INFECCIONES DE VÍAS URINARIAS - ESCHERICHIA COLI

José Molina López joseml@unam.mx
Ángel Manjarrez Hernández  hangel@unam.mx
Departamento de Salud Pública, Facultad de Medicina, UNAM


Introducción.
Dentro de las cepas de Escherichia coli que infectan a los seres humanos, se han descrito dos grupos principales:
a) las que causan infecciones intestinales (cepas diarrogénicas) y:
b) las que producen infecciones extraintestinales. Este último grupo incluye a los agentes causales de las infecciones del tracto urinario (IsTU), así como los que causan meningitis neonatal y bacteremia. Los diferentes patotipos de E. coli se caracterizan por compartir el antígenos somático u “O”, que definen los serogrupos, antígeno “H” o flagelar, cuya combinación define los serotipos (Figura 1). Se han reconocido más de 1000 serotipos de E. coli basados en antígenos O y H. La serotipificación es importante porque contribuye a distinguir el número pequeño de serogrupos que causan enfermedad. Los serogrupos de E. coli comúnmente asociados con IsTU son: O1, O2, O4, O6, O7, O8, O16, O18, O22, O25 y O75, los cuales son responsables de más del 75% de estas infecciones.

Escherichia coli - estructuras
Figura 1. Componentes estructurales de Escherichia coli. Modificada de: www.canariculturacolor.com con licencia Creative Commons.

Epidemiología de las IsTU.
En el boletín Epidemiológico de la Secretaría de Salud se reportó en el año 2007 un total de 3, 076,468 casos de infecciones del tracto urinario, de los cuales 2, 294,451 (74.5 %) fueron en mujeres y 749,755 (23%) se presentaron en hombres.
En 2013, las infecciones de vías urinarias se mantienen como una de las primeras causas de morbilidad. E. coli es el principal agente causal con más del 90% de este tipo de infecciones, seguida por otros géneros bacterianos, como son Klebsiella, Proteus y Staphylococcus. Es muy probable que el número de casos de IsTU en nuestro país sea mucho mayor que lo reportado, por lo que se considera un problema frecuente de salud pública.

Manifestaciones clínicas.
Las infecciones del tracto urinarioconstituyen una de las enfermedades infecciosas más comunes a nivel mundial. Las IsTU afectan principalmente a las mujeres, debido a que en las mujeres la distancia desde el colon a la abertura uretral es mucho más corta que en los hombres (Figura 2). En los hombres, las IsTU tienen una incidencia mucho menor. La incidencia de IsTU varía fundamentalmente con la edad y sexo del paciente. Las mujeres menores de 10 años y las de 18 a 40 años (con vida sexual activa) son las que más frecuen-temente adquieren estas infecciones. Aproximadamente, la mitad de todas las mujeres han tenido una ITU antes de alcanzar sus 30 años de edad. Casi el 26% de las mujeres con ITU aguda tendrán al menos una recurrencia dentro de los primeros seis meses de la ITU inicial y entre 5 y 10% tendrán múltiples recurrencias. UPEC es la bacteria implicada con mayor frecuencia en estas infecciones, siendo el agente responsable de la infección en un 70-95% de todos los casos no complicados y de 30% en infecciones nosocomiales.

