Escherichia coli a- La bacteria.

Escherichia coli

a- La bacteria.

E. coli es una de las especies bacterianas más minuciosamente estudiadas,

y no solamente por sus capacidades patogénicas, sino también como sustrato y modelo de investigaciones metabólicas, genéticas, poblacionales y de diversa índole (Neidhardt, 1999). Forma parte de la familia Enterobacteriaceae (Ewing, 1985). Ella está integrada por bacilos Gram negativos no esporulados, móviles con flagelos peritricos o inmóviles, aerobios-anaerobios facultativos, capaces de crecer en agar MacConkey y en medios simples con o sin agregado de NaCl, fermentadores y oxidativos en medios con glucosa u otros carbohidratos, catalasa positivos, oxidasa negativos, reductores de nitratos a nitritos, y poseedores de una proporción G+C de 39 a 59% en su DNA. Se trata de bacterias de rápido crecimiento y amplia distribución en el suelo, el agua, vegetales y gran variedad de animales. En conjunto, la importancia de las enterobacterias en patología humana puede cuantificarse constatando que constituyen el 50% aproximadamente de todos los aislamientos clínicamente significativos en los laboratorios microbiológicos, y hasta el 80% de todos los bacilos Gram negativos identificados. Integran también esta familia otros géneros que se consideran en otros capítulos por su asociación con infecciones intestinales, como son Salmonella, Shigella y

Yersinia.

E. coli es la especie tipo del género Escherichia. Incluye gérmenes

generalmente móviles, que producen ácido y gas a partir de la glucosa, la arabinosa, y habitualmente de la lactosa y otros azúcares. Producen reacción positiva de rojo de metilo, y negativa de Vogues-Proskauer. Son inhibidos por KCN e incapaces de crecer en medio con citrato como única fuente de carbono y energía, pero sí en caldo acetato. Son H2S, ureasa y fenilalanina negativos, pero

en general son indol positivos y decarboxilan la lisina (Tabla 1). Se clasifican en más de 170 serogrupos O según las características antigénicas de su LPS, y en serotipos por la combinación de antígenos O y H flagelares. Otros antígenos presentes en distintas cepas (capsulares, fimbriales y otros) han sido empleados para su clasificación o identificación.

E. coli coloniza el tracto gastrointestinal a las pocas horas de vida del niño,

y establece con el huésped una relación estable de mutuo beneficio (Drasar y Hill, 1974). Como integrante de la flora normal del hombre y de muchos animales, se lo considera un germen indicador de contaminación fecal cuando está presente en el ambiente, agua y alimentos, junto con otros similares agrupados bajo la denominación de "bacterias coliformes". Estas son enterobacterias que pertenecen al género Escherichia y a otros relacionados como Klebsiella,

Enterobacter, Citrobacter o Serratia, y que tienen en común la capacidad de

fermentar la lactosa en un lapso no mayor de 48 horas, con producción de ácido y gas. Son gérmenes de gran ubicuidad y capacidad de proliferación, y a la vez de fácil cultivo e identificación, y por lo tanto muy útiles como indicadores de contaminación, pero no son enteropatógenos como grupo (como tampoco lo es

E.coli), y por lo tanto su presencia en alimentos, ambiente o pacientes no certifica

la etiología de una infección intestinal o un brote de ETA. Es necesario hilar más fino.

E. coli puede ser causa de enfermedad endógena en pacientes debilitados

o en situación de alteración de la pared intestinal (peritonitis, sepsis, etc.), pero las infecciones entéricas provocadas por este germen no son causadas por las cepas que habitan normalmente el intestino, sino por líneas especialmente patógenas en esta localización (Nataro y Kaper, 1998, Tabla 2), que se transmiten por vía fecal-oral de persona a persona o a través del agua y alimentos, y que pasaremos a describir. Las características de las afecciones que producen se presentan comparativamente en la Tabla 3. En los gráficos 1 y 2 se muestra la frecuencia de estos gérmenes como agentes de enteritis.

TABLA 1.

