Características de una cepa enteropatógena

Se ha acuñado el término “Enteropatógena” para cualquier cepa E. Coli potencialmente capaz de causar una condición patológica entérica y no extraintestinal.  Se adhieren fuertemente aisladas o formando microcolonias a las membranas de los enterocitos destruyendo en forma de pedestal o de copa a las microvellosidades intestinales sin invadir las células ubicadas en el intestino delgado, mismo por el cual se adaptan de manera eficiente y por lo tanto se multiplican intensamente. Esto es una de las cosas que hacen que sea fácil de diferenciarlas de las no patógenas, ya que estas dejan un ambiente estéril en la parte del intestino delgado: el duodeno, yeyuno y la parte alta del íleo.

La mayoría de las cepas conocidas hasta ahora no generan una toxina reconocida, se ha observado que en las cepas 044, 0114, 0128 se sintetizan las enterotoxinas. Aunque cabe destacar que entre los serogrupos -especie de microorganismos que están antigénicamente relacionados- 055, 0128, 026 y 0111 producen verotoxina la cual usualmente es encontrada en las cepas enterohemorrágicas, pero con una composición distinta por lo que se ha sugerido que estas cepas podrían producir las mismas enterotoxinas que la E. Coli Enterotoxigénica y la E. Coli Enteroinvasivas.

Toxinas, mecanismos de patogenicidad y proceso de infección

Antecedentes: 

En una revisión de necropsias efectuadas en el Hospital Infantil de México se encontró que el

intestino delgado de niños muertos a consecuencia de diarrea, de cuyas heces se cepas EPEC, presentaba alteraciones histológicas importantes entre las que predominaba la inflamación aguda de grandes porciones del intestino delgado, así como adelgazamiento de la mucosa intestinal. Investigaciones posteriores revelaron que que las cepas EPEC se encontraban adheridas a la membrana del enterocito de manera íntima con destrucción importante de las vellosidades intestinales.

Patogenicidad: 

Habilidad de un microorganismo para producir enfermedad en un huésped. La enfermedad es resultado del daño o pérdida de función de un tejido u órgano o el desarrollo de una respuesta inflamatoria. 

Mecanismo de patogenicidad: 

La adherencia al enterocito, de las cepas EPEC, tiene dos fases: 

1. Adherencia inicial al enterocito: La bacteria entra en contacto con la célula mediante un flagelo y el pili que también une las bacterias entre sí formando microcolonias, permitiendo que éstas se separen y colonicen
2. Translocación de señales intracelulares: Ésta es facilitada por el sistema de secreción tipo 3 (T3SS), mediante el cual diversas proteínas efectoras ingresan al enterocito, estas proteínas efectoras contribuyen al daño celular: La EspF que se dirige al nucléolo donde bloquea el proceso del ARNr, Map que induce la formación de filopodios activando una GTPasa, por último la proteína Tir facilita la adherencia a la intimina bacteriana, después se fosforila  en tirosina 474, que conducen a la elevación del calcio intracelular, a través del sistema de la proteína cinasa C, lo cual da lugar a un incremento en la salida de agua, cloro y potasio. 

El incremento en la secreción en conjunto con la disminución en la capacidad de absorción del intestino por falta de microvellosidades, propicia la diarrea secretora aguda.

En una infección es el proceso por medio del cual el microorganismo penetra al citoplasma de células no fagocíticas (células epiteliales o endoteliales), se replica dentro de éstas, se propaga a células adyacentes y finalmente destruye a las células.

La acción patógena consiste en los productos generados como consecuencia del crecimiento bacteriano dan lugar a la producción de ácidos, gases y sustancias tóxicas.

Toxinas: componentes bacterianos que dañan los tejidos, su actividad se debe a la acción de diversas enzimas y ocasionan lisis celular. • exotoxinas • endotoxinas •
Exotoxinas: son proteínas solubles excretadas por bacterias con efectos tóxicos a distancia para algunas células del huésped en las que encuentran receptores apropiados. Muchas patógenas, tanto grampositivas como gramnegativas, pueden producir una o varias exotoxinas distintas.
Citotoxinas: Forman poros en la membrana de la célula diana y la lisan. Inhibidoras de síntesis proteica. También producen la muerte o necrosis de la célula afectada. Inhibidoras del reciclaje de atp. Tienen como consecuencia la acumulación del amp en el citoplasma que a su vez provoca la salida de agua y electrolitos de la célula afectada, pero no su muerte.
Superantígenos: Activan simultáneamente un gran número de clones de linfocitos th lo que da lugar a una síntesis masiva de citocinas.
Endotoxinas: Únicamente producidas por bacterias gramnegativas. Constituyen una señal de alarma para el organismo que indica infección y pone en marcha los sistemas de protección del anfitrión. A concentración baja, provoca respuestas protectoras. A concentración alta puede producir shock septicémico e incluso la muerte.

En general las bacterias que realizan su multiplicación en el interior de las células del huésped evitan los mecanismos de defensa humorales como el complemento y los anticuerpos, que solo les afectarán en su paso de unas células a otras.

