E Coli

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E. COLI DIARREIGÉNICAS 
La diarrea es la deposición tres o más veces al día de heces sueltas o líquidas. Se la clasifica como se muestra en el siguiente cuadro:
A las distintas especies de Escherichia coli diarreigénicas las agrupamos en patotipos: 
 E. coli enteropatogénica (EPEC). 
 E. coli enterotoxigénica (ETEC). 
 E. coli enteroinvasiva (EIEC). 
 E. coli productora de toxina Shiga (STEC), incluye E. coli enterohemorrágica (EHEC). 
 E. coli enteroagresiva (EAEC). 
 E. coli de adherencia difusa (DAEC). 
 E. coli adherente invasiva (AIEC). 
E. coli enteropatogénica – EPEC 
Las EPEC típicas pertenecen a ciertos serotipos O y H, producen lesión de tipo A/E (Attaching and Effacing) en la superficie de las células epiteliales, no liberan toxina Stx y deben poseer plásmido EAF (factor de adherencia epitelial). 
Tiene una alta prevalencia en lactantes y niños pequeños, cuenta con 31 serotipos, su período de incubación es de 12-72 horas y en la clínica presenta fiebre leve, malestar general, vómitos y diarrea acuosa profusa y prolongada. Se observa la materia fecal con grandes cantidades de moco, sin sangre macroscópica y, en ocasiones, puede observarse escasos leucocitos. 
Patogénesis 
El proceso patogénico de la EPEC se da de la siguiente manera: 
1) Adherencia localizada: mediada por el plásmido de adherencia EAF, que codifica para la fimbria BFP. Esta última se agrega y forma “paquetes” responsables de la adherencia bacteriana. 
2) Transducción de señales: islas de patogenicidad genética o “Locus of enterocyte effacement” (LEE) que codifican para: 
a) Sistemas de secreción tipo III. 
b) Proteínas (genes espA, espB y espD). 
3) Adherencia íntima: mediada por la intimina que es el principal factor de virulencia y de inmunogénica. Es codificada por el gen eae. 
A partir de los sucesos anteriores, se produce la lesión A/E mediada por plásmidos con la alteración de la estructura normal de la microvellosidad, lo que da lugar a malabsorción y diarrea. 
Tras la unión laxa mediada por los BFP, se produce una secreción activa de proteínas hacia el interior de la célula hospedadora epitelial por el sistema de secreción de tipo III bacteriano. Una proteína, el receptor de la intimina translocada (Tir), se inserta en la membrana de la célula epitelial y actúa como receptor de una adhesina de la membrana externa bacteriana, la intimina. La unión de la intimina con Tir determina la polimerización de la actina y la acumulación de elementos del citoesqueleto por debajo de las bacterias ancladas, con pérdida de la integridad de la superficie celular y muerte de la célula. 
Transducción de señales 
A partir de la unión de la intimina con el Tir, se producen una serie de sucesos intracelulares a partir del aumento de calcio: 
a) Variaciones en el citoesqueleto: provocan que se genere una alteración en la secreción de agua y electrolitos. 
b) Aumento de la permeabilidad de las uniones intercelulares. 
c) Fosforilación del Tir. 
d) Migración de polimorfonucleares hacia la zona donde se encuentra la bacteria. 
e) Inflamación aún mayor gracias a la IL-8 quimiotáctica. 
E. coli productora de toxina Shiga – STEC 
Estas bacterias también son llamadas E. coli productoras de verotoxina (VTEC) y presentan genes codificantes de toxinas Like-Shiga 1 y 2. Hay más de 400 serotipos de los cuales solo algunos producen enfermedades (desde diarreas a síndrome urémico hemolítico) y tienen un subgrupo importante, E. coli enterohemorrágica (EHEC). 
E. coli enterohemorrágica – EHEC 
Es el serotipo O157H7, que es el principal serotipo involucrado en colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico. Produce lesión A/E, toxina Stx y enterohemolisina, a partir del plásmido de 60 MDa productor de enterohemolisina. 
