CAPÍTULO 33: Enterobacteriaceae

El presente capítulo considera las siguientes enterobacterias:

• Escherichia coli

• Shigella species

• Salmonella enterica

• Yersinia

• Klebsiella

• Enterobacter

• Serratia

• Proteus

• Morganella

• Providencia

BACTERIOLOGÍA

Las enterobacterias se encuentran entre las bacterias más grandes, pues miden 2 a 4 µm de longitud con bordes paralelos y extremos redondeados; su forma varía desde cocobacilos grandes hasta de bacilos elongados, filamentosos. Los microorganismos no forman esporas ni presentan tinción acidorresistente.

La pared celular, membrana celular y estructuras internas son similares desde el punto de vista morfológico en todas las enterobacterias y poseen las características descritas en el capítulo 21 para las bacterias gramnegativas. Los componentes de la pared y superficie celulares, que son antigénicas, han sido estudiados ampliamente en algunos géneros y constituyen la base de los sistemas que diferencian a las especies en serotipos. Los lipopolisacáridos (LPS) de la membrana externa se denominan antígeno O. Su especificidad antigénica depende de la variación en los azúcares que forman cadenas laterales de polisacáridos terminales largas unidos con un polisacárido central y lípido A. Los polisacáridos de la superficie celular pueden formar una cápsula bien definida o una cápsula adherente amorfa que se denomina antígeno K (del danés Kapsel, “cápsula”). Las cepas móviles tienen proteínas en los flagelos peritricos, las cuales se extienden más allá de la pared celular y se denominan antígeno H. Muchas enterobacterias tienen pilosidades superficiales (fimbrias), que son proteínas antigénicas pero que no reciben una nomenclatura formal.

Las enterobacterias proliferan con facilidad en medios simples, a menudo con sólo una fuente energética de carbono. El crecimiento es rápido bajo condiciones aerobias y anaerobias, produciendo colonias de 2 a 5 mm en medios de agar y con turbidez difusa en caldos de cultivo después de 12 a 18 horas de incubación. Todas las enterobacterias fermentan glucosa, reducen nitratos a nitritos y son negativas para oxidasa.

CLASIFICACIÓN

Las designaciones de género y especie se basan en características fenotípicas, como los patrones de fermentación de carbohidratos y el desdoblamiento de aminoácidos. Los antígenos O, K y H se utilizan para subdividir las especies en múltiples serotipos, que se expresan con una letra y un número del antígeno específico, como el serotipo O157:H7 de Escherichia coli, la causa de múltiples episodios epidémicos de infecciones transmitidas por los alimentos. Estas designaciones antigénicas se han establecido sólo para las especies más importantes y se limitan a estructuras antigénicas conocidas; por ejemplo, muchas especies carecen de cápsula, de flagelos o de ambos. En años recientes se han utilizado comparaciones de homología de DNA y rRNA para validar estas relaciones y establecer nuevos vínculos. Los géneros que contienen las especies más virulentas para los humanos son Escherichia, Shigella, Salmonella, Klebsiella y Yersinia. Otros géneros menos comunes, pero de importancia médica son Enterobacter, Serratia, Proteus, Morganella y Providencia. Se desarrollaron esquemas de tipificación de secuencias de locus múltiples (MLST, multiple locus sequence typing) para facilitar la identificación y la comunicación sobre clones importantes dentro de estas especies patógenas clave.

TOXINAS

Además de las endotoxinas de LPS que son comunes a todas las bacterias gramnegativas, algunas enterobacterias también producen exotoxinas de origen proteínico, que actúan sobre las células del hospedador al dañar las membranas, inhibir la síntesis de proteínas o alterar las vías metabólicas. El resultado final de estas acciones puede ser la muerte celular (citotoxinas) o una alteración fisiológica, cuyo efecto neto depende de la función de la célula afectada. Por ejemplo, las enterotoxinas actúan sobre los enterocitos intestinales, produciendo secreción neta de agua y electrólitos hacia la luz intestinal y ocasionando diarrea. Estas toxinas se asocian más a menudo con E. coli, Shigella y Yersinia, pero se han descubierto otras con acción igual o muy similar en otras especies. Las toxinas que se encuentran en otras especies quizá difieran ligeramente en la estructura proteínica y en la regulación genética pero aún tienen la misma acción biológica en las células del hospedador. Los detalles de estas toxinas se revisan más adelante en este capítulo con relación al género prototipo.

ENFERMEDADES CAUSADAS POR ENTEROBACTERIAS

EPIDEMIOLOGÍA

La mayor parte de las enterobacterias colonizan en forma primaria la porción distal del tubo digestivo de humanos y animales. Muchas especies sobreviven con facilidad en la Naturaleza y se encuentran en vida libre en cualquier sitio que cuente con agua y con mínimos recursos energéticos. En humanos son los principales constituyentes de la microbiota bacteriana del colon, pero también se encuentran en el aparato reproductor femenino y como colonizadores transitorios de la piel. Las enterobacterias son escasas en el aparato respiratorio de individuos sanos; sin embargo, se incrementan en número en pacientes hospitalizados con enfermedades crónicas y debilitantes. Escherichia coli es la especie más común de enterobacterias que se encuentra en la microbiota nativa normal, seguida de Klebsiella, Proteus y Enterobacter. Las bacterias de los géneros Salmonella y Shigella no se consideran miembros de la microbiota residente, aunque pueden existir estados de portador. Y Shigella y Salmonella var. Typhi son patógenos humanos estrictos y no existen reservorios animales. En la figura 33–1 se muestra una revisión general de tales infecciones.

PATOGENIA

Infecciones oportunistas

Las enterobacterias a menudo están preparadas para aprovechar su presencia en el medio ambiente y la microbiota humana para producir enfermedades cada vez que acceden a sitios corporales normalmente estériles. Se ha demostrado que las estructuras de superficie, como los pili (pelos), ayudan en este proceso para algunas especies, y probablemente lo hagan también para muchas otras. Una vez que se sitúan en los tejidos más profundos, las bacterias suelen persistir y causar lesiones utilizando estrategias que, con la excepción de la endotoxina LPS y la producción de exotoxinas o cápsulas, aún no se comprenden del todo. El prototipo de infección oportunista es la UTI, en la que las enterobacterias acceden a la vejiga urinaria debido a un traumatismo o instrumentación menor. Las cepas capaces de adherirse a las células uroepiteliales pueden persistir y multiplicarse en la orina rica en nutrientes, ascendiendo a veces por los uréteres hasta la pelvis renal y el riñón, produciendo pielonefritis. Asimismo, los traumatismos de las mucosas o de la piel propician el acceso a los tejidos blandos y la aspiración en ocasiones permite el paso al pulmón cuando los sitios relevantes están colonizados con enterobacterias.

Infecciones intestinales

Salmonella, Shigella, Yersinia enterocolitica y ciertas cepas de E. coli son capaces de producir enfermedad en el tubo digestivo; estos patógenos intestinales tienen propiedades invasoras o factores de virulencia como citotoxinas y enterotoxinas, que se correlacionan con el tipo de diarrea que producen. En términos generales, las cepas invasoras y citotóxicas producen una diarrea inflamatoria conocida como disentería con la presencia de leucocitos, sangre en heces o ambas. Las cepas que producen enterotoxinas causan diarrea acuosa cuya característica fisiopatológica primaria es la pérdida de líquidos. Para unas cuantas especies, el tubo digestivo es el sitio de entrada original, pero la enfermedad se torna sistémica como consecuencia de la diseminación de bacterias a múltiples órganos. La fiebre tifoidea causada por Salmonella enterica ser. Typhi es el prototipo de esta forma de infección.

