ENTEROBACTERIAS (Parte 2)
“Mantener la buena salud del cuerpo es un deber, por lo que no debemos descuidar el conocimiento y mantener nuestra mente fuerte y clara. El agua rodea la flor de loto, pero no moja sus pétalos.” (Buda)
ENTEROBACTERIAS (Parte 2)
Género
Escherichia
Como ya fue mencionado E.coli puede integrar la flora
normal, causar diarrea, infección urinaria, meningitis, etc. Pero una cepa que
causa diarrea no causará infección urinaria ni meningitis. La versatilidad de
este microorganismo está dado porque E.coli ha adquirido conjuntos diferentes
de genes de virulencia. Es el
indicador sanitario por excelencia y es un excelente ejemplo de que el poseer un conjunto de
genes es lo que hace que una bacteria sea patógena y no la designación de
género o especie. Se ha propuesto para E. coli agente de diarrea, una
clasificación de acuerdo a sus mecanismos de virulencia, los llamados
virotipos. Aunque arbitraria, ésta clasificación es muy útil.
Se describen 5 virotipos:
1. E. coli enterotoxigénico (ETEC)
2. E. coli
enteroagregativo (EAggEC)
3. E. coli enteropatógeno (EPEC)
4. E. coli
enterohemorrágico (EHEC)
5. E. coli enteroinvasivo (EIEC)
E.
coli enterotoxigénico (ETEC)
Se parece mucho a V. cholerae, adhiere a la mucosa del
intestino delgado, no la invade, elabora toxinas que causan diarrea. No hay
cambios histológicos en las células de la mucosa y muy poca inflamación.
Clínicamente hay diarrea acuosa, vómitos y se puede acompañar de fiebre. Es la
llamada infección no inflamatoria del intestino delgado. Para adherirse a las células de la mucosa ETEC produce
diversos tipos de pili. Un tipo de ellos los llamados factores antigénicos de
colonización I y II (CFA/I yCFA/II) parecen contribuir fuertemente a la
colonización por estos microorganismos. Están aun en estudio los receptores
para estas adhesinas pero se piensa que son glicoproteínas. Los genes que
codifican para CFA están frecuentemente localizados en plásmidos.
La diarrea producida por cepas de ETEC es causada por la
acción de dos diferentes toxinas: toxina termolábil (LT) y toxina termoestable
(ST). Hay dos LT y su estructura y mecanismo de acción es el de la toxina
colérica. Tienen diferencias en la excreción de la célula bacteriana y en la
regulación genética de su síntesis. ST es una familia de pequeñas toxinas. Los genes que
codifican para LT y ST son portados por plásmidos. A menudo el mismo plásmido
lleva los genes de las adhesinas y toxinas.
E.coli enteroagregativo (EAggEC)
Son agentes de diarrea persistente. Las cepas de EAggEC
se parecen a ETEC en que se unen a las células intestinales, no son invasivas y
no causan modificaciones histológicas en las células de la mucosa. Difieren de
ETEC en que no adhieren en forma uniforme sino que lo hacen en pequeños
agregados. Estas cepas poseen unas estructuras fibrilares muy
delgadas que se presumen son los pili de adherencia. Aunque es posible que
estos pili promuevan la adherencia de estas bacterias entre sí, más que la
adherencia a la célula del hospedero. Poseen una forma de adherirse en agregados, produciendo
una toxina similar a ST llamada EAST (ST enteroagregativa). Otra toxina
producida por EAggEC es una toxina muy similar a una hemolisina producida por
cepas de E.coli que causan infecciones urinarias. Esta toxina no hidroliza
eritrocitos pero produce poros en las membranas celulares del hospedero.
