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Escherichia Coli Diarreogénica

La Escherichia coli diarreogénica es una cepa de bacterias patógenas que puede causar infecciones intestinales. La transmisión suele ser por vía fecal-oral a través del consumo de alimentos o agua contaminados. La patogénesis varía en función de la cepa, pero puede incluir la producción de toxinas, la invasión de la superficie de la mucosa y la adhesión con alteración de la estructura de los enterocitos. La enfermedad no invasiva suele presentarse con diarrea acuosa, mientras que las infecciones invasivas provocan diarrea sanguinolenta. El diagnóstico puede establecerse con la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés). El tratamiento suele consistir en una terapia de soporte (líquidos y electrolitos). Los antibióticos se reservan para las infecciones graves o persistentes y están contraindicados con E. coli enterohemorrágica por el riesgo de síndrome urémico hemolítico.

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Índice de contenidos

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Descripción General

Microbiología

  • Escherichia coli es una bacteria (bacilo) gramnegativa.
  • Familia: Enterobacteriaceae
  • Características:
    • Fermenta la lactosa
    • Anaeróbico facultativo
    • Oxidasa negativa
    • Catalasa-positiva
  • La mayoría de las cepas son inofensivas y:
    • Ayuda a la síntesis de las vitaminas K y B12
    • Protege contra la colonización de organismos patógenos
Imagen de microscopio electrónico de barrido de escherichia coli enterotoxigénica

Imagen de microscopio electrónico de barrido de Escherichia colienterotoxigénica

Imagen: “Under an extremely high magnification of 44, 818X, twice that of PHIL 10574 and 10575, this scanning electron microscopic (SEM) image revealed some of the morphologic details displayed by a single Gram-negative, rod-shaped, Escherichia coli bacterium.” por Janice Haney Carr. Licencia: dominio público

Cepas patógenas de E. coli

Las siguientes cepas de E. coli son diarreogénicas:

  • E. coli enterotoxigénica (ETEC, en inglés)
  • E. coli enteropatogénica (EPEC, en inglés)
  • E. coli enteroagregante (EAEC, en inglés)
  • E. coli enteroinvasiva (EIEC, en inglés)
  • E. coli enterohemorrágica (EHEC, en inglés)

Transmisión

  • Vía fecal-oral
  • Carne o productos contaminados
  • Agua contaminada
Tabla: Comparación de las cepas de E. coli
Patógeno ¿Invasivo? ¿Toxina? Tipo de diarrea
ETEC No
  • LT
  • ST
  • No inflamatoria
  • Acuosa
EPEC No No
  • Inflamatoria leve
  • Acuosa
EAEC No
  • Algunos tienen ST.
  • Alfa-hemolisina
  • Inflamatoria leve
  • Acuosa
EIEC
  • Enterotoxinas
  • Citotoxinas
  • Inflamatoria
  • Sanguinolenta
EHEC Toxina Shiga
  • Inflamatoria
  • Sanguinolenta
LT: enterotoxina termolábil
ST: enterotoxina termoestable

E. coli Enterotoxigénica

Epidemiología

  • La causa más común de la diarrea del viajero
  • > 200 millones de casos/año

Fisiopatología

La E. coli enterotoxigénica es un patógeno no invasivo. Utiliza las adhesinas en sus fimbrias para unirse a los enterocitos del intestino delgado y produce las siguientes enterotoxinas:

  • Enterotoxina termoestable:
    • Activa la guanilato ciclasa → ↑ guanosina monofosfato cíclico intracelular (GMPc, en inglés)
    • ↑ Secreción de cloruro y ↓ absorción de NaCl → eflujo de agua hacia la luz intestinal → diarrea acuosa.
  • Enterotoxina termolábil:
    • Activa la adenilato ciclasa → ↑ AMPc intracelular
    • ↑ Secreción de cloruro y ↓ absorción de NaCl → eflujo de agua hacia la luz intestinal → diarrea acuosa.
    • Similar a la toxina del cólera (menos grave)
Patogénesis de la etec