CARACTERISTICAS GENERALES DE E. coli

Morfología y tinción

Movilidad

Relación con el O

Requerimientos nutricionales

Medio OF

Catalasa

Oxidasa

Nitratos a nitritos

Bacilos Gram

-(+) Peritricos

Aerobios – Anaerobios Facultativos

No exigentes

F

+

+

Glucosa

Lactosa

Arabinosa

RM

VP

KCN

Citrato

Acetato

Ureasa

H2S

Fenilalanina

Indol

Lisina decarboxilasa

+ AG

(+) AG

+ AG

+

+

+

(+)

TABLA 3. TOXIINFECCIONES ALIMENTARIAS PRODUCIDAS POR E. coli PATOGENO ENTERICO

Virotipo

Tiempo

de

Incu-bación

Vómitos

Cólicos

Diarrea

Fiebre

ETEC

y

EPEC

12 –72 h

+/-

+

Líquida

-EIEC

12 –72 h

+/-

+

Líquida

o

Inflamatoria

+

EAEC

12 – 72 h

+/-

+

Líquida

o

Mucosa

+/-STEC

O

VTEC

72–120 h

-

+

Con sangre

_-

_/(+)

E

SCHERICHIA COLI

Patógeno entérico

>

Enterotoxigénicos (ETEC)

>

Enteropatógenos clásicos (EPEC)

>

Enteroinvasores (EIEC)

>

Productores de toxina de Shiga STX (STEC)

GRAFICO 1. GRAFICO 2. 88 42 19 19 ₁₆ 8 7 _{5 3} 1 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

PATOGENOS ASOCIADOS CON DIARREA INFANTIL

1990/1994 n=224 niños

PATOGENOS ASOCIADOS CON DIARREA INFANTIL

1997/2000 n = 112 niños

b- E. coli como patógeno intestinal. EPEC y STEC. Epidemiología

Las cepas de Escherichia coli patógeno entérico, y en particular los enteropatógenos clásicos (EPEC) son la causa principal de diarrea en los países pobres, y llevan a la muerte de cerca de un millón de niños por año.

También son en nuestro medio las bacterias más frecuentemente asociadas con diarrea infantil. Ello es así tanto si se examinan los procesos agudos como los persistentes, si se estudia la situación en la comunidad o en niños hospitalizados. Nuestros estudios etiológicos en los últimos 15 años (1987, 1990-94 y 1997-2000) señalan esta frecuencia, que es similar en otros países de la región. (Montano y col, 1991; Gadea y col., 1998; Ferrari y col.,1998; Torres y col., 2001)

Los serogrupos O:111, O:119 y O:55 son los más comúnmente aislados localmente en el conjunto de los cultivos EPEC. Otros serogrupos, como O:142, O:26, O:126, O:86 , etc., son identificados en forma más esporádica.

Los pacientes afectados por estos gérmenes son habitualmente niños de nivel socio-económico deficitario, usuarios de servicios públicos de Salud. EPEC afecta especialmente a niños menores de dos años y, dado que la dosis infectante estimada para esta edad es reducida (aunque no conocida con precisión) se transmite habitualmente por vía fecal-oral, a través de manos contaminadas, fomites, alimentos, etc., a partir de enfermos, infectados inaparentes o convalescientes que pueden excretar gérmenes por hasta 2 semanas. Estas bacterias son sin embargo capaces de afectar, con menos frecuencia, a niños mayores o adultos, y de provocar brotes de ETA tipo gastroenteritis con diarrea líquida no inflamatoria, por consumo en común de alimentos con altos inóculos de microorganismos (108 a 1010). Estos episodios pueden ser revisados en la literatura internacional (Costin y col., 1964; Viljanen y col., 1990), pero no han sido identificados en nuestro país hasta el momento.

Un virotipo especial de E. coli, capaz de producir toxinas similares a la toxina de Shiga, ha sido recientemente renominado STEC (por Shiga Toxin E. coli, es decir, E. coli productor de toxina de Shiga) y se considera causante de patología grave, en especial en niños, como la colitis hemorrágica (CH) y el Síndrome Urémico Hemolítico (SUH) (Paton y col. 1998; Miliwebsky y col. 1999).

