗，脱水可能致命。对于大多数胃肠道疾病患者，尤其是儿童和婴儿，使用电解质溶液进行口服补液疗法是治疗的重要方面。

葡萄球菌食物中毒

葡萄球菌食物中毒是食物中毒的一种形式。当金黄色葡萄球菌在食物中生长时，它可能会产生肠毒素，摄入后会在一到六小时内引起恶心、腹泻、抽筋和呕吐等症状。在某些严重的情况下，它可能会导致头痛、脱水以及血压和心率的变化。体征和症状在 24 到 48 小时内消失。金黄@@ 色葡萄球菌通常与各种未煮熟或未煮熟的食物有关，包括肉类（例如罐装肉类、火腿和香肠）和乳制品（例如奶酪、牛奶和黄油）。它也常见于手上，可通过卫生条件差，包括洗手不良和使用受污染的食物制备表面（例如砧板）而传播给预制食品。最大的风险是食物留在低于60°C（140°F）的温度下，这会使细菌得以生长。为了安全起见，煮熟的食物通常应重新加热至至少 60 °C（140 °F），大多数生肉应煮至更高的内部温度（图\(\PageIndex{1}\)）。

没有替代文本 — 图\(\PageIndex{1}\)：该图表示与不同食物的冷藏、烹饪和再加热相关的安全内部温度。高于冷藏温度和低于最低烹饪温度的温度可能允许微生物生长，从而增加食源性疾病的可能性。（来源：美国农业部对作品的修改）

至少有 21 种葡萄球菌肠毒素和葡萄球菌肠毒素样毒素可导致食物中毒。肠毒素是对低 pH 值具有抵抗力的蛋白质，允许它们通过胃部。它们具有热稳定性，不会因在 100 °C 的温度下煮沸而破坏。尽管细菌本身可能会被杀死，但仅肠毒素就能导致呕吐和腹泻，尽管其机制尚不完全清楚。至少部分症状可能是由肠毒素起超抗原作用并通过激活T细胞增殖引起强烈的免疫反应引起的。

体征和症状的迅速出现有助于诊断这种食源性疾病。由于毒素无需存在细菌即可引起症状，因此通过鉴定患者食物样本或生物标本（粪便或呕吐物）中的毒素来确认诊断。血清学技术，包括酶联免疫吸附法，也可用于鉴定食物样本中的毒素。

病情通常在24小时内缓解得相对较快，无需治疗。在某些情况下，可能需要在医院进行支持性治疗。

练习\(\PageIndex{1}\)

金黄色葡萄球菌如何导致食物中毒？

志贺菌病（杆菌性痢疾）

当胃肠道疾病与棒状革兰氏阴性细菌志贺氏菌有关时，它被称为杆状痢疾或志贺菌病。感染可能由在胃肠道中定植的痢疾杆菌、S. flexneri、S. boydi i 和/或 S. sonne i 引起。志贺菌病可从手传到口或通过受污染的食物和水传播。最常见的是，它通过粪口途径传播。

志贺氏菌侵入肠道上皮细胞。当它们进入吞噬体时，它们可以逃脱，然后生活在细胞的细胞质中或移动到相邻的细胞。随着生物的繁殖，肠道中具有 Peyer 斑块 M 细胞的上皮细胞和结构可能会溃疡并导致液体流失。经常会出现胃痉挛、发烧和可能含有脓液、粘液和/或血液的水样腹泻。更严重的病例可能导致粘膜溃疡、脱水和直肠出血。此外，患者以后可能会出现溶血尿毒症综合征（HUS），这是一种严重的疾病，其中受损的血细胞在肾脏中积聚并可能导致肾衰竭，或者反应性关节炎，即感染后在多个关节中发展关节炎。患者还可能出现慢性感染后肠易激综合征 (IBS)。

1 型@@ 痢疾杆菌能够产生志贺毒素，该毒素通过与糖鞘脂结合，靶向小肠和大肠中小血管的内皮细胞。一旦进入内皮细胞，毒素就会靶向大型核糖体亚单位，从而影响这些细胞的蛋白质合成。可能导致结肠出血和病变。毒素可以靶向肾脏的肾小球，即肾脏血液过滤开始的血管，从而导致溶血性尿毒综合症。

粪便样本应及时处理，使用血清学或分子技术进行分析。一种常用的方法是对痢疾杆菌进行免疫测定。 （其他可用于鉴定志贺氏菌的方法包括API试纸、Enterotube系统或聚合酶链反应检测。大约70％的患者在粪便样本中存在白细胞和血液 ¹（图\(\PageIndex{2}\)）。严重病例可能需要环丙沙星和阿奇霉素等抗生素，但由于耐药性越来越普遍，因此必须谨慎开处方。

小型圆形红细胞和较大和较深的白细胞的显微照片。 — 图\(\PageIndex{2}\)：在这张志贺菌病患者粪便样本的显微照片中可以看到红细胞和白细胞。

练习\(\PageIndex{2}\)

比较和对比志贺氏菌感染和中毒。

沙门氏菌病

沙门氏菌胃肠炎，也称为沙门氏菌病，由棒状革兰氏阴性细菌沙门氏菌引起。 肠杆菌和邦戈里氏杆菌这两种物种会导致人类疾病，但肠道梭菌是最常见的。 肠杆菌最常见的血清型是肠炎和伤寒。我们将分别讨论由血清型 Typhi 和 Paratyphi A 引起的伤寒。在这里，我们将重点介绍由其他血清型引起的沙门氏菌病。

