Centro De Bachillerato Tecnolgico Industrial Y De Servicios No. 134

Identifica Microrganismos Con Base En Tcnicas Bacteriolgicas

Q.B.P. Teresita Alicia Vlez Carbajal

Escherichia Coli

Resumen3 C Noviembre del 2015

Luis Andrs Torreblanca Godnez

ESCHERICHIA COLICaractersticas generalesEs el miembro ms frecuente e importante del gnero Escherichia la cual incluye siete especies (E. adecarboxylata, E. alberti, E. blattae, E. fergusonii, E. hermannii, E. vulneris y E. coli). Este microorganismo se asocia a mltiples enfermedades, incluida la gastroenteritis e infecciones extraintestinales, como las urinarias (ITU); se presenta como un comensal del intestino humano pocas horas despus del nacimiento. Escherichia coli y otras bacterias son necesarias para el funcionamiento correcto del proceso digestivo, adems de ser responsables de producir vitaminas B y K. Son bacilos Pertenece al grupo de las enterobacterias. El tamao promedio de los bacilos es de 0.5 de ancho por 3 de largo En la tincin de Gram se tien de rojo (Gramnegativas). Algunas especies son mviles (por flagelos pertricos) No esporuladas Fermenta la glucosa y la lactosa Son catalasa positiva Oxidasa negativos y reduce nitratos a nitritos. Aerobios o anaerobios facultativos Posee fimbrias Existen cepas oportunistas y cepas patgenas.

TransmisinEn el tubo digestivo existen grandes cantidades de E. Coli. Aunque estos microorganismo pueden comportarse como patgenos oportunistas cuando los intestinos se perforan y las bacterias acceden a la cavidad peritoneal, la mayor parte de E. Coli que causan enfermedad digestiva y extraintestinal lo hacen porque han adquirido factores de virulencia secundarios codificados en plsmidos, isoltes de patogenicidad o en ADN de bacterifagos. La eficacia de E. Coli como patgeno se caracteriza por el hecho de que estas bacterias son: bacilos gramnegativos que con ms frecuencia se aslan de pacientes con sepsis y responsables de ms del 80% de las ITU adquiridas en la comunidad y del mismo nmero de las infecciones hospitalarias. La mayor parte de las infecciones son endgenas, de forma que E. Coli de la propia flora microbiana normal del paciente consigue ocasionar infeccin cuando sus defensas se alteran. Tambin hay tipos de E. Coli que se pueden transmitir por persona a persona o por el consumo de alimentos y/o agua contaminada.

PatogeniaE. Coli posee una amplia variedad de factores de virulencia. Adems de los factores generales que comparten todos los miembros de la familia Enterobacteriaceae, las cepas de Escherichia Coli poseen unos factores de virulencia especializados que se pueden clasificar en dos categoras: adhesivas y exotoxinas Las cepas de Escherichia coli causantes de diarrea se han agrupado en cinco tipos patgenos, cada uno definido por sus propiedades de virulencia: E. coli enteropatgena (ECEP), enterotoxignica (ECET), enterohemorrgica (ECEH), enteroinvasiva (ECEI) y enteroagregativa (ECEA). Cada uno de los grupos patgenos de E. coli presenta caractersticas distintivas relacionadas con su epidemiologa, patognesis, manifestaciones clnicas y tratamiento.Sndromes clnicosEscherichia colipatgenas

Enteritis/ enfermedad diarreicaE. colienteropatognica - ECEPE. colienterohemorrgica - ECEHE. colienterotoxignica, ECETE. colienteroagregativa - ECEAE. colienteroinvasiva - ECEI

