Alumnos: Melisa Alarcón D. Rodolfo Mamut

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Escherichia coli Escherichia coli enteropatógenaenteropatógena

Carrera de Tecnología MedicaFacultad de MedicinaUniversidad de Concepción

IntroducciónIntroducciónDescrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich Descrita por primera vez en 1885 por Theodore von Escherich bacteriólogo alemán, quién la denominó Bacterium coli.bacteriólogo alemán, quién la denominó Bacterium coli.

Bacilo gram negativo, móvil Bacilo gram negativo, móvil

Anaerobio facultativoAnaerobio facultativo

Coloniza el intestino del hombre pocas horas después Coloniza el intestino del hombre pocas horas después del nacimiento del nacimiento

Flora normal, pero hay cepas que pueden ser Flora normal, pero hay cepas que pueden ser patógenas y causar daño patógenas y causar daño

Sindromes clínicos mas comunes que causan Sindromes clínicos mas comunes que causan Escherichia coli Escherichia coli patógenos: infección del tracto patógenos: infección del tracto urinario, sepsis/meningitis y enfermedades urinario, sepsis/meningitis y enfermedades diarreicas/entericas diarreicas/entericas

Corresponde a:

Reino: Bacteria

Filo: proteobacteria

Orden: enterobacteriales

Familia: Enterobacteriaceae

Género: Escherichia

Especie: Escherichia coli

Escherichia coliEscherichia coliClasificacion taxonomicaClasificacion taxonomica

Flora comensalFlora comensal

Bacilo Gram negativoBacilo Gram negativo

Anaerobio facultativoAnaerobio facultativo

Serotipificación de Serotipificación de KauffmanKauffman

176 antigenos somáticos O176 antigenos somáticos O

112 antigenos flagelares H112 antigenos flagelares H

60 antigenos capsulares K60 antigenos capsulares K

«O» indica el serogrupo«O» indica el serogrupo

«O:H» indica el serotipo, en «O:H» indica el serotipo, en casiones se asocia a cuadro casiones se asocia a cuadro clinico en particular.clinico en particular.

fácilmente recuperados de medios comunes o selectivos a 37°C y en condiciones aeróbicas. se recuperan desde agar MacConkey o agar EMB selectivamente los miembros de la familia Enterobacteriaceae permite la diferenciación de bacilos entéricos basados en su morfología.

¿Por qué estudiar ¿Por qué estudiar Escherichia coli?Escherichia coli?

Las enfermedades diarreicas siguen siendo un Las enfermedades diarreicas siguen siendo un problema importante de salud pública a nivel mundial. problema importante de salud pública a nivel mundial.

Uno de sus principales agentes son las Uno de sus principales agentes son las Escherichia Escherichia coli coli diarreogénicas. diarreogénicas.

Mas de 10 millones de niños menores de 5 años Mas de 10 millones de niños menores de 5 años fallecen por esta causa, a pesar de ser vacunados fallecen por esta causa, a pesar de ser vacunados contra enfermedades infecciosas.contra enfermedades infecciosas.

Se destacan Se destacan ETEC ETEC yy EPEC EPEC. .

En el ultimo tiempo han sido reportado grandes brotes En el ultimo tiempo han sido reportado grandes brotes de de Escherichia coli Escherichia coli entero hemorrágica entero hemorrágica (EHEC) (EHEC) enen paises desarrollados .paises desarrollados .

EPEC es el mas extendido de las coli diarreogénicas, EPEC es el mas extendido de las coli diarreogénicas, proporciona un modelo de virulencia para otras proporciona un modelo de virulencia para otras infecciones de Escherichia coli, como para otras infecciones de Escherichia coli, como para otras bacterias patógenas.bacterias patógenas.

Escherichia coli Escherichia coli diarreogénicasdiarreogénicasEscherichia coli enteropatógena Escherichia coli enteropatógena (E.P.E.C.) (E.P.E.C.)

Escherichia coli enterotoxigénicaEscherichia coli enterotoxigénica (E.T.E.C.)(E.T.E.C.)