沙门氏菌是许多人正常肠道微生物群的一部分。但是，沙门氏菌病是由外源性病原体引起的，感染的发生取决于血清型、接种物的大小和宿主的整体健康状况。感染是由摄入受污染的食物、处理蛋壳或接触某些动物引起的。 沙门氏菌是家禽微生物群的一部分，因此接触生鸡蛋和生家禽会增加感染风险。彻底洗手和煮熟食物可大大降低传播风险。 沙门氏菌可以长时间冷冻存活，但无法在高温下存活。

一旦细菌被摄入，它们就会在肠道内繁殖，并通过 M 细胞穿透上皮粘膜细胞，在那里它们会继续生长（图\(\PageIndex{3}\)）。它们引发炎症过程和液体分泌过多。一旦进入体内，它们就可以在巨噬细胞的吞噬体内持续存在。 沙门氏菌可以穿过上皮细胞膜进入血液和淋巴系统。某些沙门氏菌菌株还会产生肠毒素，可导致中毒。

感染者会出现发热、恶心、腹部绞痛、呕吐、头痛和腹泻。这些体征和症状通常持续几天到一周。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的数据，每年有100万例病例，每年有380人死亡。 ² 但是，由于该病通常是自限性的，因此许多病例没有报告给医生，总体发病率可能被低估了。诊断包括培养，然后进行血清分型，必要时进行DNA指纹识别。向疾病预防控制中心报告阳性结果。当检测到异常血清型时，样本将被送往疾病预防控制中心进行进一步分析。血清分型对于确定治疗很重要。通常使用口服补液疗法。仅建议对严重病例使用抗生素。当需要抗生素时，例如免疫功能低下的患者，建议使用氟喹诺酮类、第三代头孢菌素和氨苄西林。抗生素耐药性是一个严重的问题。

由纤维结合的棒状细胞的显微照片。 — 图\(\PageIndex{3}\)：沙门氏菌通过触发机制重组宿主细胞的细胞骨架进入肠道上皮细胞。（来源：美国国立卫生研究院对作品的修改）

伤寒

肠杆菌的某些血清型，主要是血清型 Typhi（S. typ hi），还有副伤寒，会导致一种更严重的沙门氏菌病，称为伤寒。这种严重疾病未经治疗的死亡率为10％，会导致高烧、身体疼痛、头痛、恶心、嗜睡和可能的皮疹。

有些人携带伤寒杆菌时没有出现体征或症状（称为无症状携带者），并不断将其从粪便中排出。这些携带者的胆囊或肠道上皮中通常含有细菌。食用被这些粪便污染的食物或水的人可能会被感染。

伤寒杆菌穿透肠粘膜，在巨噬细胞内生长，并通过人体运输，最明显的是输送到肝脏和胆囊。最终，巨噬细胞会裂解，将伤寒杆菌释放到血液和淋巴系统中。肠道溃疡和穿孔可能导致死亡。播散性疾病可能出现各种并发症，例如肺炎和黄疸。

伤寒杆菌有沙门氏菌致病岛（SPI），其中含有其许多毒性因子的基因。重要的伤寒毒素的两个例子是Vi抗原（编码用于胶囊生产）和嵌合A2B5毒素，后者会导致伤寒急性期的许多体征和症状。

临床检查和培养用于诊断。细菌可以从粪便、尿液、血液或骨髓中培养出来。血清学（包括酶联免疫吸附法）用于鉴定致病性最高的菌株，但需要通过DNA测试或培养进行确认。也可以使用聚合酶链反应检测，但尚未广泛使用。

推荐的抗生素治疗包括氟喹诺酮类、头孢曲松和阿奇霉素。个人必须格外小心，避免在治疗期间感染他人。伤寒可以通过为前往世界常见地区旅行的人接种疫苗来预防。

练习\(\PageIndex{3}\)

为什么血清分型在沙门氏菌感染和伤寒中特别重要？

伤寒玛丽

玛丽·马隆是爱尔兰移民，20世纪初在纽约当过厨师。从1900年到1907年，马隆在许多不同的家庭工作了七年，在不知不觉中将疾病传播给了每个家庭中的居民。 1906年，一个家庭聘请了伤寒流行病专家乔治·索珀来确定家庭疾病的原因。最终，索珀找到了马隆，并将22例伤寒病例与她直接联系起来。他发现马隆是伤寒的携带者，但自己对伤寒免疫。尽管之前已发现活跃携带者，但这是首次发现无症状的感染携带者。

因为她自己从未生过病，所以马隆发现很难相信自己会成为这种疾病的根源。她之所以逃离索珀和当局，是因为她不想被隔离或被迫放弃自己的职业，对于有她背景的人来说，这份工作的薪水相对较高。但是，马隆最终被抓获并关押在布朗克斯区的一个隔离设施中，她一直待在那里，直到1910年，纽约卫生部门在她再也不会处理食物的情况下释放了她。不幸的是，马隆没有遵守规定，她很快又开始当厨师了。在开始出现导致两人死亡的新病例之后，当局再次找到了她并将她送回隔离区，她在那里又呆了23年，直到1938年去世。流行病学家能够直接追踪到马隆的51例伤寒病例和3例死亡，马隆被人们毫不客气地记得是 “伤寒玛丽”。