El factor de virulencia es la toxina Stx que es codificada por un bacteriófago inserto en el cromosoma y se divide en Stx 1 y Stx 2 (más nefrotóxica que Stx1) que se puede dar una, la otra o ambas. Posee dos subunidades, la A y la B. Estas toxinas se unen a un receptor glicolípidico Gb3 (Stx2 utiliza Gb4) presente en la superficie de las células eucariotas. La unión al receptor induce la secreción de TNF-α, IL-6 e IL-1 que junto a LPS inducen la expresión de más Gb3 y los niveles de IL-6 en suero y orina hablan de la severidad de la enfermedad. 
Otros factores de virulencia son: 
 LEE: confiere el fenotipo eae y que contiene los genes que codifican para OPM intimina, proteínas secretadas espA y espB y el sistema de secreción tipo III. 
 Plásmido de 60 MDa (pO157): codifica para la producción de enterohemolisina. 
 Transporte especializado de Fe: le permite utilizar el grupo Hem de la hemoglobina. 
 LPS: los lipopolisacáridos aumentan la citotoxicidad de la Stx en células endoteliales vasculares. 
El mecanismo de acción se da por los siguientes sucesos: 
1) Adherencia al epitelio por OMP intimina y otras fimbrias. 
2) Unión al receptor Gb3. 
3) Penetración por endocitosis. 
4) Transporte al Golgi y RE. 
5) Salida de la porción A1 de Stx al citoplasma. 
6) Actúa sobre la subunidad 60S ribosómica, inhibiendo la síntesis proteica. 
7) Muerte celular: endotelial renal, epitelial intestinal o de células con Gb3/Gb4. 
En cuanto a su epidemiología podemos nombrar: 
 Reservorio: tracto intestinal de vacunos y otros animales. 
 Fuente de contagio principal: carne vacuna mal cocida, productos lácteos no pasteurizados y agua y verduras contaminadas con las heces de estos animales. 
 Transmisión: a través de alimentos contaminados o de persona a persona. 
 Dosis infectiva: menos de 100 UFC. 
E. coli enteroagregativa – EAEC 
Producen aglutinación importante con una configuración típica en “pila de ladrillos”, no secreten toxina Lt o St, se adhieren a Hep-2 en patrón de Adherencia Agregativa (AA), producen diarrea persistente (mayor a 14 días) en niños en países en vías de desarrollo y algunas cepas infectan preferentemente el intestino delgado, mientras que otras infectan tanto intestino delgado como el colon. 
Factores de virulencia 
Sus factores de virulencia son: 
1) Adherencia: a través de fimbrias de adherencia agregativa (AAF-1 o AAF-2) codificadas por el plásmido de 60 MDa y de proteína de OMP afimbrial. 
2) Proteína EAST1: codificación genética de cierto grado de homología a toxinas St, pero no se conoce bien su efecto. 
3) Invasividad: pueden invadir células epiteliales in vitro, pero en humanos no se observa. 
4) Citotoxina: toxina citotóxica perteneciente a la familia de las proteínas autotransportadoras, función no determinada. 
Modelo de patogenicidad 
A este modelo se lo divide en tres estados: 
 Estado 1: adherencia inicial a la mucosa y a la capa de mucus, donde los factores AAF-1 y AAF-2 facilitarían la colonización inicial. Aún no se determina el sitio de infección que podría ser el intestino delgado si el período de incubación es de 8h. 
 Estado 2: aumento de la producción de mucus y formación de biofilm, un manto que promueve la colonización y facilita la malabsorción de nutrientes. 
 Estado 3: la citotoxina dañaría la célula intestinal y los malnutridos tendrían dificultades persistentes para reparar este daño, llevando a un síndrome de diarrea persistente. 
Por otro lado, es importante evaluar el daño: 
 Daño histopatológico: lesión característica con acortamiento de las microvellosidades y posible necrosis de los extremos vellosos. Acompaña una respuesta inflamatoria moderada, edema e infiltración principalmente mononuclear en la mucosa. 
 Daño funcional: diarrea prolongada con hipersecreción de moco, conformando en el intestino un denso biofilm. En algunos casos genera diarrea secretora. Los efectos citotóxicos celulares son en la mucosa y se pueden ver por los niveles de lactoferrina fecal detectables y niveles aumentados de IL-8. 
E. coli enteroinvasiva – EIEC 
Los síntomas característicos que genera son diarrea con sangre, mucus y dolor. La capacidad invasiva está dada por la presencia de un plásmido de 140 MDa, 25 proteínas y los otros antígenos de invasión de plásmidos (Ipa). 
