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第8章 肠杆菌科 肠杆菌科概述 第一节 埃希氏菌属 第二节 沙门氏菌属 第三节 耶尔森菌属 第四节 其它肠道杆菌
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肠杆菌科概述 肠杆菌科是由一大群生化和遗传上相关的中等大小杆菌所组成。 其共同特性为： G－；非抗酸性；
中等大小： × μm； 无 芽 胞；有或无荚膜；有鞭毛； 除塔特姆氏菌属为一端鞭毛或侧生外，其余周生鞭毛。 兼性厌氧； 绝大多数在普通培养基上生长良好，一般都能在麦康凯培养基上生长；
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有机化能营养，呼吸型和发酵型代谢，不嗜盐。发酵D-葡萄糖、其它碳水化合物及多羟基醇时产酸或兼产气。
除志贺氏菌属的1个血清型及从昆虫分得的一种致病杆菌外，都产生过氧化氢酶，但氧化酶均为阴性。 除某些欧文氏菌及少数耶尔森氏菌的菌株外，均能还原硝酸盐。 DNA中G+Cmol%为38—60。 代表菌属为埃希菌属（Escherichia）。
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本科细菌广泛分布于自然界，包括腐生菌、寄生菌和人及动物的病原菌。
许多属种是人和动物的正常肠道菌群的重要成员，只有少数生活在植物、水和土壤中。 沙门氏菌属、志贺氏菌属、埃希氏菌属和耶尔森氏菌属的部分成员对人和动物或二者之一具有广泛的致病性，在公共卫生和兽医临诊上都有重要意义。它们与其它一些主要菌属的生化特性见表1。
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表1 肠杆菌科中与兽医有关的主要菌属的生化反应
表1 肠杆菌科中与兽医有关的主要菌属的生化反应
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续表1 肠杆菌科中与兽医有关的主要菌属的 生化反应
续表1 肠杆菌科中与兽医有关的主要菌属的 生化反应
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根据生化反应、血清学试验、DNA同源性研究，本科至少包括28个菌属，110个以上的菌种。
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属内各菌种或菌型的鉴定：除生化特性外，还可根据其致病性、抗原结构或对某些噬菌体的敏感性等进行。
埃希菌属、沙门菌属等各菌株的鉴定：常用血清凝集反应进行分型。
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第1节 埃希菌属（Escherichia） 人类对大肠杆菌的认识和研究已有100多年的历史（1885年德国科学家Escherich发现）。
长期以来，大肠杆菌一直被视为一种人和动物肠道内正常菌群的重要成员之一，在维持肠道正常生理功能上起着重要作用。 但一些特定的血清型可引起畜禽的疾病，给畜牧业造成危害。
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大肠埃希氏菌（E.coli）是本属最重要的种，俗称大肠杆菌。对大肠杆菌的正确认识：
大肠杆菌是人和温血动物肠道内正常菌群成员之一； 某些血清型大肠杆菌可引起畜禽的疾病； 大肠杆菌在环境卫生和食品卫生学上，常被用作粪便直接或间接污染的检测指标； 本菌还是分子生物学和基因工程中重要的实验材料和研究对象。
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一、形态及染色特性 G－直杆菌，大小 ×2-3μm，无芽胞，两端钝圆，散在或成对。
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大多数菌株周生鞭毛，但也有无鞭毛或丢失鞭毛的无动力变异株。
一般均有Ⅰ型菌毛，少数菌株兼有性菌毛，多数对人和动物致病的菌株还常有与毒力相关的特殊菌毛。 除少数菌株外，通常无可见荚膜，但常有微荚膜。碱性染料对本菌有良好着色性，菌体两端偶尔略深染。
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电镜检查 :大肠杆菌菌毛
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二、培养及生化特性 （一）培养特性 兼性厌氧菌；