伤寒玛丽病例与医疗保健行业有直接关系。以美国护士卡西·希科克斯为例，他在2014年疫情期间曾在西非治疗埃博拉患者。回到美国后，Hickox违背自己的意愿被隔离了三天，后来发现她没有感染埃博拉。 Hickox 强烈反对隔离。在英国报纸《卫报》上发表的一篇社论中，3 Hickox认为，隔离疾病检测结果未呈阳性的无症状卫生保健工作者不仅会阻止这些人从事自己的职业，而且会阻止其他人自愿工作疾病肆虐的地区，急需卫生保健工作者。

像玛丽·马隆这样的人有责任改变自己的行为以保护他人？当一个人认为自己没有风险，而其他人认为自己有风险时会发生什么？如果你穿上马隆的鞋子，被安置在你认为没有必要的隔离区，而牺牲了自己的自由，甚至可能牺牲了你的职业生涯，你会有什么反应？你肯定被感染了有关系吗？

大肠杆菌感染

革兰氏阴性杆大肠埃希氏菌是结肠正常微生物群的常见成员。尽管绝大多数大肠杆菌菌株是有用的共生细菌，但有些可能具有致病性，可能导致危险的腹泻病。致病菌株具有额外的毒力因子，例如促进结肠定植或可能产生毒素的 1 型纤维（参见细菌和病毒病原体的毒力因子）。这些毒力因子是通过水平基因转移获得的。

如果细菌从胃肠道传播，则可能导致肠外疾病。尽管这些细菌可以在人与人之间传播，但它们通常是通过受污染的食物或水获得的。 大肠杆菌有六个公认的致病组，但我们将重点介绍最常通过食物和水传播的四个致病组。

肠毒素大肠杆菌（ETEC），也称为旅行者腹泻，会导致腹泻病，在欠发达国家很常见。在墨西哥，ETEC感染被称为蒙特祖玛的复仇。摄入受污染的食物或水后，感染者会出现水样腹泻、腹部绞痛、不适（一种不适感）和低烧。 ETEC 会产生类似于霍乱毒素的耐热肠毒素，以及称为定植因子的粘附素，帮助细菌附着在肠壁上。一些 ETEC 菌株还会产生不耐热的毒素。该病通常相对较轻且具有自限性。诊断包括培养和聚合酶链反应。如果需要，使用氟喹诺酮类、强力霉素、利福昔明和甲氧苄啶-磺胺甲恶唑（TMP/SMZ）进行抗生素治疗可能会缩短感染时间。但是，抗生素耐药性是一个问题。

肠侵入性大肠杆菌（EIEC）与志贺菌病非常相似，包括其细胞内侵入肠道上皮组织的发病机制。这种细菌携带一个参与上皮细胞渗透的大型质粒。这种疾病通常是自限性的，其症状包括水样腹泻、寒战、抽筋、不适、发烧和痢疾。培养和聚合酶链反应检测可用于诊断。不建议使用抗生素治疗，因此如果需要，可使用支持疗法。

肠致病性大肠杆菌（EPEC）可能导致潜在的致命腹泻，尤其是在婴儿和欠发达国家的婴儿中。发烧、呕吐和腹泻会导致严重脱水。这些大肠杆菌注射一种附着在肠道上皮细胞表面的蛋白质（Tir），并触发宿主细胞肌动蛋白从微绒毛到基座的重排。 Tir也恰好是Intimin的受体，Intimin是一种由EPEC产生的表面蛋白，因此允许大肠杆菌 “坐在” 基座上。这种基座形成所必需的基因编码在肠细胞消失（LEE）致病岛的轨迹上。与ETEC一样，诊断涉及培养和聚合酶链反应。治疗方法与 ETEC 的治疗方法类似。

最危险的菌株是肠出血性大肠杆菌（EHEC），它们是能够引起流行病的菌株。特别是，O157: H7菌株是最近几次疫情的原因。回想一下，O 和 H 是指有助于致病性并触发宿主免疫反应的表面抗原（“O” 指脂多糖的 O 侧链，“H” 指鞭毛）。与EPEC类似，EHEC也可以形成基座。 EHEC 还会产生一种类似志贺的毒素。由于已经对这种细菌的基因组进行了测序，因此已知志贺毒素基因很可能是通过转导（水平基因转移）获得的。志贺毒素基因源自志贺氏痢疾杆菌。来自先前感染志贺氏菌的噬菌体的预言整合到大肠杆菌的染色体中。志贺样毒素通常被称为 verotoxin。

EHEC 可导致从相对轻微到危及生命的疾病。症状包括血性腹泻伴严重抽筋，但没有发烧。尽管它通常具有自限性，但它可能导致出血性结肠炎和大量出血。一种可能的并发症是溶血性尿毒综合征。诊断涉及培养，通常使用MacConKey和山梨醇琼脂来区分不发酵山梨醇的大肠杆菌O157：H7和其他毒性较小的可以发酵山梨糖醇的大肠杆菌菌株。

也可以使用血清学分型或聚合酶链反应检测，以及志贺毒素的基因检测。为了区分EPEC和EHEC，因为它们都在肠道上皮细胞上形成基座，因此有必要测试编码志贺样毒素和LEE的基因。 EPEC 和 EHEC 都有 LEE，但 EPEC 缺少志贺毒素的基因。不建议使用抗生素治疗，抗生素治疗可能会使溶血性尿毒综合征恶化，因为细菌被杀死时会释放毒素，因此必须使用支持疗法。表\(\PageIndex{1}\)总结了四个最常见的病原体的特征。