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Sintomatología de EPEC

Escherichia Coli enteropatógena (EPEC, por sus siglas en inglés)  es una bacteria que infecta principalmente a niños menores de dos años provocando diarreas de diversos grados. La diarrea aguda es una enfermedad intestinal generalmente infecciosa y autolimitada. Se caracteriza por presentar evacuaciones líquidas o de consistencia disminuida, en número mayor a tres en 24 horas y con evolución menor de dos semanas. Diarrea persistente se define como el paso de evacuaciones semilíquidas por más de dos semanas, en tanto que la diarrea crónica se establece a las cuatro semanas.  El periodo de incubación es de 3 a 24 h y el cuadro diarreico puede tornarse persistente y acompañarse de fiebre y vómito. 

Otros patógenos detectados en estos pacientes incluyen las Escherichia Coli enteroagregativa, enteropatógena, productora de toxina Shiga, y de adherencia difusa. Con base en estudios que reportan la presencia de Escherichia Coli productora de toxina Shiga y Escherichia Coli enteroagregativa en carnes y vegetales en supermercados, se cree que productos alimentarios contaminados contribuyen a la transmisión de estos patógenos y a la infección del huésped susceptible. Más estudios son necesarios para evaluar los mecanismos de transmisión, el impacto en la epidemiología de la EDA, y las pautas de manejo y prevención de estos patógenos que afectan la población pediátrica en Colombia.

La enfermedad diarreica grave (EDA), es uno de los problemas de salud pública de mayor importancia en el mundo. De acuerdo con estudios efectuados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y el fondo de las naciones unidas para la infancia (UNICEF), las EDA son un problema de salud de la población infantil, principalmente en los países en desarrollo donde se producen anualmente entre 5 a 6 millones de muertes, constituyendo la segunda causa global de mortalidad infantil.

La diarrea afecta a todos los grupos de edad. El periodo pediátrico de mayor vulnerabilidad incluye a los menores de 5 años (SSA), quienes se deshidratan con mayor rapidez.

En México, el Instituto Nacional de Salud Pública estima que se recetan antibióticos a 70% de los pacientes con infecciones respiratorias y diarreicas agudas, lo que se justifica solamente en un 15% de los casos. Steffen, director de la campaña del Día Mundial de la Salud Digestiva, señaló que el 20% de las muertes infantiles se debe a diarrea y sólo el 39% de los niños con diarrea recibe el tratamiento recomendado.

Gravedad de enfermedad

La Escherichia Coli (E. coli) es una bacteria que se encuentra normalmente en el intestino del ser humano y de otros animales. Aunque no parece que su presencia tenga una función especialmente relevante, se ha descrito que la bacteria favorece la absorción de algunas vitaminas, especialmente la vitamina K. 

La bacteria también es la causa más frecuente de infección urinaria y, en menor medida, de otras infecciones como meningitis en el neonato o infecciones respiratorias, precisa.

Entre los tipos de Escherichia Coli que producen gastroenteritis, el más destacado por su patogenicidad es el denominado Escherichia Coli Enterohemorrágico, que produce un cuadro que va, desde dolores estomacales, hasta vómitos y diarrea, en muchas ocasiones sanguinolenta. Generalmente no hay fiebre o esta es baja y, la mayoría de los pacientes, se recupera en una semana. Pero existen otros tipos de Escherichia coli que también producen enfermedad gastrointestinal, como el Escherichia Coli Enteroinvasivo, el Escherichia Coli Enterotoxigénico y el Escherichia Coli Enteropatógeno que, en general, causan diarrea más o menos grave en función del tipo de Escherichia Coli.

La mayoría de las personas se recupera en unas semanas pero, en ocasiones, el daño es permanente. A veces se produce, además, afectación del hígado, del páncreas e incluso del sistema nervioso central, lo que puede llegar a causar la muerte de la persona infectada.

Formas de transmisión

La mayoría de las cepas de Escherichia Coli son inofensivas. Sin embargo algunas de ellas, como Escherichia coli, pueden causar graves enfermedades a través de los alimentos. La bacteria se transmite al hombre principalmente por el consumo de alimentos contaminados, como productos de carne picada cruda o poco cocida, leche cruda, y hortalizas y semillas germinadas crudas contaminadas. Frecuentemente los brotes epidémicos se dan en hospitales y guarderías 

Escherichia coli productora de toxina Shiga produce toxinas conocidas como toxinas Shiga por su semejanza con las toxinas producidas por Shigella dysenteriae. Escherichia coli productora de toxina Shiga puede crecer a temperaturas que oscilan entre 7 °C y 50 °C, con una temperatura óptima de 37 ºC. Algunas pueden proliferar en alimentos ácidos, hasta a un pH de 4,4, y en alimentos con una actividad de agua (aW) mínima de 0,95.

Los tipos de Escherichia Coli que causan diarrea se transmiten fundamentalmente por vía oral, al ingerir agua o alimentos contaminados. También se pueden transmitir a través del contacto directo con personas o animales infectados, pero esta es una vía mucho menos frecuente.