Patogénesis de la Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC, en inglés):
La ETEC se adhiere a los enterocitos a través del antígeno del factor de colonización (CFA, en inglés; adhesina fimbrial). La enterotoxina termoestable (ST) provoca la acumulación de guanosina monofosfato cíclico (cGMP, en inglés) en las células y la secreción de líquido y electrolitos en la luz intestinal. La enterotoxina termolábil (LT) actúa como la toxina del cólera, que aumenta el monofosfato de adenosina cíclico (cAMP, en inglés) mediante la activación de la adenil ciclasa (AC). El efecto general es la hipersecreción de agua y cloruro y la inhibición de la reabsorción de sodio. Las enterotoxinas no invasivas permanecen en la luz intestinal y no invaden las células epiteliales.
GC: guanilil ciclasa
LTA: Una subunidad de la enterotoxina termolábil

Imagen por Lecturio.

Presentación Clínica

  • Evolución de la enfermedad:
    • Periodo de incubación: 1-3 días
    • Duración de los síntomas: 1-5 días
  • Características clínicas:
    • Diarrea secretora aguda:
      • Acuosa
      • Ocasionalmente, severa
    • Cólicos abdominales
    • Náuseas (los vómitos son menos frecuentes)

Diagnóstico

Esta enfermedad es autolimitada, por lo que no suele ser necesario un estudio diagnóstico. Sin embargo, la ETEC puede diagnosticarse mediante la identificación de los genes LT o ST en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés) para los individuos con enfermedad grave.

Tratamiento

  • Terapia de soporte:
    • Rehidratación y reposición de electrolitos
    • Agentes antimotilidad (por ejemplo, loperamida)
  • En la mayoría de los casos no se requieren antibióticos debido a la naturaleza autolimitada de la enfermedad.

E. coli Enteropatogénica

Epidemiología

  • Una causa común de diarrea en bebés o niños pequeños (< 2 años de edad)
  • Más común en zonas con recursos limitados

Fisiopatología

  • Pilus formadores de haces: necesarios para adherirse a las células intestinales
  • Adhesina intimina:
    • Proteína de la membrana externa
    • También se utiliza en la adhesión a los enterocitos
  • Fijación → deformación celular
  • Resulta en:
    • Desplazamiento de las microvellosidades
    • ↑ Permeabilidad de la unión estrecha
    • Alteración de la secreción y absorción de agua y electrolitos
Patogénesis de epec

Patogénesis de Escherichia coli enteropatógena (EPEC, en inglés):
La EPEC utiliza la adhesina intimina para adherirse a las células intestinales. La unión provoca la deformación de las células (degeneración del borde en cepillo y pérdida de microvellosidades). Se cree que el efecto característico de la fijación y el borrado es la causa principal de la diarrea.

Imagen por Lecturio.

Presentación Clínica

  • Diarrea acuosa
  • Náuseas y vómitos
  • Fiebre de bajo grado
  • La desnutrición es una complicación potencial de la diarrea persistente.

Diagnóstico

La E. coli enteropatogénica puede diagnosticarse mediante la identificación de genes específicos utilizando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés).

Tratamiento

  • Terapia de soporte
  • La mayoría de los individuos no requieren terapia antibiótica.

E. coli Enteroagregante

Epidemiología

La E. coli enteroagregante se asocia con mayor frecuencia a la diarrea persistente en:

  • Niños
  • Individuos inmunocomprometidos (por ejemplo, aquellos con VIH/SIDA)

Fisiopatología

  • Las fimbrias de adherencia agregada ayudan a las bacterias a adherirse a la mucosa intestinal.
  • Agregación de bacterias → forma una biopelícula
  • Toxinas producidas:
    • Alfa-hemolisina
    • Algunos poseen ST, similar a ETEC

Presentación Clínica

  • Diarrea acuosa aguda y crónica
  • Fiebre
  • Dolor abdominal
  • Vómitos

Diagnóstico

El diagnóstico de la EAEC puede realizarse mediante la identificación de genes específicos utilizando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés).

