Escherichia coli PDF

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Summary

Estudio de microorganismos infecciosos con el fin de realizarles pruebas bioquímicas y estudios de sensibilidad para entregar una valiosa información en el diagnostico y tratamiento de pacientes.
Profesor Claudio Alburquenque....

Description

Microbiología clínica y diagnóstico de laboratorio I Escherichia coli GÉNERO ESCHERICHIA COLI ➢ Pertenece al grupo de las enterobacterias ➢ Es un bacilo Gram (-) ➢ Anaerobio facultativo, por lo cual tiene la capacidad de poder vivir en un ambiente con baja concentración de oxígeno, como es el intestino grueso. ➢ Indol (+) ➢ Es parte de la microbiota gastrointestinal de animales y aves, dentro de ellos los seres humanos. ➢ Existen algunos patotipos de E. coli que son patógenos: - Patógenos primarias → las cuales podrían estar causando cuadros gastrointestinales. - Patógenos oportunistas → las cuales podrían estar causando otros tipos de cuadros como: sepsis, infección cerebral o meningitis. ➢ También existe un patotipo que es capaz de causar infecciones del trato urinario. Un poco de historia… ➢ Por lo general las bacterias reciben el nombre de la persona que las descubrió. En este caso a Escherichia coli la descubrió Theodore Von Escherich, de donde viene el nombre del género Escherichia y coli por que vive en el intestino grueso del colon. ➢ Hubo un tiempo en que fue denominada como Bacterium coli, pero luego se nombró como Escherichia coli. ➢ Procariota de la familia Enterobacteriaceae más estudiada en el mundo y es parte de nuestra microbiota normal. Patotipos de E. coli: 1. Comensales → Parte de nuestra microbiota 2. Cepas patógenas: - Infecciones intestinales → Causan cuadros diarreicos ✓ E. coli enterotoxigénica (ETEC) ✓ E. coli enterohemorrágica (EHEC) ✓ E. coli enterpatógena (EPEC) ✓ E. coli enteroinvasiva (EIEC) ✓ E. coli enteroagregativa (EAEC) ✓ E. coli difusamente adherente (DAEC) 3. Infecciones extraintestinales → Causan infecciones fuera del intestino ✓ E. coli uropatógenas(UPEC), quienes causan infecciones urinarias ✓ E. coli septicemias (SEPEC), quienes causan septicemia ✓ E. coli meningitis (MENEC), quienes causan infecciones del sistema nervioso central → Tanto la SEPEC como la MENEC se presentan mayormente en pacientes pequeños (menores a 1 año), principalmente en los recién nacidos. Cuadros Clínicos ➢ Cuadros diarreicos o gastrointestinales ➢ Cuadros del tracto genitourinario ➢ Cuadros de sepsis o infección sistémica ➢ Cuadros del SNC Patotipos diarreogenicos: ✓ EPEC: E. coli enteropatógena ✓ EHEC: E. coli enterohemorrágica

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ETEC: E. coli enterotoxígenica EAEC: E. coli enteroagregativa EIEC: E. coli enteroinvasiva DAEC: E. coli de adherencia difusa

EPEC: E. coli enteropatogénica ➢ Es una de las que causan cuadros diarreicos con mayor frecuencia. Patogenia ➢ Gracias a sus factores de virulencia codificados en una isla de patogenicidad y en un plásmido, es capaz de adherirse mediante fimbrias o pillis, a la célula intestinal destruyendo la vellosidad, lo que le permite mejor adherencia, en donde comenzara a multiplicarse formando una especie de micro colonia sobre una estructura que le forma la célula huésped parecida a un pedestal. ➢ Entonces, esta E. coli se caracteriza porque una vez que se adhiere a la célula del epitelio de la mucosa intestinal induce una reordenación de las moléculas de actina del citoesqueleto gracias al sistema de secreción tipo 3, que le van a formar una lesión en forma de pedestal, en donde se va a multiplicar y a formar una microcolonia. ➢ Una vez que se forma la micro colonia, destruye la microvellosidad intestinal disminuyendo la actividad o barriendo con muchas de las enzimas que participan de los procesos digestivos, dentro de ellas las disacaridasas y peptidasas. ➢ Además, disminuye por lo tanto la capacidad absortiva del ribete en cepillo del intestino. Por lo tanto, se va a tener como producto de las fallas enzimáticas (disacaridasas y peptidasas) y disminución de la actividad absortiva del ribete en cepillo un síndrome de mala absorción. ➢ Esto va a llevar a que el paciente vea alterada su capacidad de absorber nutrientes, lo que si se mantiene por un tiempo prolongado puede llevar a una desnutrición. ➢ Lo más importante es que al formar la micro colonia, lo que hace además la EPEC es activar una protein kinasa que va activar a la adenilato ciclasa, quien va a inducir la eliminación de cloro, sodio y agua, produciendo como consecuencia una diarrea secretora.

