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BACTERIOLOGÍA
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La mayor parte de las cepas de E. coli fermentan lactosa con rapidez y producen indol. Éstas y otras reacciones bioquímicas son suficientes para separarlas de otras especies. Hay más de 150 antígenos O distintos y un gran número de antígenos K y H, los cuales son designados por medio de números. La fórmula antigénica para los serotipos se describe al unir una letra (O, K o H) con el número asignado de los antígenos presentes (p. ej., O111:K76:H7).
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Para los serotipos se utilizan antígenos O, H y K.
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Las pilosidades participan en la virulencia como mediadores de la unión a las superficies epiteliales humanas. Muestran un marcado tropismo por diferentes tipos de células epiteliales, lo que depende de la disponibilidad de su receptor específico en la superficie de la célula hospedadora. La mayor parte de bacterias E. coli expresan una pilosidad tipo 1 o común. La pilosidad tipo 1 se une a residuos de D-manosa que suelen encontrarse en las superficies de células epiteliales y de esta manera median la unión a una amplia variedad de tipos celulares. Pilosidades más especializadas se encuentran en subpoblaciones de E. coli. La pilosidad P se une a residuos de digalactosidasa (Gal-Gal) en células renales y eritrocitos del grupo sanguíneo P. Las pilosidades que median la fijación a enterocitos se encuentran en E. coli que causa diarrea y son específicas para el tipo patógeno como se muestra en la figura 33-2 y en el cuadro 33-1. Escherichia coli también causa diarrea en animales y existe un grupo diferente de pilosidades con tropismo específico para los enterocitos del hospedador. Los receptores para las pilosidades entéricas no se conocen con detalle pero incluyen glucolípidos y glucoproteínas en la superficie del enterocito.
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Las pilosidades de tipo 1 se unen a la manosa.
Las pilosidades P se unen a las células renales.
Las pilosidades de las cepas que producen diarreas se unen a los enterocitos.
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La genética de la expresión de pilina es compleja. Los genes se organizan en grupos multicistrónicos que codifican subunidades estructurales de pilina y funciones reguladoras. Pilosidades de diferentes tipos pueden coexistir en la misma bacteria, y su expresión puede variar bajo diferentes condiciones ambientales. La expresión de pilina tipo 1 puede ser activada o desactivada mediante la inversión de secuencia de DNA cromosómico que contiene el promotor encargado de iniciar la transcripción del gen de pilina. Otros genes controlan la orientación de este “interruptor”.
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Las células de tipo 1 tienen un “interruptor”.
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Escherichia coli puede producir todos los diversos tipos de endotoxinas proteínicas que se encuentran entre las enterobacterias, lo que incluye las citotoxinas formadoras de poros, inhibidores de la síntesis de proteínas y diversas toxinas que alteran las vías de mensajes en las células hospedadoras. La hemolisina α es una citotoxina formadora de poros que se inserta en la membrana plasmática de una amplia gama de células hospedadoras de manera similar a la estreptolisina O (capítulo 25) y la toxina α de Staphylococcus aureus (capítulo 24). La toxina ocasiona el escape del contenido citoplásmico y finalmente la muerte celular. El más recientemente descubierto factor necrosante citotóxico (CNF) a menudo es producido en combinación con hemolisina α. El CNF es una toxina A-B que altera proteínas G que regulan las vías de señalización en el citoplasma, con múltiples efectos, entre ellos reordenamiento del citoesqueleto y apoptosis.
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La hemolisina α es una citotoxina formadora de poros.
CNF altera la señalización intracelular.
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La toxina Shiga (Stx) recibió su nombre por el microbiólogo que descubrió Shigella dysenteriae; en alguna ocasión se creyó que esta toxina se limitaba a dicha especie. Hoy en día se reconoce que existen al menos dos formas moleculares que son liberadas por múltiples cepas de E. coli y Shigella con la destrucción de la bacteria. Años después del descubrimiento de la toxina, el término de toxina Shiga se reservó para la toxina original, en tanto que las otras recibieron el nombre de similar a toxina Shiga. En esta obra, se utiliza el término Stx para todas las variantes moleculares que tienen el mismo modo de acción sin importar la especie bacteriana. Stx es una toxina de tipo A-B. La unidad B se une directamente a un receptor glucolipídico específico (Gb3) que está presente en las células eucariotas y que se internaliza en una vacuola endocítica. En el interior de la célula, la subunidad A cruza la membrana vacuolar en la red trans-Golgi, sale al citoplasma y es modificada por medios enzimáticos en el sitio ribosómico (RNA 28S de la subunidad 60S) donde se une el acil-tRNA. Esta alteración bloquea la síntesis de proteínas y ocasiona la muerte celular (figura 33-3); esta acción es muy similar a la toxina vegetal ricina.