El reconocimiento de STEC como una clase diferente dentro de los E. coli patógenos entéricos resultó de 2 observaciones epidemiológicas claves. La primera ocurrió en 1983 durante la investigación de brotes de enfermedad intestinal caracterizados por dolor abdominal severo y diarrea acuosa seguida por diarrea con sangre. Esta enfermedad se asoció al consumo de hamburguesas poco cocidas en restoranes de comidas rápidas. En los cultivos de materias fecales de los pacientes estudiados se encontró E. coli O157:H7. (Wells y col. 1983). La segunda observación fue informada en 1985, cuando se publicó la asociación de casos esporádicos de Síndrome Urémico Hemolítico con la presencia de citotoxinas libres en materias fecales y aislamiento de VTEC (E. coli verotóxico, productor de toxina activa sobre células Vero) de las heces de estos pacientes (Karmali et al, 1985).

Los estudios de brotes y casos esporádicos de infección por STEC (VTEC) mostraron que el espectro de manifestaciones clínicas incluye la infección asintomática, la diarrea líquida, la diarrea con sangre, y complicaciones graves como la CH, el SUH y el púrpura trombótico trombocitopénico PTT (Karmali, 1989). La colitis hemorrágica se manifiesta por dolor abdominal y diarrea acuosa seguida de diarrea con sangre que se asemeja a una hemorragia digestiva baja, que se confunde y a veces se asocia con invaginación intestinal, y que cursa generalmente sin fiebre, sin elementos inflamatorios abundantes (leucocitos fecales) y con imágenes radiológicas características.

El SUH está definido por la tríada: anemia hemolítica, trombocitopenia y falla renal aguda, precedidas habitualmente por diarrea con sangre. Es una enfermedad sobre todo infantil, que aparece como casos esporádicos o brotes, frecuente en el Río de la Plata, especialmente en Argentina (Gianantonio y col. 1973; Elliott y col., 2001)

La dosis infectante de STEC es reducida, de pocos cientos de gérmenes casi como en Shigella, y es frecuente la transmisión de persona a persona como en la infección por EPEC del lactante (Rivas et al. 1999), pero los animales, especialmente los bovinos, son considerados el reservorio más importante de VTEC, y el origen habitual de los brotes en el mundo. Los alimentos o subproductos animales (carne mal cocida o manipulada, agua, leche o jugos contaminados con heces animales) son los vehículos de transmisión al ser humano más frecuentes. La información precisa sobre la distribución y características de las infecciones humanas por STEC y sobre las variantes regionalmente prevalentes son de gran valor como guía para el control de calidad de los alimentos (Shinagawa y col. 2000; Chinen et al., 2001; Breuer y col. 2001; Olsen et al. 2002)

La notificación del SUH no ha sido obligatoria en Uruguay hasta el presente año 2002. No obstante, estudios conjuntos realizados en años recientes por microbiólogos y pediatras permiten estimar que su incidencia se aproxima a 5/100.000 niños menores de 5 años (unos 15 casos nuevos por año). No se han registrado brotes epidémicos. La enfermedad ocurre raramente en los meses de invierno, y se reconoce con máxima frecuencia de noviembre a marzo.

La padecen niños que en promedio han tenido una edad de 11 meses, de nivel socio-económico aceptable y estado nutricional normal, que viven habitualmente en poblaciones chicas del Interior o zona suburbana de Montevideo, pero no en zonas rurales. Desarrollan en general una enfermedad diarreica aguda, frecuentemente con sangre (Figura 1), seguida de síntomas y signos de SUH. Son derivados habitualmente a los servicios pediátricos de Montevideo donde se cuenta con cuidados intensivos y atención nefrológica. Los signos y síntomas más comunes de la misma son los de afectación hematológica, renal y del sistema nervioso central (Figura 2). Se requiere diálisis en más de la mitad de los casos, y más de 4 cada 5 pacientes evolucionan a la recuperación completa. Pueden persistir hipertensión arterial, alteraciones neurológicas o pueden quedar secuelas importantes en el parénquima renal, que exigen diálisis o transplante. Se reconoce actualmente la importancia del seguimiento prolongado de los pacientes, por la posible progresión en el largo plazo de las lesiones. La muerte es un evento raro durante la fase aguda del padecimiento. La hemos comprobado en uno de 32 niños estudiados localmente con esta patología.