表\(\PageIndex{1}\)：大肠杆菌的一些致病组
群组	毒力因子和基因	体征和症状	诊断测试	治疗
产生肠毒素的大肠杆菌 (ETEC)	热稳定肠毒素类似于霍乱毒素	相对较轻的水样腹泻	培养，聚合酶链反应	自限性；必要时可使用氟喹诺酮类、强力霉素、利福昔明、TMP/SMZ；抗生素耐药性是个问题
肠侵入性大肠杆菌 (EIEC)	Inv（侵入性质粒）基因	相对轻微的水样腹泻；可能出现痢疾或炎症性结肠炎	培养、聚合酶链反应；inv 基因检测；用于区分志贺氏菌的其他检测	仅支持治疗；不推荐使用抗生素
肠致病性大肠杆菌 (EPEC)	肠细胞消失 (LEE) 致病岛轨迹	严重发烧、呕吐、非血性腹泻、脱水；可能致命	培养、聚合酶链反应；检测缺乏 Shiga 样毒素基因的 LEE	自限性；必要时可使用氟喹诺酮类、强力霉素、利福昔明（TMP/SMZ）；抗生素耐药性是个问题
肠出血性大肠杆菌 (EHEC)	Verotoxin	可能是轻度或非常严重；血性腹泻；可能导致 HUS	培养；在 MacConkey 琼脂上涂上山梨醇琼脂，因为它不发酵山梨糖醇；聚合酶链反应检测含有 Shiga 样毒素基因的 LEE	不推荐使用抗生素，因为存在溶血性尿毒综合征的风险

练习\(\PageIndex{4}\)

将感染的毒力因子和体征与症状与四个主要大肠杆菌组进行比较和对比。

霍乱和其他弧菌

胃肠道疾病霍乱是一种严重的感染，通常与卫生条件差有关，尤其是在自然灾害之后，因为它通过受污染的水和食物传播，这些食物没有加热到足以杀死细菌的高温。它是由霍乱弧菌血清型 O1 引起的，霍乱弧菌是一种革兰氏阴性的鞭毛细菌，呈曲棒（弧菌）的形状。根据疾病预防控制中心的数据，霍乱每年估计造成300万至500万例病例和10万人死亡。 ⁴

由于霍乱杆菌会被胃酸杀死，因此需要相对较大的剂量才能使少数微生物细胞存活到肠道并引起感染。运动细胞穿过肠道的粘液层，在那里它们附着在上皮细胞上并释放霍乱肠毒素。该毒素是一种通过腺苷酸环化酶具有活性的 A-B 毒素（参见细菌和病毒病原体的毒力因子）。在肠道细胞内，环AMP（cAMP）水平升高，这会激活氯化物通道并导致离子释放到肠腔中。管腔中渗透压的增加会导致水也进入管腔。当水和电解质离开人体时，它会导致快速脱水和电解质失衡。腹泻非常严重，通常被称为 “稻水便”，患者被安置在婴儿床上，上面有一个洞，以监测体液流失情况（图\(\PageIndex{4}\)）。

霍乱是通过采集粪便样本并培养弧菌来诊断的。这些细菌的氧化酶呈阳性，在 MacConKey 琼脂上显示出非乳糖发酵反应。革兰氏阴性乳糖发酵罐会产生红色菌落，而非发酵罐会产生白色/无色菌落。革兰氏阳性细菌不会在 MacConkey 上生长。乳糖发酵通常用于病原体鉴定，因为正常微生物群通常发酵乳糖，而病原体不发酵。 霍乱杆菌也可以在柠檬酸硫酸盐胆汁盐蔗糖（TCBS）琼脂上培养，蔗糖（TCBS）琼脂是弧菌属的选择性和差异培养基，可产生明显的黄色菌落。

霍乱可能是自限性的，治疗包括补液和电解质补充。尽管通常不需要抗生素，但它们可用于治疗严重或播散性疾病。推荐使用四环素，但可以使用强力霉素、红霉素、奥氟沙星、环丙沙星和 TMP/SMZ。最近的证据表明，阿奇霉素也是一种不错的一线抗生素。良好的卫生条件——包括适当的污水处理、清洁的烹饪用品和纯净的饮用水——对于预防感染很重要（图\(\PageIndex{4}\)）

a) 有人从肮脏的水道取水的照片。 B) 睡在婴儿床里的人的照片。 C) 长度为 1 微米的棒状电池的显微照片。 — 图\(\PageIndex{4}\)：(a) 霍乱疫情通常发生在卫生条件差的地区，或者发生破坏卫生基础设施的自然灾害之后。 (b) 在海地的一家霍乱治疗中心，患者正在接受静脉注射液以对抗这种疾病的脱水影响。他们经常躺在婴儿床上，上面有一个洞，下面有一个水桶，以便监测液体流失。 (c) 这张扫描电子显微照片显示*霍乱弧菌*。（来源 a，b：修改疾病控制与预防中心的工作；来源 c：修改疾病控制与预防中心珍妮丝·卡尔的工作）