Tratamiento

  • Terapia de soporte
  • La terapia con antibióticos (por ejemplo, fluoroquinolonas) puede estar indicada para la enfermedad persistente.

E. coli Enteroinvasiva

Fisiopatología

  • La fisiopatología está estrechamente relacionada con la de la Shigella.
  • Las bacterias penetran a través de la pared epitelial del intestino.
  • Multiplicación intracelular → propagación a las células epiteliales adyacentes
  • Además, produce:
    • Enterotoxinas
    • Citotoxinas
  • Respuesta inflamatoria → necrosis (puede producir ulceración) → disentería

Presentación Clínica

La E. coli enteroinvasiva se presenta de forma muy similar a la shigelosis y puede ser grave.

  • Diarrea acuosa y/o con sangre (con o sin mucosidad)
  • Fiebre
  • Malestar
  • Cólicos abdominales
  • Náuseas y vómitos

Diagnóstico

El diagnóstico de la EIEC puede realizarse mediante la identificación de genes específicos utilizando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés).

Tratamiento

  • Terapia de soporte
  • Los agentes antimotilidad están contraindicados.
  • Los antibióticos (por ejemplo, fluoroquinolonas, macrólidos) pueden utilizarse en casos graves.

E. coli Enterohemorrágica

Fisiopatología

La E. coli enterohemorrágica da lugar a manifestaciones clínicas a través de la producción de toxina shiga:

  • Efecto localizado: inhibe la síntesis proteica de los enterocitos → muerte de los enterocitos → inflamación
  • Efecto sistémico: lesión endotelial vascular en los glomérulos → microtrombos y disfunción renal (síndrome urémico hemolítico (SUH))

Presentación Clínica

  • Periodo de incubación: 2-10 días
  • Colitis hemorrágica:
    • Diarrea con sangre
    • Dolor abdominal y cólicos
  • El serotipo O157:H7 se asocia comúnmente con el SUH:
    • Anemia hemolítica microangiopática
    • Trombocitopenia
    • Insuficiencia renal aguda

Diagnóstico

El diagnóstico de EHEC se realiza mediante la identificación:

  • Toxina Shiga mediante inmunoensayo enzimático
  • El gen que codifica la toxina shiga mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés)

Tratamiento

  • Terapia de soporte
  • Los agentes antimotilidad están contraindicados.
  • Los antibióticos están contraindicados por ↑ riesgo de SUH.