Regulación de la virulencia

Además de las pilosidades de adherencia, LPS y exotoxinas, las enterobacterias producen múltiples factores de virulencia que causan enfermedad. Muchas de ellas se utilizan en forma secuencial y compleja en respuesta a condiciones ambientales (temperatura, presencia de hierro o calcio) así como a factores desconocidos. Algunos miembros tienen sistemas de secreción de inyección (tipo III o IV) que se dirigen a las células humanas al suministrar la inyección de múltiples factores de virulencia (de manera similar a una jeringa) en el citoplasma de las células del hospedador.

Los genes para estos factores se ubican en cromosomas, plásmidos o ambos y son controlados por reguladores interactivos que parecen producir factores de virulencia justo cuando se necesitan. Los genes están a menudo organizados en grupos, que incluyen los genes para moléculas efectoras y para proteínas reguladoras; esto es particularmente cierto para características complejas como la capacidad de invasión, que requiere de varios pasos en secuencia. Algunos de estos genes agrupados son islas de patogenicidad (PAI, pathogenicity islands) que se adquirieron a partir de otra bacteria en un pasado distante desde el punto de vista genético. En particular, las islas de patogenicidad se asocian con sistemas de secreción de inyección, que contienen genes estructurales para el aparato de inyección, así como para los factores de virulencia indicados.

INMUNIDAD

Poco se sabe acerca de la inmunidad a la amplia gama de infecciones oportunistas causadas por las enterobacterias. Se ha demostrado que los anticuerpos dirigidos contra un antígeno central LPS proporciona cierto grado de protección contra la endotoxemia gramnegativa, pero la diversidad de antígenos y factores de virulencia entre las enterobacterias son demasiado grandes para esperar inmunidad total en un hospedador dado. La inmunidad a la infección intestinal es por lo general de corta duración y se considera en el contexto de cuando resulte relevante para patógenos intestinales específicos.

ENTEROBACTERIAS: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES CLÍNICAS

Las enterobacterias producen una variedad de infecciones más amplia que cualquier grupo de agentes microbianos, lo que incluye los estados infecciosos más comunes: UTI y diarrea aguda. Las UTI se manifiestan por disuria y polaquiuria cuando la infección se limita a la vejiga, con la adición de fiebre y dolor en el costado cuando la infección se disemina hacia los riñones. Las enterobacterias son con mucho la principal causa de UTI, y la bacteria más común es E. coli.

DIAGNÓSTICO

El cultivo es el principal método para el diagnóstico; todas las enterobacterias se aíslan con facilidad en los medios de cultivo habituales bajo casi cualquier condición de incubación. Medios indicadores especiales, como el agar de MacConkey, se utilizan a menudo para el aislamiento primario con el fin de acelerar el aislamiento de muchas especies. Por ejemplo, los patógenos comunes E. coli y Klebsiella por lo común fermentan lactosa con rapidez y producen colonias ácidas (de color rosado) en el agar de MacConkey, en tanto que los patógenos intestinales Salmonella y Shigella no lo hacen. El aislamiento de patógenos intestinales, entre todas las demás enterobacterias en heces, requiere del empleo de medios muy selectivos diseñados sólo con este fin (esto se revisa conforme se analizan los patógenos individuales). La mejor comprensión de la base genética y molecular de la virulencia llevó al desarrollo de técnicas de inmunodiagnóstico y ácido nucleico directo para la detección directa de toxinas, adhesinas y proteínas invasinas o sus genes en material clínico (p. ej., heces). Aunque en algún momento eran demasiado costosos para su uso en laboratorios clínicos, estos métodos ahora constituyen herramientas de diagnóstico primarias.

TRATAMIENTO

El tratamiento antimicrobiano es crucial para el resultado de infecciones con enterobacterias. Desafortunadamente, las combinaciones de resistencia cromosómica y determinada por plásmidos, producen una gran variabilidad en las bacterias en cuanto a susceptibilidad a los fármacos antimicrobianos. Son intrínsecamente resistentes a la penicilina G, eritromicina y clindamicina, pero quizá sean susceptibles a los β lactámicos de espectro extendido, carbapenemos, aminoglucósidos, tetraciclina, cloranfenicol, sulfonamidas, quinolonas, nitrofurantoína y los antibióticos polipéptidos. La aparición y propagación de plásmidos multifarmacorresistentes con enzimas hidrolíticas como las cefalosporinasas de espectro extendido o las carbapenemasas alteraron fundamentalmente el tratamiento empírico de las infecciones por gramnegativos. Debido a que la probabilidad de resistencia varía entre géneros y en diferentes contextos epidemiológicos, la susceptibilidad de cualquier cepa individual debe determinarse mediante pruebas a los antimicrobianos. En el apéndice 23–1 se muestran los patrones típicos de resistencia para algunas de las enterobacterias más comunes.

BACTERIOLOGÍA

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).

PILOSIDADES

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.

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”.

TOXINAS

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.

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.

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.

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.

INFECCIONES OPORTUNISTAS POR E. COLI

INFECCIÓN DEL TRACTO URINARIO

Epidemiología

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.

Patogenia

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).

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.

OTRAS INFECCIONES OPORTUNISTAS

Meningitis

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.

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.

INFECCIONES INTESTINALES POR E. COLI

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.

E. COLI ENTEROTOXIGÉNICA (ETEC)

Epidemiología

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.

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.

Patogenia

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.

Inmunidad

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.

E. COLI ENTEROPATÓGENA (EPEC)

Epidemiología

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).

Patogenia

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.

Inmunidad

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.

E. COLI ENTEROHEMORRÁGICA (EHEC)

Epidemiología

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.

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.

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.

Patogenia

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.

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.

E. COLI ENTEROINVASORA (EIEC)

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.

E. COLI ENTEROAGREGATIVA (EAEC)

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.

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.

INFECCIONES POR E. COLI: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES CLÍNICAS

Infecciones oportunistas

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.

Infecciones intestinales

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.

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.

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.

DIAGNÓSTICO

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.

TRATAMIENTO

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.

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.

PREVENCIÓN

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.

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.

BACTERIOLOGÍA

Cabe considerar a las bacterias del género Shigella como E. coli especializados; su constitución antigénica se ha identificado como similar a la de E. coli, con la excepción de que carecen de flagelos y, por tanto, de antígenos H. Ninguna bacteria del género Shigella es móvil. El género se divide en cuatro especies, que se definen con base en las reacciones bioquímicas y en antígenos O específicos organizados en grupos serológicos. Las especies son Shigella dysenteriae (serogrupo A), Shigella flexneri (serogrupo B), Shigella boydii (serogrupo C) y Shigella sonnei (serogrupo D). Todos, con excepción de S. sonnei, se dividen todavía más para dar origen a un total de 38 serotipos individuales con base en el antígeno O y que se especifican por medio de números. Shigella es el prototipo de patógeno bacteriano invasor. Todas las bacterias de este género son capaces de invadir y multiplicarse en el interior de una amplia gama de células epiteliales, lo que incluye su objetivo natural, el enterocito. Shigella dysenteriae de tipo 1, también conocido como bacilo Shiga, es el productor más potente de Stx. Otras bacterias del género Shigella producen diversas formas moleculares y cantidades de Stx.