La prevención basada en el conocimiento epidemiológico y la educación juega un papel primordial en el control de estas infecciones. En el manejo del paciente, la antibioterapia es de dudoso valor , y puede favorecer la progresión de la infección, cuando es realizada con cotrimoxazol.

FIGURA 1. FIGURA 2.

ANTECEDENTES

de 25 casos de S U H 1989/95

17

4

2

2

SIN ANT ECEDENT ES

SIGNOS Y SINTOMAS

en 25 niños con SUH 1989/95

25

19

12

14

11

12

EPEC y STEC. Características moleculares y patogenia.

Estos 2 tipos patogénicos de E. coli comparten algunos atributos de virulencia, y poseen características diferenciales que explican sus propiedades patogénicas diferentes.

Las cepas de EPEC no producen enterotoxinas clásicas (enterotoxina termolábil LT, o termoestable ST) y muestran invasión de células eucariotas con menor intensidad y frecuencia que Shigella y E.coli enteroinvasor (EIEC). Producen en el intestino proximal lesiones de tipo " attaching and effacing" (AE, fijación y borramiento), caracterizadas por contacto íntimo con los enterocitos, alteración secundaria de su citoesqueleto, borramiento de sus microvellosidades superficiales con formación de pedestales, y modificación de sus flujos de agua e iones. Genes cromosómicos y plasmídicos codifican los productos que intervienen en estas lesiones (Donnenberg, 1999 y 2000).

La primera etapa patogénica es la formación de microcolonias sobre la superficie del enterocito, proceso reconocido "in vitro" como adherencia localizada (LA) en cultivo de células Hep-2 o Hela. El fenómeno LA está mediado por el bundle-forming-pilus (BFP), fimbria tipo IV que es similar en cuanto a estructura y secuencia aminoacídica a los pili TCP de Vibrio cholerae. Si bien BFP no es esencial para las lesiones de tipo AE, es responsable de la adherencia inicial a las células eucariotas.

El gen bfpA está localizado en un plásmido de alto peso molecular (50-60 MDa) denominado EPEC adherence-factor (EAF).

Los genes necesarios para la formación de lesiones de tipo AE por EPEC están contenidos dentro de una "isla de patogenicidad" cromosómica de 35-kb llamada locus of enterocyte effacement (LEE). Este "cassette" genético es muy similar en organización y secuencias a otros hallados en posición cromosómica o plasmídica en diversos patógenos entéricos como Salmonella, Shigella o Yersinia. Varias de estas "islas" incluyen genomas de fagos, o codifican receptores para bacteriófagos, que pueden a su vez codificar factores de virulencia. En EPEC, LEE incluye los genes esp, esc, sep, eae, tir y otros, que codifican las proteínas bacterianas EspA, EspB, EspD y varias otras, la regulación de su producción y los sistemas de secreción o translocación de las mismas. La expresión de estas proteínas es máxima a 37°C y en condiciones similares a las encontradas en el tubo digestivo, lo que sugiere que están vinculadas a la virulencia de estas cepas. Ellas son en su mayoría transferidas al exterior bacteriano por un sistema de secreción tipo III (mediado por chaperonas y asociado al contacto o proximidad entre bacterias y células eucariotas) codificado por los genes esc y sep. Los sistemas de secreción tipo III son reconocidos por su importante papel en la patogenia de otras infecciones causadas por bacterias Gram negativas, como

Yersinia enterocolitica (Hueck, 1998; Hartland y col., 2000)

Algunas de las proteínas codificadas por LEE y exportadas fuera de la membrana son secretadas al exterior celular y operan en la superficie epitelial; otras forman estructuras o puentes proteicos que vinculan la célula procariota y la eucariota, y otras por fin son translocadas al interior de las células epiteliales a través de esos puentes recientemente descritos. La translocación de estas proteínas es esencial para la traducción de señales al interior de la célula eucariota, aunque su rol en la patogénesis no está totalmente definido. Ellas

promueven un contacto íntimo entre la bacteria y la célula huésped. La intimina, una proteína de membrana externa de 94-kDa., codificada por el gen eae, se une a una proteína de 90 kDa. localizada en la membrana de la célula eucariota. Este receptor es en realidad de origen bacteriano y se denomina Tir (Translocated intimin receptor). Tir es translocada a partir de la bacteria a la membrana de la célula huésped, donde es fosforilada en uno o más residuos de tirosina y funciona como receptor para la intimina. La intimina purificada también se une a ß 1 integrinas, lo que sugiere que puede fijarse a más de un receptor sobre la célula epitelial. Aunque las integrinas no están presentes en la superficie apical de los enterocitos, sí se encuentran en la superficie apical de las células M que recubren las placas de Peyer.