➢ *Isla de patogenicidad → Es una zona del genoma en la cual están juntos todos los genes que van a codificar para los factores de virulencia de la bacteria y que le van a permitir llevar a cabo su mecanismo de patogenicidad. ➢ Además de la isla de patogenicidad, E. coli tiene un plásmido EAF de 50-70MDa que es donde principalmente se codifica el o los factores de adherencia. Epidemiologia y transmisión ➢ Se transmite a través de agua o alimentos contaminados. Es por esto que en nuestro país está disminuida la tasa de esta infección, ya que se han implementado medidas higiénico-sanitarias muy importantes. ➢ Afecta principalmente al intestino delgado, por lo cual se ve alterada la actividad de las enzimas y la capacidad absortiva del ribete en cepillo ➢ Afecta con mayor frecuencia a los niños menores de 3 años. ➢ Se presenta con mayor frecuencia en lugares tropicales o lugares con climas cálidos, en donde causan cuadros de diarreas y vómitos. ➢ También, al afectar principalmente a niños, se caracteriza por la alta probabilidad de generar brotes de infección por este tipo de bacteria al ser contagiada en jardines infantiles. ➢ Es la causante de un 30-40% de los casos de diarrea infantil. ➢ El tratamiento de la diarrea por EPEC es la rehidratación y la dieta blanda. ➢ Las diarreas causadas por E. coli no se tratan con antibióticos, porque en muchos de los casos al dar antibióticos se podría empeorar el cuadro. Medidas de prevención ➢ Evitar la contaminación fecal. ➢ Evitar el uso de aguas servidas (aguas contaminadas). ➢ Inculcar el hábito de lavado de manos en los niños. ➢ Cocer muy bien los alimentos. ➢ Evitar la contaminación cruzada de alimentos. Por ejemplo: - No picar en la misma tabla el pollo y las verduras, usar tablas diferentes o lavarlas. - No usar el mismo cuchillo para carnes y verduras, o lavarlo. - No lavar el pollo para evitar la contaminación cruzada con Campylobacter, ya que al lavar el pollo es peor, porque se contamina más sitios con Campylobacter. - Uso del refrigerador para poder separar las verduras de las carnes. STEC: E. coli productora de shiga toxina ➢ Antiguamente era conocida como EHEC: E. coli enterohemorrágica. ➢ A diferencia de lo que ocurría con la EPEC que tiene una alta dosis infectiva, esta E. coli tiene una muy baja dosis infectiva, por lo que necesita poca cantidad de bacterias para poder infectar y causar daño, aproximadamente de 10-1000 bacterias. Patogenia ➢ La STEC además de destruir la microvellosidad intestinal e inducir una lesión a nivel de la célula intestinal, lo que hace es secretar unas toxinas que son las llamadas shiga toxinas, quienes reciben su nombre porque son muy similares a las toxinas secretadas por Shigella. ➢ Las toxinas Stx1 y Stx2 son codificadas en el bacteriófago STX. Es decir, aquellas E. coli que no hayan sido infectadas por este bacteriófago no son capaces de producir shiga toxinas, tienen que haber sido infectadas por el bacteriófago STX para producir toxinas. ➢ Estas toxinas se unen a receptores GB3, que están asociados al factor de elongación y actúan inhibiendo la síntesis proteica. Por lo tanto, cuando se secretan estas shiga toxinas se unen a este receptor y se inhibe la elongación de la síntesis proteica y la proteína queda trunca, es decir, no se sigue sintetizando. ➢ *Bacteriofagos → son virus capaces de infectar a las bacterias. Entonces, cuando estos bacteriófagos infectan a las bacterias, le transmiten material genético y dentro de ese material van los genes que codifican para las toxinas. ➢ Tienen el gen EAE que codifica para (OMP) intimina de 94 kilodaltones (Kda).

