路德维希肠杆菌（Enterobacter ludwigii）

物种名：路德维希肠杆菌
拉丁学名：Enterobacter ludwigii

分类学地位：细菌界Bacteria；变形菌门Proteobacteria；

γ-变形菌纲Gammaproteobacteria；肠杆菌目Enterobacterales；

肠杆菌科Enterobacteriaceae；肠杆菌属Enterobacter

路德维希肠杆菌（Enterobacter ludwigii，E. ludwigii）是肠杆菌属中的一个细菌种，属于Enterobacter cloacae复合群成员之一。该菌最初根据临床来源菌株的基因型和表型特征被鉴定为独立物种，后续研究表明其与其他肠杆菌属细菌具有较近的系统发育关系。E. ludwigii 作为肠杆菌科的重要成员之一，可存在于环境及人体相关生态系统中，并因其在临床样本中的检出情况受到微生物分类学和临床研究领域的关注^[1]。

1.1 生物学特性

1.1.1 培养特征

Enterobacter ludwigii 可在常规细菌培养基中生长，属于肠杆菌科细菌常见的培养类型。该菌通常在37 ℃条件下培养，在血琼脂培养基、胰蛋白胨大豆琼脂（TSA）等培养基上能够形成明显菌落。在固体培养基上，E. ludwigii菌落通常呈圆形、表面湿润并具有黏液性，部分临床分离株可形成灰色或米黄色菌落。在血琼脂培养条件下，不同菌株的溶血表现存在差异，部分分离株未观察到明显溶血现象^[2]。在LB培养基上，E. ludwigii分别在28°C（A）和37°C（B）下表现出所谓的pdar（粉色、干燥和粗糙）和rdar（红色、干燥和粗糙）形态（图1）。由于E. ludwigii属于Enterobacter cloacae复合群，其培养形态与其他近缘菌种较为相似，因此仅依据菌落特征难以完成准确鉴定，通常需要结合分子检测方法进行进一步分析^[1]。

图1 E. ludwigii在刚果红和库马西亮蓝LB无盐琼脂平板上的培养结果^[2]

A：28 ℃培养48 h；B：37 ℃培养48 h

1.1.2 形态学特征

Enterobacter ludwigii为革兰氏阴性杆菌，经革兰氏染色后菌体呈红色，细胞形态通常表现为短杆状，菌体两端较为圆钝，大小与肠杆菌属其他成员相近。该菌一般以单个或成对形式存在，不形成芽孢^[1] 。部分菌株具有鞭毛结构，能够表现出一定运动性，其运动能力会因菌株来源及培养条件不同而存在差异^[3]。在扫描电子显微镜观察下，E. ludwigii菌体呈典型杆状结构，并可观察到菌体附着于生物材料表面形成聚集现象（图2）。研究发现，临床来源菌株Enterobacter ludwigii能够在硅胶导管表面形成明显的细胞聚集结构，电子显微镜下可见大量杆状细胞附着于表面^[2] 。由于E. ludwigii与其他Enterobacter cloacae复合群成员在细胞形态和染色特征方面具有较高相似性，仅依靠显微观察难以完成种水平鉴定，因此通常需要结合生化分析和分子检测方法进行进一步区分^[1]。

图2 Enterobacter ludwigii显微形态照片^[1]

A：E. ludwigii CEB04附着于硅胶导管表面的扫描电子显微图像；B、C：菌株形成生物膜结构的扫描电子显微图像；D：高倍扫描电子显微镜下观察到的菌体形态。

1.1.3 生化特征

Enterobacter ludwigii具有较强的代谢活性，能够利用多种碳源进行生长。该菌通常可发酵葡萄糖并产生酸，部分菌株可伴随气体生成，同时能够利用乳糖、麦芽糖、甘露醇等多种糖类物质。在肠杆菌科常用生化鉴定试验中，E. ludwigii通常表现为氧化酶阴性，具有柠檬酸盐利用能力，不产生硫化氢，尿素酶反应多为阴性；吲哚试验、V-P试验及其他酶学反应结果可能因菌株差异而有所不同。此外，E. ludwigii可表现出β-半乳糖苷酶活性，部分菌株能够分解乳糖，其生化反应模式与Enterobacter cloacae复合群其他成员较为接近，因此传统生化鉴定方法容易出现菌种混淆，需要结合质谱分析或分子生物学方法进行准确鉴定^{[1, 3]}。