De esta asociación EPEC-células epiteliales, y en especial Tir-intimina resulta una serie de cambios; el más fuerte ocurre en la estructura celular con la formación de los pedestales de actina. Tir fosforilada y unida a intimina se fija a la proteína celular Nck, y ésta a su vez recluta la actividad de las proteínas integrantes de la familia vinculada al Síndrome de Wiscott-Aldrich (WASP), las cuales a su vez activan el complejo Arp2/3, estimulando la formación de conglomerados de actina, y la polimerización de la misma en filamentos que se organizan determinando el borramiento de las microvellosidades y la formación de pedestales que sostienen las bacterias adheridas y ligadas al citoesqueleto (Daniell y col., 2001; Gruenheid y col., 2001; DeVinney y col, 2001)

Secundariamente se producen alteraciones de los niveles intracelulares de inositol-fosfato, con alteración de los canales iónicos y modificación de los niveles de calcio, que también parecen jugar un papel en la patogenia de la enteritis por EPEC. Las células Hep-2 infectadas con EPEC muestran elevaciones significativas de los niveles intracelulares de Ca++; a su vez cuando los niveles intracelulares se mantienen constantes luego de la infección se evita o retarda la formación de lesiones AE (Tabla 4).

El estudio molecular de nuestras cepas locales EPEC ha mostrado que la casi totalidad de los cultivos O55, O119 y O111 son eae y bfp positivos en PCR. La asociación es menos estrecha en otros serogrupos, pero en conjunto confirma la utilidad del estudio antigénico por aglutinación para la identificación

inicial de estas bacterias (Tabla 5). Como peculiaridad significativa, debemos mencionar que en la última década, muchos de estos cultivos han revelado ser resistentes a múltiples antimicrobianos, e incluso en algunos casos a cefalosporinas de tercera generación por producción de beta-lactamasas de espectro expandido de tipo PER-2 (Varela y col. 2001).

Las cepas STEC o VTEC son un grupo heterogéneo de líneas celulares de

E. coli capaces de producir verotoxinas, es decir citotoxinas (toxina de Shiga y sus

variantes) activas sobre células Vero de riñón de mono, según observación original de Konowalchuk y col. en 1977. Las cepas STEC tanto de origen humano como animal pertenecen a un amplio espectro de serotipos O:H y se ha descrito la producción de VTs (verotoxinas) en más de 40 serogrupos. El serotipo O157:H7 es el más frecuentemente aislado en casos de CH y SUH en U.S.A. y en otros países desarrollados. Los E.coli de este serogrupo, a diferencia del resto, no utilizan habitualmente el sorbitol; por lo tanto son fáciles de reconocer en medios sólidos que contienen ese azúcar, como el agar MacConkey sorbitol.

STEC resiste la acidez gástrica, ingresa al intestino y adhiere a las células del colon, a diferencia de EPEC, que lo hace en el delgado. Se atribuye esta característica diferencial a la presencia de adhesinas fimbriales o de membrana distintas a las de EPEC (y aún en estudio), y a las diferencias de composición de las proteínas responsables de los fenómenos A/E de fijación y borramiento, que son inducidos por estos gérmenes de modo similar a los enteropatógenos clásicos.

Las cepas VTEC producen enterohemolisinas, proteasas y otros productos tóxicos. El mayor atributo de virulencia, y la característica que define a este virotipo, es la producción ya mencionada de citotoxinas STX o VT. Las Verotoxinas son una familia de citotoxinas activas sobre distintas líneas celulares, relacionadas antigénica y funcionalmente con la toxina de Shiga producida por cepas de Shigella dysenteriae. Pertenecen a 2 grupos antigénicos diferentes: el grupo 1 incluye a las VTs neutralizadas por anticuerpos anti toxina de Shiga; el grupo 2 incluye aquellas STX que no son neutralizadas por dicho antisuero.

