ESCHERICHIA COLI ENTEROHEMORRÁGICA 

 

Núria Margall (1), Àngela Domínguez (2), Guillem Prats (1) y Lluís Salleras (2)
(1) Servicio de Microbiología. Hospital de la Santa Creu i Sant Pau. Barcelona.
(2) Dirección General de Salud Pública. Departamento de Sanidad y Seguridad Social. Generalidad de Cataluña.

Correspondencia:
Lluís Salleras Sanmartí
Dirección General de Salut Pública
Departamento de Sanitat i Seguridad Social
Travessera de les Corts, 131-159
08028 Barcelona
Fax: 227 29 96

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RESUMEN Se describen los grupos de Escherichia coli enteropatógena, con especial atención a EC. enterohemorrágica. Algunos serotipos de E. Coli verotoxigénica son capaces de producir enteritis hemorrágica, que puede complicarse con el síndrome hemolítico urémico. Esta complicación, se da en particular en los niños y presenta una elevada letalidad. La transmisión a través de los alimentos y la capacidad de producir brotes epidémicos junto a la gravedad de las complicaciones de las enteritis confieren a este microorganismo una gran importancia en salud pública. Se revisa la epidemiología del microorganismo en nuestro país. Palabras clave:. Escherichia coli. Enterohemorrágica. Enteritis. Verotoxina.

ABSTRACT Enterohaemorragic Escherichia coli Groups of Escherichia coli enteropathogen are described, with special attention to Escherichia coli enterohaemorragic. Some serotypes of Escherichia coli vero citotoxin-producing are able to produce hemorrhagic enteritis, which can develop a complication with hemolityc uraemic syndrome. This complication is most frequent in children and has a high mortality rate. The transmission takes place via food and its capacity to cause epidemic outbreaks together with the seriousness of the complications caused by enteritys make this microorganism of great importance to Public Health. The epidemiology of this microorganism in Spain is reviewed. Key words: Enteritis. Escherichia coli. Enterohaemorragic. Verocytotoxin.

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INTRODUCCIÓN

Escherichia coli (E. Coli) forma parte de la flora normal del intestino del hombre y los animales de sangre caliente, constituyendo una de las especies bacterianas más abundantes en esta localización¹.

A principios de la década de los 40, Bray y Beavan, en Inglaterra, demostraron con rigurosos estudios epidemiológicos y microbiológicos, que cepas de E. Coli pertenecientes al serogrupo O111 se asociaban a brotes epidémicos de enteritis graves en lactantes ingresados en hospitales^2,3. Esta correlación epidemiológica se demostró para otros serogrupos de colibacilos como el O26, el O55 y otros, aunque no se pudo precisar el mecanismo de patogenicidad. Estas cepas se han venido conociendo bajo la denominación de E. Coli enteropatógena clásica (ECEP clásica). Posteriormente se descubrió un grupo de cepas de E. Coli de serogrupos diferentes de los anteriores, que causan enteritis por un mecanismo invasor rigurosamente idéntico al de las shigelas (E. Coli enteroinvasora: ECEI). Desde finales de los 60 también se conocen otros serogrupos que producen enteritis por liberación de enterotoxinas de dos tipos, termoestable (ST) y termolábil (LT); este grupo de cepas se denominan E. Coli enterotoxigénica (ECET)⁴.

Los principales serogrupos de estos patógenos se muestran en la tabla 1.

 

Tabla 1
Principales serogrupos de Escherichia coli considerados enteropatógenos

 

Los mecanismos de patogenicidad de ECEI y de ECET pudieron ser confirmados en diversos experimentos in vitro. Al conocerse estos dos mecanismos de patogenicidad, muchas cepas de archivo de E. Coli enteropatógena clásica fueron estudiadas y se observó que ni eran invasoras ni producían toxinas, por lo que algunos expertos dudaron de su capacidad patógena⁵, hasta que Levine y sus colaboradores demostraron en voluntarios humanos el poder patogénico de algunas de estas cepas⁶.