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La toxina Shiga es producida por Shigella y E. coli.
Inhibe la síntesis de proteína por modificación ribosómica.
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Las toxinas lábiles (LT) también son toxinas A-B; su nombre se relaciona con la propiedad física de la labilidad al calor, que fue importante en su descubrimiento, y la diferencia con las toxinas termoestables (ST) también producidas por E. coli. La subunidad B se une a la membrana celular, y la subunidad A cataliza la ribosilación de ADP de la proteína reguladora G ubicada en la membrana de las células del epitelio intestinal. Esta desactivación de parte del complejo de proteínas G causa activación permanente del sistema de adenilatociclasa relacionado con la membrana y produce una cascada de eventos cuyo efecto neto depende de la función biológica de la célula estimulada. Si la célula es un enterocito, el resultado es la estimulación de la secreción de cloruro fuera de la célula y el bloqueo de la absorción de NaCl. El efecto neto es la secreción de agua y electrolitos hacia la luz intestinal. La estructura y acción de LT son casi idénticas a las descritas para la toxina del cólera (CT), pero LT es menos potente que ésta.
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LT produce la ADP-ribosilación de la proteína G.
La adenilato ciclasa produce estimulación similar a la del cólera.
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La toxina estable (ST) es una toxina peptídica pequeña que se une a una glucoproteína receptora y da origen a la activación de la guanilato ciclasa unida a la membrana. El incremento subsiguiente en la concentración de GMP cíclico causa un incremento neto en la secreción de líquidos y electrolitos hacia la luz intestinal, como ocurre con LT.
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ST estimula la guanilato ciclasa.
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INFECCIONES OPORTUNISTAS POR E. COLI
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INFECCIÓN DEL TRACTO URINARIO
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CÁPSULA CLÍNICA
El término “infección de vías urinarias” abarca una amplia gama de infecciones que van desde la cistitis simple con afección vesical hasta la infección de la totalidad del aparato urinario, incluidos la pelvis renal y el riñón (pielonefritis). La principal característica de la cistitis es la polaquiuria, que a menudo se acompaña de disuria. En la pielonefritis los síntomas incluyen fiebre, malestar general y dolor en el flanco además de polaquiuria. La cistitis por lo común cede en forma espontánea, pero la infección de la porción superior del aparato urinario se acompaña del riesgo de diseminación de la infección al torrente sanguíneo, lo que constituye la principal causa de septicemia y choque séptico por bacterias gramnegativas.
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Escherichia coli causa más de 90% de los más de siete millones de casos de cistitis y de los más de 250 000 casos de pielonefritis que se espera ocurran cada año en Estados Unidos en individuos por lo demás sanos. Las infecciones de las vías urinarias son mucho más frecuentes en mujeres y 40% de ellas tienen un episodio a lo largo de la vida, por lo común cuando tienen vida sexual activa. El reservorio para estas infecciones es la flora intestinal de E. coli del propio paciente, la cual contamina la región perineal y uretral. En individuos con obstrucción o instrumentación de las vías urinarias, las fuentes de contaminación ambiental adquieren cierta importancia.
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La flora perineal es reservorio en los casos de cistitis común.
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Traumatismos hasta cierto punto menores o alteraciones mecánicas pueden permitir que las bacterias colonicen la región periuretral con acceso a la vejiga por periodos breves. Estas bacterias que originalmente se derivan de la flora fecal con frecuencia están presentes en la vejiga de las mujeres inmediatamente después del coito. En la mayor parte de los casos son eliminadas mediante la micción, pero pueden persistir dando origen a UTI, lo que depende de factores bacterianos y del hospedador. Las situaciones del hospedador que violan la integridad vesical (catéteres urinarios) o la obstrucción del flujo de orina (hipertrofia prostática) proporcionan más tiempo a las bacterias para fijarse, multiplicarse y causar la lesión. Sin embargo, la mayor parte de los casos de UTI ocurren en mujeres por lo demás sanas. En tal caso son importantes los factores de virulencia bacteriana, y E. coli es el prototipo de patógeno para las infecciones de vías urinarias. Menos de 10 serotipos de E. coli explican la mayor parte de los casos de UTI y dichos serotipos no son los más comunes en la flora fecal. Estas cepas de E. coli con incremento en el potencial para producir UTI se denominan E. coli uropática (UPEC).