Infecciones del tracto urinarioE. coliuropatognica - UPEC

Sepsis/meningitisMNEC

Enfermedades Por Eschericiha ColiE. Coli enteropatgena (ECEP)Las cepas enteropatogeneas de E. Coli fueron las primeras en asociarse a la enfermedad diarreica y continua siendo la principal causa de diarrea infantil en los pases pobres. La enfermedad es infrecuente en los pases desarrollados, salvo por la aparicin de brotes pero frecuentes en guarderas y la enfermedad es poco frecuente en nios mayores y adultos, porque se han desarrollado una inmunidad protectora. Estas presentan la capacidad de adherirse a clulas HEp-2 (lnea celular de carcinoma farngeo humana) formando microcolonias. Este patrn fue denominado posteriormente como adherencia localizada. Una vez formadas las microcolonias comienza una segunda fase de adherencia, con la destruccin de las microvellosidades intestinales, proceso al que se ha denominado como esfacelamiento. La falta de microvellosidades permite a las bacterias adherirse en forma ntima a receptores de la membrana presentes en la clula epitelial.

Factores de virulenciaLa infeccin se caracteriza por la adhesin bacteriana a las clulas epiteliales del intestino delgado con la destruccin posterior de las microvellosidades (histopatologa por unin/borrado [U/B]). La agregacin inicial de las bacterias que determina la formacin de microcolonias en la superficie de las clulas epiteliales viene mediada por los Pili formadores de haces (BFP) codificados por plsmidos. Los estudios posteriores del anclaje vienen regulados por los genes codificados por plsmidos. Los estadios posteriores vienen regulados por los genes codificados en el islote de patogenicidad. Este islote de ms de 40 genes es responsable de la unin a la superficie de la clula anfitriona y su destruccin. Tras la unin laxa mediada por los BFP, se produce una secrecin activa de protenas hacia el interior de la clula anfitriona epitelial por el sistema de secrecin de tipo III. Una protena, el receptor de la intimina translocada (Tir), se inserta en la membrana epitelial y acta como receptor de una adhesina bacteriana de la membrana externa, la intimina. La unin de la intimia con Tir determina la polimerizaron de la actina y la acumulacin de elementos del citoesqueleto por debajo de las bacterias ancladas, con prdida de la integridad de la superficie celular y muerte de la clula Cuadro clnicoEs caracterizada por la lesin histopatolgica de la superficie apical de los enterocitos, conocida como "Adherencia y y Esfascelamiento" (A/E). Afecta la mucosa intestinal al conducir a la disolucin del borde en cepillo por vesiculacin de las microvellosidades, con prdida de disacaridasas, lo que a su vez altera la absorcin y conduce a la produccin de una diarrea secretora, que puede estar asociada a fiebre.

Una vez que se inician los trastornos intestinales, las manifestaciones de la enfermedad incluyen: Diarrea Anorexia Desgaste rpido, que puede causar la muerte en el transcurso de das si no se maneja adecuadamente. Aunque la diarrea ECEP se auto limita, esto depende de la respuesta inmune del hospedero, y puede dar lugar a diarrea secretora persistente, deshidratacin y muerte.

E. Coli enteroinvasiva (ECEI) Las cepas de E. Coli enterovasiva son infrecuentes, las cepas patognicas se asocian fundamentalmente a un nmero limitado de serotipos O: O124, O143 y O164. Las cepas presentan una estrecha relacin con las propiedades fenotpicas y patgenas de Shigella. Las bacterias son capaces de invadir y destruir el epitelio colonico para producir una enfermedad que se caracteriza inicialmente por diarrea acuosa. Factores de virulenciaLas cepas ECEI se internalizan y reproducen dentro del citoplasma de las clulas epiteliales, a las que destruyen. Tambin penetran a los macrfagos. Diversos estudios han concluido que adems de genes cromosmicos involucrados en la virulencia, ECEI porta un plsmido de 140 megadaltones (mDa) indispensable para conferir el fenotipo invasivo a estos microorganismos.Cuadro clnicoEstas afectan la mucosa del colon y producen un cuadro disentrico similar, aunque menos severo, al que produce Shigella dysenteriae tipo 1. Las manifestaciones clnicas asociadas con sta infeccin son: Evacuaciones de escasas acompaadas de moco y sangre Dolor abdominal tipo clico Fiebre. Presencia de sangre y leucocitos en heces