La bacteria también puede vivir en las ubres de las vacas y puede llegar a la leche que no está pasteurizada. Las hortalizas y las frutas que han sido regados o lavados con agua sucia pueden ser, asimismo, portadores.

Además, la bacteria Escherichia Coli puede propagarse a través de las personas que no se lavan las manos después de ir al baño y de los niños que usan pañales, cuando los adultos que los cambian no se lavan bien.

Escherichia coli se destruye cociendo los alimentos hasta que todas las partes alcancen una temperatura de 70 °C o más. Escherichia coli O157: H7 es el serotipo de Escherichia coli más importante por su impacto en la salud pública, pero hay también otros serotipos frecuentemente implicados en brotes y casos esporádicos.

Inmunidad en cepas EPEC

La inmunidad natural representa un papel importante para las infecciones de Escherichia Coli. Se ha observado que la incidencia de diarrea es baja en comunidades en las que perdura la alimentación al seno materno como forma prioritaria o única de alimentación infantil en comparación  con aquellas en las que se ha sustituido esta por el uso de fórmulas, esto probablemente está asociado a los riesgos de contaminación fecal que conlleva la preparación de la leche y el manejo de biberones.

Al analizar la capacidad protectora del calostro y de la leche materna contra infecciones intestinales producidas por cepas EPEC se observó una respuesta específica de inmunoglobulina A (IgA), que es la clase predominante de anticuerpo en las secreciones de las mucosas del organismo, contra contra la adhesina de la proteína intimina producida por las cepas de EPEC, a partir de ésto se concluyó que inhiben la adherencia localizada de cepas EPEC.

Incidencia y mortalidad

Los principales patógenos intestinales, que se describen en función de los síntomas clínicos que generan y de los factores de patogenicidad que se expresan son los siguientes: E. coli enterotoxigénicas (ETEC), E. coli enteropatógenas (EPEC), E. coli enteroagregativas (EAggEC), E. coli enterohemorrágicas (EHEC) y E. coli enteroinvasivas (EIEC).

La diarrea que genera la EPEC es una de las principales cepas responsables de la muerte en niños menores de 2 años de países en vías de desarrollo mientras que en países industrializados y primermundistas no es frecuentemente encontrada entre las causas de muerte.

En años recientes se han encontrado un incremento de casos de infección en centros infantiles y zonas marginadas. En los países en desarrollo, la incidencia de diarrea producida por EPEC sigue siendo alta. Diferentes estudios realizados en México, Brasil, y África del Sur refieren que entre 30 y 40% de los casos de diarrea puede ser atribuido a cepas EPEC.

La mayoría de los pacientes se recuperan en el término de diez días, pero en un pequeño porcentaje de los casos (especialmente niños pequeños y ancianos) la infección puede conducir a una enfermedad potencialmente mortal, como el síndrome hemolítico urémico (SHU). El SHU se caracteriza por una insuficiencia renal aguda, anemia hemolítica y trombocitopenia (deficiencia de plaquetas).

Las personas que sufren diarrea sanguinolenta o calambres abdominales intensos deben buscar atención médica. Los antibióticos no deben formar parte del tratamiento de los pacientes con enfermedad por E. coli productora de toxina Shiga, y posiblemente aumentan el riesgo de SHU posteriormente.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que hasta un 10% de los pacientes con infección por Escherichia Coli Enterohemorrágico pueden desarrollar el síndrome hemolítico urémico, con una tasa de letalidad de entre el 3% y el 5%.

Mortalidad en el País:
Los Estados con más mortalidad en México según datos son Colima con un porcentaje población de 2.8%, de ahí le sigue Yucatan, Campeche, Tamaulipas, Aguascalientes, Durango y Morelos, así en orden. Si se ve gráficamente en un mapa, son Estados que abarcan la región Norte y Sur del país y de donde en su mayoría son de las comunidades con escasa accesibilidad a servicios de salud o a agua potable.

Conclusiones

Al escuchar hablar de E. Coli, se suele pensar en una bacteria inofensiva, sobre todo porque la gran mayoría de especies habita en la microbiota intestinal de los animales homeotermos, siendo parte importante del correcto funcionamiento del proceso digestivo. Pero como se puede observar, con las pruebas presentadas, hay especies de esta bacteria de las cuales se tiene que tener un mayor cuidado, tanto en los niños como en las personas con un sistema inmunológico débil. 

Tener conocimiento de los mecanismos de virulencia podemos comprender cómo E. Coli Enteropatógena logra desencadenar una infección intestinal a partir de la alteración en la actividad fisiológica del enterocito por el al aumento de la secreción de electrolitos por parte de las células hacia el espacio extracelular, al aumento de la permeabilidad de las uniones intra e intercelulares y al cambio estructural, de la región apical, éste pierde su capacidad absortiva y los solutos se acumulan en el lumen intestinal, lo que conduce a diarrea acuosa. Con ésto es posible prevenir e incluso hallar una vacuna para ésta infección.