SHIGELOSIS

EPIDEMIOLOGÍA

La shigelosis es una enfermedad estricta de los humanos sin reservorios animales. En todo el mundo es una de las causas más comunes de diarrea infecciosa con más de 150 millones de casos y 600 000 muertes por año. Al igual que la mayor parte de las diarreas infecciosas, la incidencia está relacionada en términos generales con el nivel sanitario, pero la enfermedad por Shigella permanece como una causa importante en países desarrollados y en países en vías de desarrollo. Esta alta prevalencia pese a la falta de un reservorio no humano se debe principalmente a la transmisión muy eficiente por medio de la vía fecal-oral. La diseminación por contacto de una persona a otra es muy eficaz porque la dosis infectante es extremadamente baja; en algunos estudios han sido necesarias cifras tan bajas como 10 bacterias. Las tasas de ataque secundario entre miembros de la familia pueden ser de hasta 40%; Shigella también se disemina por contaminación de agua o alimentos por humanos.

La incidencia y diseminación de la shigelosis está relacionada directamente con prácticas sanitarias personales y comunitarias. En países desarrollados es en gran medida una enfermedad pediátrica. En países con infraestructura sanitaria inadecuada y en instituciones con hacinamiento y malas condiciones sanitarias, la enfermedad se disemina con facilidad. Los conflictos armados y los desastres naturales crean circunstancias similares. Las especies más comunes son S. sonnei y S. flexneri; S. dysenteriae se limita en gran medida a regiones tropicales subdesarrolladas. Shigella dysenteriae, que pertenece al tipo 1, produce la enfermedad más grave que históricamente se conoce como “disentería bacilar”. Este trastorno ha desacelerado la marcha de muchos conflictos armados; fue la principal causa de muerte en el campo de prisioneros de Andersonville durante la Guerra Civil estadounidense.

PATOGENIA

Shigella, a diferencia de Vibrio cholerae y las bacterias del género Salmonella, son acidorresistentes y sobreviven al paso a través del estómago para alcanzar el intestino. Una vez allí, el evento patógeno fundamental es la invasión y destrucción de la mucosa colónica humana, lo que desencadena una respuesta inflamatoria intensa y aguda con ulceración de la mucosa y formación de abscesos. Los pasos involucrados en este proceso describen una de las historias más ricas en cuanto a la patogenia bacteriana (figura 33–8). La mayor parte de las investigaciones se han llevado a cabo con S. flexneri, pero no existe alguna razón para creer que no se aplican de la misma forma a las tres especies restantes y a EIEC.

Shigella inicialmente cruza la mucosa al penetrar en las células M del intestino linfoides asociadas con los folículos, las cuales carecen de borde en cepillo bien organizado de los enterocitos de absorción. Las Shigella se adhieren de manera selectiva a las células M, entran y más tarde realizan un proceso de transcitosis hacia los macrófagos subyacentes. En el interior de los macrófagos, las bacterias escapan del fagosoma hacia el citoplasma y activan la muerte celular programada (apoptosis) del macrófago. Las bacterias liberadas del macrófago muerto se ponen en contacto con los bordes basolaterales del enterocito e inician un proceso de invasión en múltiples etapas mediado por un grupo de antígenos plásmidos de invasión (IpaA-IpaD, invasion plasmid antigens). Al contacto con el enterocito, estas proteínas se inyectan mediante un sistema de inyección (tipo III) de secreciones e inducen la reorganización del citoesqueleto, polimerización de actina y otros cambios, sobre todo en la superficie celular. Más que crear la lesión A/E de EPEC y EHEC, el proceso de modificación del citoesqueleto induce el englobamiento e internalización de Shigella en las células del hospedador por medio de endocitosis.

Las bacterias Shigella que se encuentran en el interior de la célula están muy adaptadas al entorno intracelular y hacen uso singular de ella para continuar la infección. Al inicio las bacterias están rodeadas por una vacuola fagocítica de la cual escapan con rapidez y más tarde entran en el compartimiento citoplásmico de la célula hospedadora. Casi de inmediato se orientan en paralelo con los filamentos del citoesqueleto de actina de la célula e inician un proceso por medio del cual controlan la polimerización de los monómeros que producen las fibrillas de actina. Dicho proceso crea una “cola de actina” en uno de los extremos del microbio, que al parecer la impulsa a través del citoplasma en forma similar a un cometa. Esta explotación del aparato del citoesqueleto permite que las formas no móviles de Shigella se repliquen en la célula y que lo hagan de manera eficiente. Aparentemente la red de microtúbulos de la célula es una obstrucción, de forma que las bacterias producen una enzima que las digiere ―un microbiólogo denominó a esta estrategia “ocultarse tras un arbusto en una selva de microtúbulos”.

Finalmente, la bacteria se encuentra en la membrana de la célula hospedadora, que en gran medida está adyacente a los enterocitos cercanos. En este punto algunas Shigella “rebotan” pero otras desplazan la membrana hasta 20 µm hacia la célula adyacente. Esta invasión del enterocito cercano forma proyecciones digitiformes, que finalmente se rompen y colocan a la bacteria en una nueva célula, pero rodeada por una membrana doble. El microorganismo destruye ambas membranas y es liberado en el citoplasma, con lo que se inicia una nueva e incesante invasión.

La extensión de célula a célula mediante este proceso produce destrucción radial de enterocitos y crea úlceras focales en la mucosa, en particular en el colon. Las úlceras añaden un componente hemorrágico y permiten que Shigella alcance la lámina propia (p. ej., al torrente sanguíneo), donde desencadena una respuesta inflamatoria aguda e intensa. La extensión de la infección más allá de la lámina propia es poco común en individuos sanos. La diarrea creada por este proceso es casi totalmente inflamatoria y consiste en evacuaciones de pequeño volumen que contienen leucocitos, eritrocitos, bacterias y unas cuantas células más ―esto constituye una disentería clásica.

Algunas Shigella también producen Stx, lo que no es esencial para la enfermedad, pero contribuye a la gravedad de la misma. El productor original y más potente de Stx, S. dysenteriae tipo 1, es la única bacteria del género Shigella con tasa de mortalidad significativa en individuos previamente sanos. Esto probablemente se debe a los efectos sistémicos de la toxina, la cual puede ser la misma que la descrita antes para EHEC, lo que incluye HUS. La participación de Stx en la lesión del enterocito y en la diarrea es incierta.

Todas las cepas virulentas de Shigella y EIEC portan una gran cantidad de plásmidos que tienen varios genes esenciales para los procesos de fijación y entrada, lo que incluye genes Ipa. Las características de entrada e interacción de bacterias del género Shigella con elementos celulares son muy similares a las observadas con Listeria monocytogenes, que es una bacteria grampositiva móvil que prefiere el ganado a los humanos. Encontrar que bacterias diferentes tienen tácticas similares para infectar al hospedador preferido sugiere que esto representa una cadena evolutiva común en las presiones selectivas para que el microbio se vuelva un patógeno entérico “exitoso”.

INMUNIDAD

Los episodios de infección por Shigella producen protección inmunológica modesta contra la infección por serotipos homólogos, pero no ofrecen protección cruzada significativa contra otros serotipos. Recientemente, estudios epidemiológicos a gran escala dilucidaron los serogrupos predominantes de Shigella responsables de la mayor carga de enfermedad, lo que ha dado impulso a los prospectos para el diseño de una vacuna multivalente.