Escherichia coli enteroagregativa Escherichia coli enteroagregativa (E.Ag.E.C.)(E.Ag.E.C.)

Escherichia coli difusa adherente Escherichia coli difusa adherente (D.A.E.C.)(D.A.E.C.)

Escherichia coli entero invasiva Escherichia coli entero invasiva (E.I.E.C.)(E.I.E.C.)

Escherichia coli enterohemorrágica Escherichia coli enterohemorrágica (E.H.E.C.) (E.H.E.C.)

Virulencia de escherichia Virulencia de escherichia coli coli • Colonizacion de la mucosa

• Evasion de las defensas del huesped

• Multiplicacion

• Daño a los tejidos del huesped

Principales Principales causas causas de diarreade diarrea

Adherencia intima (EPEC y EHEC)Adherencia intima (EPEC y EHEC) Produccion de entertoxinas (ETEC y Produccion de entertoxinas (ETEC y

EAEC)EAEC) Invasion (EIEC)Invasion (EIEC)

Identificacion de Identificacion de Escherichia Escherichia coli coli en el laboratorio.en el laboratorio.

• Identificacion mediante antisuerosIdentificacion mediante antisueros

• Identificacion mediante factores de virulenciaIdentificacion mediante factores de virulencia

- Ensayos de adherencia en celulas Hep-2- Ensayos de adherencia en celulas Hep-2

- Ensayos de toxicidad de celulas.- Ensayos de toxicidad de celulas.

- Ensayos in vivo como el asa ligada o la prueba de Sereny - Ensayos in vivo como el asa ligada o la prueba de Sereny

• Pruebas de biologia molecular: presencia de fragmantos de genes Pruebas de biologia molecular: presencia de fragmantos de genes involucrados en el macanismo de patogenicidad.involucrados en el macanismo de patogenicidad.

Diarrea: Presencia de deposiciones líquidas al menos tres veces en un período de 24 horas (OMS).

DiarreDiarreasas

Peso global de las diarreasPeso global de las diarreas Mayor incidencia en niños < 5 años Mayor incidencia en niños < 5 años

y la menor en > 65 añosy la menor en > 65 años

Alta frecuenciaAlta frecuencia

6%- 10% ha sufrido un episodio de 6%- 10% ha sufrido un episodio de diarrea en el último mesdiarrea en el último mes

Sin cambios importantes en la Sin cambios importantes en la incidencia en los últimos 20 años (1 incidencia en los últimos 20 años (1 billón de casos/año)billón de casos/año)

Descenso importante en la Descenso importante en la mortalidad (4,6 2,5 mill)mortalidad (4,6 2,5 mill)

En EEUU U$ 23 billones en gastos En EEUU U$ 23 billones en gastos de atención y productividadde atención y productividad

En paises subdesarrolladosEn paises subdesarrollados

Frecuencia de 6 a 7 Frecuencia de 6 a 7 episodios/añoepisodios/año

Tercera causa de mortalidad Tercera causa de mortalidad en niños <5 años (15 a 21%)en niños <5 años (15 a 21%)

Chile: Muerte por Enf Chile: Muerte por Enf Infecciosas Intestinales 200 Infecciosas Intestinales 200 casos año (Lugar 19)casos año (Lugar 19)

Difícil estimar los costos Difícil estimar los costos asociadosasociados

Distribución de agentes Distribución de agentes bacterianos asociados a cuadros bacterianos asociados a cuadros

de diarrea aguda en niños de diarrea aguda en niños menores de 14 añosmenores de 14 años

(Marzo 2004 – Marzo 2007)(Marzo 2004 – Marzo 2007)

C. Toro U., MT Ulloa, MT Valenzuela y J. ZamoranoProyecto FONDECYT 1040539

Frecuencia de Frecuencia de enteropatógenos asociados a enteropatógenos asociados a

gastroenteritis agudas en gastroenteritis agudas en niños.niños.

Prado V. and O’Ryan M.Infect Dis Clin North America, 1994.

