Escherichia coli microorganismo divergente con actitud dual en su relación de convivencia con sus hospederos.

Carlos A. Eslava Campos; Armando Navarro Ocaña, Ulises Hernández Chiñas, Erika P. Salazar Jiménez.

Departamento de Salud Pública, Facultad de Medicina, UNAM.

 

Características generales: ¿Es una bacteria amigable?

 Escherichia coli  descrita por primera vez en 1885 por Theodore Von Escherich, quien la denominó Bacterium coli.commune dado que se aislaba de las heces de individuos sanos y enfermos. Forma parte de los microorganismos que colonizan el intestino por lo que se define como un comensal que integra la biota intestinal de diferentes mamíferos incluido el hombre. La colonización por E. coli se inicia cuando el producto (recién nacido) pasa a través del canal del parto que se encuentra contaminado por diferentes microorganismos, algunos de estos de las heces de la madre. Cuando el recién nacido se obtiene por cesárea, la colonización se realiza mas lentamente, sin embargo, a la cuarta semana se alcanzan los mismos niveles de concentración de microorganismos (108/mL), que presentan los niños que nacen por la ruta natural. Ésta y otras bacterias que colonizan el intestino, son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo, además de participar en la producción de las vitaminas B y K no sintetizadas por el organismo.

Integrante de la familia Enterobacteriaceae y de la tribu Escherichiae, el genero Escherichia incluye 7 especies (E. adecarboxylata, E. Alberti, E. blattae, E. coli, E. fergusonii E. hermannii y E. vulneris), de las cuales E. coli es la mejor conocida. Es un microorganismo anaerobio facultativo que se mueve por acción de flagelos que se distribuyen en todo el cuerpo de la bacteria (perítricos). Cuando Theodore Von Escherich aísla por primera vez E. coli, propone que el microorganismo podría ser agente responsable de diarreas. Sin embargo, lo anterior fue objetado por el hecho de que se aislaba indistintamente de heces de niños sanos, como de aquellos con diarrea. Fue hasta 1933 cuando Adam utilizando el procedimiento de tipificación por sueros, mostró que algunas variedades antigénicas de E. coli estaban involucradas en brotes de diarrea en niños albergados en cuneros.

Morfología colonial de Escherichia coli en medio de agar Mac Conkey

 

Distribución filogenética de E. coli: ¿Es una bacteria agresiva?

Diferentes modelos sobre la evolución de bacterias proponen que la diversidad en la patogenicidad de los microorganismos, es el resultado de la adquisición de genes llamados de virulencia a través de la transferencia horizontal de los mismos. Escherichia coli es uno de los microorganismos más representativos para responder esta pregunta, ya que como se hizo referencia, es integrante de la biota intestinal de diferentes vertebrados incluyendo al hombre, pero que a la vez se relaciona con un amplio espectro de enfermedades intestinales y extraintestinales. La gran diversidad de clonas patógenas en Escherichia coli al parecer es el resultado de la adquisición constante de diferentes factores de virulencia, mismos que son codificados por genes presentes en plásmidos, islas de patogenicidad y en fagos, elementos genéticos que son intercambiados a una frecuencia alta entre diferentes cepas de bacterias, proceso que se ha definido como transferencia horizontal de genes.

 

Conjugación bacteriana: Transferencia de información genética (plásmidos)   

 

En el caso Escherichia coli eventos de mutación de su genoma y la transferencia de genes, ha dado lugar a la enorme divergencia de la bacteria y es así que existen clonas (variedades) que habitan de manera natural en el intestino y clonas relacionadas con infecciones intestinales y extraintestinales como son las infecciones del tracto urinario, meningitis, peritonitis, mastitis, septicemia y neumonías. La diversidad en las propiedades patógenas que ha desarrollado la bacteria, ha dado lugar a una clasificación de E. coli en los grupos EPEC (E. coli enteropatógena), ETEC (E. coli enterotoxigénica), EHEC (E. coli enterohemorrágica), EIEC (E. coli enteroinvasiva), EAEC (E. coli enteroagregativa) y DAEC (E. coli con adherencia difusa) que integran las cepas relacionadas con la etiología de la diarrea. La clasificación incluye además las variedades conocidas como UPEC (E. coli uropatógena) responsable de infecciones de vías urinarias, ExEC (E. coli extraintestinal) relacionadas con septicemias  e infecciones del sistema nervioso central. Es importante mencionar que cada uno de estos grupos patógenos presenta afinidad por especies animales incluido el humano, grupos etarios, variedades antigénicas específicas (serogrupos o serotipos), características epidemiológicas y factores de virulencia particulares entre los que se incluyen capacidad de adherencia, invasividad y/o producción de toxinas entre otros.

   

Eschereichia  coli responsable de brotes epidemicos (cepas emergentes)

El grupo enterohemorrágico de E. coli es uno de los que mayor relevancia ha adquirido en los últimos años, en éste se incluyen cepas de diferentes serotipos con las mismas características clínicas, epidemiológicas y patogénicas del serotipo O157: H7 que es considerado como prototipo del grupo. EHEC se ha asociado con la etiopatogenia de colitis hemorrágica no febril (CH), síndrome urémico hemolítico (SUH) y púrpura trombocitopénica.