SHIGELOSIS: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES CLÍNICAS

Shigella causa una colitis inflamatoria aguda con diarrea sanguinolenta, que es el estado más característico del síndrome disentérico: una técnica que consiste en dolor abdominal cólico, tenesmo rectal y evacuaciones de pequeño volumen, con moco y sangre; sin embargo, las principales manifestaciones clínicas de shigelosis por S. sonnei consisten en diarrea acuosa, que a menudo es indistinguible de la producida por virus o por otras bacterias. La enfermedad por lo común inicia con fiebre y manifestaciones sistémicas con malestar, anorexia y en ocasiones mialgias; tales síntomas inespecíficos se continúan con diarrea acuosa que contiene gran cantidad de leucocitos detectables por microscopia de luz. La diarrea se torna sanguinolenta con o sin otras manifestaciones clásicas de disentería. Las manifestaciones suelen ser más intensas con S. flexneri, la especie que predomina en los países en vías de desarrollo y es más grave con S. dysenteriae tipo 1 (bacilo Shiga). La mayor parte de los casos de shigelosis se resuelven de manera espontánea después de 2–5 días, pero la tasa de mortalidad por epidemias por bacilo Shiga en Asia, América Latina y África ha sido de hasta 20%.

DIAGNÓSTICO

Todas las bacterias del género Shigella se aíslan con facilidad utilizando medios selectivos (p. ej., agar entérico de Hektoen), que son parte del cultivo sistemático de heces en el protocolo de todos los laboratorios clínicos. Estos medios contienen aditivos químicos que inhiben a la microbiota facultativa (p. ej., E. coli, Klebsiella), con relativamente poco efecto sobre Shigella (o Salmonella). También contienen un sistema indicador que utiliza las reacciones bioquímicas típicas para marcar colonias sospechosas de Shigella entre la microbiota restante. Los aislados se identifican con mayor precisión por medio de pruebas bioquímicas. Las pruebas de aglutinación en portaobjetos utilizando antígenos específicos contra grupo O (A, B, C, D) confirman el género Shigella y la especie.

TRATAMIENTO

Varios fármacos antimicrobianos han demostrado su eficacia en el tratamiento de la shigelosis. Debido a que esta enfermedad por lo común cede de manera espontánea, el efecto beneficioso del tratamiento consiste en acortar la duración de la enfermedad y el periodo de excreción de microorganismos. En algún tiempo la ampicilina fue el fármaco preferido, pero las tasas de resistencia de hasta 50% han causado que se utilicen otros fármacos. En años recientes se han utilizado ciprofloxacina, ceftriaxona y azitromicina, lo que depende de las pruebas de susceptibilidad. Los fármacos antiespasmódicos pueden agravar el trastorno y están contraindicados en casos de shigelosis y en otras diarreas por bacterias invasoras.

PREVENCIÓN

Las prácticas de saneamiento estándar, como la eliminación de aguas residuales y la cloración del agua, son importantes para prevenir la propagación de la shigelosis. En determinadas circunstancias, el control de insectos también es importante, porque las moscas pueden servir como vectores pasivos cuando hay aguas residuales abiertas. Las buenas prácticas sanitarias individuales, como lavarse las manos y cocinar correctamente los alimentos, brindan una muy buena protección. Hasta ahora, las vacunas parenterales han resultado decepcionantes. Los esfuerzos actuales abarcan el desarrollo de una amplia gama de alternativas, que incluyen vacunas de células enteras vivas atenuadas, muertas con formalina, glucoconjugadas, subunidades y antígenos novedosos (tales como los sistemas de secreción de tipo III y proteína de la membrana externa).

BACTERIOLOGÍA

Más que cualquier otro género, Salmonella ha sido una de las favoritas de aquellos que aman subdividir y aplicar nombres a los sistemas biológicos. En un momento, había más de 2000 nombres para varios miembros de este género, que a menudo reflejaban aspectos coloridos del lugar o las circunstancias del aislamiento original (p. ej., S budapest, S seminole, S tamal, S ostra). Esta abundante nomenclatura ahora se ha simplificado a una sola especie, Salmonella entérica, con los nombres de especies anteriores relegados al estado de serotipos. A esta imagen sólida se suman un gran número de antígenos LPS O, algunos antígenos K capsulares y antígenos H flagelares que experimentan variación de fase (duplicando así los posibles estados antigénicos H para cada cepa). Como en Shigella, los antígenos O específicos se organizan en serogrupos (p. ej., A, B… K, etc.), a los que se añaden las dos designaciones de antígenos H y K (si están presentes) para lograr la fórmula antigénica completa. No es difícil entender por qué los microbiólogos, al verse ante una salmonela con la fórmula antigénica O:grupo B [1,4,12] H: I; 1,2, prefieren llamarla Salmonella typhimurium. El nombre propio de este organismo es Salmonella entérica serotipo Typhimurium, pero aún es común la renuencia a elevar el serotipo al estado de especie.

Otra característica que distingue a los serotipos de Salmonella es su rango de hospedadores. Algunos están muy adaptadas a determinados mamíferos o anfibios y otras infectan a una amplia gama de hospedadores. De interés para la microbiología médica son las estrictamente adaptadas a personas y las que infectan a humanos y animales. La Salmonella entérica serotipo Typhi es el prototipo del primero, y la S. entérica serotipo Typhimurium es el prototipo del segundo. En las siguientes consideraciones, Typhi se usa para las especies estrictamente humanas que producen fiebre entérica (tifoidea). A menos que se especifique lo contrario, S. entérica se usa para serotipos como Typhimurium, que pueden infectar a animales o humanos y típicamente causan gastroenteritis en las personas.

Las bacterias del género Salmonella poseen múltiples tipos de pilosidades, una de las cuales es similar desde los puntos de vista morfológico y funcional a las pilosidades de E. coli tipo 1 y que se unen a los receptores de D-manosa en diversos tipos de células eucariotas. La mayor parte de las cepas son móviles por medio de la acción de sus flagelos. Salmonella typhi tiene un polisacárido de superficie denominado antígeno Vi, pero las cápsulas no son importantes en otras bacterias del género Salmonella.

GASTROENTERITIS POR SALMONELLA (S. ENTERICA)

EPIDEMIOLOGÍA

La gastroenteritis por Salmonella enterica es una enfermedad predominante de sociedades industrializadas con manipulación inapropiada de alimentos, lo que permite la transmisión desde un reservorio animal a humanos. La dosis infectante de S. enterica varía ampliamente con el serotipo (de 200 a 10⁶ bacterias), pero en general se considera mucho más elevada que para Shigella. Esto hace poco probable que ocurra la transmisión de persona a persona por contacto directo, de forma que dichas infecciones se transmiten en circunstancias en las cuales las bacterias incrementan sus cifras por proliferación en alimentos contaminados antes de su ingestión. Los individuos con aclorhidria o aquellos que toman antiácidos pueden infectarse con inóculos más pequeños. De manera consistente, Salmonella es la principal causa de infección intestinal trasmitida por alimentos bajo condiciones similares a las descritas en la cápsula precedente.

De manera consistente, las salmonelas son una de las principales causas de infecciones intestinales transmitidas por los alimentos. El ejemplo típico de “intoxicación alimentaria” por Salmonella es el picnic o bazar de la comunidad, en el que los invitados preparan aves de corral, ensaladas y otros medios de cultivo potenciales para comer más tarde en el día. Debido a que los refrigeradores están llenos de cerveza y refrescos, la comida se deja sin refrigerar en cacerolas cubiertas. El contenido aún caliente y el sol de la tarde generan una temperatura de incubación casi fisiológica, lo que permite que los microorganismos experimenten un crecimiento logarítmico durante el juego de softbol; las bacterias por lo general no producen cambios notables en los alimentos. Uno o dos días después de la fiesta, una proporción significativa de los asistentes muestra dolor abdominal, náuseas, vómitos y diarrea que duran 3 o 4 días. La investigación apunta a un alimento en particular, como la ensalada de papas o el aderezo de pavo, que tienen correlación con la tasa de ataque y gravedad de la enfermedad.