E. Coli enterohemorrgica (ECEH) Las cepas de E. Coli enterohemorragica son las cepas que causan con mayor frecuencia enfermedad en los pases desarrollados. La enfermedad por ECEH es ms frecuente en los meses templados y la incidencia mxima se describe en nios menores de 5 aos. La mayor parte de las infecciones se explican por el consumo de ternera u otros derivados crnicos poco cocidos, agua, leche no pasteurizada o zumos de fruta, verduras crudas como espinacas o frutas. La transmisin se describe de persona a persona. Factores de virulenciaLa cepa ms frecuente de ECEH es el serotipo O157:H7. Esta cepa es un clon evolucionado a partir de ECEP y expresa actividad de anclaje y borramiento. Adems estas cepas han adquiridos la toxina Shiga (es decir Stx-1, Stx-2 o amabas). Stx-1 es bsicamente idntica que la toxina Shiga producida por Shigella disenteriae; Stx-2 muestra una homologa del 60%. Ambas toxinas se adquieren a partir de bacterifagos lisogenicos. Ambas poseen una subunidad A y cinco subunidades B, y estas ltimas se unen a un glucolipido especifico de la clula del organismo anfitrin (globo triaosilceramida, GB3). Cuadro clnicoEn esta se presenta: Colitis hemorrgica que es un padecimiento autolimitado, caracterizado por diarrea de inicio brusco con dolor abdominal. Las evacuaciones lquidas se acompaan de una descarga hemorrgica. El sndrome urmico hemoltico (SHU) es una de las principales causas de dao renal en nios, se define por la presencia de anemia hemoltica microangioptica, insuficiencia renal aguda y trombocitopenia.

E. Coli enteroagregativa (ECEA)Las cepas de E. Coli enteroagretativa se ha visto implicada en una diarrea acuosa, persistente y con deshidratacin en nios de los pases en vas de desarrollo y en personas que han viajado a estos pases. Se han notificado brotes de gastroenteritis pos ECEA en EE.UU., Europa y Japn y es posible que este microorganismo sea una causa importante de diarreas infantiles en los pases desarrollados. Esta es una de las pocas bacterias asociadas a diarrea crnica y retraso del crecimiento en nios Factores de virulenciaEstas producen autoaglutinacion en una disposicin en pilas de ladrillos. Este proceso viene mediado por las fimbrias de adherencia agregantes (AAF1), unas adhesinas parecidas a los BFP responsables de la formacin de microlonias en ECEP. Se han descrito otras fimbrias de adherencia agregantes (AAF/11, AAF/111). Tras la adherencia de ECEA sobre la superficie del intestino se estimula la secrecin de moco, lo que condiciona la formacin de una biopelicula gruesa. Esta pelcula protege a las bacterias agregadas frente a los antibiticos y las clulas fagociticas. Adems, dos grupos de toxinas se asocian a ECEA: la toxina termoestable enteroagregante (EAST) y la toxina codificada por plsmidos (PET). EAST incluye sobre la secrecin de lquido y guarda relacin antgena con la toxina termoestable de ECET. PET induce tambin la secrecin de lquido. Cuadro clnicoLas caractersticas clnicas de la infeccin intestinal por EAEC son: Diarrea secretora acuosa con moco y sangre, y febrcula. Un gran porcentaje de pacientes presentan lactoferrina fecal detectable (un indicador sensitivo de leucocitos fecales) y niveles elevados de IL-8 en las heces. PET tiene efecto estimulante sobre macrfagos e induce en estos, la expresin de interleucinas proinflamatorias. Esto sugiere que la infeccin por EAEC puede estar acompaada de una forma sutil de inflamacin de la mucosa.

E. Coli enterotoxigena (ECET)La enfermedad causada por E. Coli enteroxigena se produce principalmente en los pases en vas de desarrollo. Las infecciones son ms frecuentes en nios pequeos en estos pases o en viajeros a estas regiones. El inoculo de la enfermedad es alto, de forma que las infecciones se adquieren fundamentalmente por el consumo de aguas o alimento contaminados por heces. La transmisin persona a persona es imposible.

