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Escherichia coli

A bactéria gram-negativa Escherichia coli é um constituinte chave da microbiota intestinal humana. A maioria das estirpes de E. coli são avirulentas, mas ocasionalmente atravessam o trato GI, infetando o trato urinário e outros locais. As linhagens menos comuns de E. coli podem causar doenças no trato GI, apresentando-se frequentemente com um quadro de dor abdominal e diarreia. A E. coli é transmitida por via fecal-oral, através da preparação insalubre de alimentos, contaminação de carne, irrigação ou lavagem de culturas/frutas com água contaminada e consumo de água contaminada.

Última atualização: 31 May, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Classificação

Fluxograma de classificação de bactérias gram negativas

Bactérias gram-negativas:
A maioria das bactérias pode ser classificada de acordo com um procedimento de laboratório chamado coloração de Gram.
As paredes celulares bacterianas com uma camada fina de peptidoglicanos não retêm a coloração cristal violeta utilizada na técnica coloração de Gram. No entanto, as bactérias gram-negativas retêm a coloração de contraste de safranina e aparecem com cor vermelho-rosado. Estas bactérias podem ainda ser classificadas de acordo com a sua morfologia (diplococos, bastonetes curvos, bacilos e cocobacilos) e capacidade de crescerem na presença de oxigénio (aeróbios versus anaeróbios). As bactérias Gram-negativas podem ser identificadas com precisão através de culturas em meios específicos (Agar Tríplice Açúcar Ferro (TSI)), com a identificação das enzimas (urease, oxidase) e determinação da capacidade de fermentar a lactose.
* Cora pouco com coloração de Gram
** Bastonete pleomórfico/cocobacilos
*** Requer meios de transporte especiais

Imagem por Lecturio.

Características Gerais

  • Características:
    • Coloração: Gram-negativa
    • Morfologia: bacilo (bastonete)
    • Anaeróbio facultativo
    • Imóvel ou móvel (flagelado)
    • Catalase-positivo
    • Fermenta lactose
  • Meios especiais e teste bioquímico:
    • Agar MacConkey: cresce em colónias rosa
    • Agar eosina-azul de metileno (EMB): cresce em colónias metálicas verdes
    • Teste de indol – positivo
Fotomicrografia de escherichia coli

Fotomicrografia de Escherichia coli

Imagem: “E. coli Bacteria” por NIAID. Licença: CC BY 2.0

Patogénese e Fatores de Virulência

Virulência

  • Estruturas antigénicas:
    • Antigénio O: componente do lipopolissacarídeo (LPS) na parede celular
    • Antigénio H: proteína flagelar
    • Antigénio K: cápsula polissacarídica
  • Os fatores de adesão e toxinas são específicos para a estirpe de E. coli.

Variantes avirulentas de Escherichia coli

  • Reservatório:
    • Os seres humanos são o reservatório primário.
    • As estirpes fazem parte da flora intestinal normal.
  • Transmissão:
    • Em infeções do trato urinário (ITUs):
      • A bactéria ascende pela uretra para causar infeção.
      • Mais comum em mulheres ou em casos de utilização de cateter
      • Fímbrias tipo 1 (pili): fator de virulência que permite a adesão bacteriana às células uroepiteliais.
    • Na meningite neonatal:
      • Bebé infetado com E. coli materna por rutura de membranas ou durante o parto
      • Polissacarídeo capsular K1: fator de virulência na maioria dos casos

Variantes patogénicas de Escherichia coli

  • As estirpes patogénicas são encontradas exogenamente e introduzidas através da produção ou preparação de alimentos insalubres.
  • Transmissão:
    • Via fecal-oral
    • Carne ou produtos contaminados
  • Empregam vários fatores de virulência na produção de doenças, dependendo do agente patogénico
Tabela: Variantes patogénicas de E. coli
Agente patogénico Patogénese/Fator de virulência Sinais e sintomas
ETEC
  • As adesinas fimbriais permitem a ligação à mucosa intestinal
  • A enterotoxina termolábil (LT) aumenta o AMPc → alteração do transporte de eletrólitos (↑ secreção de cloreto) e diarreia
  • LT: associado à toxina da cólera
  • A enterotoxina termoestável (ST) aumenta o cGMP → diarreia
  • Sem inflamação ou invasão
Sem inflamação ou invasão → diarreia do viajante (aguada)
EPEC
  • Colonização por meio de formador de feixe de pilus (BFP) (codificado por um fator de adesão plasmidial EPEC ou EAF)
  • Contém o lócus cromossómico com a capacidade de infringir lesões nos enterócitos (LEE), que codifica a intimina, uma adesina específica que se liga ao epitélio intestinal
  • Sem produção de toxinas
Inflamação leve → diarreia aquosa com muco
EAEC
  • Fímbrias de aderência agregativa (AAF) para aderir à mucosa intestinal; formam um biofilme
  • Padrão de aderência “Tijolos empilhados”
  • Alguns possuem uma enterotoxina termoestável (ST), semelhante à ETEC.
Inflamação ligeira → diarreia aquosa
EHEC
  • Liga-se ao epitélio intestinal via fímbrias bacterianas
  • Emprega a toxina Shiga codificada por fagos:
    • Citotóxico para ambas as vilosidades intestinais e células epiteliais do cólon
    • Inibe a síntese de proteínas → morte celular
  • A estirpe O157:H7 pode levar à síndrome hemolítica-urémica.
Inflamação grave → disenteria (diarreia sanguinolenta)
EIEC Invasão direta do epitélio intestinal e formação de enterotoxinas → necrose e inflamação Inflamação grave → disenteria (diarreia sanguinolenta) semelhante à Shigella
ETEC = E. coli enterotoxigénica
EPEC = E. coli enteropatogénica
EAEC = E. coli enteroagregativa
EHEC = E. coli enterohemorrágica
EIEC = E. coli enteroinvasiva