Al igual que otras toxinas bacterianas de naturaleza proteica, las STX están formadas por 2 subunidades: una subunidad A (activa) y cinco subunidades B (binding), responsables de la unión de la toxina con su receptor funcional. Los receptores de STX en las células eucariotas sensibles a su acción citotóxica son glicolípidos complejos como Gb3 o Gb4. Una vez unidas al receptor funcional, las VTs son internalizadas por endocitosis y translocadas al citoplasma de la célula, donde la subunidad A es clivada en 2 fragmentos, A1 y A2. El fragmento A1 es transportado en sentido inverso en el aparato de Golgi y alcanza su sitio blanco que es el ribosoma. La toxina cliva un residuo adenina de la unidad ribosómica 28S, produciendo la inhibición del factor de elongación 1, que es responsable de la inhibición de la síntesis proteica en la célula blanco. Las verotoxinas son sumamente activas también sobre los ribosomas bacterianos, pero no tienen acceso normalmente a las células procariotas (Suh y col., 1998).

Estas citotoxinas son sintetizadas en la luz intestinal por STEC. Los gérmenes no ingresan a las células epiteliales ni al medio interno. Las toxinas, en cambio, son transportadas a través de las células epiteliales del intestino, que no poseen receptores funcionales en cantidad significativa, promueven la secreción por estas y otras células de Interleuquina 8 y otras citoquinas, promueven el aflujo de polimorfonucleares y otros fenómenos inflamatorios, y ejercen su efecto tóxico sobre las células endoteliales de la microvasculatura intestinal y sistémica, rica en receptores específicos. STX 2 y sus variantes, principales protagonistas de los casos de SUH, se fijan pobremente sobre los endoteliocitos entéricos, pero tienen una capacidad tóxica mucho mayor que STX1, capacidad que se expresa a distancia sobre otros parénquimas como el renal o el neural, ricos también en receptores. Se cree actualmente que las STX son transportadas en la sangre y llegan a los tejidos blanco adhiriendo a receptores singulares de los leucocitos neutrófilos que operan como transportadores de estas proteínas tóxicas (Jacewicz y col., 1999; Thorpe y col., 1999; Hurley y col., 1999; Stephan y col., 1999).

Las islas de patogenicidad LEE de STEC son similares a las de EPEC, pero contienen decenas de genes adicionales, que incluyen los correspondientes a fagos temperados que codifican la síntesis de las citotoxinas características: STX1, STX2, sus variantes o ambos tipos. Las secuencias de los genes comunes a EPEC y STEC son diferentes, sobre todo cuando codifican productos

patogénicos que intervienen en interacciones de alteración y defensa específica con el huésped, como la intimina. Se interpreta que las LEE de STEC derivan de las de EPEC, por incorporación y recombinación horizontal de extensos segmentos, bajo la presión selectiva de esas interacciones. Se han encontrado cepas de EPEC O55 genéticamente muy similares a otras de O157, e incluso portadoras de genes fágicos incompletos o circunstancialmente no expresados (Perna y col., 1998; Elliot y col., 2000). Ver Tabla 5.

En nuestro medio, la investigación sobre células Vero de toxinas Shiga libres en materias fecales, y los ensayos de amplificación pool PCR y de Southern Blot realizados sobre coprocultivos primarios (Tabla 5) han revelado infección por STEC en hasta 50% de los casos de SUH. En una primera etapa, 1989-90, investigamos E. coli O157 con resultado negativo, y verotoxicidad en materias fecales, que fue positiva en 4 de 11 casos. En un segundo período, 1994-96, disponiendo de medios más avanzados (PCR, sondas de ADN), detectamos infección por STEC en la mitad de los casos, pero fue igualmente negativa la búsqueda de E. coli O157. En el período presente, con mejores recursos y organización, y con un programa de estudio precoz de los niños en etapa de diarrea con sangre, estamos logrando certificar la identidad de los gérmenes responsables de esta afección, a pesar del intenso tratamiento antimicrobiano a que son sometidos estos niños, que interfiere habitualmente con la recuperación del germen causal. En uno de los casos el germen STEC identificado fue una cepa de E. coli sorbitol positiva y lisina negativa, serotipo O111:H-, productora de VT1,VT2 y enterohemolisina, eae+ y ampliamente sensible a los antibióticos. En otros casos de SUH con aislamiento positivo, se trataba de variantes de E. coli O26 y O145, sensibles, sorbitol, lactosa y lisina positivas, eae+ y también formadoras de citotoxinas. El serogrupo O157 ha sido aislado sólo una vez en nuestro país, de un caso reciente de SUH.