普通培养基上生长良好，形成圆形凸起、光滑、湿润、半透明、灰白色菌落，直径约2-3mm；最适生长温度为37℃，最适生长pH ； 肉汤培养18-24小时，呈均匀浑浊，管底有粘性沉淀，液面管壁有菌环。 E.coli在普通琼脂上的菌落
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在伊红美蓝琼脂上产生黑色带金属闪光的菌落； 一些致病性菌株在绵羊血平板上呈β溶血。 在SS琼脂上一般不生长或生长较差，生长者呈红色。
麦康凯琼脂上形成红色菌落； 在伊红美蓝琼脂上产生黑色带金属闪光的菌落； 一些致病性菌株在绵羊血平板上呈β溶血。 在SS琼脂上一般不生长或生长较差，生长者呈红色。 E.coli在绵羊血琼脂上的菌落 E.coli在伊红美蓝琼脂上的菌落 E.coli在麦康凯琼脂上的菌落
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（二）生化特性 能发酵多种糖类，产酸产气。 大多数菌株可迅速发酵乳糖，仅极少数迟发酵或不发酵； 约半数菌株不分解蔗糖；
几乎均不产生硫化氢，不分解尿素； 吲哚和甲基红试验均为阳性； V-P试验和枸橼酸盐利用试验均为阴性。 其余生化反应见课本。
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吲哚试验阳性
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三、抗原及血清型 大肠杆菌抗原主要有O、K和H三种，是鉴定血清型的基础。 已确定的O抗原有173种，K抗原有80种，H抗原有56种。
因此，自然界中存在高达数万种的大肠杆菌血清型，但致病性大肠杆菌的血清型数量是有限的。
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O 抗原 O抗原是一种耐热菌体抗原： 121℃加热2小时不破坏其抗原性。它的化学本质是多糖-磷脂-蛋白质复合物。
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K 抗原 K抗原是菌体表面的多糖或蛋白质抗原，多存在于被膜或荚膜中，个别位于菌毛中；对热不稳定。
O不凝集性：具有K抗原的菌株不会被其相应的抗O血清凝集。 根据耐热性不同，K抗原又分成L、A和B三型。 一个菌落可含1-2种不同K抗原，也有无K抗原的菌株。在80种K抗原中，除K88和K99是两种蛋白质K抗原外，其余均属多糖K抗原。
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H 抗原 H抗原是鞭毛蛋白抗原；不耐热，加热至80℃或经乙醇处理后即可破坏其抗原性。 有动力的菌株仅有一种H抗原。
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血清型 可用O:K:H排列表示其血清型。 如：O8:K23(L):H19，表示该菌具有O抗原8，L型K抗原23，H抗原为19。
致人、畜腹泻的产肠毒素大肠杆菌（ETEC），除含多糖K抗原外，还可含有蛋白质性黏附素抗原。对黏附素抗原应并列写于多糖K抗原之后。 如：O8:K87,K88:H19 中 K88即为粘附素抗原。
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四、致病性 多数大肠杆菌是肠道的正常菌群，只有在特定条件下可致病，如移位侵入肠外组织或器官，成为机会致病菌。
少数属于病原性大肠杆菌，是一些特定的血清型，正常情况下极少存在于健康机体内。
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根据毒力因子与发病机制的不同，病原性大肠杆菌分为五类：
产肠毒素大肠杆菌 产志贺毒素大肠杆菌 败血性大肠杆菌 尿道大肠杆菌 禽源大肠杆菌（APEC）
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（一）产肠毒素大肠杆菌（ETEC） ETEC是致人和幼畜腹泻最常见的病原性大肠杆菌； 与致病力相关的毒力因子有黏附素性菌毛和肠毒素，
二者密切相关且缺一不可，否则不引起腹泻或只致轻度腹泻。 初生幼畜被ETEC感染后常因剧烈水样腹泻和迅速脱水死亡，发病率和死亡率均很高。如仔猪黄痢。
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1、黏附素性菌毛 是一类特有菌毛，能粘附于宿主小肠上皮细胞;