霍乱不是唯一可能导致疾病的弧菌。 副溶血杆菌与食用受污染的海鲜有关，会导致胃肠道疾病，其体征和症状包括水样腹泻、恶心、发热、发冷和腹部绞痛。这些细菌产生热稳定的溶血素，导致痢疾和可能的播散性疾病。它有时还会导致伤口感染。 副溶血杆菌是使用血液、粪便或伤口培养物诊断的。与霍乱杆菌一样，选择性培养基（尤其是三氯联苯琼脂）效果很好。四环素和环丙沙星可用于治疗严重病例，但通常不需要抗生素。

创@@ 伤弧菌存在于温暖的海水中，与霍乱弧菌不同，它与恶劣的卫生条件无关。这些细菌可以在生的海鲜中找到，摄入会导致胃肠道疾病。有开放性皮肤伤口、暴露于高浓度病原体的水中的个人也可能获得这种疾病。在某些情况下，感染会扩散到血液并导致败血症。皮肤感染可导致水肿、瘀斑（由于出血导致皮肤变色）和脓肿。患有基础疾病的患者的死亡率很高，约为50％。对于患有慢性肝病或其他免疫缺陷的人来说，这尤其令人担忧，因为健康的免疫系统通常可以防止感染的发展。 创伤杆菌是通过从粪便样本、血液样本或皮肤脓肿中培养病原体来诊断的。成人患者接受强力霉素与第三代头孢菌素或氟喹诺酮类药物联合治疗，儿童接受TMP/SMZ治疗。

另外两种弧菌，Aeromonas Hydrophila 和 P lesiomonas shigelloides，也与海洋环境和生海鲜有关；它们也可能导致胃肠炎。像 V. vulnificus 一样，亲水杆菌更常与伤口感染有关，通常是水中感染的伤口。在某些情况下，它还可能导致败血症。其他种类的气单胞菌可能导致疾病。如果在受污染的食物或水中摄入 P. shigelloides，有时会导致更严重的全身性感染。培养可用于诊断嗜水杆菌和志贺洛德氏杆菌感染，通常不需要抗生素治疗。必要时，四环素和环丙沙星以及其他抗生素可用于治疗嗜水杆菌，氟喹诺酮类和甲氧苄啶是治疗志贺毒杆菌的有效方法。

练习\(\PageIndex{5}\)

霍乱杆菌感染如何导致快速脱水？

空肠弯曲杆菌胃肠炎

弯曲杆菌是革兰氏阴性、螺旋或弯曲细菌的一个属。它们可能有一两个鞭毛。 空肠弯曲杆菌胃肠炎是一种弯曲杆菌病，是一种由空肠弯曲杆菌引起的广泛疾病。主要的传播途径是通过在屠宰过程中受到污染的家禽。处理生鸡反过来会污染烹饪表面、器具和其他食物。未经巴氏消毒的牛奶或受污染的水也是潜在的传播媒介。在大多数情况下，这种疾病是自限性的，包括发烧、腹泻、抽筋、呕吐，有时还包括痢疾。有时会出现更严重的体征和症状，例如菌血症、脑膜炎、胰腺炎、胆囊炎和肝炎。它还与自身免疫性疾病有关，例如吉兰-巴雷综合征，这是一种神经系统疾病，发生在一些感染后并导致暂时性瘫痪。感染后也可能发生溶血性尿毒综合症。许多菌株的毒性是溶血素的产生和弯曲杆菌细胞致死膨胀毒素（CDT）的存在的结果，弯曲杆菌是一种强大的脱氧核糖核酸酶（DNase），会不可逆转地破坏宿主细胞 DNA。

诊断涉及在特殊条件下进行培养，例如温度升高、氧气张力低，以及通常在培养基中补充抗菌剂。这些细菌应在选择性培养基（例如Campy CV、木炭选择性培养基或头孢哌酮炭脱氧胆酸琼脂）上培养，并在微气条件下在42°C下孵育至少72小时。通常不需要抗生素治疗，但可以使用红霉素或环丙沙星。

消化性溃疡

革兰氏阴性细菌幽门螺杆菌能够耐受人类胃的酸性环境，并且已被证明是消化性溃疡（胃溃疡或十二指肠溃疡）的主要原因。这种细菌还与胃癌风险增加有关（图\(\PageIndex{5}\)）。根据疾病预防控制中心的数据，大约三分之二的人口感染了幽门螺杆菌，但只有不到20％的人有患溃疡或胃癌的风险。 幽门螺杆菌存在于大约 80% 的胃溃疡和 90% 以上的十二指肠溃疡中。 ⁵

幽门螺杆菌使用 pili 在胃中定植上皮细胞。这些细菌会产生尿素酶，尿素酶刺激免疫反应并产生氨气，中和胃酸，从而提供更温馨的微环境。感染会损害胃壁细胞，包括那些通常会产生保护性粘液的细胞，这些粘液充当组织和胃酸之间的屏障。结果，出现炎症（胃炎），溃疡可能会慢慢发展。溃疡的形成也可能由毒素活性引起。据报道，50％的幽门螺杆菌临床分离株在体外具有可检测的外毒素活性水平。 ⁶ 这种毒素 vacA 可诱导宿主细胞形成液泡。 VacA 与其他细菌毒素没有初级序列同源性，在小鼠模型中，毒素基因的存在、毒素的活性和胃上皮组织损伤之间存在相关性。

体征和症状包括恶心、食欲不振、腹胀、打嗝、体重减轻。溃疡出血可能会导致大便变黑。如果不提供治疗，溃疡可能会变得更深，可能涉及更多的组织，并可能发生胃穿孔。由于穿孔会使消化酶和酸泄漏到体内，因此这是一种非常严重的疾病。