 

Factores de virulencia

Las cepas causantes de estos cuadros tienen la capacidad de elaborar citotoxinas  que comparten propiedades antigénicas y biológicas con la toxina de Shiga elaborada por Shigella sp, por lo que las cepas que las producen se describen con las siglas Stx (Shiga toxin). Otra propiedad de virulencia observada en este grupo de microorganismos es el daño celular conocido como adherencia y esfacelamiento (A/E), en este evento participan tanto genes del cromosoma como de plásmidos que inducen y/o regulan la expresión de factores de virulencia de la bacteria. Los genes responsables del daño celular A/E están insertados en una isla de patogenicidad de 35 kilobases llamada locus de esfacelamiento del enterocito (LEE) la cual incluye los dominios de la intimina, el sistema de secreción tipo III y las proteínas Esp P de secreción.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


                                   Escherichia coli adherida a células HEp-2 en cultivo.

 

Manifestaciones clínicas

La colitis hemorrágica es un padecimiento autolimitado, caracterizado por diarrea de inicio brusco con dolor abdominal, las evacuaciones líquidas se acompañan de una descarga hemorrágica. El síndrome urémico hemolítico es una de las principales causas de daño renal en niños y ancianos, se define por la presencia de anemia hemolítica microangiopática, insuficiencia renal aguda y trombocitopenia.

 

 

Epidemiología

Diferentes serotipos EHEC se han relacionado con la etiología de la diarrea esporádica en adultos, colitis hemorrágica, síndrome urémico hemolítico y púrpura trombótica trombocitopénica, estos padecimientos se han observado con mayor frecuencia en países con climas templados como los Estados Unidos, Canadá, Inglaterra, Argentina, Alemania y Japón entre otros. Los serogrupos más comunes involucrados en la inducción de los padecimientos antes referidos son: O26, O111, O121, O145 y particularmente O157:H7 y O157:NM.

 

Escherichia coli responsable de un brote en Alemania y otros países Europeos.

Las autoridades sanitarias alemanas reportaron un brote de síndrome urémico hemolítico que inicio el día dos de mayo de 2011. El reporte señala la hospitalización de un gran número de personas de las cuales algunas requirieron cuidados intensivos y otras murieron. La bacteria responsable ocasionó una cuadro clínico semejante al que ocasiona E. coli O157:H7, sin embargo, al realizar la caracterización del microorganismo aislado de heces de los pacientes, este se identifico como Escherichia coli O104:H4 productora de la toxina Stx 2. La mayoría de las infecciones se reportaron en habitantes de Bremen, Hamburgo, Baja Sajonia y Schleswig-Holstein y personas que viajaron a dichas regiones tanto alemanes como ciudadanos de Dinamarca, Holanda, España, Suiza e Inglaterra e incluso de los Estados Unidos.

La fuente del brote no ha sido identificada, aunque, se sospecha que el consumo de alimentos contaminados de origen vegetal pudieran ser los responsables. El síndrome urémico hemolítico (SUH) es una alteración que se presenta posterior a la infección por una cepa EHEC o STEC (Shiga Toxin Escherichia coli), productora de toxinas con capacidad para romper eritrocitos (hemolisis) y daño renal severo. Los síntomas iniciales incluyen disminución en la frecuencia del deseo de orinar y del volumen de la orina, sensación de cansancio intenso, disminución del color de las mejillas y de la conjuntiva de los párpados. Los síntomas inician entre 5 y 7 días después de que se presenta la diarrea o diarrea con sangre misma que desaparece una vez que se establecen los síntomas de SUH. 

Situación de Alemania

Desde su inicio y hasta el 6 de junio el Instituto Robert Koch en Alemania, contabiliza 642 pacientes confirmados con síndrome urémico hemolítico con 15 defunciones. Por su parte en los Estados Unidos de Norteamérica  se tiene un caso confirmado y tres sospechosos de tener infección por una cepa STEC del serotipo O104:H4, todos estas personas con el antecedente de haber viajado recientemente a la ciudad de Hamburgo Alemania. 

 Escherichia coli EHEC Y STEC en México

En nuestro país se ha observado que este tipo de microorganismos sólo se relaciona con diarrea de tipo secretor leve o moderada. Los serogrupos identificados en un estudio longitudinal realizado en el Estado de Morelos incluyeron a O111 y O26, ambos identificados en otras partes del mundo. Hasta el momento no existen reportes de cuadros de colitis hemorrágica o síndrome urémico hemolítico relacionados con el aislamiento de E. coli O157: H7 o algún otro serotipo EHEC. Con respecto a cepas del serotipo O104:H4, desde 1985 en que se inició la conformación del cepario del laboratorio a la fecha se tienen 14 cepas de las cuales solo 5 presentan el antígeno flagelar H4.

Medidas preventivas para el control de las infecciones por bacterias patógenas

La mejor manera de prevenir este tipo de enfermedades es la higiene, por lo que es importante lavarse las manos antes de comer y después de ir al baño, por otro lado no se debe ingerir agua que no sea potable y evitar el consumo de alimentos crudos o mal cocidos.

En caso de tener algún paciente con un cuadro de diarrea aguda con presencia de sangre, es importante llevar al enfermo a una institución ya que podría tratarse de una infección por alguna cepa del grupo enterohemorrágico de E. coli.

vaso agua1