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La mayoría de las cepas de E. coli fermenta la lactosa rápidamente y produce indol; esas y otras reacciones bioquímicas son suficientes para separarlas de las otras especies. Hay más de 150 antígenos O distintos y una gran cantidad de antígenos K y H, todos los cuales se designan por número. La fórmula antigénica para los serotipos se describe vinculando la letra (O, K o H) y el número asignado de los antígenos presentes (p. ej., O111: K76: H7). De manera alternativa, la aparición de clones resistentes a múltiples fármacos en la era de la secuenciación llevó al uso de terminología descriptiva más nueva (p., ej., Secuencia de E. coli Tipo 131, Secuencia de Klebsiella pneumoniae Tipo 258).
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✺ Para los serotipos se utilizan antígenos O, H y K
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Las pilosidades (pilis, pelos) 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 algunos clones 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 quizá coexistan en la misma bacteria, y su expresión en ocasiones varía 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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Como una especie singular, 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, cytotoxic necrotizing factor) 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
El factor necrosante citotóxico (CNF) altera la señalización intracelular
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La toxina Shiga (Stx, Shiga toxin) 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 tras la lisis bacteriana 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 la denominación 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, labile toxin) 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, heat-stable toxin) 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 electrólitos hacia la luz intestinal. La estructura y acción de LT son casi idénticas a las descritas para la toxina del cólera (CT, cholera toxin), pero LT es menos potente que CT.
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✺ La toxina lábil (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, stable toxin) 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 electrólitos hacia la luz intestinal, como ocurre con LT.
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✺ La toxina estable (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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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 UTI 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 microbiota 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 microbiota perineal es reservorio en los casos de cistitis común
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Los traumatismos relativamente menores o las disrupciones mecánicas en ocasiones propician que las bacterias que colonizan el área periuretral tengan un breve acceso a la vejiga. Estas bacterias derivadas originalmente de la microbiota fecal están presentes con frecuencia en la vejiga de las mujeres inmediatamente después del coito. En la mayoría de los casos, son eliminadas o se purgan por acción de la micción, pero en otros casos persisten y causan UTI, lo que va en función del hospedador y los factores bacterianos. Aunque la mayoría de las UTI ocurre en mujeres por lo demás sanas, las situaciones del hospedador en las que se viola la integridad de la vejiga (sondas urinarias) o que obstruyen la salida de la orina (en los hombres, agrandamiento de la próstata) propician que las bacterias tengan más tiempo para adherirse, multiplicarse y causar lesiones. En este contexto, los factores de virulencia bacteriana son importantes y E coli es el patógeno prototipo de UTI. Menos de 10 clones de E. coli (ya sean caracterizados como serotipos o tipos de secuencia) representan la mayoría de los casos de UTI, y estos clones no son los más comunes en la microbiota, los que cuentan con mayor potencial para producir UTI se denominan E. coli uropatogénicas (UPEC, E. coli uropathogenic).
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Los traumatismos menores favorecen la entrada de E. coli a la vejiga
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✺ Las E. coli uropatogénicas (UPEC) causan la mayor parte de las UTI
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La capacidad de UPEC para producir UTI comienza con los pili tipo uno, que son los más importantes para la colonización tanto periuretral como vesical. Las puntas de tales pili se unen a copias de manosa presentadas por proteínas de membrana (uroplaquinas) en el epitelio de transición de la vejiga. Otras pilosidades como los pili P pueden aumentar la fuerza de esta unión; sin embargo, debido a que su receptor Gal-Gal afín es más abundante en la pelvis renal y el riñón, los pili P son más importantes para las enfermedades de las vías urinarias superiores. E. coli que posee pili P es un porcentaje menor de la flora fecal (menos del 20%), pero la proporción de cepas P+ aumenta progresivamente con la gravedad de la UTI, hasta en 70% en los aislados de pielonefritis. La motilidad impulsada por motores flagelares también está implicada tanto en el acceso a la vejiga como en la ascensión por el uréter hacia el riñón. Obviamente, la adherencia y la motilidad tienen objetivos opuestos, pero la UPEC puede regular recíprocamente estas características con el encendido/apagado de la expresión de la pilina; pero incluso con pili tipo 1 encendido, UPEC puede alternar entre fases natatoria y de adherencia debido a las propiedades de la adhesina. Otra característica es la capacidad de UPEC para invadir células epiteliales superficiales. Se sabe que los grupos en forma de balsa formados por esta maniobra ayudan a la persistencia pese al lavado y vaciado periódico de la vejiga. Una vez establecido, los LPS y la producción de otros factores de virulencia como la α hemolisina y CNF causan daño. La diseminación al torrente sanguíneo conduce 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
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La pilosidad P es una característica prominente en la pielonefritis
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OTRAS INFECCIONES OPORTUNISTAS
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Escherichia coli es una de las causas más comunes de meningitis neonatal y produce muchas características similares a la enfermedad por estreptococos del grupo B. La patogenia implica la colonización del lactante con E. coli materna a través de la rotura de las membranas amnióticas o durante el parto. El fracaso de los anticuerpos IgM protectores maternos para atravesar la placenta y la inmadurez inmunológica de los recién nacidos seguramente influyen en la patogenia. El 75% de los casos de meningitis neonatal es causado por cepas que poseen el polisacárido capsular K1 que contiene ácido siálico y que es estructuralmente idéntico al del grupo B de Neisseria meningitidis, otra causa de meningitis.