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Los traumatismos menores favorecen la entrada de E. coli a la vejiga.
UPEC causa la mayor parte de las UTI.
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La capacidad de UPEC para producir UTI empieza con pelos tipo 1 que son los más importantes para la colonización tanto periuretral como de la vejiga. La punta de estos pelos se fija a porciones de manosa presentadas por proteínas de membrana (uroplaquinas) en el epitelio de transición de la vejiga. Otros pelos, como los pelos P, pueden contribuir a la fuerza de esta fijación, aunque los pelos P son más importantes para enfermedad de la parte alta de las vías urinarias. El receptor Gal-Gal es más abundante en la pelvis renal y en el riñón, donde los pelos P facilitan la pielonefritis. Escherichia coli que posee pelos P constituye un porcentaje menor de la flora fecal (<20%), pero la proporción de cepas P+ aumenta progresivamente con el nivel de UTI hasta 70% en aislados de pielonefritis. La motilidad impulsada por motores flagelares también está implicada tanto en el acceso a la vejiga como en el nado en dirección ascendente por el uréter hacia el riñón. Es obvio que la adherencia y la motilidad tienen objetivos opuestos, pero UPEC son capaces de regular recíprocamente estas características. Al usar la activación/desactivación de pelos tipo 1, subpoblaciones de UPEC pueden alternar entre fases natatoria y adherente. Otra característica es la capacidad de UPEC para invadir células epiteliales superficiales. Se considera que las agrupaciones tipo balsa que se forman mediante esta maniobra ayudan a la persistencia pese al lavado periódico de la vejiga. Una vez establecida, el LPS y la producción de otros factores de virulencia como la hemolisina α y el CNF causan lesión. La propagación al torrente sanguíneo lleva a choque séptico inducido por LPS. Los aspectos de adherencia de UPEC se ilustran en la figura 33-4.
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Las pilosidades de tipo 1 se adhieren a las células periuretrales y vesicales.
La pilosidad P es una característica prominente en la pielonefritis.
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OTRAS INFECCIONES OPORTUNISTAS
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Escherichia coli es la causa más común de meningitis neonatal; muchas características de este trastorno son similares a las que se observan en la enfermedad por estreptococo del grupo B. La patogenia incluye la colonización por E. coli de la vagina de la recién nacida a través de la rotura de membranas amnióticas o durante el parto. La falta de anticuerpos IgM maternos protectores para cruzar la placenta y la susceptibilidad especial de las recién nacidas seguramente participan en la patogenia. Casi 75% de los casos son causados por cepas que poseen un polisacárido capsular K1 que contiene ácido siálico y que es idéntico desde el punto de vista estructural al polisacárido del grupo B de Neisseria meningitidis, otra bacteria que causa meningitis.
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Infecciones por flora vaginal como la del estreptococo del grupo B.
La cápsula K 1 es idéntica a la de los meningococos.
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Con la excepción de las UTI, son poco comunes las infecciones extraintestinales por E. coli a menos que exista una alteración significativa en las defensas del hospedador. Las infecciones oportunistas pueden ser consecuencia de daño mecánico, por ejemplo, un divertículo intestinal perforado, traumatismo o cuando existe una alteración de la función inmunitaria. Los factores de virulencia son probablemente los mismos que para UTI (p. ej., pilosidades, hemolisina α), pero se les ha estudiado menos. La incapacidad para el control local de una infección puede ocasionar la diseminación y finalmente choque séptico por bacterias gramnegativas. Una proporción significativa de aislados sanguíneos tienen polisacáridos de superficie K1. Las enfermedades resultantes en particular dependen del sitio afectado.
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Para las infecciones diferentes a las UTI se requiere cierto grado de alteración de las defensas.
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INFECCIONES INTESTINALES POR E. COLI
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CÁPSULA CLÍNICA
La diarrea es una manifestación clínica universal con cepas de E. coli capaces de causar enfermedad intestinal. La naturaleza de la diarrea varía según el mecanismo patógeno. Las cepas enterotoxigénica y enteropatógena producen diarrea acuosa; las cepas enterohemorrágicas producen diarrea sanguinolenta y las cepas enteroinvasoras pueden causar disentería con presencia de sangre y pus en heces. La diarrea suele ceder de manera espontánea después de uno a tres días. Las cepas enterohemorrágicas de E. coli son la excepción, pues pueden producir manifestaciones clínicas extraintestinales que pongan en riesgo la vida del hospedador y que están relacionadas con la producción de toxina Shiga.
