大腸桿菌O104:H4型是大腸桿菌的腸聚集性大腸桿菌菌株，也是2011年大腸桿菌O104:H4型爆發的原因。 血清學分類中的O標識細胞壁脂多糖抗原，H標識鞭毛抗原。

深圳華大基因獲得的基因組序列分析顯示，O104:H4暴發菌株為腸聚集性大腸桿菌（EAEC或EAggEC）型，推測通過水平基因轉移獲得了志賀毒素基因。

基因組組裝和拷貝數分析均證實，志賀毒素 stx2 原噬菌體基因簇的兩個拷貝是 O104:H4 爆發菌株基因組的一個顯著特征。O104:H4 菌株的特征在于這些遺傳標記：

• 志賀毒素stx2陽性
• 亞碲酸鹽抗性基因簇陽性
• intimin 粘附基因陰性
• β-內酰胺酶 ampC、ampD、ampE、ampG、ampH 存在。

歐盟委員會 (EC) 的食品安全綜合方法定義了一個由 O104:H4 引起的產志賀樣毒素大腸桿菌 (STEC) 腹瀉的案例，該案例由急性發作的腹瀉或血性腹瀉以及志賀毒素的檢測引起 2 (Stx2) 或志賀基因 stx2。

在 2011 年爆發之前，僅觀察到一例被確定為 O104:H4 的病例，該病例于 2005 年發生在韓國的一名女性身上。

大腸桿菌 O104 是一種產生志賀毒素的大腸桿菌 (STEC)。 毒素通過粘附在腸細胞上并使腸壁上的細胞惡化而引起疾病和相關癥狀。 反過來，這會導致大便帶血。 這種細菌感染的另一個影響是溶血性尿毒癥綜合征 (HUS)，這是一種以紅細胞破壞為特征的病癥，長期可導致腎衰竭。 HUS 的一些常見癥狀是嘔吐、血性腹瀉和尿液中的血液。

大腸桿菌 O104:H4 感染的一種常見模式涉及攝入被糞便污染的食物； 因此，這種疾病可被視為食源性疾病。 最近一次發生在 2011 年，德國爆發了 O104:H4 毒株，導致數人死亡，數百人住院。 德國當局將感染追溯到從埃及進口的受污染種子中長出的葫蘆巴芽，但這些結果存在爭議。

為診斷 STEC 感染，可在實驗室檢測患者糞便中是否存在志賀毒素。 使用的測試方法包括通過免疫測定直接檢測毒素，或通過 PCR 檢測 stx2 基因或其他毒力因子基因。

如果確認感染了 STEC，則可以對大腸桿菌菌株進行血清分型以確定是否存在 O104:H4。

大腸桿菌 O104:H4 很難治療，因為它對許多抗生素具有耐藥性，盡管它對碳青霉烯類藥物敏感。

只需用肥皂徹底洗手、清洗和衛生地準備食物以及適當加熱/烹飪食物，就可以防止大腸桿菌的傳播，從而消滅細菌。