• Primer grupo que se identificó serológicamente.

• Serogrupos y serotipos más comunes: O55, O86, O142, O111:H- O127.

• Niños menores de 6 meses hasta los 2 años.

• Su principal factor de patogenicidad es la Adherencia, efecto histopatologico A/E «attaching and effacing», plásmidos y fimbrias.

Escherichia coli Escherichia coli enteropatógena (ECEP)enteropatógena (ECEP)

Escherichia coli Escherichia coli Enteropatógena (ECEP)Enteropatógena (ECEP)

EPIDEMIOLOGÍA

•Puede ocasiona brotes o casos aislados de diarrea.

•Afecta principalmente a niños menores de 6 meses hasta los 2 años de edad.

•Puede aislarse en adultos

•Factor predisponente: Diabetes

CUADRO CLÍNICO•Diarrea aguda, leve o grave; vómito, fiebre baja y mala absorción .

TRANSMISIÓN•Fecal-Oral•Manos contaminadas de manipuladores de alimentos.

RESERVORIOS•Niños y adultos con o sin sintomas.

DIAGNÓSTICO•Ensayos in vitro en cultivos celulares.•Métodos moleculares.

Cepas:- tipicas: genes eae + plasmido EAF.-atípicas: genes eae.

Escherichia coli Escherichia coli enterotoxigénica (ECET)enterotoxigénica (ECET)

• Agente más frecuente de «Diarrea del viajero en adulto»

• Importantes en lactantes, niños menores de 2 años,y en particular durante los primeros seis meses de vida.

• Factores de patogenicidad: Toxina termolábil, toxina termoestable y factor de colonizacion antigénico.

Escherichia coli Escherichia coli Enterotoxigénica (ECET)Enterotoxigénica (ECET)

Escherichia coli Enterotoxigénica (ECET)

EPIDEMIOLOGÍA•Niños menores de 2 años.•Frecuencia de aislamiento en niños con diarrea es de 10 a 30%. •En los niños en edad escolar y adultos puede ser asintomática y poco frecuente.•Diarrea del viajero.

CUADRO CLÍNICO•Incubacion de 14 a 15 hrs.•Diarrea acuosa aguda, sin sangre, moco, ni pus.•Pocos casos presentan fiebre y vómito. •Diarrea puede ser leve, breve y autolimitada pero también puede ser grave.

TRANSMISIÓN•Contaminación fecal de agua y alimentos.

Serogrupos y serotipos más comunes: O8:H9, O15:H11, O20:H-, O25:H-, O27:H7,O78:H12, O148:H28, O159:H20.

Escherichia coli Escherichia coli Enteroagregativa (ECEAg)Enteroagregativa (ECEAg)• Se caracteriza por autoaglutinación de las bacterias entre sí y por ser

inespecifica.

• Negativa a la prueba de EAF.

• Incrementan en la mucosa la producción y secreción de moco que atrapa a las bacterias que se autoaglutinan en una fina película en el epitelio intestinal.

• Hemaglutinacion en humanos y adherencia a células

• Serogrupos y serotipos más comunes: O44:H18.

• Factores de patogenicidad: Fimbria AAFI, toxina termoestable de cepas enteroagregativas I (EAST I), proteinas Pet y Pic, proteina de mb. externa (OMP), plásmido y toxina.

Factores de patogenicidad Factores de patogenicidad de ECEAgde ECEAg Proteína Pet (plasmid-encoded toxin):

Efecto citopático en células Hep-2, caracterizado por arredondamiento y desprendimiento de las células, contracción del citoesqueleto y pérdida de fibras de actina. El gen para esta proteína se encontró en un plásmido de 65 Mda.

Proteína Pic: Codificada en el genoma,tiene actividad de proteasa.

Fimbria I de adherencia agregativa (AAF/I): Codificada por el gen aggA que se encuentra en un plásmido de 60 MDa.

Fimbria AAF/II: Inmunológicamente diferente a AAF/I, codificada por el gen aafA.