E.coli enteropatógeno (EPEC)
Es causal de diarrea severa y de gran trascendencia
en países subdesarrollados. EPEC exhibe un patrón de adherencia en parches,
pero no forma el mismo tipo de agregados que EAggEC. A diferencia de las
anteriores la adherencia de EPEC produce alteraciones importantes en la
ultraestructura de las células del huésped. Las células a microvellosidades
donde EPEC no se encuentra y estas desaparecen en el sitio donde la bacteria
está adherida. Este fenómeno se refiere como de unión y borramiento y es
el resultado de un reordenamiento de actina en la vecindad de la bacteria
adherida. EPEC es más invasora que las anteriores y se produce una reacción
inflamatoria. La diarrea producida por EPEC es una enfermedad más
compleja y se piensa que sucede en tres etapas. En un inicio, hay una
asociación de la célula bacteriana a la célula del hospedero llamada unión no
íntima, mediada por pili. Este pili llamado Bfp parece no ser la única adhesina
de EPEC. Posteriormente se producen señales hacia el interior de
la célula asociadas con activación de enzimas celulares y aumento de los
niveles de Ca++ intracelular, probablemente debido a fosforilación de
proteínas del citoesqueleto y la activación de enzimas despolimerizantes de
actina.
La bacteria se asocia entonces más próximamente con la célula del hospedero (unión íntima) produciéndose un reagrupamiento de actina en la vecindad de la superficie celular. Histológicamente la deformación de algunas microvellosidades y destrucción de otras se acompaña de la formación de estructuras similares a pedestales en la célula por debajo del sitio de adherencia de la bacteria. Estos pedestales son fibras densas de actina. La unión íntima está mediada por una proteína de membrana externa llamada intimina. Seguramente otras proteínas aún no identificadas se encuentran también involucradas en este proceso. Algunas bacterias son posteriormente internalizadas dentro de vesículas fagocíticas. Muchos de los genes que codifican estos factores han sido localizados en plásmidos.
La bacteria se asocia entonces más próximamente con la célula del hospedero (unión íntima) produciéndose un reagrupamiento de actina en la vecindad de la superficie celular. Histológicamente la deformación de algunas microvellosidades y destrucción de otras se acompaña de la formación de estructuras similares a pedestales en la célula por debajo del sitio de adherencia de la bacteria. Estos pedestales son fibras densas de actina. La unión íntima está mediada por una proteína de membrana externa llamada intimina. Seguramente otras proteínas aún no identificadas se encuentran también involucradas en este proceso. Algunas bacterias son posteriormente internalizadas dentro de vesículas fagocíticas. Muchos de los genes que codifican estos factores han sido localizados en plásmidos.
E.coli enterohemorrágico (EHEC)
Se ha reconocido recientemente a EHEC como
responsable de cuadros graves. Estas cepas causan una enfermedad que
clínicamente se parece a la disentería producida por Shigella, aunque
probablemente no invade las células de la mucosa. La enfermedad producida por
EHEC puede complicarse con Síndrome Urémico Hemolítico (SUH o HUS) que puede
llevar al paciente a la muerte por falla renal aguda. E. coli O157:H7 es el
serotipo predominante en este grupo de EHEC. Se sabe poco sobre las adhesinas, aunque se ha reconocido
un fenómeno de unión y borramiento similar a EPEC. Al igual que EPEC se produce
una fuerte adhesión y reorganización de actina. Una diferencia seria que EHEC
produce toxinas parecidas a la toxina Shiga, llamadas toxinas similares a Shiga
(SLTs). Es posible que la diarrea con sangre y HUS asociado a EHEC sea debido a
la producción de SLTs, aunque no seria raro la existencia de otros factores
intervinientes y aun no estudiados.
El gen que codifica para SLT se encuentra en un fago
temperado, lo que permitiría a otras cepas productoras de diarrea adquirir SLT
y dar una forma mucho más grave de enfermedad. Una característica importante
como factor de diseminación aunque no como factor de virulencia es la
posibilidad de la contaminación de carne durante la faena, que puede mezclarse
en la producción de hamburguesas, la mala cocción de estas en la preparación de
comidas rápidas, que ha llevado a la existencia de brotes en países
desarrollados.