En la práctica, el criterio que se ha utilizado durante muchos años hasta la actualidad para diferenciar la E. Coli de los diferentes grupos de patogenicidad de los colibacilos comensales no patógenos, ha sido el serogrupo que se basa en la determinación del antígeno O (tabla 1). Pero esto ha constituido una fuente de confusión, pues solamente algunos serotipos, dentro de cada serogrupo, son patógenos, aceptándose que estos microorganismos constituyen clonas patógenas dentro de la especie y que estas clonas, en términos generales, corresponden a un serotipo. Por ello, para saber con rigor si una cepa de E. Coli es enteropatógena es necesario conocer el serotipo completo (es decir los antígenos O, K y H) o, todavía mejor, determinar experimentalmente, por pruebas de laboratorio, si la cepa tiene factores de patogenicidad⁷.

La capacidad invasora de una cepa se demuestra al constatar su habilidad para producir una queratoconjuntivitis en el ojo del cobaya o invadir in vitro las células de la línea HeLa, y también por pruebas inmunológicas que detectan la presencia de proteínas específicas localizadas en la membrana externa de la pared y promotoras de la invasión. La producción de enterotoxinas ST o LT, actualmente puede detectarse por técnicas inmunológicas. En ambos casos, los genes codificantes de estos factores de patogenicidad (invasores y toxigénicos) pueden detectarse por técnicas genéticas, incluyendo la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).

Los factores de patogenicidad del grupo de E. Coli enteropatógena clásica no se pueden determinar puesto que no se conocen, por lo que la mayoría de laboratorios utilizan el serogrupado como método para detectarlos. Desde hace pocos años, se sabe que ECEP clásica se adhiere íntimamente a los enterocitos, borrando las microvellosidades de estas células y que este proceso se correlaciona estrechamente con la presencia del gen eae -que codifica una proteína, la "intimina", que produce esas lesiones en el enterocito- y con la prueba de FAS, que permite observar la desorganización de la actina intracelular en el lugar donde la bacteria se adhiere a la célula⁸.

En la tabla 2 se presentan, de una manera resumida, las características clínicas y epidemiológicas de las enteritis causadas por E. Coli ⁹.

 

Tabla 2
Características de las enteritis causadas por E. coli

 

A estos grupos patogénicos de E. Coli (ECEP clásica, ECEI y ECET) se añadió un cuarto grupo, representado por un colibacilo que causa enteritis, por producción de una toxina llamada verotoxina (VT), diferente de las toxinas ST y LT de la ECET conocidas hasta entonces.

La historia del descubrimiento, a principios de los 80, de este colibacilo como causa de enteritis hemorrágica en los Estados Unidos y Canadá y de su mecanismo de patogenicidad, es muy interesante y recuerda otros retos científicos recientes (legionelosis, Sida, etc), en los cuales la definición precisa de un problema, como fue en este caso la detección de dos brotes de enteritis hemorrágica que daba graves complicaciones, se siguió con rapidez de la identificación de la causa, al demostrar que ésta era E. Coli del serotipo O157:H7, productora de una verotoxina con intensa actividad citotóxica¹⁰.

Este colibacilo ha despertado mucho interés por presentar dos características: 1) dar lugar a un cuadro clínico de enteritis hemorrágica afebril, asociada con frecuencia a dos graves complicaciones, el síndrome hemolítico-urémico (SHU) y la púrpura trombótica trombocitopénica (PTT)¹¹ y 2) causar brotes epidémicos importantes¹².

Pronto se conoció que existían dos clases de verotoxina (VT) la VT1 y VT2 e incluso algunas variantes de la VT2. Estas toxinas están codificadas por genes lisogénicos, es decir, genes que están situados en bacteriófagos que se integran al genoma bacteriano de forma estable¹³.

Curiosamente, se vio que las cepas de E. Coli O157:H7, se adhieren a los enterocitos y borran las microvellosidades de estas células, como las ECEP clásicas, y poco después se comprobó que tenían el gen eae y daban una prueba de FAS positiva. Por otro lado, se detectó la presencia de un plásmido que codifica una fimbria que actúa como adhesina inicial. La secuencia del proceso patogénico según los conocimientos actuales sería: adherencia laxa al enterocito por la fimbria, seguida de adherencia íntima y lesión de la pared del enterocito por producción de la proteína "intimina" codificada por el gen eae y posterior liberación de verotoxina.

