مواضيع المحاضرة: E. coli
background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
1

 

 

 

The  Enterobacteriaceae  are  a  large,  heterogeneous  group  of  gram-

negative  rods  whose  natural  habitat  is  the  intestinal  tract  of  humans 

and  animals.  The  family  includes  many  genera  (Escherichia,  Shigella, 

Salmonella,  Enterobacter,  Klebsiella,  Serratia,  Proteus,  and  others). 

Some  enteric  organisms,  eg,  Escherichia  coli,  are  part  of  the  normal 

flora and incidentally cause disease, while others, the salmonellae and 

shigellae, are regularly pathogenic for humans. 

The Enterobacteriaceae are facultative anaerobes or aerobes, ferment 

a wide range of carbohydrates, possess a complex antigenic structure, 

and produce a variety of toxins and other virulence factors. 

 

The family Enterobacteriaceae have the following characteristics:  

They  are  gram-negative  rods,  either  motile  with  peritrichous  flagella 

(Bacilli with many flagella all over their surface) or nonmotile. 

 

They  grow  on  peptone  (water-soluble  protein  derivatives)  or  meat 

extract  media  without  the  addition  of  sodium  chloride  or  other 

supplements;  grow  well  on  MacConkey  agar  (MacConkey agar is 

a culture  medium designed  to  grow  Gram-negative bacteria and 

differentiate  them  for lactose  fermentation);  grow  aerobically  and 

anaerobically (are facultative anaerobes); ferment rather than oxidize 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
2

 

 

glucose,  often  with  gas  production;  are  catalase-positive,  oxidase-

negative, and reduce nitrate to nitrite; and have a 39–59% G + C DNA 

content.  Examples  of  biochemical  tests  used  to  differentiate  the 

species of Enterobacteriaceae are presented in Table 15–1.  

The  major  groups  of  Enterobacteriaceae  are  described  in  here,  while 

specific  characteristics  of  salmonellae,  shigellae,  are  discussed 

separately in another lecture. 

 

The  Enterobacteriaceae  are  short  gram-negative  rods.  Capsules  are 

large and regular in Klebsiella, less so in Enterobacter, and uncommon 

in the other species. 

 

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
3

 

 

 

E  coli  and  most  of  the  other  enteric  bacteria  form  circular,  convex, 

smooth  colonies  with  distinct  edges.  Some  strains  of  E  coli  produce 

hemolysis on blood agar. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Klebsiella  colonies  are  large  and  very  mucoid  and  tend  to  unite  with 

prolonged incubation.  

 

 

Klebsiella  pneumoniae on  Endo  agar

Large, mucous colonies after 24 hours of 

cultivation in aerobic atmosphere, 37°C.

 

 

Mucous, 

lactose 

positive 

colonies 

of Klebsiella  pneumoniae on  MacConkey 

agar. Cultivation 37°C, 24 hours. 

Escherichia coli cultivated on blood agar
Cultivation 24 hours in an aerobic atmosphere, 
37°C. Colonies are without hemolysis but many 
strains isolated from infections are beta-hemolytic

 

Escherichia coli cultivated on 
MacConkey agar. Lactose positive 
colonies. Cultivation 24 hours in an 
aerobic atmosphere, 37°C.

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
4

 

 

 

Carbohydrate  fermentation  patterns  and  the  activity  of  amino  acid 

decarboxylases  and  other  enzymes  are  used  in  biochemical 

differentiation  (Table  15–1).  Some  tests,  eg,  the  production  of  indole 

from  tryptophan,  are  commonly  used  in  rapid  identification  systems. 

Culture  on  "differential"  media  that  contain  special  dyes  and 

carbohydrates  (eg,  eosin-methylene  blue  [EMB],  MacConkey,  or 

deoxycholate medium) distinguishes lactose-fermenting (colored) from 

nonlactose-fermenting  colonies  (nonpigmented)  and  may  allow  rapid 

presumptive identification of enteric bacteria (Table 15–2). 