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✺ Infecciones por microbiota 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, traumatismo, un divertículo intestinal perforado, o alguna 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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Las enfermedades diarreicas continúan produciendo una enorme carga de mortalidad en todo el mundo, en particular en los niños menores de cinco años, y el mayor número de muertes se produce en África subsahariana y Asia meridional. Escherichia coli y Shigella (que son E. coli especializadas) se encuentran entre las principales causas de diarrea moderada a grave entre los niños de estas áreas. Las E. coli causantes de diarrea se clasifican, de acuerdo con sus propiedades de virulencia, en enterotoxígenas (ETEC), enteropatógenas (EPEC), enteroinvasivas (EIEC), enterohemorrágicas (EHEC) y enteroagregantes (EAEC). Cada grupo causa enfermedad por un mecanismo diferente y los síndromes resultantes suelen diferir en cuanto a sus características clínicas y epidemiológicas; así, por ejemplo, las cepas ETEC y EIEC solo infectan a los humanos. Los alimentos y el agua contaminados con desechos humanos y el contacto de persona a persona son los principales medios de infección. El cuadro 33–1 muestra un resumen de la patogenia, 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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La Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) produce diarrea en los lactantes de los países en desarrollo, donde es una de las principales causas de morbilidad y mortalidad durante los primeros dos años de vida. La ETEC también es la causa más importante de diarrea del viajero en los visitantes a estos países. Los episodios repetidos de diarrea causados por la ETEC y otros microorganismos infecciosos son una causa importante de retraso del crecimiento, desnutrición y desarrollo en los países del tercer mundo donde la ETEC es endémica. La enfermedad por ETEC es poco común en las naciones industrializadas, aunque los brotes recientes sugieren que quizá se le haya 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 tras el consumo por humanos infectados o por portadores convalecientes de alimentos y agua contaminados. 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 están implicados en la enfermedad por ETEC.
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Se requieren altas dosis de ETEC 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, colonizing factor) 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 electrólitos 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
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Se necesitan pilosidades del factor de colonización (CF)
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Aunque quizá un paciente experimente más de un episodio de diarrea por ETEC, las infecciones con ETEC estimulan 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 secretores IgA 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 secretores IgA contra LT y CF pueden proporcionar cierta protección
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E. COLI ENTEROPATÓGENA (EPEC)
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Las cepas de 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 enfermedad diarreica 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 EPEC 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, attaching and effacing) (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 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 electrólitos a través de la membrana luminal.
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✺ El receptor de intimina y proteínas de secreción de exportación (Esps) se inyectan
✺ La modificación del citoesqueleto produce lesiones con unión y desprendimiento 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 que son nuevos en dicha área. Esta observación hace surgir la duda de si los adultos tienen inmunidad adquirida o resistencia basada en factores fisiológicos.
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Hay poca evidencia de inmunidad
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E. COLI ENTEROHEMORRÁGICA (EHEC)
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La enfermedad por EHEC y el síndrome urémico hemolítico (HUS, hemolytic uremic syndrome) vinculado son el resultado del consumo de productos 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. La enfermedad por EHEC se presenta más en los países desarrollados que en los países en desarrollo.