La semejanza en algunos aspectos del proceso patogénico entre E. Coli enterohemorrágica y E. Coli enteropatógena clásica se explicaría por el hecho de que, aunque la clona de EC O157:H7 está lisogenizada por bacteriófagos portadores de los genes de las VTs, evolutivamente deriva de un ancestro común con la E. Coli O55:H7 que es un serotipo (clona) enteropatógeno clásico, como se ha determinado por estudios de genética de poblaciones¹⁴.

La clínica de la enteritis causada por este colibacilo verotoxigénico es muy variable y va de formas leves a formas graves con sangre (colitis hemorrágica) y, aunque se ha considerado una enfermedad afebril, se ha podido constatar que la fiebre es relativamente frecuente en los casos de enteritis causada por O157:H7, así como la complicación con el síndrome hemolítico-urémico^15,16.

Los mecanismos por los cuales se producen el SHU y la PTT no se conocen con precisión aunque han sido objeto de diversas revisiones^11,12,17.

Más recientemente, se ha descubierto que otros serotipos de E. Coli, curiosamente algunos como el O111 y O26 catalogados como E. Coli EP clásica (tabla 1) producen también verotoxinas.

De todos los serotipos de E. Coli verotoxigénicos solamente algunos llamados colectivamente E. Coli enterohemorrágicos, como el O157:H7 o H^-; O26:H11, O111:H^-, O145:H-, O45:H2, O128:H-, O4:H-, O103:H2 producen enteritis y complicaciones, siendo el primero (O157:H7), el que causa patología más frecuentemente y más grave. Esto puede deberse a que los otros serotipos toxigénicos producen toxina en menor cantidad o adolecen de algún cofactor de patogenicidad (gen eae u otros)

La infección por E. Coli verotoxigénica parece ser de distribución universal, 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^12,16.

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, detectada siempre en forma de casos esporádicos^15,18.

La utilización del medio de cultivo de Mac Conkey-sorbitol, específico para detectar la clona O157:H7, que a diferencia del resto de cepas de E. Coli, incluidas las de otros serotipos enterohemorrágicos, no fermenta el sorbitol, aporta un sesgo en los estudios hechos en muchos países, ya que podría ser que este serotipo fuese infrecuente, pero que existieran otros serotipos enterohemorrágicos (sorbitol positivos) frecuentes.

La enfermedad se transmite por vía fecal-oral y el vehículo más frecuente de infección humana es la carne de bovino, fundamentalmente las hamburguesas poco cocidas. También se ha documentado la infección vehiculada por carne de pavo, salami, leche, yoghurt, mayonesa, ensaladas, vegetales crudos y agua. Los brotes epidémicos son frecuentes (tabla 3). La transmisión de persona a persona también ha sido demostrada¹². E. Coli O157:H7 es resistente a las temperaturas extremas y a los ácidos débiles. La dosis infectante mínima es baja; se estima entre 10³ y 10² bacterias.

 

Tabla 3
Brotes de colitis hemorrágica y síndrome hemolítico-urémico más relevantes en los EEUU hasta 1994, causados por cepas de E. coli O157:H7

 

Los bóvidos parecen constituir el principal reservorio de E. Coli O157:H7 encontrado con diferentes prevalencias, que oscilan en los animales sanos entre el 7 y el 30% de los estudiados¹⁸. Parece que estas cepas no son patogénicas para los animales, aunque algunos investigadores las encuentran con más frecuencia en aquellos que tienen diarrea. La prevalencia en los animales de otros serotipos de EC verotoxigénicos es desconocida aunque hay informes de su aislamiento en bóvidos, ovinos, cabras, perros y gatos (revisado en 16).