➢ Otro factor de patogenicidad es el que está en el plásmido pO157 de 60 megadaltones (Mda), que codifica para la enterohemolisina, que es una enzima que degrada glóbulos rojos y células del epitelio intestinal. ➢ Dentro de las E. coli productoras de shiga toxinas la O157:H7 es la más frecuente y es el prototipo de cómo actúa esta STEC, pero existen más de 150 serotipos. ➢ Los serogrupos más importantes son: O157, O111, O26 y O55. Por eso es que en las E. coli diarreogenicas, además de identificar que pertenecen a E. coli hay que serotipificar. Cuadros clínicos ➢ Esta E. coli puede producir un cuadro diarreico con presencia de sangre en la deposición y mucus, el cual es denominado colitis hemorrágica: - Período de incubación: aprox. 4 días - Promedio de días duración: 10 días - Intenso dolor abdominal similar a apendicitis - Puede aparecer vómito, diarrea con sangre o mucus - Sin fiebre o muy poca ¿Cuál es el riesgo de hacer una infección por STEC? → Producto de la acción de las shiga toxinas, que van a ir a hacer una acción sistémica, un pequeño porcentaje de personas del 2-7% pueden generar un síndrome hemolítico urémico (SHU). → 2-5% de los pacientes que tienen SHU pueden fallecer. → 30% de los pacientes que hacen SHU termina con falla renal permanente. Síndrome Hemolítico Urémico ➢ Estas toxinas producidas por la STECi van a ir a causar daños microangiopáticos, es decir, daño a la microcirculación de diferentes órganos, dentro de los cuales se encuentra el riñón. ➢ Además, estas toxinas inducen destrucción de los glóbulos rojos y de plaquetas. ➢ Por lo tanto, este cuadro se caracteriza por 3 cosas: - Anemia hemolítica → Producto de que al haber daño en la microcirculación renal, los glóbulos se van a destruir y a hemolizar. - Trombocitopenia → Disminución de plaquetas - Falla renal ➢ Es una de las diarreas que por ningún motivo se debe tratar con antibióticos, ya que si se trata con antibióticos se destruirían las bacterias, se liberarías mas toxinas al torrente sanguíneos y se induciría un daño aún mayor. Reservorios naturales ➢ Carnes de vacuno (5%), cerdo (32%) y oveja (20%) → Más críticos en las carnes que consumimos. ➢ Aves y animales marinos (1,5%) ➢ Perritos (4%) Ambiente ➢ Tiene la particularidad de poder vivir en pH muy ácido (entre 1-2). Por lo tanto, es capaz de sobrevivir en alimentos con pH muy ácidos, como: - Cidra de manzana - Huevos ➢ Sobrevive en el refrigerador, ya que es capaz de tolerar temperaturas bajas. Entonces no debemos confiarnos, porque en el refrigerador también hay MO que pueden desarrollarse (STEC, listeria, yersinia, etc…). Por eso es importante mantener la higiene del refrigerador y hacerle un proceso de desinfección con frecuencia. ➢ Tolera el calor, pero someter el alimento a 70°C por 2 minutos asegura la inactivación de estas toxinas, por eso es importante cocinar muy bien los alimentos. ➢ Se encuentra en aguas, tierra y en el ambiente en general.