显示胃壁的示意图。最底层是含有红细胞、中性粒细胞和单核细胞的血管。顶部是一层波浪状的上皮细胞，上皮细胞被粘液覆盖。健康的胃上皮被一层粘液包裹。幽门螺杆菌定植上皮细胞并减少粘液的产生。胃酸会导致溃疡的形成。健康衬里的图像显示出光滑的粉红色区域，溃疡被视为衬里中的白点。 — 图\(\PageIndex{5}\)：*幽门螺杆菌*感染会减少粘液产生并导致消化性溃疡。（信用左上角照片：对 “Santhosh Thomas” /YouTube 作品的修改；信用右上角照片：Moriya M、Uehara A、Okumura T、Miyamoto M 和 Kohgo Y 的作品修改）

要诊断幽门螺杆菌感染，有多种方法可供选择。在呼气测试中，患者吞下放射性标记的尿素。如果幽门螺杆菌存在，细菌会产生尿素酶来分解尿素。这种反应会产生放射性标记的二氧化碳，可以在患者的呼吸中检测到这种二氧化碳。血液检测也可用于检测幽门螺杆菌的抗体。细菌本身可以通过粪便检查或胃壁活检来检测。

抗生素可用于治疗感染。但是，幽门螺杆菌的独特之处在于美国食品药品监督管理局的建议是使用三联疗法。目前的方案是使用奥美拉唑、阿莫西林和克拉霉素（OAC）治疗10天；亚水杨酸铋、甲硝唑和四环素（BMT）治疗14天；或兰索拉唑、阿莫西林和克拉霉素（LAC）治疗10或14天。奥美拉唑、亚水杨酸铋和兰索拉唑不是抗生素，而是用来降低酸含量，因为幽门螺杆菌更喜欢酸性环境。

尽管治疗通常很有价值，但根除幽门螺杆菌也有风险。感染幽门螺杆菌实际上可以预防某些癌症，例如食管腺癌和胃食管反流病。 ⁷ ⁸

练习\(\PageIndex{6}\)

幽门螺杆菌是如何引起消化性溃疡的？

产气荚膜梭状芽孢杆菌胃肠炎

产气@@ 荚膜梭状芽孢杆菌胃肠炎是一种通常较轻的食源性疾病，与未煮熟的肉类和其他食物有关。产气@@ 荚膜梭菌是一种革兰氏阳性、棒状、形成内孢子的厌氧细菌，耐高温和低温。在高温下，细菌会形成内孢子，在食物或肠道内迅速发芽。 A型菌株引起的食物中毒很常见。这种菌株总是产生肠毒素，有时也存在于其他菌株中，从而导致抽筋和腹泻的临床症状。一种更严重的疾病，称为猪铃或坏死性肠炎，会导致出血、疼痛、呕吐和腹胀。可能导致肠道坏疽。这种形式的死亡率很高，但在美国很少见。

诊断包括使用分子生物学技术（毒素基因的聚合酶链反应检测）或免疫学技术（ELISA）检测粪便样本中的产气荚膜梭菌毒素。在食物或粪便样本中也可能检测到细菌本身。治疗包括补液疗法、电解质置换和静脉注射液。不推荐使用抗生素，因为它们会破坏肠道中微生物群的平衡，并且有人担心抗生素耐药性。这种疾病可以通过正确处理和烹饪食物来预防，包括立即在足够低的温度下冷藏以及将食物煮至足够高的温度。

艰难梭菌

艰难梭菌是一种革兰氏阳性棒，可以是共生细菌，是健康个体正常微生物群的一部分。当正常微生物群因长期使用抗生素而受到破坏时，它可能允许这种细菌过度生长，从而导致艰难梭菌引起的与抗生素相关的腹泻。与抗生素相关的腹泻也可以被视为医院疾病。 艰难梭菌感染风险最大的患者是免疫功能低下、在医疗机构待了很长时间、年龄较大、最近服用过抗生素、做过胃肠道手术或使用质子泵抑制剂的患者，这些抑制剂会降低胃酸和允许艰难梭菌增殖。由于该物种可以形成内孢子，因此它可以在恶劣的条件下在环境中长时间存活，这在医疗机构中是一个相当值得关注的问题。

这种细菌产生两种毒素：艰难梭菌毒素 A（tcDA）和艰难梭菌毒素 B（tcdB）。这些毒素会使小型 GTP 结合蛋白失活，导致肌动蛋白凝结和细胞四舍五入，然后导致细胞死亡。感染始于局灶性坏死，然后由渗出物引起溃疡，可发展为假膜性结肠炎，包括结肠发炎和含有死亡上皮细胞和白细胞的纤维蛋白假膜的形成（图\(\PageIndex{6}\)）。可能导致水样腹泻、脱水、发烧、食欲不振和腹痛。可能发生结肠穿孔，导致败血症、休克和死亡。 艰难梭菌还与早产儿坏死性小肠结肠炎和与癌症疗法相关的中性粒细胞减少性小肠结肠炎有关。