又称为黏附素和定居因子。对其抗原亦相应称作黏附素抗原或定居因子抗原（CFA）。 动物ETEC的黏附素主要有K88、K99、987P和F41，其次为F42和F17。 黏附素不是腹泻的直接致病因子，但它是感染的首要毒力因子。 ETEC必须首先粘附于宿主的小肠上皮细胞，才能避免肠蠕动和肠液分泌的清除作用，并得以在肠内定居和繁殖，从而增强了细菌的致病性。
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2、肠毒素（enterotoxin） 什么是肠毒素：ETEC分泌到胞外的一种蛋白质性毒素。 分类：对热的耐受性
不耐热肠毒素（heat-labile enterotoxin，LT）； 耐热肠毒素（heat-stable enterotoxin，ST）。 动物ETEC中，只有猪源F4+菌株能同时产生LT和ST，其它菌株仅产ST。
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3、产肠毒素大肠杆菌(ETEC)的致病机制
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（二）产Vero细胞毒素大肠杆菌(产志贺毒素大肠杆菌)(VTEC）
VTEC——产生Vero细胞毒素的病原性大肠杆菌。 头部、肠系膜和胃壁浆液性水肿，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高。 猪的水肿病 犊牛出血性结肠炎 幼兔腹泻 VTEC VTEC有两类毒力因子
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1、黏附性菌毛 VTEC 的黏附性菌毛是F107菌毛。 F107菌毛是一个重要的毒力因子，有助于VTEC在猪肠粘膜上皮细胞上定居和繁殖。
大多数猪水肿病菌株（主要为O139、O141、O138）都有F107菌毛，现统一命名为F18。 F107菌毛是一个重要的毒力因子，有助于VTEC在猪肠粘膜上皮细胞上定居和繁殖。
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2、志贺毒素 又称类志贺毒素、VERO毒素。具有细胞毒性与神经毒性，有良好的抗原性。
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（三）禽致病性大肠杆菌（APEC） 一类致禽类急性的、系统性疾病的病原性大肠杆菌。主要表现为气囊炎、肺炎、心包炎、肝周炎、腹膜炎、输卵管炎等，有时表现为急性败血症。 APEC的 毒力因子：黏附素、溶血素、血清抵抗蛋白、铁离子获得系统、脂多糖复合物等。
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五、微生物学诊断 1 病料的采集： 畜禽致病性大肠杆菌的分离与鉴定程序。
败血症病例：病变的内脏组织，直接在血琼脂或麦康凯平板上划线分离培养。 幼畜腹泻及猪水肿病病例：各段小肠内容物或粘膜刮取物以及相应肠段的肠系膜淋巴结，分别在麦康凯平板和血平板上划线分离培养。
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2 畜禽致病性大肠杆菌的分离与鉴定程序
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3 血清型鉴定 K抗原的鉴定； O抗原的鉴定； 菌毛抗原的鉴定； H抗原一般不作鉴定。
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4 ETEC肠毒素检测 常用的LT检测方法有： Y1小鼠肾上腺细胞或中国地鼠卵巢细胞（CHO）培养法； 平板免疫溶血试验；
夹心红细胞免疫试验； 夹心ELISA； 兔回肠结扎肠试验； 兔皮肤蓝斑试验法等。 检测ST常用方法有： 乳鼠胃内投服试验； GM1-ELISA等。
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六、防 控 目前国内外已有多种预防幼畜腹泻的实验性或商品化菌苗，主要是含单价或多价菌毛抗原的灭活全菌苗或亚单位苗，以及类毒素苗等。另外还有基因工程苗，如大肠杆菌K88、K99疫苗。