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La E. coli que causa diarrea se clasifica de manera conveniente con base en sus propiedades de virulencia como enterotoxigénica (ETEC), enteropatógena (EPEC), enteroinvasora (EIEC), enterohemorrágica (EHEC) o enteroagregativa (EAEC). Cada grupo causa enfermedad por mecanismos diferentes y los síndromes resultantes por lo común difieren en cuanto a sus manifestaciones clínicas y características epidemiológicas; por ejemplo, ETEC y EIEC infectan sólo a humanos. Los alimentos y agua contaminada con desechos humanos y el contacto de persona a persona son los principales mecanismos para la infección. El cuadro 33-1 muestra un resumen de la patogenia de la infección, síndromes clínicos y epidemiología de la infección para cada enteropatógeno.
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Los múltiples mecanismos patógenos tienen su propia epidemiología y características clínicas.
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E. COLI ENTEROTOXIGÉNICA (ETEC)
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Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) es la causa más importante de diarrea del viajero en visitantes a países en vías de desarrollo. ETEC también producen diarrea en lactantes originarios de dichos países, donde constituyen la principal causa de morbilidad y mortalidad durante los dos primeros años de vida. Los episodios repetidos de diarrea causados por ETEC y por otros agentes infecciosos son una causa importante de retraso en el crecimiento, desnutrición y retrasan el desarrollo de países subdesarrollados en los cuales ETEC es endémico. La enfermedad por estas bacterias es poco común en países industrializados, aunque brotes epidémicos recientes sugieren que se le ha subestimado.
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La diarrea del viajero afecta a niños de países en vías de desarrollo.
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La transmisión ocurre por el consumo de alimentos y agua contaminados por seres humanos infectados o por portadores convalecientes. Los alimentos crudos, como las ensaladas o carne y vegetales marinados, se asocian con mayor riesgo. Es poco común la transmisión directa de persona a persona, porque la dosis infectante es elevada. Los animales no participan en la enfermedad por ETEC.
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Se requieren altas dosis en alimentos mal cocidos o crudos.
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La diarrea por ETEC es causada por cepas de E. coli que producen enterotoxinas LT, ST o ambas en la porción proximal del intestino delgado. ST parece ser más potente que LT y las cepas que producen LT y ST causan enfermedad más grave. La adherencia a las microvellosidades de superficie mediada por múltiples variedades del factor de colonización (CF) de las pilosidades es esencial para el suministro eficiente de la toxina a los enterocitos. Los genes que codifican ST, LT y CF se originan en plásmidos. Un solo plásmido puede transportar los tres grupos de genes. Las bacterias permanecen en la superficie, donde la acción estimuladora de la adenilato ciclasa de las toxinas crea un desplazamiento de agua y electrolitos del enterocito hacia la luz intestinal. Hay hiperemia de la mucosa pero ésta no se ve afectada en el proceso. No hay invasión ni inflamación.
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LT, ST o ambas causan pérdida de líquidos a través del intestino delgado.
Se necesitan pilosidades CF.
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Aunque puede haber más de un episodio de diarrea, las infecciones con ETEC pueden estimular la respuesta inmunitaria. Los viajeros de países industrializados tienen una tasa de ataque mucho más elevada que los adultos que viven en regiones endémicas. Esta inmunidad natural probablemente sea mediada por sIgA específica para LT y CF. Los péptidos ST pequeños no son inmunógenos. La enfermedad tiene una incidencia muy baja en lactantes alimentados al seno materno, lo que resalta el efecto protector de los anticuerpos maternos y la importancia de la transmisión por alimentos y agua contaminados.
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Los anticuerpos sIgA contra LT y CF pueden proporcionar cierta protección.