显示胃壁的示意图。最底层是含有红细胞、中性粒细胞和单核细胞的血管。顶部是一层波浪状的上皮细胞，上皮细胞被粘液覆盖。粘液上可以看到各种细菌（不同的形状和颜色表示不同的物种）。在一个区域中有一群标为艰难梭菌的棒状细胞，它们会释放出标有 tcdA 和 tcdB 的小点。它们会产生假膜，在被破坏的上皮细胞上方肿胀。作为回应，释放了中性粒细胞和单核细胞。 — 图\(\PageIndex{6}\)：当正常微生物群被破坏时，*艰难梭菌*能够在结肠粘膜中定植。毒素 tcDA 和 tcdB 会触发免疫反应，中性粒细胞和单核细胞从血液迁移到感染部位。随着时间的推移，炎症和死细胞会导致假膜的发育。（信用显微照片：美国疾病控制与预防中心珍妮丝·卡尔对作品的修改）

通过考虑患者病史（例如抗生素暴露情况）、临床表现、影像学、内窥镜检查、实验室检查和其他可用数据进行诊断。检测粪便样本中的毒素用于确认诊断。尽管培养是首选，但在临床实践中却很少实用，因为这种细菌是一种专用的厌氧菌。在分子分析方面，包括聚合酶链反应在内的核酸扩增测试被认为优于酶联免疫吸附检测。

常规治疗的第一步是停止使用抗生素，然后通过电解质替代和液体提供支持性治疗。如果艰难梭菌的诊断得到证实，甲硝唑是首选的治疗方法。万古霉素也可以使用，但应保留给甲硝唑无效或符合其他标准（例如，10岁以下、怀孕或对甲硝唑过敏）的患者。

一种新的治疗方法称为粪便移植，其重点是恢复肠道微生物群以对抗感染。在此过程中，健康的人捐赠粪便样本，该样本与盐水混合，然后通过结肠镜检查、内窥镜检查、乙状结肠镜检查或灌肠移植给接受者。据报道，该手术在解决艰难梭菌感染方面成功率超过90％。 ⁹

练习\(\PageIndex{7}\)

抗生素的使用如何导致艰难梭菌感染？

蜡样芽孢杆菌引起的食源性疾病

蜡样@@ 芽孢杆菌常见于土壤中，是一种革兰氏阳性内孢子形成细菌，有时会导致食源性疾病。 B. cereus endospores 可以在烹饪后存活下来，并在食物加热后在食物中产生肠毒素；疾病通常发生在室温下放置太长时间的大米和其他预制食物之后。体征和症状在摄入后几个小时内出现，包括恶心、疼痛和腹部绞痛。 蜡样芽孢杆菌会产生两种毒素：一种引起腹泻，另一种引起呕吐。有时会出现更严重的体征和症状。

诊断可以通过从粪便样本或呕吐物和未食用的受感染食物中分离出细菌来完成。治疗包括补液和支持疗法。通常不需要抗生素，因为这种疾病通常相对较轻并且是由毒素活性引起的。

耶尔森氏菌引起的食源性疾病

耶尔森氏菌最出名的是鼠疫耶尔森菌，这是一种引起鼠疫的革兰氏阴性棒。但是，小肠结肠炎和假结核杆菌可引起胃肠炎。感染通常通过粪口途径传播，摄入被粪便污染的食物或水。由于其内毒素和外毒素（肠毒素和细胞毒素坏死因子）的活性，也可能导致中毒。这种疾病通常相对较轻且具有自限性。但是，婴儿可能会出现严重的腹泻和痢疾。在成人中，感染可以扩散并引起并发症，例如反应性关节炎、甲状腺疾病、心内膜炎、肾小球肾炎、眼部炎症和/或结节性红斑。在极少数情况下可能出现菌血症。

通常通过检测粪便样本中的细菌来进行诊断。样本也可以从其他组织或体液中获取。治疗通常是支持性的，包括补液，不使用抗生素。如果存在菌血症或其他全身性疾病，则可以使用抗生素，例如氟喹诺酮类、氨基糖苷类、强力霉素和甲氧苄啶-磺胺甲恶唑。恢复可能需要长达两周的时间。

练习\(\PageIndex{8}\)

比较和对比由蜡样芽孢杆菌和耶尔森菌引起的食源性疾病。

胃肠道细菌感染

胃肠道的细菌感染通常发生在被污染的食物或水中摄入细菌或细菌毒素时。毒素和其他毒性因子会产生胃肠道炎症和腹泻和呕吐等一般症状。细菌性胃肠道感染在严重程度和治疗方面可能差异很大。有些可以用抗生素治疗，但在其他情况下，抗生素可能对抗毒素无效，如果它们危害胃肠道微生物群，甚至适得其反。找\(\PageIndex{7}\)\(\PageIndex{8}\)出常见细菌性胃肠道感染的主要特征。