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第2节 沙门氏菌属 沙门氏菌属是一大群寄生于人和动物肠道内，生化特性和抗原结构相似，G－，兼性厌氧的无芽胞直杆菌。除极少数外，多以周生鞭毛运动。 该菌属在医学、兽医和公共卫生上均十分重要： 绝大多数沙门氏菌对人和动物有致病性，能引起人和动物的多种不同临床表现的沙门氏菌病，并为人类食物中毒的主要病原之一。
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沙门菌的分类 根据新近的沙门菌的分类方案，本属菌现可分为两个种： 肠炎沙门菌（S.enterica） 邦戈尔沙门菌（S.bongori）
肠炎沙门菌又分为6个亚种： 肠炎亚种（enterica） 萨拉姆亚种（salamae） 亚利桑那亚种（arizonae） 双相亚利桑那沙门氏菌（diarizonae） 豪顿沙门氏菌（houtenae） 因迪卡沙门氏菌（indica）。 大部分沙门氏菌均归于肠炎亚种，几乎包括所有对人和温血动物致病的各种血清型菌株，并具有属的典型生化特性。
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沙门菌属6个亚种和邦戈尔沙门菌种的生化特性
+：表示90%以上阳性；-：表示9%以下阳性；d：表示不同血清型有不同反应。
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一、形态及染色特性 沙门菌呈直杆状，0.7~1.5×2.0~5.0μm， G－ 。
除鸡白痢和鸡伤寒沙门菌外，其余各菌均以周生鞭毛运动；且绝大多数具有Ⅰ型菌毛。
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沙门菌的革兰染色及鞭毛染色 禽沙门菌 猪副伤寒沙门菌
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二、培养及生化特性 培养特性 本属大多数细菌的培养特性与埃希菌属相似。
鸡白痢、鸡伤寒、羊流产和甲型副伤寒等沙门菌在肉汤琼脂上生长贫瘠，形成较小的菌落。 麦康凯上，大多数菌株因不发酵乳糖而形成无色菌落。 本菌属有S—R变异。 培养基中加入硫代硫酸钠、胱氨酸、血清、葡萄糖、脑心浸液和甘油等均有助于本菌生长。
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生化鉴别 本菌属的具体生化鉴别可参考课本 大多数沙门氏菌具有以下特性：
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Urea Test
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三、抗原结构 具有O、H、K和菌毛4种抗原。O（>58种）、H抗原（63种）是主要抗原，构成绝多数沙门菌血清型鉴定的物质基础，其中O抗原是每个菌株必有的成分。本菌属至少有2500个血清型。 菌体(O)抗原─分群 鞭毛(H)抗原─分型 毒力(Vi)抗原─微荚膜成分
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1、O抗原 O抗原是细胞壁表面的耐热多糖抗原；是每个菌株必有的成分。
根据O抗原（群因子）将沙门氏菌分为A、B、C1-C4、D1-D3、E1-E4、F、G1-G2、H……Z和O51-O63以及O65-O67计51个O群，包括58种O抗原。
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2、H抗原 H抗原是本属菌的蛋白质性鞭毛抗原，计有63种； 2）同一O群的沙门氏菌又根据它们的H抗原的不同再细分成许多不同的血清型菌。
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3、Vi抗原 Vi抗原是微荚膜成分； 相当于K抗原，与毒力（virulence）有关，故称为Vi抗原。
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4、血清型 以O：H：Vi形式表示： 用已知的沙门氏菌O和H单因子血清作玻板凝集试验便可确定一个沙门氏菌分离物的血清型或抗原式，对可能有Vi抗原的菌株还须用Vi 抗血清鉴定之。 目前本菌属至少已有2500个血清型。对人和温血动物致病的血清型绝大多数分属于A—F群，在疾病中经常出现的不足50种。
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四、致病性及免疫性 沙门氏菌病是一种重要的人畜共患病，动物宿主广泛。 本菌最常侵害幼、青年动物，使之发生败血症、胃肠炎及其它组织局部炎症。