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E. COLI ENTEROPATÓGENA
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Las cepas de E. coli enteropatógena (EPEC) se identificaron por primera vez como causa de brotes epidémicos de diarrea en cuneros hospitalarios en Estados Unidos y en Gran Bretaña durante el decenio de 1950-1959. La asociación con E. coli se estableció con bases epidemiológicas al utilizar sólo la serotipificación de aislados de heces, lo que no constituyó una tarea pequeña. La Organización Mundial de la Salud aún reconoce 12 serotipos de EPEC. La enfermedad parece haber desaparecido en países industrializados, aunque puede haber sido subestimada por la dificultad para establecer el diagnóstico. En países en vías de desarrollo en todo el mundo, EPEC constituye casi 20% de los casos de diarrea en lactantes menores de un año alimentados con biberón. El reservorio lo constituyen los casos de lactantes y adultos portadores mediante la transmisión por la vía fecal-oral. Los brotes epidémicos en los cuneros demuestran la importancia de la diseminación a través de fómites, lo que sugiere que la dosis infectante para los lactantes es baja. Parece que los casos en adultos requieren dosis infectantes muy altas (108 a 1010 bacterias).
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En países en vías de desarrollo ocurren brotes epidémicos en guarderías y diarreas endémicas.
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Las E. coli enteropatógenas se unen a los enterocitos del intestino delgado utilizando pilosidades formadoras de haces (Bfp, bundle-forming pili) para dar origen a microcolonias agrupadas en la superficie del enterocito. La lesión progresa con degeneración localizada del borde en cepillo, pérdida de las microvellosidades y cambios en la morfología celular, lo que incluye la producción de “pedestales” con las bacterias EPEC ubicadas en el vértice. La combinación de estas acciones se denomina lesión con unión y desprendimiento (A/E) (figura 33-5). Los diversos pasos que participan en la formación de lesiones A/E están controlados genéticamente en las islas de patogenicidad, lo que incluye genes para la mayor parte de proteínas de unión EPEC conocidas como intiminas y un sistema secretorio de inyección (de tipo III). El sistema de secreción inyecta más de 30 proteínas de secreción de E. coli (Esps) en el citoplasma de la célula hospedadora, lo que incluye (notablemente) al receptor de superficie para intimina (Tir) que migra hacia la superficie después de su inyección. Las otras proteínas de secreción de E. coli alteran las vías de transducción de señal intracelular y uno de sus efectos es la inducción de modificaciones en las proteínas del citoesqueleto del enterocito (actina, talina). El citoesqueleto se acumula por debajo de la bacteria unida para formar los pedestales y completar la lesión A/E (figura 33-6) rica en actina. Las proteínas de secreción de exportación (Esps) causan otras alteraciones intracelulares en el hospedador, lo que incluye lesión mitocondrial e inducción de apoptosis. Se desconoce el vínculo entre estos cambios morfológicos de A/E y la diarrea, pero los Esps inyectados también han mostrado modificar el transporte de electrolitos a través de la membrana luminal.
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El receptor de intimina y Esps se inyectan.
La modificación del citoesqueleto produce lesiones A/E.
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En regiones endémicas, a menudo puede aislarse EPEC de las heces de adultos asintomáticos, pero a diferencia de ETEC, estas cepas no parecen causar diarrea del viajero en individuos nuevos en dicha área. Existe la duda de si los adultos tienen inmunidad adquirida o resistencia basada en factores fisiológicos.
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Poca evidencia de inmunidad.
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E. COLI ENTEROHEMORRÁGICA
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La enfermedad por E. coli enterohemorrágica (EHEC) y el síndrome hemolítico-urémico (HUS) acompañante son consecuencia del consumo de productos provenientes de animales colonizados con cepas de EHEC. También es evidente que los casos secundarios en familias durante brotes epidémicos ocurren por transmisión de persona a persona. Esta enfermedad aparece más a menudo en países desarrollados que en aquellos en vías de desarrollo.
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La principal fuente es el consumo de productos animales contaminados.
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La bacteria EHEC se reconoció por primera vez cuando brotes epidémicos de HUS (anemia hemolítica, insuficiencia renal y trombocitopenia) se relacionaron con un serotipo de E. coli, O157:H7. Desde entonces, la enfermedad por EHEC ha surgido como una causa importante de diarrea sanguinolenta en países industrializados y conserva una relación notable, pero no exclusiva, con el serotipo O157:H7. Los brotes epidémicos regionales y nacionales relacionados con hamburguesas, jugos no pasteurizados y vegetales frescos han llamado la atención del público, los medios de comunicación y el gobierno.
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Diarrea sanguinolenta y HUS relacionado con O157:H7.