Factores de virulenciaSintetiza dos clases de enterotoxinas: toxinas termolbiles (LT-1, LT-11) y toxinas termoestables (STa y STb). Mientras que la LT.11 no se asocia a enfermedad en el ser humano, LT-1 es funcional y estructuralmente semejante a la toxina del clera y se asocia a enfermedad en el ser humano. Esta toxina est formada por una subunidad A y por cinco subunidades B idnticas. Las subunidades B se unen al mismo receptor que la toxina del clera (gangliosido GM1). As como a otras glucoprotenas de superficie en las clulas epiteliales del intestino delgado. STa, pero no STb, se asocia a la enfermedad en el ser humano STa es una toxina pequea y monomerica que se une al receptor transmebrana de la guanilato ciclasa, lo que provoca un aumento de las concentraciones de guanosina monofosfato cclico (GMPc) y la posterior hipersecrecin de lquidos. Los genes de LT-1 y STa se encuentran en plasmido tranferible, que puede portar tambin los genes de las adhesinas (CFA/1, CFA/11, CFA/111). Los factores de colonizacin son fimbrias que reconocen unos receptores glucoproteicos especficos de la clula anfitriona (definen la especificidad de anfitrin). La aparicin de enfermedad requiere la actuacin de la toxina y los factores de colonizacin. La enfermedad causada por la toxina termoestable es indistinguible de la asociada a la toxina termolbil Cuadro clnicoEl cuadro clnico que inducen estas bacterias es similar al que se observa en el caso del clera: Presentndose de ocho a 12 evacuaciones al da por un periodo de cuatro a cinco das. Las cepas ETEC son una causa importante de diarrea en nios menores de cinco aos de edad y una de las causas ms frecuentes de diarrea del viajero.

Patotipos deE. colidiarrognica para el humano

E. coliuropatognica (ECUP)La mayora de los bacilos gramnegatios que producen IAU se originan en el colon, contaminan la uretra, asciende hasta la vejiga y pueden migrar hasta el rin o la prstata. Aunque la mayora de las cepas de E. Coli puede producir IAU, la enfermedad se relaciona con mayor frecuencia a ciertos serogrupos especficos. Factores de virulenciaEstas bacterias son especialmente virulentas por su capacidad para producir adhesinas (principalmente pili P, AAF/11 y Dr), las cuales se unen a las clulas que recubren la vejiga y el aparato urinario superior (evitando la eliminacin de las bacterias durante la miccin) y hemolisisna H1Ya, que lisa los eritrocitos y otros tipos celulares (llevando a la liberacin de citosinas y la estimulacin de la respuesta inflamatoria). Cuadro clnico Asintomtico Su principal enfermedad son las infecciones urinarias

E. Coli (ECMN)MeningitisE. Coli y los estreptococos del grupo B causan la mayora de las infecciones del SNC en los nios menores de 1 mes. Alrededor del 75% de las cepas de E. Coli poseen antgeno capsular K1. Este serogrupo esta habitualmente presente en el aparato digestivo de las mujeres embarazadas y de los recin nacidos. Son embrago, no se conoce cul es el mecanismo que gobierna la predileccin de este serogrupo por la enfermedad en los neonatos.SepticemiaDe forma caracterstica, la septicemia producida por los bacilos gramnegativos como E. Coli proviene de infecciones del aparato urinario o digestivo. La mortalidad que se asocia a la septicemia por E. coli es elevada en paciente cuya inmunidad esta alterada, o en los que la infeccin primaria se localiza en el abdomen o en sistema nervioso ventral (SNC)