 

Table 15–2 Rapid, Presumptive Identification of Gram-Negative Enteric Bacteria 

 

Lactose fermented rapidly  

 Escherichia coli: metallic sheen on differential media; motile; flat, nonviscous colonies  

 Enterobacter  aerogenes:  raised  colonies,  no  metallic  sheen;  often  motile;  more  viscous 

growth  

 Enterobacter cloacae: similar to Enterobacter aerogenes  

 Klebsiella pneumoniae: very viscous, mucoid growth; nonmotile  

Lactose fermented slowly  

 Edwardsiella, Serratia, Citrobacter, Arizona, Providencia, Erwinia  

Lactose not fermented  

 Shigella species: nonmotile; no gas from dextrose 

 Salmonella species: motile; acid and usually gas from dextrose 

 Proteus species: "swarming" on agar; urea rapidly hydrolyzed (smell of ammonia)  

 Pseudomonas  species  (see  Chapter  16):  soluble  pigments,  blue-green  and  fluorescing; 

sweetish smell 

 

 

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
5

 

 

1. Escherichia—E  coli  typically  produces  positive  tests  for  indole,  

lysine  decarboxylase,  and  mannitol  fermentation  and  produces  gas 

from glucose. 

 

 

 

 

 

  

 

The 

amino 

acid 

tryptophan 

is 

found 

in 

nearly 

all 

proteins. 

Positive Indole: Bacteria that contain tryptophanase can hydrolyse tryptophan to its metabolic 
products (indole, pyruvic acid, ammonia) This will form a layer of red color on the surface  

 

An  isolate  from  urine  can  be  quickly  identified  as  E  coli  by  its 

hemolysis on blood agar. Over 90% of E coli isolates are positive for  -

glucuronidase  using  the  substrate  4-methylumbelliferyl- -glucuronide 

(MUG).  Isolates  from  anatomic  sites  other  than  urine,  with 

characteristic properties (above plus negative oxidase tests) often can 

be confirmed as E coli with a positive MUG test. 

2. Klebsiella-Enterobacter-Serratia group— 

Klebsiella 

species 

exhibit  mucoid  growth,  large  polysaccharide  capsules,  and  lack  of 

motility,  and  they  usually  give  positive  tests  for  lysine  decarboxylase 

and  citrate.  Serratia  produces  DNase,  lipase,  and  gelatinase. 

Klebsiella,  Enterobacter,  and  Serratia  usually  give  positive  Voges-

Proskauer reactions. 

3. Proteus-Morganella-Providencia group—The  members  of  this 

group  deaminate  phenylalanine,  are  motile,  grow  on  potassium 

cyanide medium (KCN), and ferment xylose.  

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
6

 

 

Proteus  species  move  very  actively  by  means  of  peritrichous  flagella, 

resulting in "swarming" on solid media unless the swarming is inhibited 

by  chemicals,  eg,  phenylethyl  alcohol  or  CLED  (cystine-lactose-

electrolyte-deficient) medium.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

swarming  growth  of P.  mirabilis inoculated  centrally  onto  a  blood  agar  plate  is  incubated 

overnight @ 37 degrees celcius. 

Copyright © 2013, MicrobLog: Microbiology Training Log

 

 

Proteus  species  and  Morganella  morganii  are  urease-positive.          

The  Proteus-Providencia  group  ferments  lactose  very  slowly  or  not  at 

all.  Proteus  mirabilis  is  more  susceptible  to  antimicrobial  drugs, 

including penicillins, than other members of the group. 

Enterobacteriaceae  have  a  complex  antigenic  structure.  They  are 

classified  by  more  than  150  different  heat-stable  somatic  O 

(lipopolysaccharide)  antigens,  more  than  100  heat-labile  K  (capsular) 

antigens, and more than 50 H (flagellar) antigens .  

O  antigens  are  the  most  external  part  of  the  cell  wall 

lipopolysaccharide  and  consist  of  repeating  units  of  polysaccharide. 

Some O-specific polysaccharides contain unique sugars. O antigens are 

resistant  to  heat  and  alcohol  and  usually  are  detected  by  bacterial 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
7

 

 

agglutination. Antibodies to O antigens are predominantly IgM. 

While  each  genus  of  Enterobacteriaceae  is  associated  with  specific  O 

groups,  a  single  organism  may  carry  several  O  antigens.  E  coli  may 

cross-react with some Providencia, Klebsiella, and Salmonella species. 

