大部分城里人从小就被教导“饭前便后要洗手”，“生水要烧开了才能喝”，但是你知道这是为什么吗？
有人可能觉得只是卫生习惯，有人会说“应该为了避免食物中毒，防止感染”，了解初级微生物常识的人可能会进一步指出“这样就不会手上的微生物（比如粪便中的病菌、寄生虫或其他病原微生物）进入口腔，避免喝被微生物污染的水。”
确实是为了防止微生物感染！很多人听说过沙门氏菌，志贺氏菌，霍乱菌等等......。到底是什么东西令我们谈菌色变呢？
有没有微生物常识的人也都知道，这就是大肠杆菌家族，学名肠杆菌科细菌，英文常常看到的是 E. Coli。
——“劣迹斑斑”的肠杆菌科细菌
肠杆菌科细菌（Enterobacteriaceae）是一类革兰氏阴性菌的大家族，广泛存在于自然环境和人类及动物的肠道中，与人类的安全和健康密切相关。
1. 分类和结构
肠杆菌科属于革兰氏阴性菌，细胞壁外层含有脂多糖（LPS），其内毒素可引发炎症反应。
形状多为杆状，通常大小通常在1-5微米，可单独存在或呈链状排列。大多数具有周毛鞭毛，可运动；少数如志贺菌（Shigella）无鞭毛。
2. 与人类的关系
肠杆菌科属于人类肠道微生物组的核心成员。大肠杆菌等肠杆菌是正常菌群的重要组成部分，能帮助人体分解食物、合成维生素（如维生素K和部分B族维生素），还能通过与有害微生物竞争抑制病原菌的定植。
不过肠杆菌中有许多细菌是条件致病菌或致病菌，比如食与心之前介绍过的克雷伯氏菌（通过饮食也能控制肺炎克雷伯氏菌）。
3. 肠杆菌科主要细菌及其事迹
大肠杆菌（Escherichia coli），肠埃希氏菌属的最常见代表。我们常常听说某种食品大肠杆菌超标而被下架或者销毁，让人们觉得它是个十恶不赦的家伙。其实近年来更多研究证明，一般大肠杆菌对人体无害，有些菌株如大肠杆菌Nissle 1917还被用作益生菌，甚至你在检索益生菌的时候，竟然发现名单里有大肠杆菌；而检索有害菌的时候，原本被称作益生菌的粪肠球菌则被放进了有害菌的名单中。不过大肠杆菌也有一些不同的马甲，有些菌株产毒性大肠杆菌（ETEC）、肠出血性大肠杆菌（EHEC）可引起腹泻,大肠杆菌 O157：H7甚至会引起严重急性出血性腹泻。
大肠杆菌顾名思义，在大肠里生活和工作的菌菌们。食品行业对它们算得上是让人咬牙切齿地痛恨对象。罐头和沙拉里不允许有一定数量的出现。人们日常生活中吃了被苍蝇爬过的西瓜等食物的后的腹泻也往往与苍蝇将大肠杆菌带到了食物中有关。
克雷伯氏菌（Klebsiella spp.）是一种常见的人类共生菌，通常可在人的呼吸道、口腔和胃肠道表面检测到。克雷伯氏菌一般情况下并不会致病，甚至有时候也能为人体做一点好事，但它们是机会主义分子，你健康它们就帮你，你出点问题时，它们会趁着你的菌群被扰乱时迅速扩张壮大，引起或加重疾病。
比如肺炎克雷伯氏菌引起的肺炎频率约占医院获得性肺炎的11.8%。除此之外，肺炎克雷伯氏菌还有引起泌尿道感染、腹膜感染、脑膜炎、败血症和插管感染等多种恶行记录。近年来的一些研究还发现，白血病和肝癌肺癌等致人于死地的恶性肿瘤的发生跟它们有关。
肠杆菌属（Enterobacter spp.）也是一种常见的中性人类共生菌，同时也是机会主义分子一类，当人体遭受免疫力低下的情况下它们可能会落井下石地伤害人类。临床上受关注较多的包括产气肠杆菌和阴沟肠杆菌等。
克雷伯氏菌和肠杆菌属是肺炎、败血症和手术部位感染的重要病原菌。
沙门氏菌（Salmonella spp.）是食物中毒案例中的最常见元凶，感染和扩散都来得相当迅猛。当人食用了被沙门氏菌污染的禽肉、鸡蛋、牛肉、水果、蔬菜和水时，很快就会出现恶心、呕吐、腹泻、腹痛等症状。目前已经发现超过2500种沙门氏菌血清型，均可引起食物中毒。即便在当前各种有效治疗手段和医疗迅速对应的情况下，沙门氏菌仍然几乎每年都会夺掉很多人的性命。
在古代，沙门氏菌感染有一个更可怕的名字，那就是伤寒（Typhoid）。民间所说“大灾之后必有大疫”这里的瘟疫指的就是伤寒，中外历史中有很多名人就是死于伤寒。
上述描述的是公元前430年的雅典瘟疫，据推测是伤寒。
由于沙门氏菌的主要传播途径是粪口传播，当人口大量聚集，粪便无法卫生处理时，饮用水可能被沙门氏菌污染，此时如果消灭饮用水中的沙门氏菌，就可能导致大量人口感染。但受限于科学发展，人们并不知道伤寒的原因是什么，也不知道伤寒的传播途径，所以在古代伤寒成了常见的严重瘟疫。