Diagnstico de laboratorioToma de muestraLa toma de muestras se lleva a cabo de materiales generalmente estriles, como el lquido cefalorraqudeo o un tejido que se obtiene durante una ciruga. Las muestras de se pueden inocular en medios de cultivos selectivos que se usan para el cultivo de muestras que suelen estar contaminadas por otros microorganismos (p. ej., esputo, heces) tambin los diferenciales que permite separar las enterobacterias que fermentan la lactosa de las cepas que no la fermentan, el uso de estos medios selectivos y diferenciales proporcionan informacin que puede ser valiosa para iniciar el tratamiento antimicrobiano emprico. El diagnstico de las cepas de E. coli responsables de la gastroenteritis se suele realizar en laboratorios de referencia.IdentificacinSe han empleado dos abordajes: cultivo y deteccin de toxinas. A diferencia de la mayor parte de E. coli, muchas cepas de ECEH no fermentan el sorbitol. Por eso, el agar de MacConkey con sorbitol (S-MAC) se ha empleado para la deteccin selectiva en las heces de bacterias gramnegativas negativas para sorbitol (colonias incoloras), que posteriormente se analizan mediante pruebas de serogrupo y bioqumicas como E. col 0157, el serotipo ms frecuente de ECEH. La limitacin de este abordaje es que algunas cepas de 0157 y muchos otros serotipos de ECEH fermentan el sorbitol y podran pasar desapercibidos con este tipo de deteccin selectiva. El mtodo preferido para la deteccin de ECEH es cultivar las muestras de heces en agar de MacConkey no selectivo y despus valorar las colonias aisladas para detectar la produccin de toxina con las pruebas comerzialiadas.

Otro mecanismo es el anlisis serolgico que es muy til para determinar la significacin clnica de una cepa y para clasificar las cepas con fines epidemiolgicos. Sin embargo, la utilidad de este procedimiento est limitada por las reacciones cruzadas con enterobacterias antignicamente relacionadas y con microorganismos de otras familias bacterianas.Debido a la presencia normal de este agente en el organismo, el diagnstico debe estructurarse conjuntamente con las manifestaciones clnicas y la respuesta al tratamiento. El cultivo, por s solo, nicamente nos informa de la existencia de levaduras, pero no diferencia la colonizacin de la infeccin. Por tanto, la observacin de levaduras en el examen directo es imprescindible para establecer el diagnstico de certeza.Medios de CultivoEn el laboratorio esta bacteria crece en:Agar MacConkeyEste separa las bacterias fermentadoras de la lactosa. Escherichia coli produce colonias rosadas, circulares y de 2 3 mm.

Agar EMBPermite la diferenciacin de especies fermentadoras de la lactosa. Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli presentan colonias que varan del prpura a verde metlico estas forman colonias circulares que presentan un centro grande y oscuro, Su tamaa vara entre los 1 2 mm.

Agar Tergitol 7Este medio permite diferenciar especies fermentadoras de la lactosa de las especies no fermentadoras. En este medio Escherichia coli presenta colonias rojizas o amarillas.

Agar Gelosa SangreEn este se observan colonias medianas blanquecinas, redondeadas, algunas cepas pueden producir hemlisis.

Agar HektoenColonias de E. coli en agar Hektoen, agar especfico para el aislamiento de enterobacterias, las colonias se observan de coloracin anaranjado de 1-5mm.

Agar SSEste se utiliza para aislar bacterias lactosa negativa como Salmonella y Shigella. Especies de la familia Enterobacteriaceae lactosa positivas, como Escherichia coli, presentan colonias rosadas, ovaladas y lisas aproximadamente de 1 - 3 mm. en este tipo de medio