Algunos signos y síntomas que presentan los pacientes con IsTU son: dolor al orinar (disuria) orinar frecuentemente (polaquiuria) y presencia de sangre en la orina (he-maturia). Las IsTU siguen la ruta ascendente y son causadas por bacterias presentes en la microbiota intestinal normal. El colon, el introito vaginal y el área periuretral sirven como reservorios para E. coli y otros uropatógenos; primero, la bacteria entra por la uretra y asciende hacia la vejiga y asciende a través de los uréteres hasta los riñones (Figura 2). La función de la vejiga es colectar y expulsar orina, y conforme hace esto, la vejiga debe preservar la integridad de su epitelio durante las constantes expansiones y contracciones. La bacteria puede diseminarse en el tracto urinario y establecerse una bacteriuria, que se considera significativa cuando la concentración de unidades formadoras de colonias de bacterias por mililitro de orina supera los 100,000. La presencia de bacterias no necesariamente conduce a enfermedad. Altas concentraciones de bacterias pueden ser detectadas en el tracto urinario de individuos durante exámenes rutinarios de orina y muchos de estos individuos no tienen síntomas. Esta condición es llamada bacteriuria asintomática y ocurre en 6% de los individuos sanos y en 20% de los individuos ancianos. Los pacientes con bacteriuria asintomática generalmente no necesitan tratamiento. Por otro lado, los casos de bacteriuria sintomática son clasificados ya sea como cistitis cuando la infección es limitada a la vejiga o pielonefritis cuando el riñón está infectado. Mientras la cistitis en individuos sanos generalmente se resuelve sin dejar secuelas, la pielonefritis puede causar serias complicaciones y puede ser fatal. Los pacientes con malformaciones congénitas del tracto urinario, con procesos obstructivos o con un sistema inmune comprometido tienen un riesgo más alto de sufrir IsTU.

Clínicamente, las infecciones del tracto urinario se definen como “complicadas” o “no complicadas”. Las complicadas se refieren a las infecciones en pacientes con tractos urinarios anormales, con obstrucciones en vías urinarias o cuando el paciente es sometido a maniobras de instrumentación médica, tales como catéteres urinarios. Las infecciones del tracto urinario no complicadas se refieren a infecciones en pacientes con tractos urinarios normales y sin instrumentación. La cistitis y pielonefritis son las enfermedades que más frecuentemente se encuentran en la clínica, sin embargo hay una amplia variedad de otros síndromes clínicos, incluyendo bacteriuria, prostatitis, uretritis y bacteriuria asintomática.

La cistitis aguda es una inflamación superficial de la vejiga y la uretra la cual conduce a los principales síntomas asociados que incluyen; micción dolorosa (sensación de ardor), necesidad urgente y frecuente de orinar generalmente se orina pequeñas cantidades, deseos de orinar aunque la vejiga esté vacía, sangre en la orina y en algunos casos dolor suprapúbico que indican una infección renal. El paciente puede experimentar algunos o todos los síntomas mencionados. La prostatitis aguda ocurre cuando la bacteria invade la próstata, causando dolor perineal y fiebre. Las infecciones pueden diseminarse dentro del tracto urinario, frecuentemente los pacientes tienen recurrencias de cistitis algunas veces espaciados con episodios de pielonefritis. La pielonefritis es usualmente un problema más serio, los dos primeros síntomas son dolor lumbar, en un costado y en el área justo debajo de las costillas, y fiebre que persiste por más de dos días (superior a 38 C). Otros síntomas menos comunes son, nauseas, vómito y malestar en general además de los síntomas característicos de cistitis. La orina puede estar turbia, con sangre o con mal olor. En algunos casos (aproximadamente 30% de los casos) las infecciones del tracto urinario pueden conducir a septicemia y aún a la muerte. Las IsTU frecuentemente son recurrentes, aún en pacientes con infecciones no complicadas y a pesar de las terapias con antibióticos. Casi el 26% de las mujeres con infecciones agudas de las vías urinarias tienen al menos una recurrencia dentro de los primeros seis meses de iniciada la infección, y algunas pacientes tendrán recurrencias múltiples.

Figura 2. Diferencias anatómicas del tracto urinario de la mujer y el hombre

Patogenia.
El tracto urinario humano es estéril y algunos factores como el flujo de la orina y sustancias antibacterianas secretadas protegen al tracto urinario de la infección de microorganismos patógenos. Las IsTU empiezan con la colonización de la uretra por cepas de E. coli provenientes de la microbiota rectal. El establecimiento prolongado de cepas uropatógenas en el colon provee de una fuente constante de bacterias y así aumentan las posibilidades de colonizar la uretra. El hecho de que el colon con-tamine continuamente con bacterias a la uretra, explica, en buena parte, por qué son tan comunes las infecciones recurrentes en el tracto urinario. La colonización de la vagina, especialmente el área alrededor de la abertura uretral (meato urinario), también incrementa la posibilidad de que la bacteria entre por dicho orificio. Cualquier alteración de la microbiota residente abre los caminos para la colonización del tracto vaginal por E. coli u otros patógenos potenciales.

