Escherichia coli shigatoxigénica ( STEC ) y E. coli verotoxigénica ( VTEC ) son cepas de la bacteria Escherichia coli que producen la toxina Shiga (o verotoxina). [a] Sólo una minoría de las cepas causa enfermedades en humanos. [2] [ verificación fallida ] Las que lo hacen se conocen colectivamente como E. coli enterohemorrágica ( EHEC ) y son causas importantes de enfermedades transmitidas por alimentos . Cuando infectan el intestino grueso de los humanos, a menudo causan gastroenteritis , enterocolitis y diarrea con sangre (de ahí el nombre "enterohmorrágico") y, en ocasiones, causan una complicación grave llamada síndrome urémico hemolítico (SHU). [3] [4] El ganado vacuno es un importante reservorio natural de ECEH porque los rumiantes adultos colonizados son asintomáticos . Esto se debe a que carecen de expresión vascular del receptor diana de las toxinas Shiga. [5] El grupo y sus subgrupos se conocen con varios nombres. Se distinguen de otras cepas de E. coli patógena intestinal, incluidas E. coli enterotoxigénica (ETEC), E. coli enteropatógena (EPEC), E. coli enteroinvasiva (EIEC), E. coli enteroagregativa (EAEC) y E. coli difusamente adherente. coli (DAEC). [6]
La más conocida de estas cepas es O157:H7 , pero las cepas distintas de O157 causan aproximadamente 36.000 [ cita necesaria ] enfermedades, 1.000 hospitalizaciones y 30 muertes en los Estados Unidos anualmente. [7] Los especialistas en seguridad alimentaria reconocen las cepas de las "Seis Grandes": O26; O45; O103; O111; O121 ; y O145. [7] Un brote en Alemania en 2011 fue causado por otra STEC, O104:H4 . Esta cepa tiene propiedades tanto enteroagregativas como enterohemorrágicas. Tanto la cepa O145 como la O104 pueden causar síndrome urémico hemolítico (SUH); se ha demostrado que la primera cepa representa del 2 % al 51 % de los casos conocidos de SUH; Se estima que el 56% de estos casos son causados por O145 y el 14% por otras cepas de ECEH. [ cita necesaria ]
Las ECEH que inducen diarrea con sangre provocan SUH en el 10% de los casos. Las manifestaciones clínicas del SUH posdiarreico incluyen insuficiencia renal aguda , anemia hemolítica microangiopática y trombocitopenia . La verocitotoxina (toxina similar a Shiga) puede dañar directamente las células renales y endoteliales. La trombocitopenia se produce cuando las plaquetas se consumen en la coagulación. La anemia hemolítica se debe al depósito intravascular de fibrina , al aumento de la fragilidad de los glóbulos rojos y a su fragmentación. [6]
Los antibióticos tienen un valor cuestionable y no han demostrado tener un beneficio clínico claro. Se ha demostrado que los antibióticos que interfieren con la síntesis de ADN, como las fluoroquinolonas , inducen el bacteriófago portador de Stx y provocan una mayor producción de toxinas. [8] Los intentos de bloquear la producción de toxinas con antibacterianos dirigidos a la síntesis de proteínas ribosómicas son conceptualmente más atractivos. El intercambio de plasma ofrece un tratamiento controvertido pero posiblemente útil. Se debe evitar el uso de agentes antimotilidad (medicamentos que suprimen la diarrea al retardar el tránsito intestinal) en niños menores de 10 años o en pacientes de edad avanzada, ya que aumentan el riesgo de SUH con infecciones por ECEH. [6]
La presentación clínica varía desde una diarrea leve y no complicada hasta una colitis hemorrágica con dolor abdominal intenso. El serotipo O157:H7 puede desencadenar una dosis infecciosa con 100 células bacterianas o menos; Otra cepa como la 104:H4 también causó un brote en Alemania en 2011. Las infecciones son más comunes en los meses más cálidos y en niños menores de cinco años y generalmente se contraen a través de carne de res cruda y leche y jugos no pasteurizados . Inicialmente, los pacientes desarrollan diarrea sin sangre después de que la bacteria se adhiere al epitelio o al íleon terminal , al ciego y al colon . La posterior producción de toxinas media en la diarrea con sangre. En los niños, una complicación puede ser el síndrome urémico hemolítico, que luego utiliza citotoxinas para atacar las células del intestino, de modo que las bacterias pueden filtrarse a la sangre y causar lesión endotelial en lugares como el riñón al unirse a la globotriaosilceramida (Gb3). [ cita necesaria ]
Los nombres del grupo y sus subgrupos incluyen los siguientes. [9] Hay cierta polisemia involucrada. La sinonimia invariable se indica por tener el mismo color. Más allá de eso, también existe una sinonimia más amplia pero variable. Los dos primeros (púrpura) en su sentido más estricto generalmente se tratan como hiperónimos de los otros (rojo y azul), aunque en un uso menos preciso , el rojo y el azul a menudo se han tratado como sinónimos del púrpura. Al menos una referencia sostiene que "EHEC" es mutuamente excluyente de "VTEC" y "STEC", [3] pero esto no coincide con el uso común, ya que muchas más publicaciones agrupan todo este último con el primero.