Hay dosgenes de interés: 
1) mxi y spa: codifican para el sistema de secreción tipo III de proteínas Ipa (A a D), de las cuales IpaC promueve la entrada de la EIEC a la célula y la IpaB lisa la vacuola fagocítica e induce apoptosis. 
2) Vir: codifica para proteínas Vir (G, R y F), de las cuales VirG provoca la nucleación de actina y el movimiento a través del citoplasma y células adyacentes (movimiento lateral). 
Mecanismo de patogenicidad 
Se da por los siguientes sucesos: 
1) Penetración de la célula M por trancitosis. 
2) Atraviesa la barrera epitelial e invade macrófagos. 
3) IpaB lisa la vacuola en el citoplasma e induce apoptosis por vía de las caspasas 1 para ser liberada y alcanzar el polo basolateral. 
4) Se une a receptores del hospedador e invade células proximales. 
5) Multiplicación intracelular. 
6) Movimiento direccional a través del citoplasma. 
7) Diseminación a células epiteliales adyacentes. 
8) Fuerte reacción inflamatoria local. 
9) Lesión ulcerosa importante. 
E. coli enterotoxigénica – ETEC 
Agente causal de la diarrea del viajero, ampliamente distribuida y son cepas de E. coli productoras de toxina termolábil (LT) o de toxina termoestable (ST), pero no de ambas. Existen dos tipos de LT, la LTI en humanos y animales y LTII en animales, donde LTI está estrechamente relacionada con la toxina colérica en estructura y función. 
Factores de colonización 
Se une al epitelio a través de fimbrias peritricas con especificidad de especie animal, de las cuales a las humanas se las denomina CFAs o antígenos de colonización y se pueden dividir morfológicamente en: 
a) Formas de bastón rígidas, ej. CFAI. 
b) Bundle forming pilus, ej. CFAIII. 
c) Alambre delgado y flexible. 
Se han definido, además, nuevas fimbrias denominadas Longus. Los factores de colonización están codificados por plásmidos, los cuales también codifican para Enterotoxinas ST y LT. 
Toxina ST 
Emula la hormona intestinal Guanilina y, por lo tanto, se une receptores guanilato ciclasa (GC-C) en el epitelio intestinal, lo que genera que se acumule GMPc que promueve la secreción de Cl- por parte del receptor CFRT hacia el lumen intestinal. Además, se inhibe indirectamente el intercambio Na+/H+, impidiendo la absorción y así, inducir la secreción líquido y cloruro hacia el lumen provocando diarrea acuosa. 
Toxina LT 
Su subunidad A posee acción enzimática en y su subunidad B se une al gangliósido GM1, a GD1b y a glicoproteínas. Codificado por genes elt y etx, con el siguiente mecanismo de acción: 
1) ADP ribosilación: con estimulación de la adenilato ciclasa que aumenta los niveles de AMPc y genera, entre otras cosas: 
a. Fosforilación de proteínas. 
b. Activación de CFTR. 
c. Aumento de secreción de Cl. 
d. Inhibición de la entrada de Na. 
e. Salida de H2O por concentración iónica intraluminal. 
2) Liberación de PGE1 y 2, Lt y PAF: estimulan el transporte electrolítico y la motilidad intestinal. 
3) Estimulación del sistema nervioso entérico: este libera serotonina y VIP que estimulan la secreción intestinal. 
4) Respuesta inflamatoria: a través de la activación de IL-6, del SN entérico y del metabolismo del ácido araquidónico. 
E. coli de adherencia difusa – ADEC 
Genera diarrea acuosa en niños y los adultos pueden ser portadores asintomáticos. 
El mecanismo de patogenicidad se da por: 
1) Unión mediante adhesinas a la mucosa intestinal. 
2) Formación de microcolonias de bacterias apiladas. 
3) Producción de Citotoxinas y Enterotoxinas. 
4) Inflamación grave en mucosa. 
Las consecuencias de la patogenicidad son la elongación de microvellosidades, reordenamiento del citoesqueleto y aumento de la permeabilidad del enterocito. Además, se activa la MAP quinasa, con producción de IL-8, migración de PMN y daño en el enterocito.