实际上，直到1866年英国科学家威廉·巴德（William Budd）才确定伤寒是通过粪口传播，消毒饮用水就能遏制传播。1880 年，卡尔·约瑟夫·埃伯斯（Karl Joseph Eberth）才发现了伤寒的病原体——伤寒杆菌。
20世纪初，食品加工和医学史上有过一个著名的案例，“伤寒玛丽”就与沙门氏菌有关。爱尔兰裔美国人玛丽 梅伦是一位无症状的伤寒菌感染者、携带者，也是超级传播者。作为厨师，当便后没有彻底洗手，她携带的伤寒沙门就会污染食物，导致吃经她手的食物的人患上伤寒。
现在食品行业的从业人员都需要定期接受检查，确定没有携带传染性致病菌才能上岗，也是为了避免这种悲剧。
不能忽略的是，宠物（猫狗）感染沙门氏菌后并无症状，它们可以作为健康的携带者将病原微生物递给人类。所以铲屎官们铲屎后需要好好洗手，尽量让宠物远离厨房和餐桌等场所。
志贺氏菌（Shigella spp.），又称痢疾杆菌，包含4个种，引起细菌性痢疾，传播途径与沙门氏菌类似。
耶尔森菌（Yersinia spp.）中一些种类是重要的人类和动物病原体，比如鼠疫（黑死病）的元凶鼠疫耶尔森菌。
随着抗生素的发明和科学的发展，人们对肠杆菌科细菌的认识越来越深入，这些细菌感染造成的死亡率大幅降低。人们一般吃了不洁食物腹泻或者胃肠感冒时才会想起“是不是肠杆菌感染了？”，但由于肠杆菌与人类的紧密关联，肠杆菌对人类健康的影响从未远去。
4. 卷土重来的肠杆菌
肠杆菌科细菌的耐药性问题已经成为影响全球公共卫生的重大挑战，特别是在医院感染和重症监护环境中。
肠杆菌科细菌可通过多种机制获得抗生素耐药性，比如酶介导的耐药性、靶位改变、外排泵、细胞壁通透性改变、基因水平转移等。
目前已经凸显的肠杆菌科耐药性问题包括：
- 超广谱β-内酰胺酶（ESBL）产生菌
特点：对大多数头孢菌素和单环β-内酰胺类药物耐药。
常见病原体：大肠杆菌、克雷伯氏菌
- 碳青霉烯耐药菌（CRE）
特点：CRE对碳青霉烯类药物完全耐药，治疗选择极其有限。
常见病原体：克雷伯氏菌、阴沟肠杆菌
全球影响：WHO将CRE列为“危急优先级”病原体。
- 喹诺酮耐药性
特点：广泛耐药，限制了环丙沙星和左氧氟沙星等喹诺酮类抗生素的使用。
常见病原体：沙门氏菌、大肠杆菌
- 多重耐药（MDR）菌株
定义：对三种或以上抗生素类别耐药的菌株。
常见病原体：产ESBL和CRE的肠杆菌科细菌。
——在你感染时“暗中下黑手”的肠杆菌科细菌
有人可能会觉得，即便携带了很多肠杆菌科细菌，只要没生病，就没什么问题吧？答案比你想象的要严重很多。
2020年的一项研究发现，与不携带耐碳青霉烯类肠杆菌科 （CRE）的住院者相比，携带有CRE的住院者存在明显肠道菌群失调，全身性感染（如菌血症)风险显著升高。【1】
2021年的一项芬兰研究对7211名成年人进行了15年的追踪，分析了肠道微生物组成对死亡风险的影响。【2】
结果发现，
- 肠道菌群α多样性与死亡率无显著关联，而β多样性或整体群落变异与升高的死亡风险之间存在稳定的显著关联。
- 影响微生物组组成和死亡风险的因素是稳健的，包括年龄、性别、BMI、吸烟、糖尿病、抗肿瘤或免疫调节剂的使用、收缩压和抗高血压药物的使用。健康食品选择评分与降低死亡风险相关。
- 由肠杆菌科驱动的肠道菌群组成与死亡率风险升高有关。
- 原因特异性死亡分析中，肠杆菌科丰度的增加与胃肠道和呼吸系统原因导致的死亡特别密切相关。分类共生网络分析再次确认，由肠杆菌科属组成网络和死亡率关联最强。
也就是说，当一个人生病时，如果他/她的肠道中肠杆菌科细菌较多，死亡风险会明显增加。肠杆菌可能并不是导致生病的原因，但一旦宿主生病免疫力降低，抗生素的使用不仅可能消灭不了病原菌还能帮助肠杆菌科细菌开疆拓土，引起肠杆菌科细菌大量增殖，升高局部炎症、导致诱发全身感染，甚至可能导致死亡。
与其他超级细菌不同的是，肠杆菌科细菌原本是肠道微生物的重要成员，大部分人肠道中都存在，占肠道菌群的0.1-10%之间。随着人类频繁使用抗生素或者由粪便微生物的抗药性基因的扩散和转移，使得那些稳定的抗药性状得已在人类呈水平传递（即人与人之间传播扩散）而且让身体在有越来越多不受药物控制的微生物增多，从而家庭内传播比院内传播更为常见。