1.1.4 分子生物学特征

Enterobacter ludwigii基因组主要由一条环状染色体组成，部分菌株还携带质粒等额外遗传元件。其基因组大小约为5 Mb，包含大量编码蛋白质的开放阅读框（ORF），这些基因参与细胞代谢、环境适应以及遗传调控等过程^[2]。部分质粒携带的可移动遗传元件能够促进菌株间遗传信息交流，并影响菌株的生物学特性。由于E. ludwigii与Enterobacter cloacae复合群其他成员具有较高遗传相似性，通常需要结合多位点序列分析或全基因组测序等分子方法进行准确鉴定^{[1, 3]}。

1.2 分布、传播与致病性

1.2.1 分布与传播

Enterobacter ludwigii广泛分布于自然环境和人类相关生态系统中，可从水体、土壤、植物以及临床样本中分离获得。近年来，随着检测技术的发展，该菌在人类感染中的检出逐渐增加，尤其是在医院环境中，可从血液、尿液以及医疗器械相关样本中发现 ^[1]。环境中的E. ludwigii可通过人与环境接触、医疗器械污染以及菌株在患者之间传播等途径扩散。研究发现，该菌能够在中心静脉导管表面形成大量聚集结构，提示其具有通过医疗器械传播并引起相关感染的可能性^[4]。此外，已有研究报道了产碳青霉烯酶E. ludwigii在医院内的传播事件，显示该菌可通过患者间接触及医疗环境传播，并形成医院聚集感染^[5]。

1.2.2 致病性

Enterobacter ludwigii是一种典型的条件致病菌，通常不会对健康宿主造成明显危害，但当人体免疫功能下降、组织屏障受损或接受侵入性医疗操作时，可由环境定殖菌转变为机会性病原菌，引起多种感染性疾病。临床研究表明，E. ludwigii可导致尿路感染、血流感染、肺部感染、腹腔感染以及伤口感染等，其中血流感染和导管相关感染较为常见，严重时可进一步发展为菌血症和败血症^{[1, 5]}。

E. ludwigii的致病过程主要依赖于菌体黏附、环境适应和宿主体内定殖等多个阶段。细菌表面的黏附相关结构能够促进菌体与宿主细胞或医疗器械表面结合，使其在局部环境中稳定存在。同时，该菌作为革兰氏阴性菌，外膜中的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）具有内毒素活性，可激活宿主免疫反应，诱导炎症因子释放，并参与感染过程中组织损伤的形成^[1]。

生物膜形成能力是E. ludwigii重要的致病相关特征之一。细菌在导管、植入材料等非生物表面附着后，可通过分泌胞外聚合物形成稳定的生物膜结构，使菌体聚集在保护性基质中，从而增强其对宿主免疫清除和外界不利环境的耐受能力。研究发现，临床分离株E. ludwigii CEB04能够在硅胶导管表面形成明显的生物膜结构，扫描电子显微镜观察显示大量菌体附着于材料表面，提示生物膜形成可能是其导致医疗器械相关感染的重要因素^[2]。

除生物膜外，E. ludwigii还具有多种与感染相关的适应性特征，包括荚膜形成、铁离子获取能力以及外膜相关蛋白表达等，这些因素能够帮助细菌抵抗宿主防御机制并提高其在不同感染环境中的存活能力。部分临床菌株可携带与毒力和环境适应相关的遗传元件，使其能够在医院环境中持续存在，并增加感染发生的风险^[5]。

根据感染部位和临床表现，E. ludwigii相关疾病主要可分为以下几类（表1）。

表1 Enterobacter ludwigii主要感染类型及相关疾病

感染类型	相关疾病
泌尿系统感染	尿路感染、导尿管相关尿路感染
血流感染	菌血症、败血症
呼吸系统感染	医院获得性肺炎、呼吸道感染
腹腔感染	腹膜炎、腹腔脓肿
医疗器械相关感染	中心静脉导管感染、生物膜相关感染