La característica más importante de las bacterias uropatógenas es la capacidad para adherirse a las células uroepiteliales; para llevar a cabo esta tarea las cepas UPEC tienen diferentes apéndices adhesivos en su superficie, los más estudiados son el pili P y el pili tipo-1. La adherencia de las bacterias induce apoptosis y exfoliación (desprendimiento celular), y en algunos casos las bacterias pueden internalizarse en las células uroepiteliales (invadir) y replicarse dentro de ellas. Esto le da una ventaja de sobrevivencia, lo que evita que las bacterias sean detectadas y la elimi-nación por los mecanismos de defensa inmunes del hospedero. Las células uroepiteliales invadidas que contienen las bacterias pueden actuar como un reservorio para infecciones recurrentes. Los sistemas eficientes de adquisición de fierro y la habilidad de crecer en la orina también son cruciales para la sobrevivencia del microorganismo.

Factores de virulencia.
UPEC tiene una gran variedad de factores de virulencia que le permiten evadir las defensas del hospedero y establecer infección en este nicho único. Estos factores de virulencia están usualmente codificados en el cromosoma de UPEC y frecuentemente son parte de regiones cromosomales largas e inestables conocidas como “islas de patogenicidad”. En general, el genoma de las cepas UPEC es rico en genes que codifican para adhesinas fimbriales y múltiples sistemas de adquisición de hierro. Los principales factores de virulencia asociados con UPEC incluyen: i) las fimbrias o pilis (ejemplos pili tipo-1, P, S y F1C); que poseen las adhesinas ii) los sistemas de adquisición de hierro (sideróforos, aerobactina y enterobactina, ironN); iii) la producción de toxinas (-hemolisina, factor necrotizante citotóxico tipo 1 [CNF-1] y una proteína autotrasportadora conocida como Sat); iv) mecanismos de evasión de las defensas del hospedero (cápsulas, antígenos específicos o proteínas de membrana). Estos factores de virulencia tienen su efecto cuando la bacteria se adhiere a las células del hospedero, participan en la inflamación y daño tisular además inducen la producción de citosinas (Cuadro 1).

Propiedad
Factor
Función
Adhesinas Pili tipo P
Pili tipo I
Pili S
Adherencia e invasividad
Toxinas HlyA
CNF-1
Sat

Hemolisina
Citotoxina
Vacuolización

Sideróforos Aerobactina
IroN
IreA
Captación de hierro
Proteasas Pic
Tsh
Serina
proteasa
Cuadro 1. Algunos factores de virulencia que portan las cepas UPEC.

Adherencia e invasividad de cepas UPEC.
El primer paso de la interacción entre las cepas UPEC y las células hospederas es la adherencia, la cual se lleva a cabo por diversos apéndices (como fimbrias o pilis) que portan moléculas llamadas adhesinas, encargadas de reconocer a sus receptores sobre la superficie de las células uroepiteliales.
El ensayo de adherencia se realiza en el laboratorio y consiste en retar con la cepa UPEC una línea celular de carcinoma de vejiga humana llamada T-24, con incubación de 3 h, fijación y tinción con Giemsa, con el objeto de determinar el tipo de adherencia que presenta la cepa en estudio. En la figura 3, se aprecia las bacterias adheridas sobre la membrana de las células uroepiteliales.

bacterias adheridas sobre la membrana de las células uroepiteliales
Figura 3. Microscopia óptica de luz, de un ensayo de adherencia a 3 horas de incubación y teñido con Giemsa. Se aprecian los agregados bacterianos (flechas). N = núcleo; C = citoplasma Al objetivo 100X.Imagen: Dr. José MolinA, Fac, de Medicina, UNAM.