La opinión actual basada en la microbiología sobre la "toxina similar a Shiga" (SLT) o "verotoxina" es que todas deberían denominarse (versiones de) toxina Shiga , ya que la diferencia es insignificante. Siguiendo esta vista, todo "VTEC" (azul) debería llamarse "STEC" (rojo). [1] [10] : 2–3 Históricamente, a veces se usaba un nombre diferente porque las toxinas no son exactamente las mismas que las que se encuentran en Shigella Dysenteriae , hasta el último residuo de aminoácido, aunque según esta lógica cada "STEC" Sería un "VTEC". También se puede trazar la línea para utilizar "STEC" para las cepas productoras de Stx1 y "VTEC" para las cepas productoras de Stx2 , ya que Stx1 está más cerca de la toxina Shiga. En la práctica, la elección de palabras y categorías no es tan importante como la comprensión de la relevancia clínica.
La infectividad o virulencia de una cepa de ECEH depende de varios factores, incluida la presencia de fucosa en el medio, la detección de este azúcar y la activación de la isla de patogenicidad de ECEH . [ cita necesaria ]
ECEH se vuelve patógeno a través de la expresión del locus de borramiento de enterocitos (LEE) codificado en su isla de patogenicidad. Sin embargo, cuando ECEH no está en un huésped, esta expresión es un desperdicio de energía y recursos, por lo que sólo se activa si se detectan algunas moléculas en el medio ambiente. [ cita necesaria ]
Cuando QseC o QseE se unen a una de sus moléculas de señalización que interactúan, se autofosforilan y transfieren su fosfato al regulador de respuesta. QseC detecta adrenalina , noradrenalina y una endonucleasa I-SceIII, codificada por un intrón móvil del grupo I dentro del gen mitocondrial COX1 (AI3); mientras que QseE detecta adrenalina, noradrenalina, SO4 y PO4. Estas señales son una clara indicación para las bacterias de que ya no están libres en el medio ambiente, sino en el intestino. [ cita necesaria ]
Como resultado, QseC fosforila QseB (que activa los flagelos), KpdE (que activa el LEE) y QseF. QseE fosforila QseF. Los productos QseBC y QseEF reprimen la expresión de FusK y FusR. FusK y FusR son los dos componentes de un sistema para reprimir la transcripción de los genes LEE. FusK es una quinasa sensora que puede detectar muchos azúcares, entre ellos la fucosa. Cuando la fucosa está presente en el medio, FusK fosforila FusR, lo que reprime la expresión de LEE. [ cita necesaria ]
Por lo tanto, cuando EHEC ingresa al intestino, hay una competencia entre las señales provenientes de QseC y QseF y la señal proveniente de FusK. Los dos primeros querrían activar la virulencia, pero Fusk lo impide porque la capa mucosa, fuente de fucosa, aísla los enterocitos de las bacterias, haciendo inútil la síntesis de los factores de virulencia. Sin embargo, cuando la concentración de fucosa disminuye porque las células bacterianas encuentran un área desprotegida del epitelio, FusR no reprimirá la expresión de los genes LEE y KpdE los activará fuertemente. En resumen, el efecto combinado de QseC/QseF y FusKR proporciona un sistema de ajuste de la expresión LEE que ahorra energía y permite que los mecanismos de virulencia se expresen solo cuando las posibilidades de éxito son mayores. [ cita necesaria ]
Las toxinas Shiga son un importante factor de virulencia de ECEH. Las toxinas interactúan con el epitelio intestinal y pueden causar complicaciones sistemáticas en humanos como SUH y disfunción cerebral si ingresan a la circulación. [11] En ECEH, las toxinas Shiga están codificadas por bacteriófagos lisogénicos. Las toxinas se unen al receptor de glicolípidos Gb3 de la superficie celular, lo que hace que la célula absorba la toxina mediante endocitosis . Las toxinas Shiga se dirigen al ARN ribosomal , que inhibe la síntesis de proteínas y provoca la apoptosis . [12] La razón por la que las ECEH son asintomáticas en el ganado es porque el ganado no tiene expresión vascular de Gb3 a diferencia de los humanos. Por lo tanto, las toxinas Shiga no pueden pasar a través del epitelio intestinal hacia la circulación. [5]
Este complejo, formado por dos componentes (FusK y FusR) tiene la función en ECEH de detectar la presencia de fucosa en el ambiente y regular la activación de los genes LEE. [ cita necesaria ]
La fucosa aumenta la activación del sistema FusKR, que inhibe el gen z0461, que controla el metabolismo de la fucosa. Este es un mecanismo útil para evitar la competencia por la fucosa con otras cepas de E. coli que suelen ser más eficientes en el uso de la fucosa como fuente de carbono. Las altas concentraciones de fucosa en el medio también aumentan la represión de los genes LEE.
Con niveles bajos de fucosa en el medio ambiente, el sistema FusKR está inactivo, lo que significa que el gen z0461 se transcribe, aumentando así el metabolismo de la fucosa. Además, una baja concentración de fucosa es un indicio de epitelio desprotegido, por lo que la represión de los genes ler desaparecerá y la expresión de los genes LEE permitirá atacar a las células adyacentes. [ cita necesaria ]