TABLA 4. FACTORES DE VIRULENCIA DE VIROTIPOS DE E. coli PATÓGENO

ENTERICO

STEC

EPEC

ETEC

EIEC

EAEC

Adhesinas

₊

_{de membrana}

o fimbrial

++

BFP LA

++

Fimbriales

factores de

colonización

+

de membrana

+

Fimbrial

Efecto A/E

Mediadores proteicos

++

(Colon)

++

(delgado)

(efecto como Shigella, mediadores proteicos)

Enterotoxinas

Hemolisina

Proteasas

++

LT y ST

+

Citotoxinas

_{efecto sistémico}

++

de Shiga

Invasividad

+

mucosa

Inducción de

inflamación

+

/

+

Area genética de

patogenicidad

LEE

Cromosómica y

fágica

LEE

Cromosómica y

bfp plasmídica

Genes

plasmídicos

Isla de

patogenicidad

plasmídica

Genes

cromosómicos y

plasmídicos

Plásmido(s) de

virulencia

++

++

++

(uno o varios)

++

(220Kb)

+

LPS

(antígenos O)

O:111

O:26

(O:157)

O:111

O:55

O:119. Otros

Muchos: (O:128,

O:51, O:104,

etc.)

O:124

O:29

Varios: (O:8,

O:15, O:78,

O:89)

Otros virotipos de E. coli como causa de ETA. ETEC, EIEC, EAEC.

ETEC (E. coli enterotoxigénico) es un tipo patogénico de esta especie que agrupa cepas capaces de producir enterotoxinas proteicas termolábiles (LT) o termoestables (ST), las cuales no se ingieren preformadas ni ingresan al medio interno, sino que se forman y ejercen su acción localmente sobre la mucosa intestinal, promoviendo hipersecreción de agua y electrolitos. La toxina lábil tiene una estructura y una función muy similares a la toxina de Vibrio cholerae; ST es un pequeño polipéptido de mayor jerarquía como factor patogénico, dado que son principalmente las cepas productoras de ST, o de LT y ST, pero no las que producen sólo LT las que se asocian con alteraciones intestinales (Reis y col, 1982). ETEC se localiza sobre las células epiteliales del intestino delgado por medio de fimbrias proteicas de diversa composición antigénica y estructural, y allí produce sus toxinas que adhieren a receptores celulares, ingresan a los epiteliocitos y modifican su función dando lugar a una diarrea líquida, sin fiebre ni inflamación de la mucosa.

Tanto los genes responsables de la producción de toxinas como los que codifican las adhesinas bacterianas están localizados sobre plásmidos transferibles, por lo cual esta variante patogénica de E. coli incluye a numerosos serotipos que han sido capaces de incorporar esos componentes del genoma procariota (Tabla 4).

ETEC es agente de diarrea aguda del niño en regiones pobres, y también de enfermedad esporádica o epidémica de origen alimentario, que los microbiólogos del hemisferio Norte llaman diarrea del viajero. En cualquier caso, las dosis infectantes son relativamente altas, y los vehículos habituales de infección son el agua y los alimentos contaminados que permiten la sobrevida y multiplicación de los gérmenes.

En nuestro país, ETEC es el virotipo de E. coli que sigue en frecuencia a EPEC como agente de diarrea aguda en los niños. No ha sido adecuadamente investigado como causante de casos o brotes de ETA. Su investigación requiere la demostración en las cepas de genes codificantes de toxinas (por PCR o sondas génicas) o de las enterotoxinas por ELISA (Svennerholm y col., 1985). Ver tabla 5.