Alimentos implicados ➢ Carnes (especialmente de vacuno y cerdo)→ Crudas, mal cocidas, embutidos ➢ Leche → No la pasteurizada, sino que la leche directa de la vaca ➢ Agua → Cuando está contaminada ➢ Alimentos recientes: cidra de manzana, mayonesa, yogurt, ensaladas, brotes de alfalfa, melón, salame, agua de piscinas (son un foco infeccioso súper importante). Vigilancia en Chile ➢ Como esta E. coli es tan dañina, causando diarrea con destrucción del epitelio, sangre y mucus, llegando a producir SHU, debe ser de notificación obligatoria ➢ “En Chile el DS 158/2004 en su Art.9º, establece que la STEC es objeto de vigilancia obligatoria de laboratorio, lo que implica que todos los laboratorios clínicos, tanto públicos como privados, deben enviar los aislados para confirmación microbiológica. La vigilancia de laboratorio tiene entre sus objetivos, la caracterización del agente y la detección oportuna de brotes para una adecuada intervención.” ➢ Todos los laboratorios deben enviar las cepas aisladas para su confirmación con su formulario respectivo de notificación. Así se ayuda a una oportuna detección de brotes y una adecuada intervención. ➢ Prevención: ✓ Evitar contaminación fecal directa ✓ Reforzar higiene personal ✓ Evitar uso de aguas residuales contaminadas ✓ Cocinar completamente todos los alimentos ✓ Impedir contaminación cruzada ➢ Constantemente el MINSAL está emitiendo boletines epidemiológicos, así vemos que: - Durante el año 2012-2013 se recibieron varias cepas, pero las confirmadas como STEC fueron alrededor de 30-40%. ➢ La época en que la STEC se presenta con mayor frecuencia es en donde más se consume carne y en temporadas de abuso (verano) → Entonces seria en diciembre, enero, febrero y septiembre ➢ Ha ido en disminución la cantidad de casos y cepas confirmadas. ➢ No hay mayor diferencia entre hombres y mujeres, ya que no tiene relación las diferencias de sexo. ➢ Se presenta con mayor frecuencia esta E. coli entre los niños de 1-9 años. ➢ El serogrupo o serotipo más aislado es el 0157:H7. Por eso es uno de los primeros serotipos que se busca, por lo que al coprocultivo de los niños se les agrega un MacConkey sorbitol y además se les debe serotipificar. ¿Por qué se agrega un MacConkey sorbitol? → Se agrega porque el serotipo 0157 es sorbitol negativo, por lo que se detecta rápido en este tipo de MacConkey. Si encontramos una colonia sorbitol negativo en un niño menor de 3 años se estudia como probable productora de shiga toxinas. ETEC: E. coli enterotoxigénica ➢ Es el agente más frecuente de diarrea del viajero en adultos y es un problema en la población infantil (13% de los cuadros diarreicos en niños bajo 4 años de edad) asociado a desnutrición. Patogenia ➢ Se adhiere a la vellosidad intestinal, específicamente a la célula intestinal y produce dos toxinas, una termolábil y otra termoestable, a través de la cuales va a producir daño. - Toxina termolábil → Va a actuar activando la adenilato ciclasa, aumentando la producción de AMPc y esto va a inducir que se libere agua, sodio y cloro. Por lo tanto, se va a hablar de una diarrea secretora. Actúa muy similar a la toxina colérica. - Toxina termoestable → Va a activar la guanilato ciclasa, aumentando la producción de GMPc y liberando sodio, cloro y agua. ➢ También produce cierta destrucción del ribete en cepillo, alterando la absorción de los alimentos y la acción de enzimas. Por lo tanto, está bastante asociada a problemas de desnutrición en niños

Cuadro clínico ➢ El cuadro que se presenta bastante rápido, entre las 14-50 horas posteriores al haber consumido el alimento contaminado ya se comienza a manifestar síntomas, en un promedio aproximado de 12 horas. ➢ Dura entre 3-4 días, pero tiene un promedio de duración de hasta 2 semanas. ➢ Dosis infectante: alta 108-109 células. Tratamiento ➢ Rehidratación, reposición de líquidos y electrolitos. ➢ Dieta blanda. Hábitat ➢ Carnes ➢ Quesos ➢ Verduras ➢ Son sensibles (todas las E. coli) a la pasteurización. ➢ Se multiplican entre 10-50°C (30-37°C). Prevención ➢ BPH (buenas prácticas de higiene) y evitar temperaturas de abuso, sobre todo en épocas de verano, una vez que se cocinó el alimento y se ingirió, se debe guardar en el refrigerador. ➢ Estos cuadros se dan con mayor frecuencia en verano (temperaturas de abuso), ya que las personas viajan más seguido. EAEC: E. coli enteroagregativa Patogenia ➢ Se adhiere a la célula intestinal y una vez adherida es capaz de multiplicarse formando una especie de biofilm o biopelícula sobre el epitelio intestinal apilándose con un patrón característico como pilas de ladrillos. ➢ Se caracteriza por un patrón de adherencia típico en células HEP2 dado por fimbrias solas o en combinación. ➢ Posee enterotoxinas y citotoxinas codificadas en plásmido 65 Mda y que van a ir a actuar al enterocito, principalmente haciendo que se secrete mayor cantidad de líquidos y electrolitos hacia el exterior, por lo tanto estamos hablando de una diarrea secretora persistente, ya que estas E. coli forman biopeliculas. ➢ Proteína secretada de 10 kDa codificada por PAA que se llama proteína antiagregación (AAP) o dispersina. ➢ La diarrea se produce generalmente en niños y es persistente (>14 días). ➢ Rol Patógeno, poco claro: - Se ha asociado a diarrea persistente en preescolares; sin embargo, también se ha aislado en controles sanos, por lo que su rol patógeno no está claramente demostrado. ➢ La colonización de la mucosa intestinal por la EAEC se produce a través de las fimbrias de adherencia agregativa: - AAF/I - AAF/II - AAF/III - AAF/IV ➢ Una vez que se adhiere, los genes genes yafK y FIS producen o modifican proteínas que le van a ayudar a esta bacteria a mantenerse adherida y empezar a producir glicocálix hacia el exterior y producir el biofilm o biopelícula. EIEC: E.coli enteroinvasiva ➢ Acá estamos hablando de que hay un daño invasivo, ya no es producido por toxinas. ➢ Afecta principalmente al intestino delgado. ➢ La invasión producida por la bacteria es gracias a una enterotoxina codificada en un plasmidio 140 MDa llamado pINV. ➢ Son sensibles a la pasteurización. ➢ Se multiplican entre 10-50°C (30-37°C). ➢ Dosis infectiva: 106 células.