Los productos avícolas, incluidos los huevos (infectados por vía transovárica), suelen estar implicados como vehículo de infección de gastroenteritis por Salmonella. Las prácticas de preparación de alimentos que permiten alcanzar la dosis infecciosa mediante el crecimiento de bacterias en los alimentos antes de la ingestión son las más comúnmente involucradas. La incidencia en Estados Unidos es aproximadamente el doble que la de Shigella, con 40 000 a 50 000 casos reportados anuales, de un total estimado de 1.2 millones de enfermedades al año. El número de casos varía según la temporada, con incidencia máxima en verano y otoño.

Las tasas más elevadas de infección se observan en niños menores de cinco años de edad, personas de 20 a 30 años y aquellos de más de 70 años. Si un miembro de la familia se infecta, existe una probabilidad cercana a 60% de que otras personas de la familia se infecten. Casi una tercera parte de todas las epidemias por Salmonella ocurren en guarderías, hospitales e instituciones de salud mental y de otro tipo. El incremento de la popularidad de la leche cruda se ha asociado con brotes epidémicos de infecciones por Salmonella (y Campylobacter). Las mascotas exóticas como tortugas también han sido fuente de infección. Los seres humanos también pueden ser el origen de la enfermedad. Casi 5% de los pacientes que se recuperan de una gastroenteritis aún diseminan microorganismos 20 semanas más tarde. Los portadores crónicos que manipulan alimentos constituyen un reservorio importante en la epidemiología de la enfermedad transmitida por medio de alimentos.

En años recientes, el número de brotes epidémicos en el territorio estadounidense se ha incrementado, a menudo mediante la contaminación de alimentos durante la producción a gran escala en una sola planta de producción. Un brote estadounidense en 2007 que implicaba productos de cacahuate (maní) abarcó más de 700 casos en 48 Estados de esa nación. Se facilita la diseminación mediante un sistema de distribución interestatal e internacional eficiente que suministra grandes cantidades de alimentos contaminados en áreas muy amplias. Bajo estas condiciones, una tasa de ataque de 0.5% aún puede producir muchas infecciones por el gran número de personas que se encuentran en riesgo. Es un motivo de preocupación que un número relativamente pequeño de casos en una gran área geográfica puedan ser pasados por alto por recortes presupuestales que afectan los sistemas de vigilancia epidemiológica local.

PATOGENIA

Las células de S. entérica ingeridas que pasan el ácido del estómago y nadan a través de la capa mucosa intestinal, finalmente llegan al intestino delgado. Aunque no está claro si el contacto inicial que existe con las células M, los enterocitos o ambos, es probable que la adherencia inicial esté mediada por pilosidades. Tras la activación de los sistemas de secreción de inyección de S. entérica (tipo III), la formación de “pliegues” de la membrana altera drásticamente la arquitectura normal de la célula hospedadora en cuestión de minutos (figura 33–9). Estos pliegues son sitios especializados de la membrana plasmática de reordenamiento citoesquelético de actina filamentosa, normalmente inducida por moléculas fisiológicas como los factores de crecimiento. Los sistemas de secreción bacteriana inyectan muchos otros efectores codificados por genes ubicados dentro de los PAI en el genoma de Salmonela. Los factores de virulencia codificados por los genes PAI son componentes del propio aparato del sistema de inyección o las proteínas efectoras que inyecta.

Los pliegues parecen envolver al microorganismo en una vacuola endocitótica y le permiten transitar desde la superficie apical a la membrana basolateral. Una vez en la celda, S. entérica se multiplica en una vacuola y continúa a través de la celda, entrando en la lámina propia. Allí, las bacterias típicamente inducen una respuesta inflamatoria profunda y son fagocitadas por neutrófilos y macrófagos. Luego, al desplegar un segundo sistema de secreción de inyección desde el interior del macrófago hospedador, las bacterias inducen la apoptosis, matando a los macrófagos y con ello logran persistir en la lámina propia. Este proceso contrasta con Shigella, que escapa de la vacuola endocitótica (y la vacuola doble) al citoplasma e invade los enterocitos adyacentes en lugar de moverse hacia la submucosa. Alternativamente, se demostró recientemente que la Salmonella puede convertirse en persistente no replicante dentro de las células hospedadoras, según los programas de supervivencia inducidos por la acidificación vacuolar y la privación nutricional. La reanudación posterior del crecimiento intracelular por estos persistentes microorganismos probablemente es la base para infecciones recidivantes.

Se han descrito algunas enterotoxinas para Salmonella, pero no se ha determinado con claridad su participación en la diarrea. Lo más probable es que la invasión y transcitosis de los enterocitos, aunadas al incremento de la permeabilidad vascular y la respuesta inflamatoria sean datos suficientes para explicar la diarrea. La liberación de prostaglandinas y factores quimiotácticos puede desencadenar cambios bioquímicos e inflamatorios en los enterocitos. El proceso permanece localizado a la mucosa y submucosa con la mayor parte de cepas de S. enterica, pero algunas producen invasión más profunda y alcanzan el torrente sanguíneo y órganos distantes. Algunos serotipos (p. ej., choleraesuis) invaden con tal rapidez que producen mínima diarrea y se aíslan más a menudo en sangre que en heces.

INMUNIDAD

Es amplia la evidencia de las respuestas inmunitarias humoral y celular son estimuladas por la infección con S. entérica. Los patógenos de Salmonella también pueden explotar algunas de estas respuestas para competir con éxito con la microbiota residente y promover su propia supervivencia dentro del hospedador. Si bien varias de estas interacciones hospedador-patógeno se han caracterizado en detalle, aún no se han determinado las determinantes clave en el resultado de los episodios infecciosos (resolución, diseminación, infección crónica).

FIEBRE TIFOIDEA (SALMONELLA DE LA SEROVARIEDAD TYPHI)

EPIDEMIOLOGÍA

La fiebre tifoidea es una enfermedad que afecta exclusivamente a humanos y los portadores crónicos del serotipo Typhi son el reservorio primario. Algunos pacientes se vuelven portadores crónicos por años (de donde surge la famosa Mary “tifoidea” Mallon), por lo común por infección crónica de las vías biliares cuando existen cálculos. Todos los casos deben ser rastreados hasta su fuente humana. Si un paciente con tifoidea no ha viajado a regiones endémicas, la fuente debe ser un visitante o alguien más que preparó alimentos. El patógeno puede transmitirse en el agua suministrada en áreas endémicas subdesarrolladas o donde algún sistema defectuoso permite que se contamine el agua potable con aguas de drenaje. La transmisión es por vía fecal-oral. La dosis infectante de 10⁵ a 10⁶ bacterias es intermedia entre Shigella y la mayoría de S. entérica, y disminuye en presencia del antígeno capsular Vi. Tres serotipos llamados Paratyphi A, B y C tienen características similares a S Typhi, incluida la producción de un síndrome de fiebre entérica; estos casos también son rastreables a una fuente humana.

La fiebre tifoidea aún es causa importante de morbilidad y mortalidad en todo el mundo, con 16 millones de casos y 600 000 muertes al año. En países desarrollados se observa más a menudo al regresar de regiones endémicas como Latinoamérica, Asia y la India. Los visitantes de estas regiones (y que se transforman en portadores) a menudo son el origen de los casos aislados. La reducción de la enfermedad en naciones industrializadas refleja en gran medida la disponibilidad de suministros de agua limpia y mejor eliminación de los desechos fecales.