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El surgimiento de EHEC se relaciona con su virulencia, con su baja dosis infectante, reservorio común (ganado) y cambios en la industria moderna para procesamiento de alimentos que proporcionan a los consumidores carne fresca (y bacterias) sobre redes de distribución amplias. La dosis infectante, que se calcula de cantidades tan bajas como 100 microorganismos, es particularmente importante. Con estas cifras no es necesario que los alimentos provengan directamente de un animal infectado, sino sólo que estén contaminados. Por ejemplo, en las grandes plantas modernas de procesamiento de carne puede mezclarse un ganado colonizado por EHEC proveniente de un rancho con la carne de cientos de otras granjas y diseminar la infección por todo un país. De modo que los brotes epidémicos más graves se han observado en países con producción avanzada de alimentos y excelentes sistemas de distribución. Si el microorganismo se encuentra en una hamburguesa, la dosis infectante de EHEC puede permanecer incluso después de la cocción si la carne se encuentra mal cocida en su centro. La leche no pasteurizada conlleva un riesgo evidente, pero las frutas y vegetales también han sido fuente de infecciones por EHEC. En tales casos, el EHEC proveniente del estiércol del ganado ha contaminado fruta en campos cercanos. La dosis bacteriana suficiente para causar la enfermedad va desde unas cuantas manzanas maduras (aquellas que cayeron al suelo) que son incluidas en el lote para la elaboración de sidra.
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Las bajas dosis infectantes facilitan su transmisión.
Los métodos modernos para procesamiento de carne facilitan la aparición de brotes epidémicos diseminados.
Las bebidas no pasteurizadas constituyen otro factor de riesgo.
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Las cepas de E. coli enterohemorrágicas causan las lesiones A/E previamente descritas para la EPEC, pero también producen la toxina Stx. Se cree que la EHEC, que apareció por vez primera en cepas O157:H7 en 1982, ha evolucionado por una EPEC que adquirió los genes que codifican para Stx. Aparentemente el sistema de secreción de inyección que crea los pedestales A/E también facilita el aporte de Stx al enterocito. La secreción de Stx está regulada por medio de un sistema de detección de quórum que espera hasta que haya una población crítica de EHEC para activarse. La interacción de EHEC con enterocitos es en gran parte la misma que la de la EPEC, excepto porque las cepas de EHEC no forman microcolonias localizadas sobre la mucosa, y tienen sus propios pelos adhesivos (fimbrias polares largas [Lpf]) que median la fijación en el colon más que en el intestino delgado. La proteína de membrana externa intimina media la adherencia estrecha, y el sistema de secreción de inyección infunde las proteínas de secreción de E. coli, que causan alteraciones en el citoesqueleto hospedero. Los genes que codifican para estas propiedades también se encuentran en una PAI. Las múltiples características extraintestinales como HUS son el resultado de Stx circulante.
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Produce Stx y lesiones A/E.
La detección de quórum regula Stx.
Lesiones en el colon.
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La sola característica A/E es suficiente para causar diarrea no sanguinolenta. Además de todo esto, la producción de Stx causa trombosis capilar e inflamación de la mucosa colónica, lo que produce colitis hemorrágica. Aunque no se ha detectado en sangre de casos en humanos, se supone que Stx se absorbe a través de la mucosa intestinal denudada. La Stx circulante se une a los tejidos renales, donde su glucoproteína receptora es particularmente abundante, dando origen a hinchazón glomerular y depósito de fibrina y plaquetas en la microvasculatura. Es poco clara la manera en que Stx causa hemólisis; quizá los eritrocitos simplemente se dañan cuando intentan atravesar los capilares ocluidos. En muchos países son comunes casos y brotes epidémicos causados por E. coli productora de Stx de otros serotipos.
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Stx causa trombosis capilar e inflamación.
Stx circulante ocasiona HUS.
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E. COLI ENTEROINVASORA
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La bioquímica, genética y patogenia de las cepas de E. coli enteroinvasora (EIEC) son tan similares a las de Shigella que la comprensión que se tiene de la enfermedad por lo general se extrapola de la producida por bacterias de dicho género. La enfermedad por EIEC es en esencia una versión leve de la shigelosis. Desde el punto de vista epidemiológico se observan infecciones de tipo EIEC principalmente en niños menores de cinco años de edad que viven en países en vías de desarrollo. Los brotes epidémicos ocasionales documentados en países industrializados suelen estar relacionados con alimentos o agua contaminados. Existe una baja incidencia de transmisión de EIEC de persona a persona, lo que se correlaciona con la observación de que las dosis infectantes son más elevadas que las de Shigella. Los humanos son el único reservorio conocido.
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EIEC tiene un gran parecido con Shigella.