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La principal fuente de contagio es el consumo de productos animales contaminados
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La EHEC se reconoció por primera vez cuando los brotes de HUS (anemia hemolítica, insuficiencia renal y trombocitopenia) se vincularon con un solo serotipo de E. coli, O157:H7. Desde entonces, la enfermedad por EHEC se convirtió en una causa importante de diarrea sanguinolenta en las naciones industrializadas y mantuvo una relación notable ―aunque no exclusiva― con ese serotipo. Los brotes regionales y nacionales vinculados con la carne molida, los jugos no pasteurizados y las verduras frescas llaman a menudo la atención del público, la prensa y el gobierno, y en ocasiones conducen a un renovado escrutinio a las políticas y prácticas de seguridad alimentaria en los sectores público y privado.
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✺ Diarrea sanguinolenta y síndrome urémico hemolítico (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 avanzados sistemas de distribución. Si el microorganismo se encuentra en una hamburguesa, la dosis infectante de EHEC quizá permanezca 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 EHEC causan las lesiones A/E previamente descritas para la EPEC, pero también producen la toxina Stx. El patotipo 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 vía profagos. 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, long polar fimbriae]) 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 toxina Shiga (Stx) y lesiones con unión y desprendimiento (A/E)
✺ La detección de quórum regula la Stx
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Las características de la lesión A/E por sí solas son suficientes para causar diarrea no sanguinolenta. Además de esto, la producción de Stx causa trombosis capilar e inflamación de la mucosa colónica, lo que conduce a colitis hemorrágica. (La asociación distintiva entre la Stx y la diarrea sanguinolenta dio lugar al término E. coli productora de Stx [STEC], como un descriptor de patotipo alternativo para EHEC). Aunque no se ha detectado en la sangre de casos humanos, se presume que Stx se absorbe a través de la mucosa intestinal denudada. La Stx circulante se une al tejido renal, donde su receptor de glucoproteína (globotriaosilceramida, Gb3) es particularmente abundante, lo que provoca inflamación glomerular y el depósito de fibrina y plaquetas en la microvasculatura. La forma en que Stx causa la hemólisis es menos clara; quizá los eritrocitos simplemente se dañen cuando intentan atravesar los capilares ocluidos. Los casos y brotes causados por STEC de otros serotipos son comunes en muchos países.
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✺ La Stx causa trombosis capilar e inflamación
✺ La Stx circulante ocasiona HUS
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E. COLI ENTEROINVASORA (EIEC)
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La bioquímica, genética y patogenia de las cepas de 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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✺ La EIEC tiene un gran parecido con Shigella
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E. COLI ENTEROAGREGATIVA (EAEC)
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La EAEC se vincula con diarrea acuosa prolongada (más de 14 días) que en ocasiones presenta sangre y moco. Reconocida por primera vez en bebés y niños de países en desarrollo, la EAEC se diagnostica cada vez más en una variedad de entornos comunitarios. Las cepas de EAEC se identifican por el patrón de “ladrillos apilados” que hacen las bacterias cuando se adhieren a células de mamíferos en cultivo. Los pelos de EAEC (fimbrias de adherencia agregativa [AAF, aggregative adherence fimbriae]) 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.
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Este punto de vista respecto a la EAEC fue alterado notoriamente por un brote alemán en 2011 del serotipo O104:H4 que inicialmente se creyó que dependía de EHEC con base en las características clínicas. Hubo 1000 casos de diarrea sanguinolenta y 53 muertes debidas a HUS, pero la tasa 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
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✺ 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 UTI 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 quizá se desarrolle 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 de 2 a 4 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. La diarrea por ETEC y EPEC que persiste, puede ser acuosa, pero con EIEC y EHEC aparece disentería; algunos casos de EPEC se vuelven crónicos. La enfermedad por EHEC inicia de la misma forma que con las otras variantes, pero a menudo también incluye vómito. En 90% de los casos se continúa por uno a dos días de dolor abdominal intenso y diarrea sanguinolenta, pero la fiebre no es significativa.
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Si la diarrea por EHEC es sanguinolenta, ¿por qué la fiebre no sería más prominente?