PATOGENIA

No existe un modelo animal para la infección de la variante Typhi, que ocurre de manera exclusiva en humanos. El detalle de los eventos celulares se infiere con base en los estudios realizados en la variante Typhimurium, que en el ratón produce una enfermedad similar a la fiebre tifoidea (de ahí el nombre). La invasión y destrucción de las células M intestinales y de los macrófagos tal vez siga el mismo patrón que para S. enterica. Dos diferencias son los polisacáridos de superficie Vi y la extensa multiplicación de Typhi en macrófagos. En la submucosa, Vi (por virulencia) retrasa la fagocitosis de neutrófilos al interferir con el depósito de complemento de manera similar a como ocurre con otros polisacáridos de superficie bacterianos. Esto puede favorecer la captación de macrófagos donde al menos algunas células Typhi establecen un nicho privilegiado y el fenotipo Vi⁺ favorece la multiplicación intracelular. Al igual que otros serotipos de Salmonella, Typhi permanece en una vacuola unida a la membrana, pero a diferencia de ella, más que destruir al macrófago, inicia una etapa de replicación ampliada.

La diferencia principal entre Typhi y otros serotipos es la supervivencia intracelular prolongada en macrófagos; esto se debe a la capacidad de Typhi para inhibir el estallido metabólico de oxidación y continuar con la multiplicación. Conforme la bacteria prolifera en el macrófago, es transportada a través de la circulación linfática a los ganglios linfáticos mesentéricos, bazo, hígado y médula ósea, todos constituyentes del sistema reticuloendotelial (RES, reticuloendothelial system), donde continúa proliferando e infectando nuevos macrófagos del hospedador. Más que una respuesta inflamatoria aguda como la que se observa con S. enterica, S. typhi genera una respuesta mononuclear y a menudo una irritación que no es suficiente para producir diarrea. Esto quizá se deba a regulación descendente de las respuestas innatas de receptores de tipo toll en la mucosa intestinal por la acción del antígeno Vi.

A la larga, el incremento de la población bacteriana alcanza el torrente sanguíneo (figura 33–8). La entrada de bacterias gramnegativas y de las endotoxinas LPS hacia el torrente sanguíneo inicia con fiebre, la cual se incrementa de manera gradual y persiste con la diseminación continua de S. Typhi. Esto en ocasiones produce una infección metastásica en otros órganos, lo que incluye las vías urinarias y árbol biliar; esta última causa reinfección del intestino. El inicio y terminación del ciclo en el intestino delgado tardan casi dos semanas para completarse.

INMUNIDAD

La infección natural con S. Typhi confiere inmunidad; es poco común la reinfección a menos que la evolución se acorte con la administración temprana de antimicrobianos. La respuesta inmunitaria es mediada por linfocitos T_H1 y T_H2. En casos no letales, los anticuerpos y macrófagos activados finalmente disminuyen en la infección no tratada después de tres semanas. No se comprende por completo cuáles son los antígenos que estimulan esta respuesta inmunitaria. Por lo común se cree que son los antígenos Vi pero también se han considerado varias proteínas de superficie.

SALMONELOSIS: ASPECTOS CLÍNICOS

MANIFESTACIONES CLÍNICAS

Los patrones clínicos de la salmonelosis se dividen en gastroenteritis, bacteriemia con o sin infección extraintestinal focal, fiebre tifoidea y estado de portador asintomático. Cualquier serotipo de Salmonella es una causa probable de estas manifestaciones clínicas bajo las condiciones apropiadas, pero en la práctica los serotipos de S. enterica se asocian principalmente con gastroenteritis. Los serotipos Typhi y aquellos relacionados (Paratyphi) causan fiebre tifoidea.

Gastroenteritis

Por lo común el episodio inicia 24 a 48 horas después de la ingestión de la bacteria, con náusea y vómito acompañados o seguidos de dolor abdominal tipo cólico y diarrea. La diarrea persiste como el síntoma predominante por tres a cuatro días y por lo común cede en forma espontánea en un término de siete días; se presenta fiebre (39 °C) en casi 50% de los pacientes. El espectro de la enfermedad varía desde evacuaciones disminuidas de consistencia hasta síndrome disenteriforme grave.

Bacteriemia e infección metastásica

La gastroenteritis aguda causada por S. enterica puede asociarse con bacteriemia transitoria o persistente; es poco común la septicemia franca, con excepción de aquellos individuos con afectación del sistema inmunitario celular. La infección por Salmonella en pacientes con síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) es común y a menudo grave. Ocurre bacteriemia en 70% de tales pacientes y llega a causar choque séptico y muerte; pese a la administración adecuada de antimicrobianos son comunes las recaídas. Los individuos con enfermedad linfoproliferativa, quizá por defectos atribuibles a los linfocitos T similares a los que se observan en individuos con sida, también son muy susceptibles a la salmonelosis diseminada. La diseminación metastásica con Salmonella es un riesgo significativo cuando ocurre bacteriemia; estos microorganismos poseen la capacidad singular de colonizar sitios con anomalías estructurales preexistentes, lo que incluye placas ateroescleróticas, sitios de neoplasias y las meninges (en especial en lactantes). Las infecciones óseas por Salmonella por lo común afectan a los huesos largos; se encuentran en riesgo particular sitios con traumatismos, lesiones por drepanocitosis y sitios con prótesis esqueléticas.

Fiebre tifoidea

La fiebre tifoidea es una infección multiorgánica por bacterias del género Salmonella que se caracteriza por fiebre prolongada, bacteriemia sostenida y afección profunda de los ganglios linfáticos mesentéricos, hígado y bazo. La manifestación de tifoidea se ha documentado bien en estudios en voluntarios humanos realizados durante estudios de vacunación (figura 33–10). La duración promedio del periodo de incubación es de 13 días y el primer signo de la enfermedad es la fiebre asociada con cefalea.

La fiebre se incrementa en forma escalonada en las siguientes 72 horas. Es característica una reducción relativa del pulso, que se encuentra fuera de proporción con el incremento de la temperatura. En pacientes sin tratamiento, el incremento de la temperatura persiste por semanas. Aparece un exantema leve (roséola tifoídica) durante los primeros días en el tórax y abdomen. Estas manchas son pocas en número, por lo que es factible pasarlas por alto con facilidad, sobre todo en personas de piel oscura. Muchos pacientes presentan estreñimiento, aunque quizá una tercera parte de los pacientes cursan con diarrea leve. Conforme progresa la enfermedad sin tratamiento, se incrementa el número de pacientes que presentan diarrea.

Es evidente que la infección crónica de la sangre es un trastorno grave y que los efectos de las endotoxinas pueden provocar miocarditis, encefalopatía o coagulación intravascular diseminada. Además, la bacteriemia persistente propicia infección de otros sitios; es de particular importancia el árbol biliar, pues causa reinfección del tubo digestivo y diarrea en etapas avanzadas de la enfermedad. También se han observado UTI y lesiones metastásicas a hueso, articulaciones, hígado y meninges, sin embargo, la complicación más importante de la fiebre tifoidea es la hemorragia intraabdominal como resultado de perforación del íleon terminal o en la porción proximal del colon, en el sitio donde se ubican las placas de Peyer necróticas. Éstas se presentan en pacientes cuya diarrea ha progresado por dos semanas o más.

DIAGNÓSTICO

Los cultivos de Salmonella en sangre o heces constituyen el método diagnóstico primario. En etapas tempranas de la evolución de la fiebre tifoidea es más probable que se obtengan cultivos positivos de sangre que de cualquier otro sitio. Los medios utilizados para el cultivo de heces son los mismos que se emplean para Shigella. La incapacidad para fermentar lactosa y para la producción de sulfuros de hidrógeno (H₂S) a partir de aminoácidos que contengan azufre son características utilizadas para identificar colonias sospechosas en medios de cultivos selectivos. Las pruebas bioquímicas se utilizan para identificar el género, y los antisueros para el serogrupo se encuentran disponibles en laboratorios grandes para confirmación. Las bacterias Typhi tienen un patrón de reacción bioquímica que es suficiente para identificarlas sin referencia a su serogrupo (D). Todos los aislados deben enviarse a laboratorios de salud pública para confirmación y vigilancia epidemiológica. Las pruebas serológicas ya no se utilizan para el diagnóstico.

