革兰氏阴性杆菌和球杆菌

革兰氏阴性杆菌和球杆菌是细菌，它们在革兰氏染色中不保留结晶紫，因为它们的薄肽聚糖层位于富含脂多糖的外膜之下。该类细菌包括肠道菌（如大肠杆菌、克雷伯氏菌和沙门氏菌）、非发酵环境机会致病菌（如铜绿假单胞菌和不动杆菌）以及小型苛养球杆菌（如嗜血杆菌和百日咳杆菌）。它们导致了全球大部分的泌尿道、胃肠道、呼吸道和医疗相关感染负担。

Definition

革兰氏阴性杆菌和球杆菌是杆状或短杆状的革兰氏阴性细菌，其特征是含有脂多糖的外膜；在医学上，它们包括肠道菌、非发酵机会致病菌和苛养呼吸道球杆菌。

Scope

本条目涵盖了定义该类细菌的结构特征（外膜和脂多糖）、用于分类的实验室鉴别方法（乳糖发酵、氧化酶反应、形态）、其主要的致病策略（内毒素、分泌系统、多重耐药性）以及其广泛的临床相关性。本条目为参考和教育材料，而非临床指导。

Core questions

• 革兰氏阴性菌的外膜如何影响该类细菌的染色行为和固有耐药性？
• 哪些实验室检测（乳糖发酵、氧化酶、形态）能将肠道革兰氏阴性菌与非发酵革兰氏阴性菌区分开来？
• 分泌系统和脂多糖如何导致疾病？

Key concepts

• 外膜和脂多糖（内毒素）
• 肠杆菌科 vs 非发酵菌
• 乳糖发酵和氧化酶检测
• III型及其他分泌系统
• ESKAPE病原体和多重耐药性
• 超广谱和碳青霉烯酶
• 球杆菌（嗜血杆菌、百日咳杆菌）

Mechanisms

革兰氏阴性菌的决定性特征是外膜，其脂多糖充当内毒素，并且其低渗透性，结合外排泵和β-内酰胺酶，是该类细菌固有和获得性耐药性的主要原因（Blair et al., 2015; De Oliveira et al., 2020）。许多此类病原体利用专门的分泌系统——特别是III型分泌系统——注入效应蛋白，重新编程宿主细胞信号传导，例如沙门氏菌操纵宿主膜以进入细胞并在细胞内生存（Deng et al., 2017; Haraga et al., 2008）。在实验室中，乳糖发酵和氧化酶反应将肠道菌与非发酵机会致病菌区分开来，而菌落和显微形态则将较长的杆菌与小型球杆菌区分开来。

Clinical relevance

革兰氏阴性杆菌和球杆菌是泌尿道、腹腔内、血流、呼吸机相关和其他医疗相关感染的主要负担，其中一些被标记为优先耐药病原体。本条目描述了使该类细菌在临床上具有一致性的生物学和分类，作为参考材料；它不是诊断或选择治疗的基础。

Epidemiology

大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌是全球细菌感染和耐药相关死亡的主要原因之一，而非发酵机会致病菌铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌是推动医疗相关感染的耐药ESKAPE组的核心（De Oliveira et al., 2020）。沙门氏菌和其他肠道菌仍然是全球腹泻和全身性疾病的主要原因（Haraga et al., 2008）。

Evidence & guidelines

ESKAPE耐药性综述（De Oliveira et al., 2020）以及分泌系统和耐药性的机制综述（Deng et al., 2017; Blair et al., 2015）构成了该类细菌的临床和分子生物学框架，同时还有标准的医学微生物学教科书。世界卫生组织的优先病原体清单强调了几种革兰氏阴性菌；具体的临床管理在其他地方引用的专门指南中有所涵盖。

History

革兰氏染色（1884年）首次将细菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，肠道革兰氏阴性杆菌通过对伤寒、痢疾和大肠杆菌的研究成为早期细菌学的核心。后来对内毒素、分泌系统和可转移耐药酶的认识，以外膜及其获得多重耐药性的能力为中心，重新定义了该类细菌。

Key figures

• Samantha J. Pitt
• Wanyin Deng
• Samuel I. Miller
• Laura J. V. Piddock

Seminal works

• deoliveira-2020
• haraga-2008

Frequently asked questions

为什么革兰氏阴性菌通常比革兰氏阳性菌更难治疗？

它们的外膜是一个渗透屏障，与外排泵和β-内酰胺酶一起，限制了多少抗生素能够到达并作用于细胞，使得该类细菌具有显著的固有耐药性和易于获得的耐药性。

在实验室中，肠道革兰氏阴性杆菌与非发酵菌有何区别？

肠道菌通常能发酵葡萄糖（许多也能发酵乳糖）且氧化酶阴性，而铜绿假单胞菌等非发酵机会致病菌不发酵糖且通常氧化酶阳性；这些反应是鉴定的早期步骤。