No todas las EAEC presentan estas fimbrias*

PATOGENIA•Sitio blanco de daño: mucosa del intestino grueso y delgado.•Periodo de incubación: menor a 8 horas.•Duración del cuadro: 18 o 20 días.

EPIDEMIOLOGÍA•Recién nacidos •Niños menores de dos años.

CUADRO CLÍNICO•Diarrea líquida, verde mucosa, sin sangre.•Diarrea persistente hasta 20 días.•Diarrea con moco con o sin sangre, vómito y sin o con poca fiebre.

DIAGNÓSTICO•Observación de la adherencia agregativa en células Hep-2 de cultivos bacterianos, previamente inoculados en medio Luria e incubados en condiciones estacionarias y a 37 °C.

Escherichia coli de Escherichia coli de adherencia difusaadherencia difusa

Caracterizada por una fimbria de superficie, conocida como F1845, involucrada en el fenómeno de adherencia difusa.

Los genes que codifican para esta fimbria se pueden encontrar en el cromosoma o en un plásmido.

El fenómeno de adherencia difusa también se ha asociado con una proteína de membrana externa de 100 kDa.

En una cepa del serotipo 0126:H27, cuyos genes se han secuenciado pero sólo se han encontrado en una minoría de las cepas aisladas.

EPIDEMIOLOGÍAEPIDEMIOLOGÍASe puede aislar tanto de personas sanas Se puede aislar tanto de personas sanas como en personas con diarrea, siendo como en personas con diarrea, siendo más importante en niños de 4 a 5 años. más importante en niños de 4 a 5 años.

CUADRO CLÍNICO: diarrea acuosa sin sangre y sin leucocitos.

SEROGRUPOS Y SEROTIPOS más comunes: O126:H27

Escherichia coli Escherichia coli Enterohemorrágica (ECEH)Enterohemorrágica (ECEH)

Los genes involucrados en la Los genes involucrados en la patogenesis del EHEC son similares patogenesis del EHEC son similares a aquellos que estan implicados en a aquellos que estan implicados en la de EPEC, excepto por:la de EPEC, excepto por:

Bacteriofagos codificantes-Stx en el Bacteriofagos codificantes-Stx en el cromosoma de EHEC y cromosoma de EHEC y

Presencia de un plasmido Presencia de un plasmido caracteristico de EHEC 60-MDa en caracteristico de EHEC 60-MDa en plasmido EAF en EPEC. plasmido EAF en EPEC.

El plasmido de EHEC es conocido El plasmido de EHEC es conocido por la enterohemolisina (ehx) asi por la enterohemolisina (ehx) asi como el antigeno fimbrial como el antigeno fimbrial potencialmente involucrado en la potencialmente involucrado en la colonización.colonización.

Síntomas y signosSíntomas y signos

Sindrome hemolitico Sindrome hemolitico uremico (SHU)uremico (SHU) Diarrea con presencia o ausencia de sangre, síntomas generales, introsuscepción.Diarrea con presencia o ausencia de sangre, síntomas generales, introsuscepción.

Complicación más importante de la infección por E. coli O157:H7. Complicación más importante de la infección por E. coli O157:H7. Es una entidad clínica caracterizada por anemia hemolítica microangiopática, Es una entidad clínica caracterizada por anemia hemolítica microangiopática,

trombocitopenia y daño renal agudo.trombocitopenia y daño renal agudo.