Occasionally,  O  antigens  may  be  associated  with  specific  human 

diseases,  eg,  specific  O  types  of  E  coli  are  found  in  diarrhea  and  in 

urinary tract infections. 

 

K  antigens  are  external  to  O  antigens  on  some  but  not  all 

Enterobacteriaceae.  Some  are  polysaccharides,  including  the  K 

antigens of E coli; others are proteins. K antigens may interfere  with 

agglutination by O antisera, and they may be associated with virulence 

(eg,  E  coli  strains  producing  K1  antigen  are  prominent  in  neonatal 

meningitis, and K antigens of E coli cause attachment of the bacteria 

to epithelial cells prior to gastrointestinal or urinary tract invasion). 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
8

 

 

Klebsiellae  form  large  capsules  consisting  of  polysaccharides  (K 

antigens) covering the somatic (O or H) antigens and can be identified 

by  capsular  swelling  tests  with  specific  antisera.  Human  infections  of 

the respiratory tract are caused particularly by capsular types 1 and 2; 

those of the urinary tract, by types 8, 9, 10, and 24. 

H antigens are located on flagella and are denatured or removed by 

heat  or  alcohol.  They  are  preserved  by  treating  motile  bacterial 

variants  with  formalin.  Such  H  antigens  agglutinate  with  anti-H 

antibodies, mainly IgG. The determinants in H antigens are a function 

of  the  amino  acid  sequence  in  flagellar  protein  (flagellin).  Within  a 

single serotype, flagellar antigens may be present in either or both of 

two forms, called phase 1 , and phase 2. 

The  organism  tends  to  change  from  one  phase  to  the  other;  this  is 

called  phase  variation.  H  antigens  on  the  bacterial  surface  may 

interfere with agglutination by anti-O antibody. 

There are many examples of overlapping antigenic structures between 

Enterobacteriaceae and other bacteria. Most Enterobacteriaceae share 

the  O14  antigen  of  E  coli.  The  type  2  capsular  polysaccharide  of 

Klebsiella is very similar to the polysaccharide of type 2 pneumococci. 

Some  K  antigens  cross-react  with  capsular  polysaccharides  of 

Haemophilus  influenzae  or  Neisseria  meningitidis.  Thus,  E  coli 

O75:K100:H5 can induce antibodies that react with H influenzae type 

b. 

The  antigenic  classification  of  Enterobacteriaceae  often  indicates  the 

presence of each specific antigen. Thus, the antigenic formula of an E 

coli  may  be  O55:K5:H21;  that  of  Salmonella  Schottmülleri  is 

O1,4,5,12:Hb:1,2. 

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
9

 

 

Many  gram-negative  organisms  produce  bacteriocins.  These  high-

molecular-weight bactericidal proteins are produced by certain strains 

of  bacteria  active  against  some  other  strains  of  the  same  or  closely 

related species. Their production is controlled by plasmids. Colicins are 

produced  by  E  coli,  marcescens  by  Serratia,  and  pyocins  by 

Pseudomonas. Bacteriocin-producing strains are resistant to their own 

bacteriocin; thus, bacteriocins can be used for "typing" of organisms. 

Most  gram-negative  bacteria  possess  complex  lipopolysaccharides  in 

their  cell  walls.  These  substances,  cell  envelope  (cytoplasmic 

membrane,  peptidoglycan,  outer  membrane)  endotoxins,  have  a 

variety of pathophysiologic effects that are summarized in Chapter 9. 

Many gram-negative enteric bacteria also produce exotoxins of clinical 

importance. Some specific toxins are discussed in subsequent sections. 

 

E coli is a member of the normal intestinal flora. Other enteric bacteria 

(Proteus,  Enterobacter,  Klebsiella)  are  also  found  as  members  of  the 

normal  intestinal  flora  but  are  considerably  less  common  than  E  coli. 

The enteric bacteria are sometimes found in small numbers as part of 

the normal flora of the upper respiratory and genital tracts. The enteric 

bacteria generally do not cause disease, and in the intestine they may 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
10

 

 

even contribute to normal function and nutrition.  

