15.17G: Escherichia coli patógena

La mayoría de las cepas de E. coli son inofensivas, pero algunos serotipos son patógenos y pueden causar intoxicación alimentaria grave en humanos y otras especies.

Objetivos de aprendizaje

• Distinguir entre los diferentes tipos de E. coli patógena en cuanto a clasificación y modo de transmisión

Puntos Clave

• Las cepas patógenas de E. coli pueden clasificarse en función de elementos que pueden provocar una respuesta inmune en animales. Las diferentes categorías son: antígeno O, antígeno K, antígeno H y antígeno F en el lipopolisacárido.
• En humanos y en animales domésticos, las cepas virulentas de E. coli pueden causar gastroenteritis, infecciones del tracto urinario y meningitis neonatal.
• Las infecciones bacterianas generalmente se tratan con antibióticos.

Términos Clave

• bacteriemia: La condición médica de tener bacterias en el torrente sanguíneo.
• lipopolisacárido: cualquiera de una gran clase de lípidos conjugados con polisacáridos
• flora: los microorganismos que habitan alguna parte del cuerpo, como la flora intestinal
• E. coli enterohemorrágica: cepas de la bacteria Escherichia coli que, al infectar a los humanos, se han relacionado con la complicación grave síndrome hemolítico-urémico

Escherichia coli (E. coli) es una bacteria Gram-negativa en forma de varilla que se encuentra comúnmente en el intestino inferior de organismos de sangre caliente (endotermas). La mayoría de las cepas de E. coli son inofensivas, pero algunos serotipos son patógenos y pueden causar intoxicación alimentaria grave en humanos y otras especies. Las cepas inofensivas son parte de la flora normal del intestino, y pueden beneficiar a sus huéspedes al producir vitamina K2, y al prevenir el establecimiento de bacterias patógenas dentro del intestino.

E. coli patógena

Las cepas patógenas de E. coli pueden clasificarse en función de elementos que pueden provocar una respuesta inmune en animales, a saber: antígeno O, antígeno K, antígeno H y antígeno F en las moléculas de lipopolisacárido (LPS) que se encuentran en la membrana externa de la célula de E. coli. El antígeno O es un polímero de oligosacáridos repetitivos inmunogénicos que se utiliza para serotipar E. coli. Sin embargo, cabe señalar que los anticuerpos contra varios antígenos O reaccionan de forma cruzada con otros antígenos O y parcialmente con antígenos K no solo de E. coli, sino también de otras especies de Escherichia y especies de Enterobacteriaceae. Hay dos grupos separados de grupos de antígeno K, denominados grupo I y grupo II (mientras que un pequeño subconjunto intermedio (K3, K10 y K54/K96) se ha clasificado como grupo III). El grupo I está formado por polisacáridos capsulares de 100 kDa (grandes), mientras que los del Grupo II, asociados a enfermedades extraintestinales, son menores de 50 kDa de tamaño.

Figura: Lipopolisacárido: Estructura de un lipopolisacárido que muestra el antígeno O, la región central y el lípido A.

En humanos y en animales domésticos, las cepas virulentas de E. coli pueden causar diversas enfermedades. En humanos, pueden presentarse gastroenteritis, infecciones del tracto urinario y meningitis neonatal. En casos más raros, las cepas virulentas también son responsables del síndrome hemolítico-urémico, peritonitis, mastitis, septicemia y neumonía Gram-negativa. Ciertas cepas de E. coli producen toxinas potencialmente letales. La intoxicación alimentaria causada por E. coli puede resultar de comer verduras sin lavar o carne poco cocida. Si las bacterias E. coli escapan del tracto intestinal a través de una perforación (por ejemplo, de una úlcera, una rotura del apéndice, o por un error quirúrgico) y entran al abdomen, generalmente causan peritonitis que puede ser fatal sin tratamiento inmediato.

La transmisión de E. coli patógena a menudo ocurre a través de la transmisión fecal-oral. Las vías comunes de transmisión incluyen la preparación antihigiénica de alimentos, la contaminación de las granjas debido a la fertilización con estiércol, el riego de cultivos con aguas grises o aguas residuales contaminadas, los jabalíes en tierras de cultivo o el consumo directo de agua contaminada con aguas residuales. Según la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos, el ciclo fecal-oral de transmisión puede verse interrumpido cocinando los alimentos adecuadamente, evitando la contaminación cruzada, instituyendo barreras como guantes para los trabajadores de la alimentación, instituyendo políticas de atención médica para que los empleados de la industria alimentaria busquen tratamiento cuando están enfermos, pasteurización de jugos o productos lácteos y requisitos adecuados de lavado de manos.

E. coli uropatógena

E. coli uropatógena (UPEC) es responsable de aproximadamente el 90% de las infecciones urinarias (ITU) observadas en individuos con anatomía ordinaria. En las infecciones ascendentes, las bacterias fecales colonizan la uretra y se propagan por el tracto urinario a la vejiga, así como a los riñones (causando pielonefritis), o la próstata en los machos. Debido a que las mujeres tienen una uretra más corta que los hombres, tienen 14 veces más probabilidades de sufrir una ITU ascendente. E. coli uropatógena utiliza fimbrias P (pili asociados a pielonefritis) para unir células endoteliales del tracto urinario y colonizar la vejiga. La UPEC puede evadir las defensas inmunes innatas del cuerpo (por ejemplo, el sistema del complemento) al invadir las células paraguas superficiales para formar comunidades bacterianas intracelulares (IBC). También tienen la capacidad de formar antígeno K, polisacáridos capsulares que contribuyen a la formación de biopelículas. Las infecciones descendentes a su vez, aunque relativamente raras, ocurren cuando las células de E. coli ingresan a los órganos del tracto urinario superior (riñones, vejiga o uréteres) desde el torrente sanguíneo.

E. coli y meningitis

La meningitis neonatal es producida por un serotipo de E. coli que contiene un antígeno capsular llamado K1. La colonización de los intestinos del recién nacido con estos tallos, que están presentes en la vagina de la madre, conduce a bacteriemia, lo que conduce a meningitis. La meningitis severa en los neonatos se produce por la ausencia de los anticuerpos IgM de la madre (estos no cruzan la placenta porque FcRn solo media la transferencia de IgG), más el hecho de que el cuerpo reconoce como propio al antígeno K1, ya que se asemeja a los glicopéptidos cerebrales. En muestras de heces, la microscopía mostrará varillas Gram-negativas, sin una disposición celular particular.

Tratamiento de E. coli

Las infecciones bacterianas generalmente se tratan con antibióticos. Sin embargo, las sensibilidades antibióticas de diferentes cepas de E. coli varían ampliamente. Como organismos Gram-negativos, E. coli son resistentes a muchos antibióticos que son efectivos contra organismos Gram-positivos. Los antibióticos que pueden usarse para tratar la infección por E. coli incluyen amoxicilina, así como otras penicilinas semisintéticas, muchas cefalosporinas, carbapenems, aztreonam, trimetoprim-sulfametoxazol, ciprofloxacino, nitrofurantoína y los aminoglucósidos. Los investigadores han estado trabajando activamente para desarrollar vacunas seguras y efectivas para disminuir la incidencia mundial de la infección por E. coli.