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Algunos casos de EHEC evolucionan a disentería menos grave que la producida en la shigelosis. La colonoscopia revela edema, hemorragia y formación de seudomembranas. La resolución por lo común tiene lugar en un periodo de 3–10 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 HUS como complicación; esto 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 es necesario realizar hemotransfusión y hemodiálisis para que el paciente sobreviva. 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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✺ El HUS inicia con oliguria y puede progresar a la insuficiencia renal
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Como el resto de las enterobacterias, E. coli se aísla fácilmente en cultivo. En las UTI, las bacterias alcanzan típicamente cantidades elevadas (más de 105 / mL), lo que las hace fácilmente detectables mediante tinción de Gram incluso en una muestra de orina no centrifugada (figura 33–7). Para realizar el diagnóstico de enfermedad intestinal, separar la E. coli virulenta de las que se encuentran universalmente en las heces presenta un problema especial. Se han descrito una gran variedad de métodos de inmunoensayo y amplificación de ácidos nucleicos que son capaces de detectar las toxinas (LT, ST, Stx) o genes vinculados con la virulencia. Estos métodos funcionan, pero su uso clínico se ve obstaculizado por el valor predictivo positivo limitado (las personas sanas también pueden tener resultados positivos con estos métodos) y alto costo, especialmente en los países en desarrollo donde prevalecen ETEC, EIEC, EPEC y EAEC. La prueba de detección de EHEC aprovecha la observación de que el serotipo O157:H7 por lo general no fermenta el sorbitol. La incorporación de sorbitol en lugar de lactosa en el agar MacConkey proporciona un medio indicador que permite seleccionar colonias sospechosas (incoloras) y luego confirmarlas con antisuero O157; este procedimiento se convirtió en un procedimiento de rutina en áreas donde la EHEC es endémica, pero no detecta las cepas distintas a O157.
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Las cifras en orina son elevadas
En casos de diarrea se requieren inmunoanálisis o sondas genéticas
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✺ Estudios en agar de sorbitol en busca de O157:H7
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Piense ➱ Aplique 33–1. La sangre en las heces en EHEC se debe a la acción de la toxina Shiga (Stx, Shiga toxin) y no a la destrucción de los enterocitos. Por lo general, se necesita destrucción celular para causar inflamación y, entonces, fiebre. Es una característica de la shigelosis (véase más adelante)
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Las UTI agudas no complicadas se tratan a menudo de manera empírica. Debido a la resistencia generalizada a fármacos como la ampicilina, el uso de trimetoprim/sulfametoxazol (TMP-SMX) y fluoroquinolonas para este propósito aumentó de manera constante. A su vez, el uso de éstos preparó el escenario para el aumento de clones a nivel mundial resistentes a múltiples fármacos como la secuencia de E. coli tipo 131, que cuenta con resistencia a fluoroquinolonas codificada por cromosomas y transmitida por plásmidos a TMP-SMX, gentamicina y, con frecuencia, cefalosporinas de amplio espectro. Por tanto, en muchos entornos clínicos a nivel nacional en Estados Unidos y otros países, la resistencia de E. coli a estos últimos fármacos excede el nivel de 20%, que es utilizado para indicar la idoneidad de los antibióticos para uso empírico. En casos de fracaso del tratamiento empírico, la selección de otros antimicrobianos debe guiarse por las pruebas de susceptibilidad a la muestra aislada del paciente.
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Los patrones de resistencia influyen sobre 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 significativo. 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, quizá sea necesario adoptar 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 antibióticos llegan a reducir los síntomas de ETEC, EIEC y EPEC
✺ Los antibióticos pueden aumentar el riesgo de HUS en EHEC
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La diarrea del viajero suele ser poco más que un inconveniente. Debido a que la dosis infecciosa es alta, la incidencia de la enfermedad puede reducirse en gran medida comiendo solo alimentos cocidos y frutas peladas (sin cáscara) e ingiriendo bebidas calientes o carbonatadas. Cuando se viaja a países en desarrollo debe evitarse consumir el agua de origen dudoso, el hielo, las ensaladas y las verduras crudas es una prudente precaución. Alojarse en hoteles de alto precio no brinda efecto protector alguno. No se recomienda de forma rutinaria la quimioprofilaxis contra la diarrea del viajero, y de hecho puede aumentar el riesgo de colonización intestinal con enterobacterias resistentes a los fármacos. Se recomiendan ciclos cortos de TMP-SMX o ciprofloxacino (menos de dos semanas) para aquellos con alto riesgo de enfermedad resultante de afecciones crónicas como aclorhidria, resección gástrica, uso prolongado de bloqueadores H2 o antiácidos y enfermedades inmunosupresoras subyacentes.
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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