Pruebas bioqumicasLas pruebas Bioqumicas son la forma ms convincente del diagnstico de las enfermedades infecciosas, mediante este proceso se determinan el gnero y las especies bacterianas de inters. Cada tipo bacteriano tiene un cuadro de reacciones especficas donde se comprueba el resultado de las reacciones y son la base de la identificacin de los diferentes agentes bacterianos. En general para la identificacin de enterobacterias se sugiere realizar las siguientes pruebas:Agar TSIEs un medio de cultivo diferencial basado en la capacidad de los bacilos gram negativos de fermentar carbohidratos, de producir H2S y producir gas.Se observa en el tubo el pico y el fondo cido Hay 1% de positividad para la produccin de H2S en cepas de E. coli.Prueba de Rojo de metilo (RM)Identifica especies de bacterias que producen cidos a partir de glucosa. 99% de positividad para cepas de E. coli.Voges Proskauer (VP):En esta prueba se detecta la produccin de acetil-metilcarbinol (acetona), el cual se convierte a diacetilo en presencia de KOH y O2 atmosfrico. El diacetilo es convertido posteriormente en un complejo rojo en presencia de -naftol y creatinina. La produccin de acetona es una va alternativa del metabolismo del cido pirvico, donde se producen cantidades pequeas de cidos mixtos que pueden ser insuficientes para dar una prueba RM positiva. Por este motivo, la mayora de las especies de la familia Enterobacteriaceae son VP positivo y RM negativo y viceversa. Esta prueba es negativa para cepas de E. coli.Prueba de UreasaLos microorganismos que hidrolizan la urea a travs de la enzima ureasa, liberan amonaco lo cual produce un cambio de color rojo en el medio. El agar urea de Christensen permite la deteccin de menores cantidades de amonaco para aquellos microorganismos que producen menores cantidades de ureasa se evalan con este mtodo. 1% de positividad para esta prueba en E. coli.

Produccin de IndolEl indol es uno de los productos de la degradacin del aminocido triptofano. Para su deteccin la bacteria es cultivada en caldo triptona y posteriormente se utiliza el reactivo de Ehrlich, el cual es ms sensible que el reactivo de Kovacs cuando se estudian bacilos no fermentadores o anaerobios cuya produccin de indol es mnima. 98% de positividad para esta prueba en E. coli.Simmos Citrato Agar Esta prueba determina la capacidad de un microorganismo de utilizar el citrato de sodio como nica fuente de carbono para el metabolismo y crecimiento. 1% de positividad para cepas de E. coli.

Lisina Hierro AgarDecarboxilacin de la lisina:-Prueba Positiva: Pico violeta/fondo violeta.-Prueba Negativa: Pico violeta/fondo amarillo Kligler Hierro Agar El medio contiene una cantidad limitante de glucosa y concentracin 10 veces mayor de lactosa. Las enterobacterias y los fermentadores de glucosa comienzan metabolizando este azcar. Una vez que se ha reducido toda la glucosa piruvato, este se metaboliza por el ciclo de Krebs formando productos finales cidos. K/A: fermentacin de glucosa solamente (Pico de flauta alcalino/profundidad cida). Caracterstico de bacterias no fermentadores de lactosa como Shigella. A/A: fermentacin de glucosa y lactosa (Pico de flauta cido/ profundidad cida). Caractersticos de E. coli y grupo Klebsiella-Enterobacter. K/K: No fermentacin de glucosa y lactosa (pico de flauta alcalino/profundidad alcalina). Caracterstico de bacterias no fermentadoras como Pseudomas aeruginosa La presencia de burbujas, o ruptura del medio de cultivo, indica que el microorganismo produce gas. El ennegrecimiento del medio indica que el microorganismo produce cido sulfhdrico.

Caldo rojo fenol y manitolDeterminar la capacidad de un organismo de fermentar un carbohidrato incorporado a un medio, produciendo cido y/o gas en una campana de Durham; el medio es lsolido y como indicador contiene rojo de fenol

Caldo rojo fenol y sacarosaEl caldo rojo de fenol utilizado para la diferenciacin de cultivos puros, en base a su capacidad para fermentar la sacarosa y el manitol. La Capacidad de las bateras de fermentar carbohidratos es utilizada como un criterio para su identificacin. La peptona prob la fuente de nitrgeno para el buen desarrollo de los microorganismos, slo mantiene el balance osmtico del medio y el rojo de fenol acta como indicador, virando de color rojo y un naranja amarillo en presencia del cido producido por la fermentacin del azcar.

BIBLIOGRAFIA: https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ecoliinfections.html http://www.facmed.unam.mx/deptos/microbiologia/bacteriologia/escherichia-coli.html https://biotaetscientia.wordpress.com/tag/medio-de-cultivo/ Microbiologia Medica, Sexta edicin Patrick R. Murray, Ken S. Rosenthal, Michael A. Pfaller Edit. Elsevier. Helsevier Espaa - 2009