TRATAMIENTO

El método terapéutico primario para la gastroenteritis por Salmonella consiste en la reposición de líquidos y electrólitos y el control de náuseas y vómito. No suele ser apropiada la antibioticoterapia porque tiende a incrementar la duración y frecuencia del estado de portador. Cuando se utiliza para erradicar el estado de portador, los resultados suelen ser erráticos y por lo común fallan en presencia de afección concomitante de la vía biliar, por tanto, el uso de antimicrobianos en gastroenteritis por S. enterica se restringe a individuos con infecciones graves o factores de riesgo subyacentes, en particular en niños. En tales casos, los antimicrobianos se perciben como una medida para evitar la diseminación sistémica.

El tratamiento antimicrobiano está claramente indicado en la fiebre tifoidea. El cloranfenicol y luego la ampicilina fueron los primeros antibióticos que se utilizaron y redujeron la tasa de mortalidad de 20 a menos de 2%. El uso de ampicilina ahora está limitado por la resistencia generalizada, dejando a las cefalosporinas de amplio espectro (ceftriaxona, cefixima) y ciprofloxacina como fármacos preferidos de primera elección. Como se observa en otras especies patógenas (E coli, K pneumoniae), los patrones globales de resistencia a los antimicrobianos en S Typhi fueron remodelados por la reciente aparición de un solo clon resistente a múltiples fármacos, conocido como H58. No obstante, con tratamiento antimicrobiano eficaz, los pacientes se sienten mejor en 24 a 48 horas, su temperatura vuelve a valores normales en 3 a 5 días y, por lo general, se recuperan en 10 a 14 días.

PREVENCIÓN

Las vacunas de bacterias enteras muertas han estado disponibles para la tifoidea desde finales del siglo XIX y producen protección en un intervalo de 50 a 70%. Nuevas vacunas incluyen aquella que utiliza cepas vivas atenuadas de bacterias Typhi y una vacuna que contiene polisacáridos que incluyen el antígeno Vi. Las nuevas vacunas producen una protección un poco más elevada, que de cualquier manera dura sólo unos cuantos años. Las nuevas vacunas contienen antígenos Vi conjugados con proteínas bacterianas en la forma en que ocurre con vacunas contra meningococo, neumococo y Hib. Han mostrado ser promisorias tanto por su alta eficacia como porque pueden utilizarse en niños menores de cinco años. No se cuenta con vacunas para humanos contra otros serotipos de Salmonella. El suministro de agua potable y el tratamiento de los portadores tienen aún un largo camino por recorrer en su objetivo de erradicar la fiebre tifoidea. La importancia de los portadores y de las medidas sanitarias fue evidente en la epidemia de tifoidea de 1973 en trabajadores migrantes en Florida: se rastreó el origen hasta una fuga de aguas residuales en el suministro de agua, fallas en la cloración y estado de portador crónico, y eran necesario que se combinaran y mantuvieran los tres factores para sostener la epidemia toda vez que se contaba con una infraestructura sanitaria adecuada.

CONCLUSIONES CLAVE

BACTERIOLOGÍA

Desde el punto de vista morfológico, Yersinia es un cocobacilo y conserva el colorante en los extremos de la célula (coloración bipolar). Las características metabólicas y de proliferación son las mismas que para otras enterobacterias, aunque algunas cepas crecen con mayor lentitud o tienen temperaturas óptimas de proliferación inferiores a 37 °C. El género incluye 11 especies, de las cuales Yersinia pestis, Yersinia pseudotuberculosis y Yersinia enterocolitica son patógenas para humanos. Yersinia pestis es homogénea desde el punto de vista antigénico, pero Y. pseudotuberculosis y Y. enterocolitica tienen múltiples serotipos de antígenos O y H. Yersinia es patógena sobre todo en animales, con transmisión ocasional a humanos por medio de contacto directo o indirecto. Yersinia pestis es la causa de la peste y se revisa en el capítulo 36, aunque las características de su patogenia que son comunes con otras bacterias del género Yersinia se comentan a continuación.

ENFERMEDADES POR YERSINIA (Y. PSEUDOTUBERCULOSIS Y Y. ENTEROCOLITICA)

EPIDEMIOLOGÍA

En animales, Y. pseudotuberculosis causa pseudotuberculosis, enfermedad que se caracteriza por necrosis local e inflamación granulomatosa en ganglios linfáticos, bazo e hígado. El sitio de entrada para humanos es el tubo digestivo, tal vez mediante el consumo de agua o alimentos contaminados. En la mayor parte de los casos son los animales (lo que incluye animales silvestres) la causa más común de la infección, aunque se desconoce el mecanismo exacto de transmisión. Existe una notable variación geográfica en la frecuencia de infecciones por Y. enterocolitica. Las tasas más elevadas se reportan en países escandinavos y en otros países europeos, con tasas mucho más bajas en el Reino Unido y en Estados Unidos. Las bajas tasas de aislamiento pueden atribuirse en parte a la dificultad para aislar Y. enterocolitica en muestras de heces.

PATOGENIA

Yersinia enteropatógena penetra en el hospedador humano en alimentos contaminados e invade las células M de las placas de Peyer. El proceso de invasión y sus efectos en la célula hospedadora dependen de una amplia gama de factores de virulencia que se despliegan bajo una compleja regulación genética y ambiental. Estas proteínas incluyen la invasina, que se une a las integrinas en la superficie de las células hospedadoras, y las proteínas efectoras de membrana denominadas Yops (Yersinia outer membrane proteins), las cuales son suministradas por otro sistema de secreción de inyección (tipo III). Cuando se inyectan en la célula hospedadora, desencadenan efectos citotóxicos, lo que incluye alteración de las vías bioquímicas (desfosforilación, serina cinasa) y alteración de funciones sensoriales y del citoesqueleto de actina.

Algunos de los factores de virulencia producidos por Yersinia son regulados en respuesta a la temperatura o a la concentración de calcio libre (Ca²⁺). La temperatura fisiológica en el hospedador mamífero es diferente de la que se encuentra en un insecto o en el ambiente, y la concentración de calcio extracelular es notablemente diferente de la que se encuentra en los líquidos extracelulares. Al percibir al medio ambiente, Yersinia es capaz de expresar o suprimir factores de virulencia en diferentes etapas del proceso patógeno. Los resultados parecen estar programados para apoyar la estrategia patógena de Yersinia, la cual consiste en paralizar la actividad fagocítica de los macrófagos y neutrófilos defensores con el fin de nulificar la respuesta inmunitaria celular del hospedador. Los determinantes de la virulencia están codificados en el cromosoma bacteriano y en plásmidos que contienen genes para los aparatos de secreción y para Yops. Otro componente genético son las islas de patogenicidad, que se encuentran sólo en tres especies patógenas pero no en otras bacterias del género Yersinia.

Los resultados biológicos de este proceso extraordinario y multifactorial consisten en el incremento de la capacidad patógena de las bacterias del género Yersinia para entrar y replicarse en el sistema reticuloendotelial y retrasar la respuesta inmunitaria celular; esto conduce a la formación de microabscesos y destrucción de la estructura de las placas de Peyer y de los ganglios linfáticos mesentéricos. Los síntomas sistémicos que se observan con la diseminación pueden atribuirse en gran medida a los efectos de las endotoxinas.

