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(一)发病原因
本菌为革兰阴性杆菌，大小为(1.1～1.5)µm×(2.0～6.0)µm(活菌)或(0.4～0.7)µm×(1.0～3.0)µm(染色菌)。多数菌株有周身鞭毛，能运动，周身还有菌毛，无芽孢。某些菌株有包膜。菌毛位于菌体表层，纤维状附着物，属疏水蛋白质成分，具有较好的抗原性，可刺激机体产生相应的抗体。为兼性厌氧菌，15～45℃可发育，最适宜生长温度为37℃，最适宜pH为7.4～7.6。在肠道菌选择培养基上，因能发酵乳糖产糖，使指示剂变色而形成有色菌落。而肠杆菌科中的致病菌多数不分解乳糖，菌落无色，此点对肠杆菌科致病菌的分离有选择作用。发酵葡萄糖、乳糖、麦芽糖、甘露醇等多种糖醇产酸产气;对蔗糖、卫矛醇、棉籽糖、鼠李糖等因菌株而异。IMVC试验为 --，脲酶、苯丙氨酸、丙二酸盐等阴性。抗原构造较复杂，主要有O、H、K 3种抗原。O抗原为耐热多糖磷脂复合物，目前已有171种，是血清分型的基础;H抗原为不耐热的蛋白质，至今已建立了56个抗原;K抗原为包膜抗原，至今已知有100种。本菌在自然界水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。易产生耐药性。耐药性的产生，主要是由带有耐药因子(R因子)的质粒的传递而获得。
(二)发病机制
1.侵袭力 大肠埃希杆菌具有K抗原和菌毛。K抗原有抗吞噬作用，有抵抗补体和抗体的作用;菌毛能帮助细菌的黏附作用。产毒性大肠埃希杆菌的这种纤毛样菌毛称定居因子或定植因子(colonization factor)，包括CFAI、CFAⅡ。它们由细菌质粒控制，可以通过质粒传递给其他菌株，抗原性很强，能刺激宿主机体产生特异性抗体。有侵袭力的菌株可以侵犯肠道黏膜表层引起炎症。
2.肠毒素 ETEC在生长繁殖过程中释放出来的毒素称大肠埃希杆菌肠毒素。按其对热的稳定性分为：耐热肠毒素(heat-stable enterotoxin，ST)、不耐热肠毒素(heat-labile enterotoxir，LT)。ST与LT均由染色体外的遗传物质质粒所编码，控制合成。EFEC某些菌株产生细胞毒性物质。
(1)不耐热肠毒素(LT)：类似霍乱弧菌的肠毒素，可刺激小肠上皮细胞腺苷环化酶，使ATP转化为cAMP，促进小肠液体过度分泌，超过肠道再吸收能力，以致出现腹泻。耐热肠毒素(ST)是通过激活细胞上的鸟苷酸环化酶，使胞内cGMP量增加，导致液体平衡紊乱而引起腹泻。
(2)内毒素：大肠埃希杆菌细胞壁有内毒素活性，其毒性部位为脂类A;O特异多糖有助于细菌抗宿主的防御功能。
3.黏附素 黏附素(BFP)即以前所称的致病性大肠埃希杆菌黏附因子(EAF)，是该菌的一个大质粒所编码的一种菌毛，与黏附作用密切相关。由BFP介导的黏附为局部黏附，细菌不是均匀地分布在细胞表面，而是呈丛状或微菌落样存在于细胞上。同时，这种黏附为远距离黏附，细菌菌体并不直接与细胞接触，两者靠菌毛相连。
4.紧密素 紧密素以前曾称为EAE蛋白，是肠致病性大肠埃希杆菌的一种次要外膜蛋白，分子量为94 kD。与耶尔森菌的侵袭素N末端区域有高度的同源性。其编码基因eae A位于菌体的染色体上。新近发现出血性大肠埃希杆菌等也有eae A的类似结构。
紧密素是致病性大肠埃希杆菌近距离黏附和侵入宿主细胞的主要物质基础。它与宿主细胞膜上的相应受体结合后，导致细胞内Ca2 浓度上升及蛋白质的磷酸化等作用，使得细胞支架发生重排，在细菌黏附处形成一个致密的纤维样肌动蛋白垫，从而使细菌侵入细胞。此时感染的细胞表现为刷状缘脱落，并失去微绒毛。
5.eae A基因族 应用Tnpho A插入含质粒的EPEC诱发突变，结果在329株鉴定出有22株无侵袭力，其中5株Tnpho A插入在染色体的eae A基因中，证明侵袭力与紧密贴着、紧密素的产生有关。另有2株Tnpho A插入在eaeA的下方，则失去对上皮细胞紧贴能力，但仍能产生紧密素。这说明在：EPEC中存在一个eae基因簇，在eae A下方的基因称为eae B。
通过遗传学研究，结合上述致病因素，Donnenberg提出EPEC致病机制共分3期进行。第1期由EAF质粒上bfp A编码的BFP介导，使细菌相互黏附并黏附于微绒毛上。同时质粒及染色体位点导致初期的局部黏附。第2期染色体基因启动信号转换，导致蛋白质的酪氨酸磷酸化、细胞内钙浓度升高、早期细胞支架破坏、微绒毛改变以及液体分泌。第3期随感染的进展，eae基因簇被激活，产生的紧密素使细菌与上皮细胞膜紧贴，使细胞支架破坏增强。细菌黏附下方肌动蛋白、肌球蛋白等大量集聚。此时一部分细菌侵入上皮细胞。