注重健康的朋友可能就开始紧张了，怎么办啊？其他超级细菌肚子里不一定有，有也很少，但是谁的肚子里没有大肠杆菌啊。首先，我们需要分清楚肠杆菌科细菌的朋友和敌人是谁。
——肠杆菌科细菌的盟友和敌人
2025年1月的一项研究对全球12238个人类宏基因组样本进行了深入分析，结果发现：【3】
- 肠杆菌科在人类中的总体感染率在66%，即100个人中就有66个人感染。
- 埃希氏菌属、克雷伯菌氏属和肠杆菌属在各个年龄组、健康状态和不同大陆中最为普遍，其中大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌和荷尔马切肠杆菌是各自属中最常见的种。
- 肠杆菌科细菌可以共定植，在亚洲样本中发现了大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌显著共定植，在非洲和大洋洲的样本中检测到大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和荷尔马切肠杆菌的显著共定植。也就是说，虽然肠杆菌科细菌会竞争相似的营养资源，但是依然可以共同生存在同一个人的肠道中。
- 肠杆菌科定植影响肠道微生物组成。307个原核生物物种与肠杆菌科、大肠杆菌和/或肺炎克雷伯氏菌的定植和丰度显著相关。其中172 个被鉴定为肠杆菌科共定植菌（相互促进），135个被鉴定为肠杆菌科共排除菌（相互抑制）。
- 粪杆菌属的物种（可产生短链脂肪酸）是最强的共排除因子之一，其中一种未表征的粪杆菌（Faecalibacterium sp.900539885） 被确定为最主要的共排除候选者。肠杆菌属、韦荣氏菌属和肠球菌属的成员是最强的共定植候选者。
这项研究提示，肠道微生物中那些能抑制肠杆菌的微生物可能帮人类对抗肠杆菌带来的健康风险。
2024年9月的一项研究对10699名成年参与者的肠道微生物组成与感染情况进行了追踪和验证分析，结果发现：【4】
- 产丁酸盐细菌的相对丰度增加与未来因传染病住院的风险降低相关，产丁酸盐细菌的相对丰度每增加10%，感染住院的风险就能降低75-85%。
- 即使根据年龄、性别、种族、吸烟、酒精使用、体力活动、BMI指数、抗生素暴露和合并症等因素进行调整，产丁酸盐细菌丰度与感染风险的关联依然显著。
2024年2月的一项研究发现，三种短链脂肪酸（乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐）在盲肠和升结肠的生理 pH 值下能强烈抑制肠道共生大肠埃希氏菌、肺炎克雷伯氏菌、阴沟肠杆菌、沙门氏菌等肠杆菌科细菌。【5】
也就是说，如果能增加肠道中产短链脂肪酸的微生物，就能抑制肠杆菌科细菌生长，进而减小传染病感染率和死亡率。看起来这比药物干预的方法更为简单和安全，无需担心药物的副作用。
——你的饮食在帮助肠杆菌生长还是抑制肠杆菌？
饮食是决定肠道菌群组成的主要因素，有些饮食会促进肠杆菌科细菌生长，而有些饮食则会促进产短链脂肪酸的细菌生长，抑制肠杆菌生长。
2021年的一项大规模调查发现，富含植物性食物和膳食纤维的饮食选择与多样化更高肠道菌群组成有关，并且这样的菌群产生短链脂肪酸的能力更强。【6】
2024年的调查进一步发现，植物性食物消费与肠道多种产丁酸细菌有正相关，而红肉和加工肉类食用则与产丁酸盐细菌呈负相关；乳制品消费和乳酸杆菌和双歧杆菌类有益微生物呈正相关，但也与弗氏柠檬酸杆菌（属肠杆菌科）等条件致病菌正相关；全谷物消费也与双歧杆菌呈正相关。【7】
对于益生菌的研究发现，补充益生菌能显著减少肠杆菌科细菌定植，减少炎症和感染，但不能将肠杆菌科从肠道中完全清除出去。【8】
由于肠杆菌科细菌进化出了非常适应肠道环境的生存能力，感染后非常难以完全清除。好消息是可以通过有意识地控制饮食，特别是增加膳食纤维摄入，增加肠道中的长短链脂肪酸微生物和乳酸菌含量，让肠杆菌科细菌处于数量劣势，只能作为中性菌为人体健康做贡献，而不能兴风作浪。这，毫无疑问是最小投入最大获益的安全方法。
食与心温馨总结：肠杆菌科细菌是肠道菌群的重要成员之一，非常适应人体的肠道环境。虽然大部分肠杆菌科细菌都是无害的，能跟人类互利共生，但也有肠道菌科细菌能引起严重疾病。
