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(一)发病原因
沙雷菌为肠杆菌科沙雷菌属。1896年Lehmann和Newmann最早发现Serratia plymuthica，当时称bacterium plymuthicca，1978年后归于沙雷菌属。目前分为7种：黏质沙雷菌 (Serratia marcescens)、液化沙雷菌(Serratia liquefaciens)、红色沙雷菌(Serratia rubidaea)、Serratia ficaria、Serratia odorifera、Serratia plymuthica和Serratia fonticola，其中黏质沙雷菌是引起医院获得性感染的主要病原体。7种沙雷菌及主要生物型的区别见表2。
随着DNA杂交技术的应用。近来又将液化沙雷菌分为3种：Serratia proteamaculans、Serratia grimesii 和Serratia liquefaciens。Serratia proteamaculflns又分两个生物型：Serratia proteamaculanssubsp proteamaculans和Serratia proteamaculans subsp quinovora。Serratia grimesii和Serratia liquefaciens已从临床标本分离出，通常无临床意义。Serratia proteamaculans两个亚型均从昆虫，土壤、啮齿动物、植物分离出，可引起肺炎，晚近又发现Serratia odorifera又可分为两个生物型：Serratia odorifera biogroup-1和Serratia odorifera group-2，可引起医院获得性感染。沙雷菌现已从病人不同的临床标本中分离出(表3)。
1.形态与染色 沙雷菌有动力，能运动，部分菌株有荚膜、鞭毛。许多菌株产生粉红色或红色色素。黏质沙雷菌形态上一般比其他肠道菌小，无荚膜。为革兰染色阴性短杆菌，偶尔呈长丝状，(0.7～1.0)×0.7cm大小。
2.培养与生化反应 沙雷菌对生长的培养基要求不高。在营养琼脂、远藤琼脂，麦康凯琼脂、血琼脂平板上均可生长。黏质沙雷菌菌落圆形，略呈粗糙有黏性。在低于37℃的温度培养时，鞭毛较易发育。为需氧或兼性厌氧菌。
沙雷菌能发酵葡萄糖，但只有部分菌株产生少量气体。不发酵乳糖、卫矛糖、阿拉伯糖、棉子糖及鼠李糖，可发酵甘露醇、水杨苷及山梨醇，对侧金盏花醇及肌醇发酵力不一致。不形成吲哚，大部分菌株甲基红反应为阴性，在氰化钾培养基内生长。大部分菌株迅速液化明胶，少数为迟缓反应。具有赖氨酸和鸟氨酸脱羧酶。但不形成精氨酸双水解酶及苯丙氨酸脱氨酶，不利用丙二酸钠，能利用枸橼酸盐，VP反应阳性，在三糖铁培养基上(TSI)产酸不产气。能产生细胞外DNA酶，脂肪酶。
沙雷菌产生红色色素，在低于37℃培养时，色素产生往往更丰富，但多次传代后产生色素的能力减弱，甚至消失。1902年Kroft提取该色素并命名为“灵菌红素”(prodigiosin)，因而黏质沙雷菌过去称为灵杆菌。直到1960年才被Rapoport和Hollen阐明其化学结构。灵菌红色素溶于酒精、乙醚、氯仿等有机溶剂，不溶于水。灵红菌素是一种脂多糖，有报道它具有提高白细胞数量和消炎作用。产生色素与不产生色素菌株均可致病，可引起败血症、尿道及呼吸道感染，骨髓炎及术后伤口感染。
3.抗原与分型 沙雷菌有菌体“O"抗原和鞭毛“H”抗原。现已知有15种O和13种H，共46个血清型。
4.诱发因素 沙雷菌肺炎多发生在原有基础疾病的住院病人。A11en等在Temple大学医院观察了135例黏质沙雷菌感染，89%病例与宿主抵抗力降低有关。凡能导致机体免疫功能损害的情况都可能成为引起感染的诱因，如各种严重疾病，恶性肿瘤、白血病、糖尿病、肝硬化、心衰、慢性支气管炎、肺心病、尿毒症及烧伤等;长期滥用类固醇激素、免疫抑制剂、损害全身免疫功能;部分有创性检查和治疗，如大手术，留置导尿管、静脉插管，血液及腹膜透析等;呼吸科治疗措施，如气管插管、气管切开、机械通气、雾化吸入等可使沙雷菌直接吸入到肺脏。此外，长期使用广谱抗生素及麻醉品成瘾者，使沙雷菌易于呼吸道寄殖，导致感染发病的可能，特别是在新生儿、老年人及孕妇。
(二)发病机制
沙雷菌为条件致病菌。现已知沙雷菌可使家兔、马、水牛和鹿致病，在实验条件下可引起鼠、猫、豚鼠、仓鼠、海龟和狗生病。小白鼠实验结果表明：LD50为1.5×106～2.6×107，加入黏蛋白(mucin)后LD50为4.7×105～5.3×107。黏蛋白似有增强毒力作用， 沙雷菌所产生的内毒素可引起机体发生病理生理改变，使肺组织坏死。并使血小板聚集，脆性增加，从而使循环中的血小板急剧减少，导致各器官出血，有时影响凝血因子产生DIC，严重者抑制骨髓造血功能。此外，黏质沙雷菌所产生的溶血素，蛋白酶及含铁血黄素巨噬细胞在致病中也起重要作用，给豚鼠或小白鼠接种蛋白酶后出现肺水肿及出血，这些和人的肺炎症状相似。用抗蛋白酶的免疫血清可保护动物，如用蛋白酶种入家兔角膜，角膜产生炎症坏死。蛋白酶对机体免疫功能还有破坏作用，人体中有一种α1-蛋白酶抑制剂具有增强巨噬细胞杀伤能力，而黏质沙雷菌所产生的蛋白酶可降解此种α1-蛋白酶抑制剂，当沙雷菌进入肺部后，可产生数种蛋白酶如卵磷脂酶、蛋白酶、几丁质酶，引起吞噬细胞浸润和组织破坏，削弱和破坏机体的免疫功能，引起原发性或继发性沙雷菌肺炎。