E.coli enteroinvasivo (EIEC)
Produce una enfermedad indistinguible de la disentería producida por Shigella. Los pasos en la invasión y diseminación célula a célula parecen ser idénticos a los de Shigella. A diferencia de Shigella no produce toxina de Shiga. No se han descrito casos de HUS en relación a estas cepas, probablemente en relación con la ausencia de toxina Shiga. Al igual que Shigella muchos de los genes involucrados residen en un gran plásmido de virulencia. Las infecciones del tracto urinario comienzan generalmente con la colonización de la uretra por cepas originarias del colon previa colonización de la vagina. Una de las mayores defensas del huésped es la acción lavadora de la orina. Las bacterias que no se pueden adherir van a ser lavadas más rápidamente de la vejiga de lo que tardan en multiplicarse. Por otra parte las bacterias que adhieren están más cerca de la mucosa y tienen mayores facilidades para provocar respuesta inflamatoria. Numerosas adhesinas de E.coli uropatógeno han sido estudiadas. Pili tipo 1 contribuyen a la colonización de la vagina y parecen intervenir muy poco en el aparato urinario. La adhesina más importante, sobre todo en cepas que causan infección renal es pili P.
Produce una enfermedad indistinguible de la disentería producida por Shigella. Los pasos en la invasión y diseminación célula a célula parecen ser idénticos a los de Shigella. A diferencia de Shigella no produce toxina de Shiga. No se han descrito casos de HUS en relación a estas cepas, probablemente en relación con la ausencia de toxina Shiga. Al igual que Shigella muchos de los genes involucrados residen en un gran plásmido de virulencia. Las infecciones del tracto urinario comienzan generalmente con la colonización de la uretra por cepas originarias del colon previa colonización de la vagina. Una de las mayores defensas del huésped es la acción lavadora de la orina. Las bacterias que no se pueden adherir van a ser lavadas más rápidamente de la vejiga de lo que tardan en multiplicarse. Por otra parte las bacterias que adhieren están más cerca de la mucosa y tienen mayores facilidades para provocar respuesta inflamatoria. Numerosas adhesinas de E.coli uropatógeno han sido estudiadas. Pili tipo 1 contribuyen a la colonización de la vagina y parecen intervenir muy poco en el aparato urinario. La adhesina más importante, sobre todo en cepas que causan infección renal es pili P.
Hay diversidad antigénica en estos pili pero todos reconocen el mismo carbohidrato como receptor, globobiosa. Este azúcar se encuentra unido a una ceramida anclada en la membrana de las células del huésped. Estas cepas pueden poseer otras adhesinas que no son pili. Por ejemplo adhesinas afimbriales (AFAI, AFAIII) o la adhesina Dr que reconocen las tres al antígeno del grupo sanguíneo Dr como receptor. En general las cepas de E.coli uropatogénico producen múltiples adhesinas por combinación de diferentes tipos de pili o diferentes serotipos del mismo pili. Esto podría permitir a las bacterias adaptarse a diferentes superficies mucosas y ambientales, brindándole un mecanismo de evasión de las defensas del hospedero. En cuanto a la respuesta inflamatoria, hay evidencias de que LPS junto a pili P actúen sinérgicamente provocando esta respuesta. Por otra parte algunas cepas uropatogénicas de E.coli producen una exotoxina llamada hemolisina porque lisaba eritrocitos aunque luego se vio que lisaba otras células.
Esta hemolisina (HlyA) pertenece a una gran familia de
hemolisinas llamadas RTX. Todas ellas actúan creando poros en las membranas
celulares de los eucariotas. En el ratón las cepas que poseen HlyA y pili P
colonizan la vejiga, el riñón y matan dos tercios de los ratones testados, por
otra parte cepas isogénicas que producen solo pili P, colonizan pero no causan
daño renal ni muerte. Las cepas que no poseen pili y no producen hemolisina no
colonizan. Al menos en el modelo animal la hemolisina media el daño renal. Los
genes que codifican para pili P están agrupados en el cromosoma. El conjunto
contiene genes para la subunidad mayor (pap A), para las proteínas del tip (pap
E, F, G), para proteínas de procesamiento y ensamblado (pap C, D, H, J, K) y
proteínas reguladoras (pap B, I). Salvo el gen I los demás forman un operón
transcripto desde un solo promotor.Por otra parte los genes para hlyA también están
agrupados y en proximidad de los genes para pili. A las regiones que contienen
los genes de virulencia se las ha llamado Blocks de genes de virulencia
MECANISMOS DE ACCIÓN DE E. COLI EN EL LUMEN
INTESTINAL
Originalmente descripta por Theodore Escherich en 1885 y
llamada Bacterium coli commune, hoy renombrada como Escherichia coli es uno de
lo seres vivos más estudiados. Algunas cepas poseen diversos grados de
patogenicidad, lo que llevó a profundizar los mecanismos relacionados a ella.
