肠杆菌科解析：生态、特征、致病性与鉴定
来源：武汉市灰藻生物科技有限公司 浏览量：66 发布时间：2025-08-29 10:41:22
引言
肠杆菌科是一类属于假单胞菌门（Pseudomonadota）、γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、肠杆菌目（Enterobacterales）的革兰氏阴性杆菌。
它们大多呈短杆状，广泛存在于动物肠道中，因此得名“肠杆菌”或“肠内细菌”。这是被研究最广泛的细菌家族之一，包含许多对人类有益的共生菌，和具有重要经济价值的菌种，但也有部分种类可引起人、动植物的严重感染。
图1、肠杆菌科
分布与生态习性
肠杆菌科分布极为广泛，主要栖息于动物肠道内，但也常见于土壤、腐烂的植物、有机物、水源、污水等环境中。
有些种类能与植物形成附生、内生或腐生关系。它们多为共生菌或寄生菌，少数为腐生菌。
大多数属于中温型微生物，不耐极端寒冷或高温环境，也很少出现在高盐、干燥或pH极端的区域。
分类
• 域：细菌（Bacteria）
• 门：假单胞菌门（Pseudomonadota）
• 纲：γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）
• 目：肠杆菌目（Enterobacterales）
• 科：肠杆菌科（Enterobacteriaceae）
在1980年以前，《伯杰氏细菌鉴定手册》第8版仅列出12个属、36个种；
到1994年第10版时已增至30个属、107个种。
根据2020年综合表型特征、DNA序列、同源性分析及16S rRNA基因研究的结果，该科现已提出68个属、共355个物种。
常见的重要属包括：
| 交替球菌属（Alterococcus） | 爱德华菌属（Edwardsiella） | 红树杆菌属（Mangrovibacter） | 拉恩菌属（Rahnella） |
| 蜂房杆菌属（Arsenophonus） | 埃希菌属（Escherichia） | 默勒菌属（Moellerella） | 罗森伯格菌属（Rosenbergiella） |
| 布伦纳菌属（Brenneria） | 肠杆菌属（Enterobacter） | 摩根菌属（Morganella） | 糖杆菌属（Saccharobacter） |
| 布赫纳菌属（Buchnera） | 弗兰克尼菌属（Franconibacter） | 变阪崎菌属（Metakosakonia） | 萨姆森菌属（Samsonia） |
| 生物层菌属（Biostraticola） | 吉布斯菌属（Gibbsiella） | 肥胖杆菌属（Obesumbacterium） | 索达利菌属（Sodalis） |
| 布丘菌属（Buttiauxella） | 伊扎克菌属（Izhakiella） | 植杆菌属（Phytobacter） | 沙门菌属（Salmonella） |
| 西地西菌属（Cedecea） | 肠杆线虫属（Intestinirhabdus） | 多源菌属（Pluralibacter） | 志贺菌属（Shigella） |
| 查尼亚菌属（Chania） | 克雷伯菌属（Klebsiella） | 假柠檬酸杆菌属（Pseudocitrobacter） | 沙雷菌属（Serratia） |
| 克罗诺杆菌属（Cronobacter） | 克吕沃尔菌属（Kluyvera） | 光杆状菌属（Photorhabdus） | 斯堪的纳维亚菌属（Scandinavium） |
| 柠檬酸杆菌属（Citrobacter） | 科萨菌属（Kosakonia） | 普拉吉菌属（Pragia） | 希姆韦尔菌属（Shimwellia） |
| 候选属（Candidatus） | 卡拉梅利亚菌属（Kalamellia） | 果胶杆菌属（Pectobacterium） | 特拉布菌属（Trabulsiella） |
| 迪基菌属（Dickeya） | 勒克菌属（Leclercia） | 普罗威登斯菌属（Providencia） | 威格尔斯沃思菌属（Wigglesworthia） |
| 肠杆菌属（Enterobacillus） | Limnobaculum | 变形杆菌属（Proteus） | 致病杆菌属（Xenorhabdus） |
| 欧文菌属（Erwinia） | 莱利奥菌属（Lelliottia） | 劳特菌属（Raoultella） | 预研菌属（Yokenella） |
| 耶尔森菌属（Yersinia） |
主要特征
• 革兰氏染色阴性
• 杆状（通常为短杆菌，长约1–5微米）
• 兼性厌氧（有氧无氧都能生长）
• 不形成芽孢
• 多数具有周生鞭毛，能运动（但克雷伯菌属和志贺菌属多数不能运动）
• 过氧化氢酶阳性，氧化酶阴性
• 可发酵葡萄糖产酸，部分能发酵乳糖，部分不能
• 通常能还原硝酸盐
• 具有特异性抗原：如O抗原（细胞壁）、H抗原（鞭毛）、K抗原（荚膜），以及所有肠杆菌共有的肠杆菌共同抗原（ECA）
致病性
虽然许多肠杆菌是人和动物肠道的正常菌群，但一些种类却是重要的病原体。