对成年动物则往往引起散发性或局限性沙门氏菌病，发生败血症的怀孕母畜可表现流产，在一定条件下亦偶尔引起急性流行性暴发。
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隐性感染或康复带菌者，可间歇地排菌，成为主要传染来源。
野鸟、啮齿动物、蜱和一些昆虫也可传播。 主要传染途径是消化道。许多环境条件，如卫生不良、过度拥挤、气候恶劣、内服皮质类激素、分娩、长途运输以及发生其它病毒或寄生虫感染均可增加易感动物发生沙门氏菌病。
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根据沙门氏菌对宿主适应性或嗜性不同，可将沙门氏菌分成三群。
（一）致病性类型 根据沙门氏菌对宿主适应性或嗜性不同，可将沙门氏菌分成三群。
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第一群具有高度适应性或专嗜性，它们只对人或某种动物产生特定的疾病。
属于这群的不多。例如鸡白痢和鸡伤寒沙门氏菌仅使鸡和火鸡发病； 马流产、牛流产和羊流产等沙门氏菌分别致马、牛、羊的流产并在各自宿主中引起疾病； 猪伤寒沙门氏菌仅侵害猪； 伤寒与甲、乙、丙3型副伤寒以及仙台等血清型是高度适应于人类的沙门氏菌，对动物不引起自然感染。
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第二群是偏嗜性沙门氏菌，一定程度适应于特定动物；
仅个别血清型如猪霍乱和都柏林沙门氏菌，分别是猪和牛羊的强适应性菌型，多在各自宿主中致病，但也能感染其它动物。 现在常可从羔羊腹泻中分离到亚利桑那沙门氏菌，并认为这型菌正在适应于羊。
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第三群是非适应性或泛嗜性沙门氏菌，它们具有广泛感染的宿主谱，能引起人和各种动物的沙门氏菌病，具有重要的公共卫生意义。
这群血清型占本属的大多数，鼠伤寒和肠炎沙门氏菌是其中二个突出代表。 常见的危害人和动物的泛嗜性沙门氏菌约20余种，加上专嗜性和偏嗜性菌型仅30余种）。
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（二）沙门氏菌的致病（毒力）因子 1、脂 多 糖 2、肠 毒 素 3、细胞毒素 4、侵袭力与毒力基因
许多研究资料表明，沙门氏菌具有多种可能的毒力因素，其中主要的有： 1、脂 多 糖 2、肠 毒 素 3、细胞毒素 4、侵袭力与毒力基因
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1、脂多糖（LPS） LPS是本菌的一个重要的毒力因子 ——防止吞噬和杀伤。
——引起发热、粘膜出血、白细胞减少、弥散性血管内凝血、循环衰竭等中毒症状以及休克死亡。
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2、肠毒素 有些沙门氏菌血清型可产生肠毒素。 CT样毒素：霍乱毒素样肠毒素。 在本菌还发现另一种肠毒素。
对沙门氏菌肠毒素在疾病发生中所起的作用还知之甚少。
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3、细胞毒素 细胞毒素可能是肠上皮细胞损伤的因素； 目前本菌有3种细胞毒素。
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4、侵袭力与毒力基因 侵袭力：有毒力的沙门氏菌能侵入小肠粘膜上皮细胞，并穿越该细胞层到达下层组织。菌细胞可被吞噬细胞吞噬，但不被杀灭并可在细胞内继续生长繁殖。这与本菌的一些相关毒力基因有密切联系。 毒力基因：它编码的产物有助于病原体在宿主体内定居和（或）造成机体损伤。 这些毒力基因的菌株的毒力要比无质粒菌株强数百--数万倍。
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（三）免疫性 由于沙门氏菌可在细胞内生长繁殖，因此细胞免疫为主,体液免疫为辅。
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五、微生物学诊断
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沙门氏杆菌属的分离鉴定程序