Factores predisponentes Factores predisponentes

GenéticoGenético

EmbarazoEmbarazo

FármacosFármacos

EdadEdad

Gastrectomías Gastrectomías

http://aristotelizar.com/web/2008/10/02/se-inicia-una-campana-para-prevenir-el-suh/

ShigatoxinaShigatoxinao Codificada por un bacteriófago Stxφ, insertado en Codificada por un bacteriófago Stxφ, insertado en

el cromosoma bacteriano.el cromosoma bacteriano.

o Es el principal factor de patogenicidad y la Es el principal factor de patogenicidad y la característica distintiva de ECEH. característica distintiva de ECEH.

o Stx contiene 2 miembros principales Stx1 y Stx2Stx contiene 2 miembros principales Stx1 y Stx2

o Posee una estructura A-B Posee una estructura A-B Subunidad A ( 2 subunidades A1 y A2 Subunidad A ( 2 subunidades A1 y A2 el pentámero B se fija a la célula blanco el el pentámero B se fija a la célula blanco el receptor el glucolípido Gb3receptor el glucolípido Gb3

• Stx2 tiene solo 56% de identidad con Stx1.Stx2 tiene solo 56% de identidad con Stx1.• Variantes de Stx2 son más virulentas en humanosVariantes de Stx2 son más virulentas en humanos

OTROS FACTORES DE VIRULENCIA

Enterohemolisina.

Producida en el plásmido de 60 MDa en las cepas de E. coli O157:H7 cepas O:111H Stx positivas, implicadas en SHU producirían esta toxina El gen que codifica para su síntesis, ehxA, podría desempeñar algún papel en la lisis de los eritrocitos.

Intimina

Codificada por el gen eae. 2 subunidades: eaeA necesaria para producir la lesión A/E en los enterocitos y codifica para la intimina.

eaeB codifica la secreción de una proteína de 37 kDa, implicada en el mecanismo disparador de la transducción y fosforilación de la tirosina en la célula hospedera. La virulencia de las cepas Disminuye notablemente cuando muta el gen eae.http://www.nature.com/nrmicro/journal/v4/n5/images/nrmicro1391-f3.jpg

DIAGNOSTICO . Anormalidades radiográficas

http://download.imaging.consult.com/ic/images/S1933033206708552/gr1-midi.jpg

Aislamiento del microorganismo a partir de las evacuaciones del enfermo

empleo del medio SMAC, agar MacConkey en el que se ha sustituido la lactosa por D-sorbitol ,a diferencia de otras cepas de la misma especie, ECEH no fermenta dicho carbohidrato

Las colonias sorbitol-negativas

reacciones inmunológicas que confirmen o descarten la presencia de alguno de los serotipos de ECEH (serología)

ECEIenteritis por un mecanismo invasor semejante, al de Shigella. enfermedad diarreica y disentería en niños en los países menos desarrollados brotes de enfermedad entérica por alimentos en adultos de países industrializados..630 millones de casos de diarrea en el mundo775.000 muertes, población infantil del tercer mundo El agua contaminada es el principal vehículo de transmisión presencia en alimentos que son cocinados, lavados o regados con agua . Personas sintomáticas y asintomáticas son el principal reservorio.

Las cepas de EIEC son bioquimicamente, geneticamente, y en patogenia parecido a Shigella spp. Tal como Shigella spp , las cepas de EIEC son lisina decarboxylasa negativa, inmovil , y lactosa negativa

http://www.flickr.com/photos/paultseng/169118630/

Patogenesis.

Todavía no está completamente dilucidado.Los estudios sugieren que las caracteristicas patogenicas son virtualmenteIguales a los de Shigella spp Ambos organismos muestran invasion del epitelio del colon.Tanto EIEC como Shigella spp. Elaboran exotoxinas que podrian tener un rol importante el la patogenesis de la diarrea.

Serotipos patógenos

O29O124O136O152O164

Invasividad.

Ocurre en células de la mucosa del colon

El actual modelo de patogénesis comprende: Penetración de la célula epitelial Lisis de la vacuola endocitica Multiplicación intracelular Movimiento direccionado a través del citoplasma Extensión a las células epiteliales adyacentes Si la infección es severa se llega a una reacción inflamatoria que se manifiesta como ulceración

http://cmr.asm.org/cgi/content/full/11/1/142#SEC7

Los genes necesarios para la invasividad : plasmido pInv. locus mxi y spa : genes que codifican un aparato secretor produccion de proteinas vitales para una capacidad patogena completa: Las proteinas Ipa (IpaA - IpaD) son una de estas:Efectoras de la invasion .Lisis de la vacuola fagocitica Induccion de apoptosis en macrofagos.

http://cmr.asm.org/cgi/content/full/11/1/142#SEC7

Produccion de enterotoxinas

Caracterizada por un periodo de diarrea acuosa que precede a episodios de diarrea disentérica con mucus y/o sangre . Nataro et al clonaron el gen sen ,sin el gen la actividad enterotoxica de la cepa disminuye drasticamente.El rol de las enterotoxinas no está confirmado pero podrian explicar la diarrea acuosa caracteristica de EIEC.