表标题为：胃肠道细菌感染（续）。专栏：疾病、病原体、体征和症状、传播、诊断测试、抗菌药物。消化性溃疡；幽门螺杆菌；恶心、腹胀、打嗝、食欲不振、体重减轻、胃穿孔、大便中有血；正常菌群，也可以通过唾液、粪口途径通过受污染的食物和水获得；呼气测试、血液中抗体的检测、粪便中的细菌检测样本或胃活检；阿莫西林、克拉霉素甲硝唑、四环素、兰索拉唑；抗酸剂也可以与抗生素联合使用。沙门氏菌病；肠道沙门氏菌，血清型肠炎；发热、恶心、呕吐、腹部绞痛、头痛、腹泻；可能对婴儿致命；摄入受污染的食物、处理蛋壳或受污染的动物培养、血清分型和 DNA 指纹识别；一般不推荐；氟喹诺酮类，氨苄西林，其他用于免疫功能低下的患者。志贺氏菌痢疾；志贺氏痢疾、S. flexneri、S. boydii 和 S. sonnei；腹部绞痛、发热、腹泻、痢疾；可能的并发症：反应性关节炎和溶血尿毒症综合征；通过受污染的食物和水进行粪便口服；测试粪便样本中是否存在血液和白细胞；对痢疾杆菌进行培养、聚合酶链反应、免疫分析；环丙沙星、阿奇霉素。葡萄球菌食物中毒；金黄色葡萄球菌；快速发作的恶心、腹泻、呕吐持续 24-48 小时；可能出现脱水以及血压和心率变化；摄入受葡萄球菌肠毒素污染的生或未煮熟的肉类或奶制品；ELISA 用于检测肠道毒素未吃过的食物、粪便或呕吐物；无。伤寒；肠道杆菌，伤寒或副伤寒亚型疼痛、头痛、恶心、嗜睡、腹泻或便秘、可能出现皮疹；致命的肠道穿孔可能发生粪口途径；可能由无症状携带者传播；血液、粪便或骨髓培养、血清学检测；聚合酶链反应测试何时可用；氟喹诺酮类、头孢曲松、阿奇霉素；提供预防性疫苗。耶尔森氏菌感染；小肠结肠炎耶尔森菌、假结核杆菌；通常是轻度腹泻和腹部绞痛；在某些情况下，可能出现菌血症，导致严重的并发症；粪口途径，通常是通过受污染的食物或水测试粪便样本、组织、体液；通常没有；氟喹诺酮类，氨基糖苷类，其他用于全身性感染。 — 图\(\PageIndex{8}\)：胃肠道细菌感染（续）。

临床重点：第 2 部分

在医院里，Carli的医生开始思考她严重胃肠道不适的可能原因。一种可能性是食物中毒，但她家中没有其他人生病。医生问卡利前一天吃了什么；她妈妈说她午餐吃了鸡蛋，而且可能有点没煮熟。医生采集了 Carli 的粪便样本，作为检查的一部分，将其送去实验室检测。她怀疑 Carli 可能患有细菌或病毒性胃肠炎，但她需要知道病因才能开出适当的治疗方案。

在实验室中，技术人员通过显微镜在卡利的粪便样本中发现了革兰氏阴性杆菌。他们还建立了细菌的纯培养物，并对其进行了抗原分析。该测试表明，病原体是沙门氏菌。

练习\(\PageIndex{9}\)

医生现在该怎么做才能治疗 Carli？

关键概念和摘要

胃肠道疾病的主要原因包括沙门氏菌属、葡萄球菌属、幽门螺杆菌、产气荚膜梭菌、艰难梭菌、蜡样芽孢杆菌和耶尔森氏菌。
艰难梭菌是医院获得性感染的重要原因。
霍乱@@ 弧菌会导致霍乱，霍乱可能是一种严重的腹泻病。
不同的大肠杆菌菌株，包括 ETE C、EPE C、E IEC 和 EHEC，会导致不同程度的严重程度不同的疾病。
幽门螺杆菌与消化性溃疡有关。
肠道沙门氏菌血清型可导致伤寒，这是一种比沙门氏菌病更严重的疾病。
补液和其他支持疗法通常用作一般疗法。
在治疗抗生素耐药性感染时，需要谨慎使用抗生素，以降低引起艰难梭菌感染的风险。

脚注

1 Jaya Sureshbabu。 “志贺氏菌感染检查。” Medscape。 2016 年 6 月 28 日更新。 http://emedicine.medscape.com/article/968773-workup。
2 疾病控制与预防中心。 沙门氏菌。已于 2016 年 8 月 25 日更新。 https://www.cdc.gov/salmonella。
3 Kaci Hickox。 “别再叫我'埃博拉护士'了。” 《卫报》。 2014 年 11 月 17 日。www.theguardian.com/commentis... se-kaci-hickox
4 疾病控制与预防中心。 霍乱—霍乱弧菌感染。已于 2014 年 11 月 6 日更新。 http://www.cdc.gov/cholera/general。已于 2016 年 9 月 14 日访问。
5 疾病控制与预防中心。 “幽门螺杆菌：医疗保健提供者的情况说明书。” 1998 年 7 月更新。www.cdc.gov/ulcer/files/hpfacts.pdf。
6 T.L. 封面。 “幽门螺杆菌的空泡化细胞毒素。” 分子微生物学 20 (1996) 2: 第 241—246 页。 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8733223。
7 Martin J. Blaser。 “消失的微生物群：幽门螺杆菌保护免受食管腺癌的侵害。” 癌症预防研究 1 (2008) 5：第 308—311 页。 http://cancerpreventionresearch.aacr....full.pdf+html。
8 Ivan F. N. Hung 和本杰明 C. Y. Wong。 “评估治疗幽门螺杆菌感染的风险和益处。” 《胃肠病学治疗进展》 2 (2009) 3：pp，141—147。doi：10.1177/1756283X08100279。
9 Faith Rohlke 和 Neil Stollman。 “复发性艰难梭菌感染中的粪便微生物群移植”，《胃肠病学治疗进展》5（2012）6：403—420。doi：10.1177/1756283X12453637。