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E. COLI ENTEROAGREGATIVA
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Escherichia coli enteroagregativa (EAEC) se asocia con una diarrea acuosa prolongada (>14 días), ocasionalmente con sangre y moco. Reconocida por vez primera en lactantes y niños en países en desarrollo, la EAEC se diagnostica cada vez más en diversos entornos comunitarios. Las cepas de EAEC se definen con base en el patrón que hacen las bacterias (ladrillos apilados) cuando se adhieren a células de mamífero en cultivo. Los pelos de EAEC (fimbrias de adherencia agregativa [AAF]) median adherencia estrecha a la mucosa intestinal, pero las lesiones A/E de la EPEC y de la EHEC no están presentes. La patogenia de la diarrea comprende la formación de una biopelícula de moco-bacterias gruesa sobre la superficie intestinal. Esta opinión respecto a la EAEC fue alterada notoriamente por un brote alemán en 2011 que inicialmente se creyó que dependía de EHEC con base en las características clínicas. Hubo 1 000 casos de diarrea sanguinolenta y 53 muertes debidas a HUS. La frecuencia de aparición de HUS fue el doble de lo típico para la enfermedad por EHEC. Resultó ser que la cepa causal tuvo todas las características de EAEC, con la adición de genes Stx. No hubo un sistema de secreción de inyección ni lesiones A/E. Al parecer, la adherencia estrecha desde EAEC proporcionó un mecanismo en particular eficaz para el suministro de Stx a la mucosa intestinal.
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La adherencia y la biopelícula causan diarrea.
La cepa del brote adquirió genes que codifican para Stx.
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INFECCIONES POR E. COLI: ASPECTOS CLÍNICOS
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MANIFESTACIONES CLÍNICAS
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Infecciones oportunistas
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Los síntomas más comunes de infección de vías urinarias por E. coli incluyen disuria y polaquiuria y no difieren de manera significativa de las producidas por otros patógenos gramnegativos menos comunes. Si la infección asciende a los uréteres y produce pielonefritis, son comunes la fiebre y dolor en el flanco y puede desarrollarse bacteriemia. E. coli puede tener mayor virulencia para la producción de neumonía, para las infecciones de tejidos blandos y para infecciones de otro tipo, pero no existen características clínicas que distingan estos casos de aquellos causados por otras enterobacterias.
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La disuria y polaquiuria son las manifestaciones en casos de infección de vías urinarias.
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Infecciones intestinales
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Las infecciones causadas por todos los tipos de E. coli por lo común inician con diarrea acuosa, que comienza dos a cuatro días después de la ingestión de una dosis infecciosa. En la mayor parte de los casos, la duración de la diarrea se limita a unos cuantos días, con la excepción de la diarrea por EAEC, que puede durar semanas. Cuando persiste la diarrea por ETEC y EPEC, ésta puede ser acuosa pero con EIEC y EHEC aparece disentería; algunos casos de EPEC pueden volverse crónicos. La enfermedad por EHEC inicia de la misma forma que con las otras variantes, pero a menudo también incluye vómito. En casi 90% de los casos se continúa por uno a dos días de dolor abdominal intenso y diarrea sanguinolenta, pero la fiebre no es significativa. Algunos casos de EHEC evolucionan a disentería menos grave que la producida en la shigelosis. La colonoscopia revela edema, hemorragia y formación de pseudomembranas. La resolución por lo común tiene lugar en un periodo de tres a 10 días, con pocos efectos residuales en la mucosa intestinal.
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En infecciones por ETEC y EPEC se observa diarrea acuosa.
La diarrea por EHEC es sanguinolenta.
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En 5 a 10% de los casos de colitis hemorrágica por EHEC se desarrolla síndrome urémico hemolítico (HUS) como complicación; se observa sobre todo en niños menores de 10 años de edad. La enfermedad inicia con oliguria, edema y palidez que progresa a la tríada de anemia hemolítica microangiopática, trombocitopenia e insuficiencia renal. Los efectos sistémicos a menudo ponen en riesgo la vida y son necesarias la hemotransfusión y la hemodiálisis para la supervivencia. La tasa de mortalidad es de 5% y hasta de 30% en aquellos que sobreviven para sufrir las secuelas, como el daño renal o la hipertensión.
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HUS inicia con oliguria y puede progresar a la insuficiencia renal.