Otros patógenos se adhieren a la célula huésped pegándose a proteínas
preexistentes pero, en Escherichia coli enteropatógeno se encontró un mecanismo
diferente, ya que manufactura e inyecta su propio receptor en la célula huésped
para adherirse a continuación. Las proteínas que intervienen se nombran con el
prefijo Esp (de Enteropatgenic Escherichia coli Secreted Proteins).
La superficie de las células epiteliales del intestino
esta cubierta de microvellosidades, extensiones de la célula que incrementan la
superficie destinada a la absorción de nutrientes. Escherichia coli (en color
púrpura) se engancha a la superficie de la célula epitelial del intestino (en
marrón) por medio de los pili (tetherlike pili). Los pili están constituidos
por hebras de largas proteínas filamentosas que pueden adherirse a las
microvellosidades de la superficie de las células intestinales. Una vez en contacto con la bacteria desparecen las microvellosidades
de una zona de la superficie celular, la bacteria entra en estrecho contacto
con la superficie de la célula intestinal y comienza la siguiente fase del
proceso de infección. La bacteria usa ahora un sistema especializado de
inyección a fin de enviar algunas de sus propias proteínas al interior de la
célula. Este sistema de inyección es fascinante y esta compuesto por numerosas
proteínas. En este caso se esquematiza un sistema inyector Tipo III, el cual
esta especializado para bombear cosas a otras células. La bacteria usa este
sistema inyector como una jeringa e inyecta proteínas bacterianas en la célula,
forzándola a cooperar con su propia infección.
Un tubo que hace las veces de aguja (en púrpura) denominado EspA, se proyecta desde la bacteria desde la bacteria a la superficie de la célula intestinal. Ahora dos proteínas (en verde) denominadas EspB y EspD viajan a través del tubo para formar una abertura en la membrana de la célula intestinal por medio de la cual proteínas bacterianas adicionales se mueven dentro de la célula configurando un poro. Cuando este proceso se completa la bacteria inyecta una proteína (en rojo) denominada Tir dentro de la célula.
Una vez dentro de la célula la proteína Tir se inserta en
la membra celular y la "cabeza" de la misma se proyecta mas allá de
de superficie celular y se adhiere a a una proteína de la superficie bacteriana
denominada intimina (las "ventosas" azules). Ahora la bacteria esta
adherida a la membrana de la célula intestinal, y para la misma siguen los
problemas. La proteína Tir resulta fosforilada por mecanismos pertenecientes a
la célula intestinal (esferas azules) y comienza el siguiente paso: la
formación del "pedestal".
La bacteria está ahora adherida firmemente a la
superficie celular por la interacción entre las proteínas Tir e intimina.
Comienza ahora la formación del pedestal, un proceso notablemente activo. Otra
proteína, perteneciente al citoesqueleto de la célula intestinal (en
anaranjado) se adhiere a la porción de la proteína bacteriana Tir que se
encuentra dentro de la célula. Una vez que ello sucede, comienzan a formarse largas
hebras de actina (esferas amarillas). Los filamentos de actina se forman
directamente debajo del lugar donde la bacteria se encuentra adherida a la
célula intestinal. A medida que los mismos se alargan empujan a la membrana de
la célula intestinal hacia arriba y la bacteria queda suspendida en la cima del
pedestal formado.