Doenças Associadas

Infeções do trato urinário

  • A bactéria E. coli é a principal causa de ITUs em mulheres.
  • Diagnóstico: análise sumária de urina com urocultura
  • Tratamento: antibioterapia (por exemplo, nitrofurantoína, trimetoprim-sulfametoxazol)

Meningite neonatal

  • A E. coli pode causar meningite e sépsis (que frequentemente coexistem, ou a sépsis pode preceder a meningite).
  • Sinais e sintomas:
    • Febre
    • Abaulamento da fontanela
    • Vómitos
    • Coma
    • Convulsões
    • Reflexo de Moro pouco vigoroso ou ausente
    • Hipertonia ou hipotonia
  • Diagnóstico: análise do LCR com leucocitose e glicose diminuída e isolamento da bactéria na técnica de coloração Gram
  • Tratamento: antibioterapia (por exemplo, ceftriaxone)

Diarreia

  • E. coli enterotoxigénica (ETEC):
    • Causa mais comum de diarreia do viajante em todo o mundo
    • Diarreia geralmente em locais com limitação de recursos (especialmente com problemas sanitários)
    • Período de incubação curto, que dura ≤ 5 dias
    • Diarreia secretora aquosa, com náuseas e cólicas
      • Semelhante à cólera
      • A diarreia da ETEC tem coloração tipo arroz.
      • Os doentes podem perder até 20 L de líquidos por dia.
    • Diagnóstico: deteção de enterotoxinas termolábeis ou termoestáveis (por reação de polimerase em cadeia (PCR))
    • O tratamento é de suporte.
  • E. coli enteropatogénica (EPEC):
    • A EPEC é uma das principais causas de diarreia aquosa esporádica em crianças (principalmente < 2 anos de idade) nos países em desenvolvimento.
    • Diarreia aquosa sem presença de sangue ou pús
    • Diagnóstico: PCR das fezes
    • O tratamento é de suporte.
  • E. coli enteroagregativa (EAEC):
    • EAEC é a segunda causa mais comum de diarreia do viajante.
    • Resulta em diarreia aquosa aguda e crónica em pacientes com VIH e SIDA
    • Tratamento: fluoroquinolonas para prevenir a infeção crónica
  • E. coli enterohemorrágica (EHEC):
    • Infeção maioritariamente de origem alimentar
    • Diarreia dolorosa e sanguinolenta
    • A infeção pela estirpe O157:H7 pode levar à síndrome hemolítica-urémica (SHU), que se manifesta com a seguinte tríade:
      • Anemia hemolítica
      • Trombocitopenia
      • LRA – lesão renal aguda
    • As crianças apresentam maior predisposição do que os adultos a desenvolver SHU.
    • Diagnóstico: deteção da toxina Shiga por imunoensaio enzimático ou PCR
    • Tratamento:
      • Suporte
      • Evitar antibióticos, dado que estão associados ao desenvolvimento de SHU.
  • E. coli enteroinvasiva (EIEC):
    • Observada em viajantes e crianças nos países em desenvolvimento
    • O EIEC invade diretamente o epitélio intestinal, causando diarreia sanguinolenta.
    • O tratamento é de suporte.

Referências

  1. Holtz, L. R., Tarr, P. I. (2021). Shiga toxin-producing Escherichia coli: clinical manifestations, diagnosis, and treatment. UpToDate. Retrieved April 26, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/shiga-toxin-producing-escherichia-coli-clinical-manifestations-diagnosis-and-treatment
  2. Johnson, J. R. (1991). Virulence factors in Escherichia coli urinary tract infection. Clinical Microbiology Reviews 4:80–128. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1672263/
  3. Nataro, J. P., Calderwood, S. B. (2020). Pathogenic Escherichia coli associated with diarrhea. UpToDate. Retrieved April 26, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/pathogenic-escherichia-coli-associated-with-diarrhea
  4. Nguyen, Y., Sperandio, V. (2012). Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) pathogenesis. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 12:90. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22919681/
  5. Ryan, K. J. (Ed.). (2017). Sherris Medical Microbiology, 7th ed. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2268&sectionid=176087050
  6. Sarowska, J., Futoma-Koloch, B., Jama-Kmiecik, A., et al. (2019). Virulence factors, prevalence and potential transmission of extraintestinal pathogenic Escherichia coli isolated from different sources: recent reports. Gut Pathogens 11(10). https://doi.org/10.1186/s13099-019-0290-0 
  7. Steffen, R. (2005). Epidemiology of traveler’s diarrhea. Clinical Infectious Diseases 41:536–540. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16267715/

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