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Al igual que el resto de las enterobacterias, E. coli se aísla con facilidad en cultivo. En las infecciones de vías urinarias, la bacteria por lo común alcanza grandes cifras (más de 105/mL), lo que la hace fácilmente detectable por medio de tinción de Gram incluso en muestras de orina no centrifugadas (figura 33-7). Para el diagnóstico de enfermedad intestinal, la separación de los tipos virulentos, antes comentada, de las numerosas cepas de E. coli que suelen encontrarse en heces constituye un problema especial. Se han descrito numerosos inmunoanálisis y métodos de amplificación de ácidos nucleicos con el fin de detectar toxinas (LT, ST, Stx) o genes relacionados con la virulencia. Estos métodos son útiles pero aún son demasiado costosos para ser prácticos, en especial en países en vías de desarrollo donde hay una notable prevalencia de ETEC, EIEC, EPEC y EAEC. Una prueba de detección para EHEC toma ventaja de la observación de que el serotipo O157:H7 por lo común no fermenta sorbitol. La incorporación de sorbitol en lugar de lactosa en el agar de MacConkey proporciona un medio indicador que permite seleccionar las colonias sospechosas (incoloras) y más tarde confirmarlo con la aplicación de antisuero O157; este procedimiento se ha vuelto rutinario en áreas donde EHEC es endémica, pero no detecta cepas diferentes a la O157.
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Las cifras en orina son elevadas.
En casos de diarrea se requieren inmunoanálisis o sondas genéticas.
Estudios en agar de sorbitol en busca de O157:H7.
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La UTI aguda no complicada a menudo se trata de manera empírica. Por la amplia resistencia a los antibióticos utilizados antes como ampicilina, hoy en día se utiliza trimetoprim-sulfametoxazol (TMP-SMX) o fluoroquinolonas. La selección de otros antimicrobianos debe guiarse con base en la susceptibilidad antimicrobiana de los aislados del paciente.
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La resistencia influye la selección de antimicrobianos.
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La mayor parte de las diarreas por E. coli son leves y ceden en forma espontánea, y por tanto el tratamiento no suele ser un problema. Cuando esto ocurre, la rehidratación y las medidas de sostén son la base del tratamiento, sin importar el agente causal. En el caso de EHEC con colitis hemorrágica y HUS, pueden ser necesarias las medidas de sostén intensivas como hemodiálisis o hemoféresis. El tratamiento con TMP-SMX o fluoroquinolonas reduce la duración de la diarrea en infecciones por ETEC, EIEC y EPEC; puede incrementarse el riesgo de HUS con el uso de antimicrobianos y por tanto está contraindicado su uso cuando se sospeche EHEC. Los fármacos que antagonizan la motilidad intestinal no son de utilidad y están contraindicados cuando el agente causal podría ser EIEC o EHEC.
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Los antimicrobianos pueden ayudar en todos los casos con excepción de los ocasionados por EHEC.
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La diarrea del viajero por lo general no constituye un gran problema. La dosis infectante es elevada y, por tanto, la incidencia de la enfermedad puede reducirse en gran medida al consumir sólo alimentos bien cocidos y frutas sin cáscara así como al ingerir bebidas calientes o carbonatadas. Deben evitarse alimentos de orígenes inciertos como agua, hielo, ensaladas y vegetales crudos, lo que constituye una medida protectora prudente cuando se viaja a países en vías de desarrollo. Alojarse en hoteles costosos no tiene un efecto protector. La quimioprofilaxis contra la diarrea del viajero no se recomienda como medida sistemática. Se ha recomendado la administración de TMP-SMX o ciprofloxacina para personas con viajes de corta duración (menos de dos semanas) o para aquellos con alto riesgo como consecuencia de enfermedades crónicas como aclorhidria, posoperados de resección gástrica, uso prolongado de bloqueadores H2 o antiácidos o cuando coexisten enfermedades con inmunodepresión.
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Evitar el consumo de alimentos no cocinados.
La quimioprofilaxis es útil por periodos definidos.
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Estas medidas de salud pública también se aplican para EHEC, pero en este caso la prevención es más difícil porque la dosis infectante es muy baja. La buena cocción de las hamburguesas es una buena medida, pero no se recomienda evitar el consumo de ensaladas cuando el individuo se encuentra en su domicilio. En fechas recientes, las autoridades de Estados Unidos han incluido la radiación de las carnes y el hacer más estrictas las medidas para pasteurización de jugos de frutas con el fin de detener la diseminación de EHEC.
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Las hamburguesas mal cocidas conllevan el riesgo de infección por EHEC.