Yersinia pestis es una variante especializada estrechamente relacionada con Y. pseudotuberculosis. En lugar de entrar a través del tubo digestivo, Y. pestis alcanza los linfáticos cutáneos por la mordedura de una pulga infectada. Tiene sus propias adhesinas similares a la invasina y dos plásmidos que no se encuentran en la Yersinia enteropatógena. Entre los factores de virulencia singulares para Y. pestis se incluyen una proteína capsular antigénica con propiedades antifagocíticas, una proteasa activadora de plasminógeno que favorece la adherencia a la membrana basal y una fibrinolisina que participa en la supervivencia en la pulga.

INFECCIONES POR YERSINIA: ASPECTOS CLÍNICOS

Y. enterocolitica y Y. pseudotuberculosis causan linfadenitis mesentérica aguda, síndrome que consiste en fiebre y dolor abdominal que a menudo es similar a la apendicitis aguda. Yersinia enterocolitica también produce una amplia variedad de manifestaciones, la más común incluye la enterocolitis, que suele ocurrir en niños. Se caracteriza por fiebre, diarrea y dolor abdominal. También causa un cuadro similar a fiebre tifoidea, ileítis terminal y síndrome poliartrítico asociado con sus manifestaciones diarreicas. Pocos laboratorios en Estados Unidos realizan pruebas sistemáticas de detección para Yersinia porque los resultados son bajos y no se cuenta con un buen medio de cultivo selectivo.

La utilidad del tratamiento antimicrobiano en las infecciones entéricas por Yersinia es incierta, porque por lo común ceden en forma espontánea. Yersinia pseudotuberculosis es susceptible a la ampicilina, cefalosporinas, aminoglucósidos y tetraciclinas, pero Y. enterocolitica suele ser resistente a penicilinas y cefalosporinas mediante la producción de β lactamasas.

Todas las enterobacterias son capaces de producir infecciones oportunistas del tipo revisado en la sección de E. coli; ninguna se considera causa demostrada de enfermedad entérica, aunque no existen dudas de que se demostrará en el futuro. A continuación se comentan los géneros aislados con frecuencia al menos moderada. Hay otras especies menos comunes.

KLEBSIELLA

Las características bacteriológicas más distintivas del género Klebsiella son la ausencia de motilidad y la presencia de una cápsula de polisacárido; esto les da a las colonias un carácter mucoide brillante y forma la base de un sistema de serotipificación. Se han definido más de 70 tipos capsulares, incluidos algunos que reaccionan de forma cruzada con los de otros patógenos encapsulados, como Streptococcus pneumoniae y Haemophilus influenza. Estudios limitados sugieren que la cápsula interfiere con la activación del complemento de manera similar a otros patógenos encapsulados. Klebsiella también expresa varios tipos de pilosidades en la superficie celular que probablemente facilitan su adherencia al epitelio respiratorio y urinario.

Klebsiella pneumoniae, la especie más común, puede causar neumonía lobar clásica, una característica de otras bacterias encapsuladas; la mayoría de las neumonías por Klebsiella es indistinguible de las producidas por otras enterobacterias. La cápsula K1 o K2 altamente mucoide de K pneumoniae se vincula con síndromes clínicos distintivos que incluyen absceso hepático y endoftalmitis, particularmente en los países del sudeste asiático. De todas las enterobacterias, las especies de Klebsiella se encuentran ahora entre las más resistentes a los fármacos antimicrobianos. A principios de la década de 2000–2009, un solo clon de K pneumoniae (secuencia Tipo 258), ahora conocido por sus propiedades de resistencia, surgió como una causa devastadora de infección hospitalaria (torrente sanguíneo, aparato respiratorio, vías urinarias) en el noreste de los Estados Unidos, y se extendió rápidamente por todo el mundo. El surgimiento y diseminación de éste y otros “bichos” súper resistentes causa preocupaciones acerca de una posible era posantibiótica.

ENTEROBACTER

Las especies del género Enterobacter generalmente fermentan la lactosa con rapidez y producen colonias similares a las de Klebsiella, aunque no tan mucoides. Una característica diferencial es la motilidad de los flagelos peritricos, que por lo general están presentes en las especies de Enterobacter pero uniformemente ausentes en Klebsiella. Las especies de Enterobacter, que en general son menos virulentas que Klebsiella, han atraído cada vez más la atención como causa de infecciones adquiridas en el hospital, donde sus propiedades intrínsecas de resistencia a los antibióticos confieren indudablemente una ventaja selectiva. Además de ampicilina, la mayoría de los aislados es resistente a las cefalosporinas de primera generación, pero pueden ser susceptibles a las de última generación. Sin embargo, quizá se observe resistencia a las cefalosporinas (a través de la derrepresión de la producción de β lactamasa) durante el tratamiento con antibióticos de pacientes con focos infecciosos como abscesos con drenaje incompleto o tejido desvitalizado/necrótico, donde las bacterias llegan a persistir.

SERRATIA

Las cepas de Serratia fermentan la lactosa con lentitud (3–4 días), si es que lo hacen; algunas producen colonias distintivas de color rojo ladrillo. Aunque es menos común, este género produce la misma variedad de infecciones oportunistas observadas con otras enterobacterias. Las cepas de Serratia muestran resistencia intrínseca constante a ampicilina y cefalotina/cefazolina, y con la adquisición adicional de plásmidos de resistencia, a muchos otros antimicrobianos, incluidos los aminoglucósidos. Las infecciones esporádicas y los brotes nosocomiales con cepas multirresistentes a menudo han sido difíciles de controlar.

CITROBACTER

Aunque desde los puntos de vista bioquímico y serológico el género Citrobacter es similar a Salmonella, es poco común que cause infecciones oportunistas. Al igual que muchas otras enterobacterias, las cepas de Citrobacter pueden estar presentes en la microbiota intestinal normal y causar infecciones oportunistas. Pese a reportes de asociación con enfermedad diarreica, la evidencia disponible a la fecha no indica que Citrobacter deba considerarse como patógeno entérico en humanos. Citrobacter freundii se ha asociado con meningitis neonatal y absceso cerebral.

PROTEUS, PROVIDENCIA Y MORGANELLA

Proteus, Morganella y Providencia también son patógenos oportunistas que se encuentran con frecuencia variable en la microbiota intestinal normal. Proteus mirabilis, el miembro más comúnmente aislado del grupo, es una de las enterobacterias más susceptibles a las penicilinas; esta característica incluye susceptibilidad moderada a la penicilina G. Otras bacterias del género Proteus (típicamente, especies indol positivas como Proteus vulgaris) son intrínsecamente resistentes a la ampicilina y las cefalosporinas. Proteus mirabilis y Proteus vulgaris comparten la capacidad de esparcirse sobre la superficie del medio de cultivo, más que permanecer confinadas a colonias aisladas. Esa característica las hace fácilmente identificables en el laboratorio, a menudo con consternación del personal del laboratorio porque su crecimiento diseminado abarca a otros microorganismos en cultivo y, por tanto, retrasa su aislamiento. Este modo de crecimiento diseminado, junto con su motilidad, facilitan la aparición de UTI por el desplazamiento de Proteus a través de catéteres urinarios. Proteus y Morganella difieren de otras enterobacterias en cuanto a la producción de una ureasa muy potente, que facilita su rápida identificación. También contribuye a la formación de cálculos urinarios y produce alcalinidad y un olor a amoniaco de la orina. Las bacterias del género Providencia no producen ureasa, son aisladas con menos frecuencia y en términos generales son las más resistentes como grupo a los antimicrobianos.