Diagnóstico Diferencial

  • Gastroenteritis vírica: inflamación del estómago y los intestinos, causada por diversos virus. Las características clínicas comunes incluyen dolor abdominal, diarrea, vómitos, fiebre y deshidratación. La mayoría de los casos de gastroenteritis son autolimitados; por lo tanto, el diagnóstico es generalmente clínico y el único tratamiento necesario es la terapia de soporte.
  • Shigelosis: causada por la especie Shigella. S. dysenteriae produce la toxina shiga. Las personas pueden experimentar fiebre, cólicos abdominales y diarrea inflamatoria (con moco, pus y sangre). El síndrome urémico hemolítico es una complicación potencial. El diagnóstico se confirma con un cultivo de heces. El tratamiento incluye terapia de soporte y antibióticos (para la enfermedad moderada o grave).
  • Giardiasis: causada por Giardia lamblia, un protozoario flagelado que puede infectar el tracto intestinal. El síntoma distintivo de la giardiasis es la diarrea maloliente (esteatorrea). Las personas que desarrollan infecciones crónicas pueden sufrir pérdida de peso, retraso en el desarrollo y deficiencias vitamínicas como resultado de la malabsorción. El diagnóstico se realiza mediante la detección de los organismos, antígenos o ADN de Giardia en las heces. El manejo incluye tratamiento de soporte y terapia antimicrobiana.
  • Colitis pseudomembranosa: infección causada por Clostridioides difficile. Esta especie se encuentra habitualmente en el microbioma intestinal normal, pero la patogénesis se produce cuando hay una sobreabundancia de C. difficile. Los síntomas comunes incluyen diarrea maloliente y sin sangre, dolor abdominal y náuseas con vómitos. El diagnóstico se realiza con la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, en inglés) en heces o con ensayos enzimáticos. El tratamiento suele consistir en la interrupción del antibiótico causante y la administración de vancomicina oral.
  • Isquemia colónica: hipoperfusión en zonas del colon (a menudo en regiones sin fuentes secundarias de sangre arterial). Esta hipoperfusión puede deberse a una trombosis, una embolia o una hipotensión. La fase aguda de la isquemia colónica se caracteriza por una tríada clásica de dolor abdominal intenso, vómitos y diarrea que puede ser sanguinolenta. Los individuos pueden tener un historial de enfermedades cardiovasculares. El diagnóstico se realiza generalmente con estudios de laboratorio y tomografía computarizada con angiografía. El tratamiento incluye la reposición de líquidos, antibióticos, anticoagulación sistémica y comúnmente, cirugía.
  • Diverticulitis: inflamación de los divertículos (pequeñas regiones salientes del colon) a menudo debida a la obstrucción con materia fecal. La diverticulitis se presenta con dolor abdominal (más frecuentemente en el cuadrante inferior izqueirdo), náuseas y diarrea que puede ser sanguinolenta. El diagnóstico definitivo suele hacerse con una tomografía computarizada. El tratamiento consiste en reposo intestinal, líquidos intravenosos y antibióticos.

Referencias

  1. Nataro, J. P. (2020). Pathogenic Escherichia coli associated with diarrhea. UpToDate. Retrieved October 3, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/pathogenic-escherichia-coli-associated-with-diarrhea
  2. Holtz, L. R., Tarr, P. I. (2021). Shiga toxin-producing Escherichia coli: microbiology, pathogenesis, epidemiology, and prevention. UpToDate. Retrieved October 3, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/shiga-toxin-producing-escherichia-coli-microbiology-pathogenesis-epidemiology-and-prevention
  3. Mueller, M., Tainter, C. R. (2021). Escherichia coli. StatPearls. Retrieved October 3, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK564298/
  4. Centers for Disease Control and Prevention (2014). Enterotoxigenic E. coli (ETEC). Retrieved October 3, 2021, from https://www.cdc.gov/ecoli/etec.html
  5. Nguyen, Y., Sperandio, V. (2012). Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) pathogenesis. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 2:90. Retrieved October 3, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3417627/
  6. Gomes, T. A. T., et al. (2016). Diarrheagenic Escherichia coli. Brazilian Journal of Microbiology 47:3–30. Retrieved October 3, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5156508/
  7. Bush, L. M. (2020). Escherichia coli infections. MSD Manual Professional Version. Retrieved October 3, 2021, from https://www.msdmanuals.com/professional/infectious-diseases/gram-negative-bacilli/escherichia-coli-infections
  8. Bush, L. M., Vazquez-Pertejo, M. T. (2020). Infection by Escherichia coli O157:H7 and other enterohemorrhagic E. coli (EHEC). MSD Manual Professional Version. Retrieved October 3, 2021, from https://www.msdmanuals.com/professional/infectious-diseases/gram-negative-bacilli/infection-by-escherichia-coli-o157-h7-and-other-enterohemorrhagic-e-coli-ehec
  9. Wong, C. S., Jelacic, S., Habeeb, R. L., et al. (2000). The risk of the hemolytic-uremic syndrome after antibiotic treatment of Escherichia coli O157:H7 infections. N Engl J Med 342:1930–1936. Retrieved October 3, 2021, from reference.medscape.com/medline/abstract/10874060

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