The bacteria become pathogenic only when they reach tissues outside 

of their normal intestinal or other less common normal flora sites. The 

most  frequent  sites  of  clinically  important  infection  are  the  urinary 

tract, biliary tract, and other sites in the abdominal cavity, infections of 

the  blood  stream,  prostate  gland,  lung,  bone,  meninges  can  also  be 

present.  When  normal  host  defenses  are  inadequate—particularly  in 

infancy  or  old  age,  in  the  terminal  stages  of  other  diseases,  after 

immunosuppression, or with indwelling venous or urethral catheters—

localized  clinically  important  infections  can  result,  and  the  bacteria 

may reach the bloodstream and cause sepsis. 

The  clinical  manifestations  of  infections  with  E  coli  and  the  other 

enteric  bacteria  depend  on  the  site  of  the  infection  and  cannot  be 

differentiated  by  symptoms  or  signs  from  processes  caused  by  other 

bacteria. 

1.  Urinary  tract  infection—E  coli  is  the  most  common  cause  of 

urinary  tract  infection  and  accounts  for  approximately  90%  of  first 

urinary  tract  infections  in  young  women.  The  symptoms  and  signs 

include  urinary  frequency,  dysuria,  hematuria,  and  pyuria.  Flank  pain 

is  associated  with  upper  tract  infection.  None  of  these  symptoms  or 

signs is specific for E coli infection. Urinary tract infection can result in 

bacteremia with clinical signs of sepsis. 

Most of the urinary tract infections that involve the bladder or kidney 

in  an  otherwise  healthy  host  are  caused  by  a  small  number  of  O 

antigen types that have specifically elaborated virulence factors that 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
11

 

 

facilitate  colonization  and  subsequent  clinical  infections.  These 

organisms  are  designated  as  uropathogenic  E  coli.  Typically  these 

organisms produce hemolysin, which is cytotoxic and facilitates tissue 

invasion. Those strains that cause pyelonephritis (from Greek pyelum, 

meaning "renal pelvis", pyelonephritis is an inflammation of the renal 

parenchyma,  calyces,  and  pelvis)  express  K  antigen  and  elaborate  a 

specific  type  of  pilus,  P  fimbriae,  which  binds  to  the  P  blood  group 

antigen  (note:  P  blood  group  system, classification  of  human  blood 

based on the presence of any of three substances known as the P, P1, 

and Pk antigens on the surfaces of red blood cells. These antigens are 

also expressed on the surfaces of cells lining the urinary tract, where 

they  have  been  identified  as  adhesion  sites  for  Escherichia  coli 

bacteria, which cause urinary tract infections.). 

2. E coli-associated diarrheal diseases—E coli that cause diarrhea 

are  extremely  common  worldwide.  These  E  coli  are  classified  by  the 

characteristics  of  their  virulence  properties  (see  below),  and  each 

group  causes  disease  by  a  different  mechanism.  The  small  or  large 

bowel  epithelial  cell  adherence  properties  are  encoded  by  genes  on 

plasmids. 

1) Enteropathogenic E  coli (EPEC)  is  an  important  cause  of 

diarrhea  in  infants,  especially  in  developing  countries.  EPEC 

previously was associated with outbreaks of diarrhea in nurseries 

in developed countries. EPEC adhere to the mucosal cells of the 

small  bowel.  There  is  loss  of  microvilli  (effacement  “shortening 

or thining of tissue”), formation of filamentous actin pedestals or 

cup-like structures, and, occasionally, entry of the EPEC into the 

mucosal cells.  

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

formation of a raised, pedestal-like structure beneath the bacterium that characterizes 

this lesion  (© Deibel et al., 1998)

 

  Lesions are characterized by a localized loss of microvilli and intimate 

adherence of bacteria to the cell surface followed by recruitment of the 

cellular  actin  assembly  machinery  to  sites  of  bacterial  attachment, 

resulting  in  the  formation  of  actin-rich  pseudopod-like  structures 

termed pedestals to which the bacteria intimately adhere. 

 

Characteristic  lesions  can  be  seen  on  electron  micrographs  of 

small bowel biopsy lesions.  