在人类历史中，肠杆菌科细菌曾带来过很多让人闻之色变的大瘟疫，比如沙门氏菌造成的伤寒、耶尔森氏菌造成的鼠疫（黑死病）、志贺氏菌造成的痢疾等。随着抗生素的发明，大部分肠杆菌科感染都可控可治，及时治疗大都不会造成死亡。
但随着抗生素高频率使用，或者说滥用，肠杆菌科细菌已经进化出了强大的耐药性，且还能通过质粒等方式与肠道其它看上去无关的细菌们分享耐药性，目前多种常见的抗生素已经不能消灭肠杆菌科细菌。对于已经携带耐药性肠杆菌科细菌的人来说，一旦感染，抗生素不仅不能帮他/她们消灭感染菌，反而为肠杆菌科细菌扫除了竞争者，更加便于肠杆菌科细菌大肆增殖。
大规模调查也发现，肠道中肠杆菌含量更高的人死亡率更高，因胃肠道和呼吸道感染死亡的风险显著增加。
幸运的是，肠杆菌科细菌也有对手，这就是产短链脂肪酸的细菌。肠道中产短链脂肪酸的细菌越多，感染死亡的风险越低。
虽然产短链脂肪酸的细菌不能直接消灭肠杆菌，它们产生的短链脂肪酸却能显著抑制肠杆菌科致病菌或条件致病菌数量，阻止这些细菌生长。益生菌也能抑制肠杆菌科细菌生长，减少它们造成的感染和炎症，但不能完全清除肠杆菌科细菌。
而决定肠道中肠杆菌科细菌数量的关键，是饮食中的膳食纤维含量和加工食物含量。前者能促进产短链脂肪酸细菌生长，后者则能抑制这些细菌而促进肠杆菌科细菌生长。如果想要避免肠杆菌科细菌过度增殖，需要减少给它们的食物供应，同时增加竞争者（即给竞争者加餐）。
具体做法其实也很简单，增加膳食纤维摄入，也就是多吃蔬菜、全谷物和豆类、无添加坚果等，给产短链脂肪酸细菌提供充足的营养，让它们大量生长；由于乳酸杆菌和双歧杆菌的食谱与肠杆菌科有一定重叠，通过补充益生菌食用发酵食物等方式增加乳酸菌含量也能抑制肠杆菌科细菌；同时减少加工食品（包括加工肉类和加工谷物）摄入，避免给肠杆菌科细菌单独加餐。
要想今后在生活中减少这类麻烦，食育看来格外重要，从小父母或幼儿园教导的良好卫生习惯绝不能忽略：饭前便后要洗手！吃生冷凉拌食物要特别注意加工过程，砧板和厨刀，容器和保存过程，这些都是在家里自己可以直接努力做到的、阻止肠杆菌科细菌粪口传播的有效方法。
在流行感染的季节，多吃吃高膳食纤维的植物性食物，少吃肉类食物也是积极有效的方法。
参考材料
1. Intestinal Dysbiosis in Carriers of Carbapenem-Resistant Enterobacteriaceae - PMC
2. Taxonomic signatures of cause-specific mortality risk in human gut microbiome - PMC
3. Ecological dynamics of Enterobacteriaceae in the human gut microbiome across global populations | Nature Microbiology
4. Association between butyrate-producing gut bacteria and the risk of infectious disease hospitalisation: results from two observational, population-based microbiome studies - The Lancet Microbe
5. Short-chain fatty acids of various lengths differentially inhibit Klebsiella pneumoniae and Enterobacteriaceae species - PMC
6. Associations of healthy food choices with gut microbiota profiles - PMC
7. Associations of plant-based foods, red and processed meat, and dairy with gut microbiome in Finnish adults - PMC
8. The Potential of Probiotics to Eradicate Gut Carriage of Pathogenic or Antimicrobial-Resistant Enterobacterales - PMC