➢ Su principal reservorio es el humano. ➢ Afecta con mayor frecuencia a los niños, aunque igual es capaz de afectar a adultos y jóvenes. ➢ En casos leves la sintomatología persiste por hasta 3 días, en cambio en casos más complejos podría prolongarse hasta una semana. Patogenia ➢ Se adhiere a la célula intestinal e induce su endocitosis por parte del enterocito. Una vez dentro comienza a multiplicarse a través de sus factores de virulencia, induciendo una reordenación de las moléculas de actina del citoesqueleto que le van a formar una especie de cola de actina a la bacteria, la cual le va a ayudar a movilizarse a las células vecinas y así invadir. ➢ En un principio es una diarrea secretora, peros si hay mucho daño intestinal puede haber diarrea disentérica con mucus y sangre por la invasión que se provocó. Prevención ➢ BPH y evitar que personas portadoras entren en contacto con alimentos, porque como esta bacteria es capaz de multiplicarse en el enterocito va invadiendo las células vecinas, finalmente hay personas que permanecen como portadores. Epidemiologia ➢ Este microorganismo se encontró en 2 a 3% de las diarreas agudas, en niños de bajo nivel socioeconómico en Chile. La diarrea puede ser secretora o disentérica, similar a la ocasionada por Shigella. ➢ Los serotipos asociados con EIEC incluyen a: - O28ac, O29, O112ac O121, O124, O135, O136, O143, O144, O152, O159, O164, O167, O173 y de los cuales O112ac, O124, O152 son idénticos a los antígenos O presentes en las especies de Shigella sp, por lo cual en la serotipificación va a haber reacción cruzada, haciendo que la identificación sobre la base exclusiva de la serotipificación sea insuficiente. En estos casos la identificación se debe apoyar en la biología molecular, en donde se va a realizar la amplificación de los genes involucrados en el plásmido de la invasión. ADEC: E.coli con adherencia difusa ➢ Esta coli al igual que la enteroagregativa se adhiere al epitelio intestinal, pero no se apila en forma de ladrillos, sino que tiene un patrón difuso o disperso de agregación. ➢ Pueden causar diarrea en niños mayores de un año y en adultos. ➢ Se presenta principalmente en niños entre 1-5 años, produciendo diarrea acuosa sin sangre, la que puede convertirse en un cuadro persistente en niños pequeños de países desarrollados y en vías de desarrollo, así como a infecciones recurrentes del tracto urinario. Patogenia: ➢ Va a provocar una elongación de las microvellosidades, lo que va hacer que la bacteria sea englobada por estas microvellosidades y va a ingresar hacia el enterocito, siendo capaz de internarse en el enterocito, sin invasión interna, solamente son englobadas. ➢ Se adhieren a las células Hep-2 cultivadas in vitro siguiendo un patrón de adherencia difuso. ➢ Factores de virulencia codificados en el plásmido F1845 y el gen AIDA-I → Corresponden principalmente a factores de adherencia ➢ Los ADEC se reparten en un amplísimo abanico de serotipos. ➢ La detección de los ADEC se realiza fenotípicamente determinando si la cepa aislada presenta el patrón de adherencia difusa en células Hep-2 ó genéticamente detectando las secuencias que codifican para la fimbria F1845.

E. coli uropatógena ➢ Son las E. coli involucradas en infección de tracto urinario. ➢ Tienen dos factores de virulencia que le dan el tropismo por las células del epitelio urogenital, que son las fimbrias P y los pillis tipo 1. ➢ Estas cepas han mostrado gran res...