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常用增菌培养基：亮绿-胆盐-四硫磺酸钠肉汤、四硫磺酸盐增菌液、亚硒酸盐增菌液以及亮绿-胱氨酸-亚硒酸氢钠增菌液等。
常用鉴别培养基：常用麦康凯、伊红美兰、SS、去氧胆盐钠-枸橼酸盐、HE、三糖铁和尿素等琼脂。
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六、防 制 疫苗接种； 严格实行卫生检验和检疫规程；
六、防 制 疫苗接种； 严格实行卫生检验和检疫规程； 有效的抗生素：由于本属菌的耐药菌株不断在增加，最好使用经药敏试验选定的高敏药物用于治疗病畜禽。
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第3节 耶尔森氏菌属及 其它肠道杆菌 1、耶尔森氏菌属（Yersinia） 2、克雷伯氏菌属（Klebsiella）
3、变形杆菌属（Proteus） 4、志贺氏菌 （Shigella ）
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1、耶尔森氏菌属（Yersinia） 于1980年被正式归入肠杆菌科。 本菌属现有11个种，对人和动物有致病性的主要是：
鼠疫耶尔森氏菌（Y.pestis） （简称鼠疫杆菌） ； 假结核耶尔森氏菌（Y.pseudotuberculosis）； 小肠结肠炎耶尔森氏菌（Y.enterocolitica）。 另外，鲁氏耶尔森氏菌是蛙科鱼类尤为硬头鳟的肠型红口病（enteric red mouth disease）的病原菌，对特定地区红蛙鱼养殖业可造成严重损失。
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1630年伦敦爆发鼠疫 1665年伦敦鼠疫黑夜埋人
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G－，运动或不运动、多形性短小杆菌。 鞭毛：除鼠疫耶尔森氏菌外， 22~28℃，37℃， ＋ － 氧化酶，H2O2酶，葡萄糖。 ＋ ＋ ＋ 尿素酶（除鼠疫和鲁氏二种耶尔森氏菌） ＋ 鸟氨酸脱羧酶（除鼠疫和假结核二种菌） V-P：22~25℃，37℃，鼠疫和假结核耶尔森氏菌 ＋ － 总是－。
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鼠疫耶尔森氏菌
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2、克雷伯氏菌属（Klebsiella） 现可分成五个种和三个亚种。 肺炎 肺炎克雷伯氏菌（K.pnenmoniae） 臭鼻
催娩克雷伯氏菌（K.oxytoca） 土生克雷伯氏菌（K.terrigena） 植生克雷伯氏菌（K.planticala） 变形克雷伯氏菌（K.preteus） 分布：人和动物肠道、呼吸道以及水、土壤和谷物中。 肺炎 臭鼻 鼻硬结
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形态： G－ 、较粗短的直杆菌，0.3-1.0×0.6-6μm，单个、成对或短链状排列。无鞭毛和芽胞，有荚膜，多数有菌毛。
兼性厌氧菌；营养要求一般； 发酵多种糖类，IMViC，尿素酶、H2S。 ⊕ －－＋＋ ＋ － 肺炎克雷伯氏菌为条件致病菌,抵抗力降低时, 引起大叶性肺炎、子宫炎、乳房炎等。
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3、变形杆菌属（Proteus） 本菌属为：G－杆菌，无荚膜、无芽胞、周生鞭毛，有菌毛，大小0.4—0.8×1.0—3.0μm。有明显多形性，可以为球状或长丝状。 共包括四个种：普通变形杆菌（P.vulgaris）、奇异变形杆菌（P.mirabillis）、潘纳氏变形杆菌（P.penneri）和产粘液变形杆菌（P.myxofacienes）。 运动力，尿素酶，硫化氢，苯丙氨酸脱氨基。 ＋ ＋ ＋ ＋ 兼性厌氧。 有溶血现象。
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本属菌的一个重要培养特性是“游散生长”或“迁徙生长” ：在湿润的固体培养基表面常形成薄膜状扩散的、厚薄交替呈层层波状的同心环样菌苔。
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4、志贺氏菌 Shigella
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