EIEC (E. coli enteroinvasor) es una variante patogénica común en países vecinos, especialmente Brasil, pero aislada pocas veces en nuestro país pese a la vigilancia sistemática de muchos años. Producen infección por transmisión persona a persona, y también brotes de origen alimentario o hídrico. Se trata de cepas metabólicamente muy similares a Shigella (habitualmente lactosa negativos o tardíos, anaerogénicos, inmóviles, lisina negativos: Silva y col., 1980) poseedoras como Shigella de un gran plásmido de virulencia (Lan y col. 2001) y capaces de provocar diarrea líquida o inflamatoria, aunque en dosis infectivas significativamente mayores, del orden de 106. Pertenecen a ciertos serogrupos característicos, lo que junto a sus propiedades metabólicas típicas permite identificarlos (Tabla 4). Localmente hemos producido antisueros para el diagnóstico de EIEC por procedimientos de aglutinación y por Elisa dirigido a sus proteínas de membrana externa características (Tabla 5). Hemos obtenido aislamientos de cepas O124 y O29, en niños con diarrea aguda.

EAEC (E.coli enteroagregativo) es un conjunto de cepas de esta especie originalmente agrupadas por su modo peculiar de adherencia entre sí y a células eucariotas en cultivo, según observaciones originales de Craviotto, Scaletsky y Nataro (Mathewson y Cravioto, 1989). Esta adherencia y la colonización del intestino delgado por EAEC son mediadas por fimbrias codificadas en plásmidos (Tabla 4). La detección mediante sondas marcadas o PCR de las secuencias de estas adhesinas, y la observación del patrón de fijación característico sobre células Hep-2 son los métodos más útiles de identificación de estos cultivos (Tabla 5).

EAEC produce una reacción inflamatoria con formación de mucus y segrega toxinas proteicas propias que contribuyen al daño epitelial (Okeke y Nataro, 2001). El resultado es una diarrea líquida o mucosa, con escasa fiebre o vómitos, que en muchos casos se vuelve persistente (de duración superior a 14 días), como ha sido descrito en niños de Brasil, de Méjico y de otras regiones (Fang y col., 1995).

En nuestro país, nuestros estudios iniciales realizados con sondas marcadas con digoxigenina y ensayos de PCR desarrollados en el Laboratorio de Referencia de E. coli en Lugo, España, revelan la presencia de estos gérmenes en algunos casos de gastroenteritis infantil. Los datos requieren todavía confirmación y organización, pero muestran que el grupo microbiano merece atención localmente.

EAEC ha sido reconocido como causa también de "diarrea del viajero" (Adachi y col., 2001) y de brotes de enfermedad de origen alimentario (Smith y col., 1994), pero estos aspectos no han sido explorados todavía en Uruguay. c- Las perspectivas

La jerarquía conocida o sospechada de estos patógenos en nuestro medio impone profundizar su estudio.

Es importante determinar la distribución en los tipos patogénicos principales de los distintos atributos de virulencia mencionados, sus variantes genéticas y la posible naturaleza clonal de los aislamientos según serotipos o lapsos identificables. Interesa también conocer las vinculaciones entre esas variantes genéticas y las características de la población huésped, su nivel de vida, higiene y salud, y la presencia de anticuerpos detectables en los distintos grupos humanos.

En cuanto a la epidemiología de las toxiinfecciones alimentarias, se requiere adelantar varios pasos en la identificación de este grupo de agentes etiológicos. Se trata de saber si los "coliformes" asociados con algunos brotes corresponden a cepas de E. coli patógeno entérico, y de avanzar en el conocimiento de sus características y distribución. Para esto es necesario poner en juego una metodología compleja de laboratorio que sólo puede implementarse localmente mediante el esfuerzo cooperativo de personas e instituciones, en el marco del convenio existente entre la Facultad de Medicina y el Ministerio de Salud Pública, y de la colaboración intrauniversitaria.

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*Serotipificación

*PCR para genes bfp, eae

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*Elisa para toxinas LT y ST

*PCR o sondas

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*Fermentación del sorbitol y serología

*PCR pool o de barrido

*Verotoxicidad de filtrados fecales

*Elisa o PCR de colonias, confirmatorio

*Antitoxinas en suero por neutralización

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*Bioquímicas, serogrupo

*Confirmación por Elisa o Sérény

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*Sondas de DNA-digoxigenina

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