Si la cepa UPEC expresa ciertas proteínas después de la adherencia, que le permiten internalizarse y multiplicarse dentro de las células uroepiteliales (invasión), pueden formar biopelículas (biocapas). El hecho de que las bacterias penetren al interior de las células les brinda una gran ventaja para sobrevivir, les permite eva-dir la detección y eliminación por parte de los mecanismos de defensa inmunológicos. Las células uroepiteliales invadidas, en consecuencia, tienen bacterias que pueden actuar como un reservorio y causar infecciones recurrentes. La internalización de las bacterias a las células les permite además evitar el flujo de la orina a través de la vejiga y puede darles acceso a un ambiente más rico en nutrientes. En la figura 4 se muestra una microscopia óptica de un ensayo de invasividad de protección con gentamicina de cepas UPEC en células uroepiteliales (de vejiga) y se observan las bacterias dentro del citoplasma de las células.

línea celular T-24 (vejiga humana), después del ensayo de invasividad
Figura 5. Microscopia óptica de luz de la línea celular T-24 (vejiga humana), después del ensayo de invasividad de protección con gentamicina. Se observan las bacterias internalizadas en el citoplasma. Imagen: Dr. José Molina, Fac. de Medicina, UNAM.

En la figura 6 se presentan imágenes de micrografías electrónicas de transmisión de cepas UPEC a células uroepiteliales.

E. coli en células T-24
Figura 6. Micrografía electrónica de transmisión. Ensayo de invasividad de protección con gentamicina en células uroepiteliales. Internalización de E. coli en células T-24, 6 h post infección. N= núcleo. Las flechas indican la bacteria adherida en panel A e internalizada en panel D. Imagen: Dr. José Molina, Fac. de Medicina, UNAM.

Tratamiento.
Debido a que en la práctica clínica cotidiana, la administración de drogas antimicro-bianas en pacientes que padecen infección del tracto urinario es empírica, es im-prescindible considerar la alta frecuencia de resistencia a los antibióticos, que pre-sentan las cepas de E. coli uropatógena aisladas de pacientes ambulatorios de la ciudad de México (Cuadro 2).

Aunque los antibióticos son casi siempre efectivos para eliminar la infección de la vejiga, el tratamiento con antibióticos no necesariamente previene infecciones recurrentes en la misma persona a menos de que se eliminen las bacterias contaminantes del colon y del tracto vaginal. La terapia profiláctica con antibióticos puede ser utilizada también para prevenir recurrencias en mujeres con IsTU.
Las infecciones en pacientes hospitalizados son causadas mayoritariamente por bacterias multirresistentes a los antimicrobianos adquiridas en el ambiente hospitalario. Las infecciones renales son más difíciles de tratar que las infecciones de la vejiga debido a que los antibióticos no llegan en altos niveles a los riñones. Para administrar eficazmente uno y otro tipo de antimicrobiano, es muy recomendable realizar una prueba de sensibilidad o antibiograma, que ayude al médico a elegir el más efectivo contra el tipo de microorganismo que está causando la infección. El antimicrobiano más comúnmente prescrito para la cistitis aguda es la nitrofurantoina por vía oral, o una combinación de sulfonamida-trimetoprim, asimismo, se pueden utilizar amoxicilina, cefalexina o ciprofloxacina. Cada uno de estos regímenes curaba del 90 al 95 por ciento de cistitis agudas en mujeres, sin embargo esto ha cambiado debido a las resistencias desarrolladas por las bacterias ante estos y otros antimicrobianos. La capacidad de E. coli para adquirir genes de resistencia hace impredecible determinar su sensibilidad a diferentes antimicrobianos, por tal motivo es muy recomendable realizar pruebas antibiogramas.