The result of EPEC infection is sever, watery diarrhea, vomiting, 

and fever, which is usually self-limited but can be chronic. EPEC 

diarrhea has been associated with multiple specific serotypes of 

E coli; strains are identified by O antigen and occasionally by H 

antigen typing. Tests to identify EPEC are performed in reference 

laboratories. The duration of the EPEC diarrhea can be shortened 

and the chronic diarrhea cured by antibiotic treatment. 

2)  Enterotoxigenic E  coli (ETEC)  is  a  common  cause  of 

"traveler's  diarrhea"  and  a  very  important  cause  of  diarrhea  in 

infants in developing countries. ETEC colonization factors specific 

for humans promote adherence of ETEC to epithelial cells of the 

small bowel. Some  ETEC produce heat-labile exotoxin (LT).  


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
13

 

 

The bacteria subunit B attach to the ganglioside (note: The name 

ganglioside  came  from  the  first  isolation  of  lipids  from  ganglion 

cells  of  the  brain.  Ganglioside  is 

a  component  of  the  cell  plasma 

membrane  that  modulates  cell 

signal  transduction  events)  at 

the  brush  border  of  epithelial 

cells  of  the  small  intestine  and 

facilitates  the  entry  of  subunit  A 

into  the  cell,  where  the  latter 

activates  adenylyl  cyclase.  This  markedly  increases  the  local 

concentration of cyclic adenosine monophosphate (cAMP), which 

results  in  intense  and  prolonged  hypersecretion  of  water  and 

chlorides and inhibits the reabsorption of sodium. The gut lumen 

is  distended  with  fluid,  and  hypermotility  and  diarrhea  ensue, 

lasting for several days.  

LT is antigenic and cross-reacts with the enterotoxin of Vibrio 

cholerae. LT stimulates the production of neutralizing antibodies 

in  the  serum  (and  perhaps  on  the  gut  surface)  of  persons 

previously  infected  with  enterotoxigenic  E  coli.  Persons  residing 

in areas where such organisms are highly prevalent (eg, in some 

developing  countries)  are  likely  to  possess  antibodies  and  are 

less  prone  to  develop  diarrhea  on  reexposure  to  the  LT-

producing E coli.  

Some strains of ETEC produce the heat-stable enterotoxin (ST), which 

is under the genetic control of a heterogeneous group of plasmids. ST 

activates guanylyl cyclase in enteric epithelial cells and stimulates fluid 

secretion.  Many  ST-positive  strains  also  produce  LT.  The  strains  with 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
14

 

 

both toxins produce a more severe diarrhea. 

The  plasmids  carrying  the  genes  for  enterotoxins  (LT,  ST)  also  may 

carry  genes  for  the  colonization  factors  that  facilitate  the  attachment 

of E coli strains to intestinal epithelium. 

Care  in  the  selection  and  consumption  of  foods  potentially 

contaminated  with  ETEC  is  highly  recommended  to  help  prevent 

traveler's diarrhea. Antimicrobial prophylaxis can be effective but may 

result  in  increased  antibiotic  resistance  in  the  bacteria  and  probably 

should  not  be  uniformly  recommended.  Once  diarrhea  develops, 

antibiotic treatment effectively shortens the duration of disease. 

3)  Shiga  toxin  producing E  coli  (STEC)  are  named  for  the 

cytotoxic  toxins  they  produce.  There  are  at  least  two  antigenic 

forms of the toxin referred to as Shiga-like toxin 1 and Shiga-like 

toxin  2.  STEC  has  been  associated  with  hemorrhagic  colitis,  a 

severe form of diarrhea, and with hemolytic uremic syndrome, a 

disease  resulting  in  acute  renal  failure,  microangiopathic 

hemolytic  anemia,  and  thrombocytopenia.  The  Shiga-like  toxins 

have  many  properties  that  are  similar  to  the  Shiga  toxin 

produced  by  some  strains  of  Shigella  dysenteriae  type  1; 

however,  the  two  toxins  are  antigenically  and  genetically 

distinct.  Of  the  E  coli  serotypes  that  produce  Shiga  toxin, 

O157:H7  is  the  most  common  and  is  the  one  that  can  be 

identified  in  clinical  specimens.  STEC  O157:H7  does  not  use 

sorbitol,  unlike  most  other  E  coli,  and  is  negative  on  sorbitol 

MacConkey  agar  (sorbitol  is  used  instead  of  lactose);  O157:H7 

strains also are negative on MUG tests (note: MUG is a test used 

to determine if there are coliforms in food or water samples. The 

detection  of  E.  coli  with  MUG  is  based  on  the  ability  of  beta-

glucuronidase,  an  enzyme  possessed  by  most  E.  coli  strains,  to 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
15