1.3 检测方法

（1）传统检测方法：Enterobacter ludwigii的传统检测主要依靠细菌分离培养、革兰氏染色、生化鉴定以及自动化微生物鉴定系统。通过观察菌落形态、染色特征以及糖发酵、氧化酶、柠檬酸盐利用等生化反应，可对该菌进行初步鉴定。但由于E. ludwigii属于Enterobacter cloacae复合群成员，与其他近缘菌种具有较高的表型相似性，传统生化方法容易出现鉴定偏差，因此通常需要结合分子检测方法进行进一步确认^[1]。

（2）新型检测方法：随着分子生物学技术的发展，16S rRNA基因测序、多位点序列分析（Multilocus sequence analysis，MLSA）以及全基因组测序（Whole genome sequencing，WGS）逐渐应用于E. ludwigii的准确鉴定。其中，16S rRNA测序可用于细菌分类和初步鉴定，而MLSA和WGS能够通过分析多个保守基因或完整基因组信息，提高E. ludwigii与其他Enterobacter cloacae复合群成员之间的区分能力^{[1, 3]}。目前，E. ludwigii常用检测方法主要包括传统生化鉴定、16S rRNA测序、MLSA以及WGS等，具体见表2。

表2 Enterobacter ludwigii常用检测方法

检测方法	特点
生化鉴定	操作简单，可用于菌株初步鉴定
16S rRNA测序	用于菌种分类和初步鉴别
MLSA	通过多个保守基因提高近缘菌区分能力
全基因组测序（WGS）	获取完整遗传信息，实现精准鉴定

1.4 典型案例

2019年，德国报道了一例由Enterobacter ludwigii引起的中心静脉导管相关血流感染病例。研究人员从患者血液样本以及导管表面分离获得该菌株，经进一步分析确认感染来源与导管污染有关。该病例提示，E. ludwigii能够在临床治疗过程中造成严重感染，应加强对医疗相关感染的监测和管理^[4]。

2021年，以色列某医院发生了产IMI-17型碳青霉烯酶Enterobacter ludwigii感染暴发事件。此次事件涉及多名住院患者，调查发现相关菌株具有相同的耐药特征和遗传背景，表明该菌株在医院环境中发生了传播。该事件反映出耐药性E. ludwigii可能对医院感染控制造成较大挑战，需要加强耐药菌筛查和流行病学调查^[5]。

1.5 防治对策

针对Enterobacter ludwigii感染的防控，应重点加强医院感染管理和耐药菌控制。首先，应建立完善的微生物监测体系，对临床分离菌株进行准确鉴定，并及时发现耐药菌株，降低其在医疗机构中的传播风险。其次，应规范医疗操作流程，加强无菌操作管理，对使用后的医疗器械进行严格消毒处理，减少医疗相关感染发生。同时，对于感染患者应根据实验室药敏结果选择合适的抗菌药物，避免不合理使用抗生素导致耐药菌株增加。此外，应加强感染患者的隔离管理，对确认感染或携带耐药E. ludwigii的患者采取必要的隔离措施，并通过环境清洁、工作人员手卫生以及消毒措施降低病原菌传播概率^{[1, 5]}。

参考文献

[1] Davin-Regli A., Lavigne J. P., Pagès J. M. Enterobacter spp.: Update on Taxonomy, Clinical Aspects, and Emerging Antimicrobial Resistance. Clin Microbiol Rev, 2019, 32.

[2] Shafeeq S., Wang X., Lünsdorf H., et al. Draft Genome Sequence of the Urinary Catheter Isolate Enterobacter ludwigii CEB04 with High Biofilm Forming Capacity. Microorganisms, 2020, 8.

[3] Sokolova E. A., Mishukova O. V., Hlistun I. V., et al. Phenotypic and Genomic Analysis of Enterobacter ludwigii Strains: Insights into Mechanisms Enhancing Plant Growth Both Under Normal Conditions and in Response to Supplementation with Mineral Fertilizers and Exposure to Stress Factors. Plants (Basel), 2024, 13.

[4] Wagner L., Bloos F., Vylkova S. Bloodstream infection due to Enterobacter ludwigii, correlating with massive aggregation on the surface of a central venous catheter. Infection, 2020, 48: 955–8.

[5] Schechner V., Levytskyi K., Shalom O., et al. A hospital-wide outbreak of IMI-17-producing Enterobacter ludwigii in an Israeli hospital. Antimicrob Resist Infect Control, 2021, 10: 166.