Para concluir, el tratamiento antimicrobiano inmediato con trimetoprim-sulfametoxazol, nitrofurantoína, o fosfomicina, está indicado en la cistitis aguda de mujeres adultas. Las crecientes tasas de resistencias entre patógenos urinarios han complicado dicho tratamiento, desde luego. Se sugiere evaluar los factores de riesgo de resistencia de manera individualizada para ofrecer el manejo empírico óptimo, cuando este es necesario. (Grigoryan et al., 2014).

Antibióticos


Resistencia
No. %
Ampicilina 98.0 83.7
Carbenicilina 74.0 63.2
Piperacilina 63.0 53.8
Meropenem 1.0 0.85
Amikacina 2.0 1.7
Gentamicina 28.0 23.9
Tobramicina 36.0 30.7
Ácido nalidíxico 66.0 56.4
Ofloxacina 71.0 60.6
Norfloxacina 71.0 60.6
Ciprofloxacina 65.0 55.5
Cefuroxima 17.0 14.5
Ceftriaxona 12.0 10.2
Ceftazidima 10.0 8.5
Cefepime 9.0 7.6
Cefazolina 24.0 20.5
Nitrofurantoina 6.0 5.1
Amoxicilina/clavulanato 23.0 19.6
Ticarcilina/clavulanato 30.0 25.6
Trimetoprim/sulfametoxazol 66.0 56.4
Cuadro 2. Prevalencia de la resistencia a antibióticos de los 119 aislamientos de Escherichia coli uropatógenas.

Prevención y control.
Beber grandes cantidades de agua ayuda a limpiar el tracto urinario de bacterias. En mujeres con IsTU recurrentes, la terapia profiláctica con antibióticos puede ser usada para prevenir recurrencias. Los tratamientos con agentes antibacterianos orales también son útiles para prevenir infecciones recurrentes en mujeres quienes son susceptibles a reinfecciones frecuentes. El uso prolongado de un catéter urinario aumenta en mucho la probabilidad de una infección del tracto urinario.

Vínculos.