Mecanismos patogénicos deEscherichia coli, doctor Fernando Navarro García.

DETECCIÓN.

Dificil identificacion, parecida bioquimicamente a las demas E.coli Busqueda fenotipica prueba de sereny keratoconjunctivitis relaciona la habildad de invadir epitelios y dispersarse a otras celulas .

ELISA para detectar el gen ipaC genVentaja no require grandes costos, equipos ni animales vivos.

Mecanismos patogénicos deEscherichia coli, doctor Fernando Navarro García.

Aislamiento, identificación ycaracterización de Escherichia coli patógena

Métodos tradicionales

Diagnóstico fenotípicoDiagnóstico fenotípicoEnsayo de adherencia con celulas Hep-2Ensayo de adherencia con celulas Hep-2

•Diagnóstico de EPEC,DAEC y EAECDiagnóstico de EPEC,DAEC y EAEC

Se conocen 3 apatrones de adherencia:Se conocen 3 apatrones de adherencia:

•Adherencia Localizada Adherencia Localizada BFP BFP

•Adherencia Agregativa Adherencia Agregativa AAF/ I y II AAF/ I y II

•Adherencia difusa (DA) F185Adherencia difusa (DA) F185

Métodos de biología Métodos de biología molecularmolecular• Una de las herramientas de diagnóstico más recientes

• Uso de sondas para la hibridación en fase sólida como es el “colony blot”.

• Las sondas son fragmentos pequeños de DNA que contienen parte de los genes que codifican para algún factor de virulencia y pueden estar marcadas radioactivamente con P o no radiactivamente con biotina o digoxigenina y se pueden usar en ensayos sensibles y específicos para detectar cepas patógenas de interés clínico.

• Actualmente para E. coli hay sondas específicas para la toxina termolábil (LT) y termoestable (ST) del grupo ETEC, para la fimbria Bfp de EPEC, para el locus asociado con invasividad (ial) de EIEC y para la enterohemolisina (hlyA) de EHEC, entre otros factores de patogenicidad característicos de las bacterias.

Colony blot

Agar Luria / 4 h a 37°C Incuba 12 h

a) Desnaturalizaciónb) Hidroxido de sodioc) Fijacion del ADN

1. Hibrdacion con sonda marcada con digoxigenina

Resistencia a los Resistencia a los antibioticosantibioticos

• Una revisión de Faculty of 1000 Medicine Reports subraya que el incremento en todo el mundo de bacterias resistentes a antibióticos es un importante motivo de preocupación.

• En los últimos años se ha producido un drástico incremento de infecciones adquiridas en la comunidad causadas por una sola cepa de Escherichia coli productora de betalactamasas.

• Rápida propagación de esta cepa se debe, al menos en parte, a los viajes internacionales a zonas de alto riesgo, como el subcontinente indio.

• Utilizar carbapenems como primera respuesta a estas infecciones aumenta el riesgo de inducir resistencias en la comunidad, anulando de ese modo uno de las estrategias antibióticas más potentes que existen en la actualidad.

*DR. JOHANN PITOUT, DE LA UNIVERSIDAD DE CALGARY, CANADÁ, Y MIEMBRO DE FACULTY OF 1000.HTTP://WWW.EDICIONESMEDICAS.COM.AR/ACTUALIDAD/ULTIMAS_NOTICIAS/ESCHERICHIA_COLI_RESISTENTE_A_LOS_ANTIBIOTICOS