Cuando numerosas bacterias enteropatógenas se han
adherido comienzan los síntomas de la infección (diarrea). Se cree que algunas
de las proteínas inyectadas por Escherichia coli, como la
EspB , interfieren los mecanismos de
señales de la célula huésped lo cual lleva, eventualmente, al desarrollo de
lesiones ultraestructurales y a la diarrea secretoria observada durante la
infección (
ESCHERICHIA COLI EN EL MARCO DE LA
SEGURIDAD ALIMENTARIA
Su comportamiento y su difusión, al ser un microorganismo
intestinal, se asocia a Salmonella, por lo que las medidas preventivas básicas
a tomar son similares para ambos casos. Esto es, debe extremarse la higiene
personal, sobre todo en el caso de ser portadores del patógeno, y evitar el
consumo de alimentos crudos o poco o deficientemente cocinados. Su detección, por otra parte, es relativamente simple por los sistemas de
control rutinario de cualquier laboratorio. Aunque la normativa actualmente
vigente no lo exija, desde distintos sectores se ha venido insistiendo en la
necesidad de aplicar estas rutinas con el fin de limitar un riesgo considerado
evitable. El control se plantea de forma especial para con los alimentos crudos
como para la carne y sus derivados, el pescado y sus derivados, y los
vegetales.
La simple presencia de este microorganismo, o un recuento superior a 100 ufc/g o ml indicará una contaminación fecal con el consiguiente riesgo de que existan cepas patógenas. Aunque en general las enteritis cursan de forma característica (colitis hemorrágica afebril), la causada por la bacteria verotoxigénica da lugar a manifestaciones variables que van de formas muy leves a formas graves con sangre (colitis hemorrágica). Se ha podido constatar que la fiebre es relativamente frecuente en los casos de enteritis causada por la variante O157:H7, así como la complicación con el Síndrome Hemolítico Urémico. Los mecanismos por los cuales se producen no se conocen con precisión. La infección por E. coli verotoxigénica parece ser de distribución universal, aunque irregular, pero su prevalencia solamente se conoce con cierto detalle en los Estados Unidos, Canadá, Argentina y Europa Occidental, ya que en el resto de países no ha sido estudiada sistemáticamente. Diversos autores han estudiado en España la frecuencia de E. coli O157:H7 como causante de diarrea y se ha podido demostrar que ésta es muy baja, probablemente entre el 0,1 y 1% de las diarreas estudiadas. Normalmente se detectan casos esporádicos aunque no son raros los brotes epidémicos y en general, no obstante, su número y extensión son limitados.
La enfermedad se transmite por vía feco – oral y el vehículo más frecuente de infección humana es la carne de bovino, fundamentalmente las hamburguesas poco cocinadas. También se ha documen-tado la infección vehiculada por otros alimentos como carne de pavo, salames, leche, yogur, mayo- nesa, ensaladas, vegetales crudos y agua. Los brotes epidémicos son frecuentes en diversos países como Estados Unidos, Reino Unido, Australia, Argentina y Japón, entre otros. La transmisión de persona a persona también ha sido demostrada y la dosis infectante mínima se estima alrededor de las 100 bacterias. Las distintas formas de Escherichia coli suelen ser resistentes a las temperaturas extremas y a los ácidos débiles.
Los bóvidos parecen constituir el principal reservorio de E. coli O157:H7,
encontrado con diferentes prevalencias que oscilan, en animales sanos, entre
el 7% y el 30% de los casos estudiados. Pa-rece que estas cepas no son
patogénicas para los animales, aunque algunos investigadores las en-cuentran
con más frecuencia en aquellos que tienen diarrea. La prevalencia de otros
serotipos de E. coli verotoxigénicos en los animales se desconoce, aunque hay
informes de su aislamiento en bó-vidos, óvidos, cabras, perros y gatos. Desde
1986, diversos grupos han efectuado estudios prospectivos en nuestro país, que
muestran una incidencia muy baja de E. coli verotoxigénica inferior al
0,3% de los pacientes estudiados. Con respecto a los
vegetales que se cultivan abonándolos con estiércol animal, hasta hoy se
consideraba que, después de la recolección, había que proceder al lavado de las
verduras frescas, normalmente con la incorporación al agua de desinfectantes,
como el hipoclorito de sodio (lejía) o la mezcla de peróxido de hidrógeno y
ácido peracético. Sin embargo, las autoridades sanitarias de EEUU han
comprobado que los lavados prescritos se han mostrado totalmente ineficaces
contra este microorganismo.
"SOMOS LO QUE HACEMOS REPETIDAMENTE. EXCELENCIA, POR LO TANTO, NO ES UN ACTO SINO UN HÁBITO"
ARISTOTELES
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