- Arshad M, Seed PC. Urinary Tract Infections in the Infant. Review. Neonatal-Perinatal Infections: An Update. Clinics in Perinatology. March 2015;42(1):17–28
- Thomas M Hooton & Kalpana Gupta. Acute uncomplicated cystitis and pyelonephritis in women. UpToDate. Actualización 2014.
- López-Banda DA, Carrillo-Casas EM, Leyva-Leyva M, (...), Xicohtencatl-Cortes J, Hernández-Castro R. Identification of Virulence Factors Genes in Escherichia coli Isolates from Women with Urinary Tract Infection in Mexico. BioMed Research International, 2014, Article ID 959206, 10 pages, doi:10.1155/2014/959206
- Grigoryan L, Trautner BW, Gupta K. Diagnosis and management of urinary tract infections in the outpatient setting: a review. JAMA. 2014 Oct 22-29;312(16):1677-84. doi: 10.1001/jama.2014.12842.
- Calderón-Jaimes, Ernesto, et al. Diagnóstico y tratamiento de las infecciones en vías urinarias: un enfoque multidisciplinario para casos no complicados. Bol Med Hosp Infant Mex 70.1 (2013): 3-10.
- Reyna-Flores F, Barrios H, Garza-Ramos U, Sánchez-Pérez A, Rojas-Moreno T, Uribe-Salas FJ, Fagundo-Sierra R, Silva-Sanchez J. Molecular epidemiology of Escherichia coli O25b-ST131 isolates causing community-acquired UTIs in Mexico. Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, July 2013;76(3):396-398.
- Ulett GC, Totsika M, Schaale K, Carey AJ, Sweet MJ, Schembri MA. Uropathogenic Escherichia coli virulence and innate immune responses during urinary tract infection. Curr Opin Microbiol. 2013 Feb;16(1):100-7. doi: 10.1016/j.mib.2013.01.005.
- Fitzgerald A, Mori R, Lakhanpaul M, Tullus K. Antibióticos para tratar la infección urinaria baja en niños. Cochrane Database of Systematic Reviews 2012 Issue 8. Art. No.: CD006857. DOI: 10.1002/14651858.CD006857
- Foon R, Toozs-Hobson P, Latthe P. Antibióticos profilácticos para reducir el riesgo de infección urinaria después de los estudios urodinámicos. Cochrane Database of Systematic Reviews 2012 Issue 10. Art. No.: CD008224. DOI: 10.1002/14651858.CD008224
- Gupta K, Hooton TM, Naber KG, Wullt B, Colgan R, Miller LG, et al. International Clinical Practice Guidelines for the Treatment of Acute Uncomplicated Cystitis and Pyelonephritis in Women: A 2010 Update by the Infectious Diseases Society of America and the European Society for Microbiology and Infectious Diseases Clin Infect Dis. 2011;52(5): e103-e120 doi:10.1093/cid/ciq257
- Neil S. Sheerin. Urinary tract infection. Review. Medicine, July 2011;39(7):384-389 doi:10.1016/j.mpmed.2011.04.003
- Salvatore S, Salvatore S, Cattoni E, et al. Urinary tract infections in women. Eur Obst & Gyn and R B, June 2011;156(2):131-136 doi:10.1016/j.ejogrb.2011.01.028
- Truls E. Bjerklund Johansen, et al. Patient assessment in urinary tract infections: symptoms, risk factors and antibiotic treatment options. Surgery (Oxford), June 2011;29(6):265-271.
- Molina-López J, Aparicio-Ozores G, Ribas-Aparicio RM, Gavilanes-Parra S, Chávez-Berrocal ME, Hernández-Castro R, Manjarrez-Hernández HA. Drug resistance, serotypes, and phylogenetic groups among uropathogenic Escherichia coli including O25-ST131 in Mexico City. J Infect Dev Ctries, 2011;5:840-849.
- Fariñas-Álvarez C, Teira-Cobo R, Rodríguez-Cundína P. Infección asociada a cuidados sanitarios (infección nosocomial). Medicine. 2010;10(49):3293-300.
- Schmiemann G, Kniehl E, Gebhardt K, Matejczyk MM, Hummers-Pradier E. The diagnosis of urinary tract infection: a systematic review. Dtsch Arztebl Int. 2010 May;107(21):361-7. doi: 10.3238/arztebl.2010.0361.
- Williams GJ, Macaskill P, Chan SF, Turner RM, Hodson E, Craig JC. Absolute and relative accuracy of rapid urine tests for urinary tract infection in children: a meta-analysis. Review. Lancet Infect Dis, April 2010;10(4):240-250. doi:10.1016/S1473-3099(10)70031-1
- Merguerian PA, Sverrisson EF, Herz DB, McQuiston LT. Urinary tract infections in children: recommendations for antibiotic prophylaxis and evaluation. An evidence-based approach. Curr Urol Rep. 2010 Mar;11(2):98-108. doi: 10.1007/s11934-010-0095-7
- Schito GC, Naber KG, Botto H, Palou J, Mazzei T, Gualco L, Marchese A. The ARESC study: an international survey on the antimicrobial resistance of pathogens involved in uncomplicated urinary tract infections. Int J Antimicrob Agents. 2009 Nov;34(5):407-13. doi:10.1016/j.ijantimicag.2009.04.012
- Consejo de Salubridad General, IMSS, ISSSTE, PEMEX, DIF, Academia Nacional de Medicina, Guía de Referencia Rápida. Prevención, diagnóstico y tratamiento de las infecciones de vías urinarias no complicada en menores de 18 años en el primero y segundo nivel de atención. Octubre 2009.



Última revisión 7 enero 2015


Hecho en México, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), todos los derechos reservados 2011. Esta página puede ser reproducida con fines no lucrativos, siempre y cuando no se mutile, se cite la fuente completa y su dirección electrónica. De otra forma requiere permiso previo por escrito de la institución. Créditos

Sitio web administrado por: Dra. Teresa Uribarren Berrueta. Contacto