 

 

hydrolyze  4-methylumbelliferyl-beta-D-glucuronide  (MUG).  The 

hydrolysis  of  MUG  by  E.  coli  yields  a  fluorescent  end 

product.  Development of fluorescence allows the detection of E. 

coli). Many of the non-O157 serotypes may be sorbitol positive, 

when grown in culture. Specific antisera are used to identify the 

O157:H7  strains.  Assays  for  Shiga  toxin  using  commercially 

available enzyme immunoassays are done in many laboratories. 

Other  sensitive  test  methods  include  cell  culture  cytotoxin 

testing  and  polymerase  chain  reaction  PCR  for  the  direct 

detection  of  toxin  genes  from  stool  samples.  Many  cases  of 

hemorrhagic  colitis  and  its  associated  complications  can  be 

prevented by thoroughly cooking ground beef. 

4)  Enteroinvasive E  coli (EIEC)  produces  a  disease  very  similar 

to shigellosis. The disease occurs most commonly in children in 

developing  countries  and  in  travelers  to  these  countries.  Like 

Shigella, EIEC strains are non-lactose or late lactose fermenters 

and  are  nonmotile.  EIEC  produce  disease  by  invading  intestinal 

mucosal epithelial cells. 

5)  Enteroaggregative E  coli (EAEC)  causes  acute  and  chronic 

diarrhea  (>14  days  in  duration)  in  persons  in  developing 

countries.  These  organisms  also  are  the  cause  of  food-borne 

illnesses  in  industrialized  countries.  They  are  characterized  by 

their  specific  patterns  of  adherence  to  human  cells.  EAEC 

produce ST-like toxin (see above) and a hemolysin. 

 

 

 

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
16

 

 

3.  Sepsis—When  normal  host  defenses  are  inadequate,  E  coli  may 

reach  the  bloodstream  and  cause  sepsis.  Newborns  may  be  highly 

susceptible  to  E  coli  sepsis  because  they  lack  IgM  antibodies.  Sepsis 

may occur secondary to urinary tract infection. 

4. Meningitis—E coli and group B streptococci are the leading causes 

of meningitis in infants. Approximately 75% of E coli from meningitis 

cases have the K1 antigen.  

 

Klebsiella pneumoniae is present in the  respiratory tract and feces 

of about 5% of normal individuals. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 It  causes  a  small  proportion  (about  1%)  of  bacterial  pneumonias.  

pneumoniae  can  produce  extensive  hemorrhagic  necrotizing 

consolidation  of  the  lung.  It  produces  urinary  tract  infection  and 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
17

 

 

bacteremia  with  focal  lesions  in  debilitated  patients.  Other  enterics 

also  may  produce  pneumonia.  Klebsiella  sp.  rank  among  the  top  ten 

bacterial  pathogens  responsible  for  hospital-acquired  infections.  Two 

other  klebsiellae  are  associated  with  inflammatory  conditions  of  the 

upper respiratory tract: Klebsiella pneumoniae subspecies ozaenae has 

been isolated from the nasal mucosa in ozena (Ozena is  a disease of 

the nose in which the bony ridges and mucous membranes of the nose 

waste away.), and  Klebsiella pneumoniae subspecies rhinoscleromatis 

from rhinoscleroma, a destructive granuloma of the nose and pharynx. 

Klebsiella granulomatis causes a chronic genital ulcerative disease. 

 

Proteus  species  produce  infections  in  humans  only  when  the  bacteria 

leave the intestinal tract. They are found in urinary tract infections and 

produce  bacteremia,  pneumonia,  and  focal  lesions  in  debilitated 

patients  or  those  receiving  intravenous  infusions.  P  mirabilis  causes 

urinary  tract  infections  and  occasionally  other  infections.  Proteus 

vulgaris and Morganella morganii are important nosocomial pathogens 

(Greek "nosus" meaning "disease" , "komeion" meaning "to take care 

of" so nosocomial meaning is hospital acquired infections). 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
18

 

 

Proteus  species  produce  urease,  resulting  in  rapid  hydrolysis  of  urea 

with  liberation  of  ammonia.  Thus,  in  urinary  tract  infections  with 

Proteus,  the  urine  becomes  alkaline,  promoting  stone  formation  and 

making acidification virtually impossible. The rapid motility of Proteus 

may contribute to its invasion of the urinary tract. 