对植物的危害：
某些种类可导致农作物严重病害，例如：
• 果胶杆菌属（Pectobacterium）、迪基氏菌属（Dickeya）、欧文菌属（Erwinia）等，可引起软腐病、枯萎病、溃疡、叶斑病等。
• 感染对象包括：棉花、黄瓜、水稻、香蕉、玉米、苹果、核桃、木瓜等多种作物。
对动物和人类的危害：
尽管是正常肠道菌群，但在特定条件下（如免疫力下降、进入非肠道部位）会引发疾病：
• 泌尿系统感染（UTI）是最常见的临床问题，约80%以上由大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、奇异变形杆菌引起。
• 还可导致：腹泻、痢疾、呼吸道感染、败血症、伤口感染、腹腔感染、脑膜炎等。
• 一些著名的人类致病菌包括：
大肠杆菌（E. coli）、沙门氏菌、志贺氏菌、变形杆菌、克雷伯菌、耶尔森菌、粘质沙雷菌等。
近年来，越来越多原本非致病的肠杆菌也被发现可引起机会性感染，成为“新兴病原体”。
鉴定方法
肠杆菌的鉴定可通过以下几种方式：
• 分子生物学方法：如PCR、16S rRNA测序、DNA同源性分析等，准确度高。
• 生化试验：临床实验室最常用的方法，操作简便、成本低。
• 抗原/抗体检测：用于快速诊断特定病原菌。
常用生化鉴定试验包括：
| 试验名称 | 内容 |
| IMViC试验 | 包括吲哚（Indole）、甲基红（MR）、VP试验、枸橼酸盐利用（Citrate） |
| 三糖铁试验（TSI） | 检测葡萄糖、乳糖、蔗糖发酵及产气、产硫化氢能力 |
| 乳糖发酵试验 | 区分乳糖发酵菌（如大肠杆菌）与非发酵菌（如沙门菌） |
| 尿素酶试验 | 如变形杆菌阳性 |
| 动力试验 | 观察是否具有运动能力 |
| 硫化氢（H₂S）产生试验 | 如沙门菌常阳性 |
| 过氧化氢酶和氧化酶试验 | 肠杆菌均为过氧化氢酶阳性、氧化酶阴性 |
常见肠杆菌生化特性对照表：
| 细菌种类 | 吲哚 | 甲基红（MR） | VP | 枸橼酸盐 | 尿素酶 | H₂S | 乳糖发酵 | 动力 | 荚膜 | 氰化钾（KCN）生长 |
| 大肠杆菌（E. coli） | + | + | - | - | - | - | + | + | 可变 | - |
| 克雷伯菌（Klebsiella） | - | - | + | + | + | - | + | - | + | + |
| 变形杆菌（Proteus） | - | + | - | + | + | + | - | + | - | + |
| 沙门菌（Salmonella） | - | + | - | - | - | + | - | + | - | - |
| 志贺菌（Shigella） | 可变 | + | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 沙雷菌（Serratia） | - | - | + | + | + | - | - | + | - | + |
| 柠檬酸杆菌（Citrobacter） | - | + | - | + | ± | + | + | + | - | + |
| 耶尔森菌（Yersinia） | - | + | - | - | - | - | - | - | + | - |
| 肠杆菌（Enterobacter） | - | - | + | + | - | - | + | + | - | + |
| 摩根菌（Morganella） | + | + | - | - | + | - | - | + | - | + |
| 普罗威登斯菌（Providencia） | + | + | - | + | - | - | - | + | - | + |
注：“+”表示阳性，“-”表示阴性，“±”表示部分阳性
意义
正面作用：
• 大肠杆菌等“大肠菌群”被用作水质、食品、饮料卫生检测的指示菌，判断是否存在粪便污染。
• 多数是人体肠道正常菌群，有助于消化、合成维生素、抑制有害菌。
• 大肠杆菌是分子生物学和基因工程研究的经典模式生物。
负面影响：
• 多种成员是重要的人类病原体，如大肠杆菌O157:H7、伤寒沙门菌、痢疾志贺菌等。
• 引起动植物疾病，造成农业经济损失。
• 可导致牛奶、果汁、果蔬等食品腐败变质。
抗生素耐药问题
肠杆菌是临床上最常见的致病菌之一，长期暴露于抗生素环境中，导致耐药现象日益严重。
• 早期青霉素类、第一、二代头孢菌素曾有效，但现在许多菌株已产生耐药性。
• 产超广谱β-内酰胺酶（ESBL）的菌株广泛存在，使多数头孢类药物失效。
• AmpC型β-内酰胺酶，和碳青霉烯酶（如KPC、NDM）的出现，使得“最后防线”抗生素——碳青霉烯类也逐渐失效。
• 耐药基因可通过质粒在不同菌种间水平传播，加速耐药扩散。
高风险耐药菌种包括：
大肠杆菌、肺炎克雷伯菌、沙门菌、志贺菌、柠檬酸杆菌等。
这些耐药菌已成为全球公共卫生的重大威胁，治疗难度大、费用高。
总结
肠杆菌科是一类与人类生活密切相关的细菌，既有重要的科研和生态价值，也是多种感染性疾病的元凶。
了解其特性、正确鉴定并警惕其耐药趋势，对于疾病防控、食品安全和临床治疗都具有重要意义。
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常见肠杆菌科（Enterobacteriaceae）细菌属的模式种（type species）：
• 克雷伯菌属 (Klebsiella)-肺炎克雷伯菌 (Klebsiella pneumoniae)：Klebsiella 属由 Trevisan 于 1885 年建立，K. pneumoniae 是其第一个被描述和研究的核心物种。（灰藻生物：HZB353562）
• 变形杆菌属 (Proteus)-普通变形杆菌 (Proteus vulgaris)：Proteus 属由 Hauser 于 1885 年建立，P. vulgaris 是该属的模式种。虽然更常见的尿路致病菌是奇异变形杆菌 (Proteus mirabilis)，但 P. vulgaris 在分类学上被指定为模式种。（灰藻生物：HZB910227）
• 沙门菌属 (Salmonella)-伤寒沙门菌 (Salmonella enterica)：Salmonella 属的命名历史较为复杂。该属由 Lignières 于 1900 年提出，以纪念发现鼠伤寒沙门菌的 Daniel Elmer Salmon。其模式种最初被指定为 Bacillus typhi（后称 Salmonella typhi）。然而，根据国际原核生物系统学委员会（ICSP）的法规，Salmonella enterica 被确定为该属的正式模式种。Salmonella typhi 现在是 Salmonella enterica 的一个亚种，即 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi。（灰藻生物：HZB905561）
• 志贺菌属 (Shigella)-痢疾志贺菌 (Shigella dysenteriae)：Shigella 属由 Castellani 和 Chalmers 在 1919 年正式命名，以纪念发现该菌的志贺洁（Kiyoshi Shiga）。S. dysenteriae 是该属的模式种，也是导致最严重痢疾的血清型（1型，志贺毒素生产者）。（灰藻生物：HZB358295）
• 沙雷菌属 (Serratia)-粘质沙雷菌 (Serratia marcescens)：Serratia 属由 Bizio 于 1823 年建立，以纪念意大利物理学家 Serafino Serrati。S. marcescens 是该属第一个被描述的物种，因其能产生红色灵菌红素（prodigiosin）而闻名，是该属的模式种。（灰藻生物：HZB358381）
• 柠檬酸杆菌属 (Citrobacter)-弗劳地柠檬酸杆菌 (Citrobacter freundii)：Citrobacter 属由 Werkman 于 1932 年建立，用于容纳能够利用柠檬酸盐作为唯一碳源的肠道细菌。C. freundii 是该属的模式种。（灰藻生物：HZB364080）
• 肠杆菌属 (Enterobacter)-产气肠杆菌 (Enterobacter aerogenes)：Enterobacter 属由 Hormaeche 和 Edwards 于 1960 年建立，用于重新分类一些不属于 Escherichia 或 Klebsiella 的产气、不液化明胶的细菌。E. aerogenes（现在常被称为 Klebsiella aerogenes，但 Enterobacter 属的模式种仍是 E. aerogenes）是该属的模式种。（灰藻生物：HZB218446）
• 摩根菌属 (Morganella)-摩根摩根菌 (Morganella morganii)：Morganella 属由 H.J. Fulton 于 1943 年建立，以纪念发现该菌的 H. de R. Morgan。该属最初包含 M. morganii 和 M. sibonii，但 M. sibonii 后来被重新分类。M. morganii 是该属唯一的种，因此自然是模式种。（灰藻生物：HZB358374）
• 普罗威登斯菌属 (Providencia)-奇异变形杆菌 (Providencia rettgeri)：Providencia 属由 Ewing 于 1946 年建立，用于容纳一组与 Proteus 相似但具有独特生化特征（如不水解七叶苷）的细菌。其模式种 P. rettgeri 最初由 Reese 和 Wells 在 1904 年描述为 Proteus rettgeri。（灰藻生物：HZB360594）
参考文献
1、https://lpsn.dsmz.de/family/enterobacteriaceae
2、https://microbenotes.com/enterobacteriaceae/
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更新日期：2025-08-28
编制人：小灰
审稿人：小藻