La detección de E. Coli O157:H7 se puede hacer por coprocultivo utilizando, como se ha señalado, el medio de Mac Conkey-sorbitol. El enriquecimiento previo puede hacerse por técnicas inmunogenéticas¹⁹. La clona de EC O157:H7 patógena predominante es sorbitol negativo y a la vez b glucuronidasa negativa²⁰.

Aunque prácticamente todas las cepas con las características descritas (O157:H7, sorbitol negativo, b glucuronidasa negativa) son verotoxigénicas, la producción de verotoxina se puede confirmar por una prueba inmunológica demostrando la presencia de las VTs en el sobrenadante del cultivo de los microorganismos, o bien por técnicas genéticas (PCR) que permiten la amplificación y caracterización de los genes de las VTs en las cepas aisladas¹⁵.

Para detectar otros serotìpos enterohemorrágicos es necesario estudiar la producción en VTs de todas las cepas de EC aisladas. Hay dos técnicas que permiten detectar la presencia de VTs directamente en heces, independientemente del serotipo de EC y que tienen dificultades técnicas variables: 1) una prueba inmunológica que utiliza los mismos reactivos que para la detección de VTs en los cultivos²¹ y 2) la detección de los genes de las VTs por PC²². Ambas pruebas tienen limitaciones que se traducen en una difícil reproductibilidad.

Desde 1986, diversos grupos han efectuado en nuestro país estudios prospectivos, detectándose una incidencia muy baja de E. Coli verotoxigénica, inferior al 0,3 % de los pacientes estudiados y correspondiendo todos los aislamientos a casos esporádicos²³.

Desde octubre de 1986 a junio de 1997 se ha comunicado en España el aislamiento de 24 cepas de ECVT de origen humano, de las cuales 23 correspondieron a cepas de EC O157:H7 o H^- y una cepa a E. coli O128: H^-. La distribución geográfica de las 24 cepas fue la siguiente: 9 cepas en Barcelona, 2 en Navarra, 3 en Bilbao, 1 Álava, 3 en Zamora, 5 en Gran Canaria (todas pertenecientes a los serotipos O157: H7/H^-) y 1 en Castellón (O128: H^-)¹⁶. En Cataluña, las cepas de E. Coli enterohemorrágica se presentan, por tanto, con una incidencia muy escasa, como se deduce de las cifras señaladas.

En 1995, Blanco y col. estudiaron¹⁸ la incidencia de ECVT en coprocultivos de pacientes con alteraciones gastrointestinales en Lugo, hallando ECVT en 21 de los 1649 casos estudiados (1,3%).

En la comunidad gallega se ha observado un incremento progresivo de la incidencia de ECVT, desde el 0,9% en 1993 hasta el 1,9% en 1995. También se ha descrito un pequeño brote comunitario de gastroenteritis en una zona rural del País Vasco, que se ha asociado al aislamiento de un ECVT O111: H^-18.

Las cepas de E. Coli verotoxigénicas constituyen en Galicia el tercer grupo más frecuente de enteropatógenos bacterianos, por detrás de Salmonella (11,6%), y Campylobacter (5,8%)¹⁸.

Por otro lado, tras un muestreo efectuado en granjas de ganado bovino en la provincia de Lugo, entre 1986 y 1991, se publicó la detección de ECVT en 18 (9%) de los 197 animales con diarrea analizados y en 21 (19%) de los controles sanos²⁴. Es interesante remarcar los datos correspondientes a una región fundamentalmente ganadera de España, puesto que ratifican que el ganado vacuno es uno de los principales reservorios de las cepas de ECVT, y al mismo tiempo abren la polémica acerca de la existencia de factores de patogenicidad de cepas del mismo serotipo, verotoxigénicas, que tanto pueden infectar al hombre como a las reses bovinas, produciendo, sin embargo, diferentes perfiles de patogenicidad.

A pesar de estos datos, es posible que la frecuencia de colitis hemorrágica por ECVT esté infravalorada, bien por las limitaciones técnicas o porque los serotipos causantes de diarrea sanguinolenta sean distintos al que con más frecuencia se asocia a este cuadro clínico, el O157: H7, que, a diferencia del resto de serotipos, es fácil detectarlo en la muestra clínica.

 

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