Strains  of  Proteus  vary  greatly  in  antibiotic  sensitivity.  P  mirabilis  is 

often  inhibited  by  penicillins;  the  most  active  antibiotics  for  other 

members of the group are aminoglycosides and cephalosporins. 

Specimens 

Specimens  include  urine,  blood,  pus,  spinal  fluid,  sputum,  or  other 

material, as indicated by the localization of the disease process. 

Smears 

The  Enterobacteriaceae  resemble  each  other  morphologically.  The 

presence of large capsules is suggestive of Klebsiella. 

Culture 

Specimens are plated on both blood agar and differential media. With 

differential  media,  rapid  preliminary  identification  of  gram-negative 

enteric bacteria is often possible. 

Immunity 

Specific  antibodies  develop  in  systemic  infections,  but  it  is  uncertain 

whether significant immunity to the organisms follows. 

No  single  specific  therapy  is  available.  The  sulfonamides,  ampicillin, 

cephalosporins,  fluoroquinolones,  and  aminoglycosides  have  marked 

antibacterial effects against the enterics, but variation in susceptibility 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
19

 

 

is great, and laboratory tests for antibiotic susceptibility are essential. 

Multiple  drug  resistance  is  common  and  is  under  the  control  of 

transmissible plasmids. 

Certain conditions predisposing to infection by these organisms require 

surgical correction, eg, relief of urinary tract obstruction, closure of a 

perforation  in  an  abdominal  organ,  or  resection  of  a  bronchiectatic 

portion  of  lung.  Treatment  of  gram-negative  bacteremia  and 

impending  septic  shock  requires  rapid  institution  of  antimicrobial 

therapy, restoration of fluid and electrolyte balance, and treatment of 

disseminated intravascular coagulation. 

Various  means  have  been  proposed  for  the  prevention  of  traveler's 

diarrhea, including daily ingestion of bismuth subsalicylate suspension 

(bismuth  subsalicylate  can  inactivate  E  coli  enterotoxin  in  vitro)  and 

regular  doses  of  tetracyclines  or  other  antimicrobial  drugs  for  limited 

periods.  Because  none  of  these  methods  are  entirely  successful  or 

lacking  in  adverse  effects,  it  is  widely  recommended  that  caution  be 

observed  in  regard  to  food  and  drink  in  areas  where  environmental 

sanitation  is  poor  and  that  early  and  brief  treatment  (eg,  with 

ciprofloxacin  or  trimethoprim-sulfamethoxazole)  be  substituted  for 

prophylaxis. 

The enteric bacteria establish themselves in the normal intestinal tract 

within  a  few  days  after  birth  and  from  then  on  constitute  a  main 

portion of the normal aerobic (facultative anaerobic) microbial flora. E 

coli  is  the  example.  Enterics  found  in  water  or  milk  are  accepted  as 

proof of fecal contamination from sewage or other sources. 

Enteropathogenic  E  coli  serotypes  should  be  controlled.  Some  of  the 

enterics  constitute  a  major  problem  in  hospital  infection.  It  is 


background image

 

Bacteriology (Lec 3) 

 

Dr. Donya A Makki                                                                                      Enterobacteriaceae

 

 
20

 

 

particularly  important  to  recognize  that  many  enteric  bacteria  are 

"opportunists"  that  cause  illness  when  they  are  introduced  into 

debilitated  patients.  Within  hospitals  or  other  institutions,  these 

bacteria commonly are transmitted by personnel, or instruments. Their 

control  depends  on  hand  washing,  rigorous  asepsis,  sterilization  of 

equipment,  disinfection,  restraint  in  intravenous  therapy,  and  strict 

precautions in keeping the urinary tract sterile (ie, closed drainage). 

  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Muqdad A Younis
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 126 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل