e. coli

1. Escherichia coli
a- La bacteria.
E. coli es una de las especies bacterianas más minuciosamente estudiadas,
y no solamente por sus capacidades patogénicas, sino también como sustrato y
modelo de investigaciones metabólicas, genéticas, poblacionales y de diversa
índole (Neidhardt, 1999). Forma parte de la familia Enterobacteriaceae (Ewing,
1985). Ella está integrada por bacilos Gram negativos no esporulados, móviles con
flagelos peritricos o inmóviles, aerobios-anaerobios facultativos, capaces de crecer
en agar MacConkey y en medios simples con o sin agregado de NaCl,
fermentadores y oxidativos en medios con glucosa u otros carbohidratos, catalasa
positivos, oxidasa negativos, reductores de nitratos a nitritos, y poseedores de una
proporción G+C de 39 a 59% en su DNA. Se trata de bacterias de rápido
crecimiento y amplia distribución en el suelo, el agua, vegetales y gran variedad de
animales. En conjunto, la importancia de las enterobacterias en patología humana
puede cuantificarse constatando que constituyen el 50% aproximadamente de
todos los aislamientos clínicamente significativos en los laboratorios
microbiológicos, y hasta el 80% de todos los bacilos Gram negativos identificados.
Integran también esta familia otros géneros que se consideran en otros capítulos
por su asociación con infecciones intestinales, como son Salmonella, Shigella y
Yersinia.
E. coli es la especie tipo del género Escherichia. Incluye gérmenes
generalmente móviles, que producen ácido y gas a partir de la glucosa, la
arabinosa, y habitualmente de la lactosa y otros azúcares. Producen reacción
positiva de rojo de metilo, y negativa de Vogues-Proskauer. Son inhibidos por KCN
e incapaces de crecer en medio con citrato como única fuente de carbono y
energía, pero sí en caldo acetato. Son H2S, ureasa y fenilalanina negativos, pero
en general son indol positivos y decarboxilan la lisina (Tabla 1). Se clasifican en
más de 170 serogrupos O según las características antigénicas de su LPS, y en
serotipos por la combinación de antígenos O y H flagelares. Otros antígenos
presentes en distintas cepas (capsulares, fimbriales y otros) han sido empleados
para su clasificación o identificación.
E. coli coloniza el tracto gastrointestinal a las pocas horas de vida del niño,
y establece con el huésped una relación estable de mutuo beneficio (Drasar y Hill,
1974). Como integrante de la flora normal del hombre y de muchos animales, se lo
considera un germen indicador de contaminación fecal cuando está presente en el
ambiente, agua y alimentos, junto con otros similares agrupados bajo la
denominación de "bacterias coliformes". Estas son enterobacterias que
pertenecen al género Escherichia y a otros relacionados como Klebsiella,
Enterobacter, Citrobacter o Serratia, y que tienen en común la capacidad de
fermentar la lactosa en un lapso no mayor de 48 horas, con producción de ácido y
gas. Son gérmenes de gran ubicuidad y capacidad de proliferación, y a la vez de
fácil cultivo e identificación, y por lo tanto muy útiles como indicadores de
contaminación, pero no son enteropatógenos como grupo (como tampoco lo es
49

2. E.coli), y por lo tanto su presencia en alimentos, ambiente o pacientes no certifica
la etiología de una infección intestinal o un brote de ETA. Es necesario hilar más
fino.
E. coli puede ser causa de enfermedad endógena en pacientes debilitados
o en situación de alteración de la pared intestinal (peritonitis, sepsis, etc.), pero las
infecciones entéricas provocadas por este germen no son causadas por las cepas
que habitan normalmente el intestino, sino por líneas especialmente patógenas en
esta localización (Nataro y Kaper, 1998, Tabla 2), que se transmiten por vía fecal-
oral de persona a persona o a través del agua y alimentos, y que pasaremos a
describir. Las características de las afecciones que producen se presentan
comparativamente en la Tabla 3. En los gráficos 1 y 2 se muestra la frecuencia de
estos gérmenes como agentes de enteritis.
TABLA 1.
CARACTERISTICAS GENERALES DE E. coli
Morfología y tinción Bacilos Gram -
Movilidad (+) Peritricos
Relación con el O2 Aerobios – Anaerobios Facultativos
Requerimientos nutricionales No exigentes
Medio OF F
Catalasa +
Oxidasa -
Nitratos a nitritos +
Glucosa + AG
Lactosa (+) AG
Arabinosa + AG
RM +
VP -
KCN -
Citrato -
Acetato +
Ureasa -
H2S -
Fenilalanina -
Indol +
Lisina decarboxilasa (+)
(+) = amplia mayoría de cepas positivas
50

3. TABLA 2.
ESCHERICHIA COLI
Patógeno entérico
> Enterotoxigénicos (ETEC)
> Enteropatógenos clásicos (EPEC)
> Enteroinvasores (EIEC)
> Productores de toxina de Shiga STX (STEC)
> Enteroagregativos (EAEC)
TABLA 3. TOXIINFECCIONES ALIMENTARIAS PRODUCIDAS POR E. coli
PATOGENO ENTERICO
Tiempo
Virotipo de Incu- Vómitos Cólicos Diarrea Fiebre
bación
ETEC
y 12 –72 h +/- + Líquida -
EPEC
Líquida
EIEC 12 –72 h +/- + o +
Inflamatoria
Líquida
EAEC 12 – 72 h +/- + o +/-
Mucosa
STEC
O 72–120 h - + Con sangre -/(+)
VTEC
51

4. GRAFICO 1.
PATOGENOS ASOCIADOS CON DIARREA INFANTIL
1990/1994 n=224 niños
90 88
80
70
60
50
42
40
30
20 19 19 16
10 8 7 5 3 1 1
0
GRAFICO 2.
PATOGENOS ASOCIADOS CON DIARREA INFANTIL
1997/2000 n = 112 niños
45 41 42
40
35
30
25
20
20
15 11
11
10 8
6 5
3
5
0
52

5. b- E. coli como patógeno intestinal.
EPEC y STEC. Epidemiología
Las cepas de Escherichia coli patógeno entérico, y en particular los
enteropatógenos clásicos (EPEC) son la causa principal de diarrea en los países
pobres, y llevan a la muerte de cerca de un millón de niños por año.
También son en nuestro medio las bacterias más frecuentemente asociadas
con diarrea infantil. Ello es así tanto si se examinan los procesos agudos como los
persistentes, si se estudia la situación en la comunidad o en niños hospitalizados.
Nuestros estudios etiológicos en los últimos 15 años (1987, 1990-94 y 1997-2000)
señalan esta frecuencia, que es similar en otros países de la región. (Montano y
col, 1991; Gadea y col., 1998; Ferrari y col.,1998; Torres y col., 2001)
Los serogrupos O:111, O:119 y O:55 son los más comúnmente aislados
localmente en el conjunto de los cultivos EPEC. Otros serogrupos, como O:142,
O:26, O:126, O:86 , etc., son identificados en forma más esporádica.
Los pacientes afectados por estos gérmenes son habitualmente niños de
nivel socio-económico deficitario, usuarios de servicios públicos de Salud. EPEC
afecta especialmente a niños menores de dos años y, dado que la dosis infectante
estimada para esta edad es reducida (aunque no conocida con precisión) se
transmite habitualmente por vía fecal-oral, a través de manos contaminadas,
fomites, alimentos, etc., a partir de enfermos, infectados inaparentes o
convalescientes que pueden excretar gérmenes por hasta 2 semanas. Estas
bacterias son sin embargo capaces de afectar, con menos frecuencia, a niños
mayores o adultos, y de provocar brotes de ETA tipo gastroenteritis con diarrea
líquida no inflamatoria, por consumo en común de alimentos con altos inóculos de
microorganismos (108 a 1010). Estos episodios pueden ser revisados en la
literatura internacional (Costin y col., 1964; Viljanen y col., 1990), pero no han sido
identificados en nuestro país hasta el momento.
Un virotipo especial de E. coli, capaz de producir toxinas similares a la
toxina de Shiga, ha sido recientemente renominado STEC (por Shiga Toxin E. coli,
es decir, E. coli productor de toxina de Shiga) y se considera causante de
patología grave, en especial en niños, como la colitis hemorrágica (CH) y el
Síndrome Urémico Hemolítico (SUH) (Paton y col. 1998; Miliwebsky y col. 1999).
El reconocimiento de STEC como una clase diferente dentro de los E. coli
patógenos entéricos resultó de 2 observaciones epidemiológicas claves. La
primera ocurrió en 1983 durante la investigación de brotes de enfermedad
intestinal caracterizados por dolor abdominal severo y diarrea acuosa seguida por
diarrea con sangre. Esta enfermedad se asoció al consumo de hamburguesas
poco cocidas en restoranes de comidas rápidas. En los cultivos de materias
fecales de los pacientes estudiados se encontró E. coli O157:H7. (Wells y col.
1983). La segunda observación fue informada en 1985, cuando se publicó la
asociación de casos esporádicos de Síndrome Urémico Hemolítico con la
presencia de citotoxinas libres en materias fecales y aislamiento de VTEC (E. coli
verotóxico, productor de toxina activa sobre células Vero) de las heces de estos
pacientes (Karmali et al, 1985).
53

6. Los estudios de brotes y casos esporádicos de infección por STEC (VTEC)
mostraron que el espectro de manifestaciones clínicas incluye la infección
asintomática, la diarrea líquida, la diarrea con sangre, y complicaciones graves
como la CH, el SUH y el púrpura trombótico trombocitopénico PTT (Karmali,
1989). La colitis hemorrágica se manifiesta por dolor abdominal y diarrea acuosa
seguida de diarrea con sangre que se asemeja a una hemorragia digestiva baja,
que se confunde y a veces se asocia con invaginación intestinal, y que cursa
generalmente sin fiebre, sin elementos inflamatorios abundantes (leucocitos
fecales) y con imágenes radiológicas características.
El SUH está definido por la tríada: anemia hemolítica, trombocitopenia y
falla renal aguda, precedidas habitualmente por diarrea con sangre. Es una
enfermedad sobre todo infantil, que aparece como casos esporádicos o brotes,
frecuente en el Río de la Plata, especialmente en Argentina (Gianantonio y col.
1973; Elliott y col., 2001)
La dosis infectante de STEC es reducida, de pocos cientos de gérmenes
casi como en Shigella, y es frecuente la transmisión de persona a persona como
en la infección por EPEC del lactante (Rivas et al. 1999), pero los animales,
especialmente los bovinos, son considerados el reservorio más importante de
VTEC, y el origen habitual de los brotes en el mundo. Los alimentos o
subproductos animales (carne mal cocida o manipulada, agua, leche o jugos
contaminados con heces animales) son los vehículos de transmisión al ser
humano más frecuentes. La información precisa sobre la distribución y
características de las infecciones humanas por STEC y sobre las variantes
regionalmente prevalentes son de gran valor como guía para el control de calidad
de los alimentos (Shinagawa y col. 2000; Chinen et al., 2001; Breuer y col. 2001;
Olsen et al. 2002)
La notificación del SUH no ha sido obligatoria en Uruguay hasta el presente
año 2002. No obstante, estudios conjuntos realizados en años recientes por
microbiólogos y pediatras permiten estimar que su incidencia se aproxima a
5/100.000 niños menores de 5 años (unos 15 casos nuevos por año). No se han
registrado brotes epidémicos. La enfermedad ocurre raramente en los meses de
invierno, y se reconoce con máxima frecuencia de noviembre a marzo.
La padecen niños que en promedio han tenido una edad de 11 meses, de
nivel socio-económico aceptable y estado nutricional normal, que viven
habitualmente en poblaciones chicas del Interior o zona suburbana de Montevideo,
pero no en zonas rurales. Desarrollan en general una enfermedad diarreica aguda,
frecuentemente con sangre (Figura 1), seguida de síntomas y signos de SUH. Son
derivados habitualmente a los servicios pediátricos de Montevideo donde se
cuenta con cuidados intensivos y atención nefrológica. Los signos y síntomas más
comunes de la misma son los de afectación hematológica, renal y del sistema
nervioso central (Figura 2). Se requiere diálisis en más de la mitad de los casos, y
más de 4 cada 5 pacientes evolucionan a la recuperación completa. Pueden
persistir hipertensión arterial, alteraciones neurológicas o pueden quedar secuelas
importantes en el parénquima renal, que exigen diálisis o transplante. Se reconoce
actualmente la importancia del seguimiento prolongado de los pacientes, por la
posible progresión en el largo plazo de las lesiones. La muerte es un evento raro
durante la fase aguda del padecimiento. La hemos comprobado en uno de 32
niños estudiados localmente con esta patología.
54

7. La prevención basada en el conocimiento epidemiológico y la educación
juega un papel primordial en el control de estas infecciones. En el manejo del
paciente, la antibioterapia es de dudoso valor , y puede favorecer la progresión de
la infección, cuando es realizada con cotrimoxazol.
ANTECEDENTES
de 25 casos de SU H 1989/95
2 2
4
17
DIARREA C/SANGRE
DIARREA S/SANGRE
OT ROS
SIN ANT ECEDENT ES
FIGURA 1.
SIGNOS Y SINTOMAS
en 25 niños con SUH 1989/95
12 25
11
14
12 19 ANEMIA
OLIGOANURIA
CONVULSIONES
EDEMAS
DNS-COMA
HTA
FIGURA 2.
55

8. EPEC y STEC. Características moleculares y patogenia.
Estos 2 tipos patogénicos de E. coli comparten algunos atributos de
virulencia, y poseen características diferenciales que explican sus propiedades
patogénicas diferentes.
Las cepas de EPEC no producen enterotoxinas clásicas (enterotoxina
termolábil LT, o termoestable ST) y muestran invasión de células eucariotas con
menor intensidad y frecuencia que Shigella y E.coli enteroinvasor (EIEC).
Producen en el intestino proximal lesiones de tipo " attaching and effacing" (AE,
fijación y borramiento), caracterizadas por contacto íntimo con los enterocitos,
alteración secundaria de su citoesqueleto, borramiento de sus microvellosidades
superficiales con formación de pedestales, y modificación de sus flujos de agua e
iones. Genes cromosómicos y plasmídicos codifican los productos que intervienen
en estas lesiones (Donnenberg, 1999 y 2000).
La primera etapa patogénica es la formación de microcolonias sobre la
superficie del enterocito, proceso reconocido "in vitro" como adherencia localizada
(LA) en cultivo de células Hep-2 o Hela. El fenómeno LA está mediado por el
bundle-forming-pilus (BFP), fimbria tipo IV que es similar en cuanto a estructura y
secuencia aminoacídica a los pili TCP de Vibrio cholerae. Si bien BFP no es
esencial para las lesiones de tipo AE, es responsable de la adherencia inicial a las
células eucariotas.
El gen bfpA está localizado en un plásmido de alto peso molecular (50-60
MDa) denominado EPEC adherence-factor (EAF).
Los genes necesarios para la formación de lesiones de tipo AE por EPEC
están contenidos dentro de una "isla de patogenicidad" cromosómica de 35-kb
llamada locus of enterocyte effacement (LEE). Este "cassette" genético es muy
similar en organización y secuencias a otros hallados en posición cromosómica o
plasmídica en diversos patógenos entéricos como Salmonella, Shigella o Yersinia.
Varias de estas "islas" incluyen genomas de fagos, o codifican receptores para
bacteriófagos, que pueden a su vez codificar factores de virulencia. En EPEC,
LEE incluye los genes esp, esc, sep, eae, tir y otros, que codifican las proteínas
bacterianas EspA, EspB, EspD y varias otras, la regulación de su producción y los
sistemas de secreción o translocación de las mismas. La expresión de estas
proteínas es máxima a 37°C y en condiciones similares a las encontradas en el
tubo digestivo, lo que sugiere que están vinculadas a la virulencia de estas cepas.
Ellas son en su mayoría transferidas al exterior bacteriano por un sistema de
secreción tipo III (mediado por chaperonas y asociado al contacto o proximidad
entre bacterias y células eucariotas) codificado por los genes esc y sep. Los
sistemas de secreción tipo III son reconocidos por su importante papel en la
patogenia de otras infecciones causadas por bacterias Gram negativas, como
Yersinia enterocolitica (Hueck, 1998; Hartland y col., 2000)
Algunas de las proteínas codificadas por LEE y exportadas fuera de la
membrana son secretadas al exterior celular y operan en la superficie epitelial;
otras forman estructuras o puentes proteicos que vinculan la célula procariota y la
eucariota, y otras por fin son translocadas al interior de las células epiteliales a
través de esos puentes recientemente descritos. La translocación de estas
proteínas es esencial para la traducción de señales al interior de la célula
eucariota, aunque su rol en la patogénesis no está totalmente definido. Ellas
56

9. promueven un contacto íntimo entre la bacteria y la célula huésped. La intimina,
una proteína de membrana externa de 94-kDa., codificada por el gen eae, se une
a una proteína de 90 kDa. localizada en la membrana de la célula eucariota. Este
receptor es en realidad de origen bacteriano y se denomina Tir (Translocated
intimin receptor). Tir es translocada a partir de la bacteria a la membrana de la
célula huésped, donde es fosforilada en uno o más residuos de tirosina y funciona
como receptor para la intimina. La intimina purificada también se une a ß 1
integrinas, lo que sugiere que puede fijarse a más de un receptor sobre la célula
epitelial. Aunque las integrinas no están presentes en la superficie apical de los
enterocitos, sí se encuentran en la superficie apical de las células M que recubren
las placas de Peyer.
De esta asociación EPEC-células epiteliales, y en especial Tir-intimina
resulta una serie de cambios; el más fuerte ocurre en la estructura celular con la
formación de los pedestales de actina. Tir fosforilada y unida a intimina se fija a la
proteína celular Nck, y ésta a su vez recluta la actividad de las proteínas
integrantes de la familia vinculada al Síndrome de Wiscott-Aldrich (WASP), las
cuales a su vez activan el complejo Arp2/3, estimulando la formación de
conglomerados de actina, y la polimerización de la misma en filamentos que se
organizan determinando el borramiento de las microvellosidades y la formación de
pedestales que sostienen las bacterias adheridas y ligadas al citoesqueleto
(Daniell y col., 2001; Gruenheid y col., 2001; DeVinney y col, 2001)
Secundariamente se producen alteraciones de los niveles intracelulares de
inositol-fosfato, con alteración de los canales iónicos y modificación de los niveles
de calcio, que también parecen jugar un papel en la patogenia de la enteritis por
EPEC. Las células Hep-2 infectadas con EPEC muestran elevaciones
significativas de los niveles intracelulares de Ca++; a su vez cuando los niveles
intracelulares se mantienen constantes luego de la infección se evita o retarda la
formación de lesiones AE (Tabla 4).
El estudio molecular de nuestras cepas locales EPEC ha mostrado que la
casi totalidad de los cultivos O55, O119 y O111 son eae y bfp positivos en PCR.
La asociación es menos estrecha en otros serogrupos, pero en conjunto confirma
la utilidad del estudio antigénico por aglutinación para la identificación
inicial de estas bacterias (Tabla 5). Como peculiaridad significativa,
debemos mencionar que en la última década, muchos de estos cultivos han
revelado ser resistentes a múltiples antimicrobianos, e incluso en algunos casos a
cefalosporinas de tercera generación por producción de beta-lactamasas de
espectro expandido de tipo PER-2 (Varela y col. 2001).
Las cepas STEC o VTEC son un grupo heterogéneo de líneas celulares de
E. coli capaces de producir verotoxinas, es decir citotoxinas (toxina de Shiga y sus
variantes) activas sobre células Vero de riñón de mono, según observación
original de Konowalchuk y col. en 1977. Las cepas STEC tanto de origen humano
como animal pertenecen a un amplio espectro de serotipos O:H y se ha descrito
la producción de VTs (verotoxinas) en más de 40 serogrupos. El serotipo O157:H7
es el más frecuentemente aislado en casos de CH y SUH en U.S.A. y en otros
países desarrollados. Los E.coli de este serogrupo, a diferencia del resto, no
utilizan habitualmente el sorbitol; por lo tanto son fáciles de reconocer en medios
sólidos que contienen ese azúcar, como el agar MacConkey sorbitol.
57

10. STEC resiste la acidez gástrica, ingresa al intestino y adhiere a las células
del colon, a diferencia de EPEC, que lo hace en el delgado. Se atribuye esta
característica diferencial a la presencia de adhesinas fimbriales o de membrana
distintas a las de EPEC (y aún en estudio), y a las diferencias de composición de
las proteínas responsables de los fenómenos A/E de fijación y borramiento, que
son inducidos por estos gérmenes de modo similar a los enteropatógenos
clásicos.
Las cepas VTEC producen enterohemolisinas, proteasas y otros productos
tóxicos. El mayor atributo de virulencia, y la característica que define a este
virotipo, es la producción ya mencionada de citotoxinas STX o VT. Las
Verotoxinas son una familia de citotoxinas activas sobre distintas líneas celulares,
relacionadas antigénica y funcionalmente con la toxina de Shiga producida por
cepas de Shigella dysenteriae. Pertenecen a 2 grupos antigénicos diferentes: el
grupo 1 incluye a las VTs neutralizadas por anticuerpos anti toxina de Shiga; el
grupo 2 incluye aquellas STX que no son neutralizadas por dicho antisuero.
Al igual que otras toxinas bacterianas de naturaleza proteica, las STX están
formadas por 2 subunidades: una subunidad A (activa) y cinco subunidades B
(binding), responsables de la unión de la toxina con su receptor funcional. Los
receptores de STX en las células eucariotas sensibles a su acción citotóxica son
glicolípidos complejos como Gb3 o Gb4. Una vez unidas al receptor funcional, las
VTs son internalizadas por endocitosis y translocadas al citoplasma de la célula,
donde la subunidad A es clivada en 2 fragmentos, A1 y A2. El fragmento A1 es
transportado en sentido inverso en el aparato de Golgi y alcanza su sitio blanco
que es el ribosoma. La toxina cliva un residuo adenina de la unidad ribosómica
28S, produciendo la inhibición del factor de elongación 1, que es responsable de la
inhibición de la síntesis proteica en la célula blanco. Las verotoxinas son
sumamente activas también sobre los ribosomas bacterianos, pero no tienen
acceso normalmente a las células procariotas (Suh y col., 1998).
Estas citotoxinas son sintetizadas en la luz intestinal por STEC. Los
gérmenes no ingresan a las células epiteliales ni al medio interno. Las toxinas, en
cambio, son transportadas a través de las células epiteliales del intestino, que no
poseen receptores funcionales en cantidad significativa, promueven la secreción
por estas y otras células de Interleuquina 8 y otras citoquinas, promueven el aflujo
de polimorfonucleares y otros fenómenos inflamatorios, y ejercen su efecto tóxico
sobre las células endoteliales de la microvasculatura intestinal y sistémica, rica en
receptores específicos. STX 2 y sus variantes, principales protagonistas de los
casos de SUH, se fijan pobremente sobre los endoteliocitos entéricos, pero tienen
una capacidad tóxica mucho mayor que STX1, capacidad que se expresa a
distancia sobre otros parénquimas como el renal o el neural, ricos también en
receptores. Se cree actualmente que las STX son transportadas en la sangre y
llegan a los tejidos blanco adhiriendo a receptores singulares de los leucocitos
neutrófilos que operan como transportadores de estas proteínas tóxicas (Jacewicz
y col., 1999; Thorpe y col., 1999; Hurley y col., 1999; Stephan y col., 1999).
Las islas de patogenicidad LEE de STEC son similares a las de EPEC, pero
contienen decenas de genes adicionales, que incluyen los correspondientes a
fagos temperados que codifican la síntesis de las citotoxinas características:
STX1, STX2, sus variantes o ambos tipos. Las secuencias de los genes comunes
a EPEC y STEC son diferentes, sobre todo cuando codifican productos
58

11. patogénicos que intervienen en interacciones de alteración y defensa específica
con el huésped, como la intimina. Se interpreta que las LEE de STEC derivan de
las de EPEC, por incorporación y recombinación horizontal de extensos
segmentos, bajo la presión selectiva de esas interacciones. Se han encontrado
cepas de EPEC O55 genéticamente muy similares a otras de O157, e incluso
portadoras de genes fágicos incompletos o circunstancialmente no expresados
(Perna y col., 1998; Elliot y col., 2000). Ver Tabla 5.
En nuestro medio, la investigación sobre células Vero de toxinas Shiga
libres en materias fecales, y los ensayos de amplificación pool PCR y de Southern
Blot realizados sobre coprocultivos primarios (Tabla 5) han revelado infección por
STEC en hasta 50% de los casos de SUH. En una primera etapa, 1989-90,
investigamos E. coli O157 con resultado negativo, y verotoxicidad en materias
fecales, que fue positiva en 4 de 11 casos. En un segundo período, 1994-96,
disponiendo de medios más avanzados (PCR, sondas de ADN), detectamos
infección por STEC en la mitad de los casos, pero fue igualmente negativa la
búsqueda de E. coli O157. En el período presente, con mejores recursos y
organización, y con un programa de estudio precoz de los niños en etapa de
diarrea con sangre, estamos logrando certificar la identidad de los gérmenes
responsables de esta afección, a pesar del intenso tratamiento antimicrobiano a
que son sometidos estos niños, que interfiere habitualmente con la recuperación
del germen causal. En uno de los casos el germen STEC identificado fue una cepa
de E. coli sorbitol positiva y lisina negativa, serotipo O111:H-, productora de
VT1,VT2 y enterohemolisina, eae+ y ampliamente sensible a los antibióticos. En
otros casos de SUH con aislamiento positivo, se trataba de variantes de E. coli
O26 y O145, sensibles, sorbitol, lactosa y lisina positivas, eae+ y también
formadoras de citotoxinas. El serogrupo O157 ha sido aislado sólo una vez en
nuestro país, de un caso reciente de SUH.
59

12. TABLA 4. FACTORES DE VIRULENCIA DE VIROTIPOS DE E. coli PATÓGENO
ENTERICO
STEC EPEC ETEC EIEC EAEC
Adhesinas + de membrana ++ BFP LA ++ Fimbriales + de membrana + Fimbrial
o fimbrial factores de
colonización
Efecto A/E (efecto como
Mediadores proteicos
++ (Colon) ++ (delgado) Shigella, mediadores
proteicos)
Hemolisina ++ LT y ST +
Enterotoxinas Proteasas
++ de Shiga
Citotoxinas efecto sistémico
+ mucosa
Invasividad (+)
Inducción de (+) + /+
inflamación
Area genética de LEE LEE Isla de Genes
patogenicidad Cromosómica y Cromosómica y Genes patogenicidad cromosómicos y
fágica bfp plasmídica plasmídicos plasmídica plasmídicos
Plásmido(s) de ++ ++ ++ (uno o varios) ++ (220Kb) +
virulencia
LPS O:111 O:111 Muchos: (O:128, O:124 Varios: (O:8,
(antígenos O) O:26 O:55 O:51, O:104, O:29 O:15, O:78,
(O:157) O:119. Otros etc.) O:89)
60

13. Otros virotipos de E. coli como causa de ETA. ETEC, EIEC, EAEC.
ETEC (E. coli enterotoxigénico) es un tipo patogénico de esta especie que
agrupa cepas capaces de producir enterotoxinas proteicas termolábiles (LT) o
termoestables (ST), las cuales no se ingieren preformadas ni ingresan al medio
interno, sino que se forman y ejercen su acción localmente sobre la mucosa
intestinal, promoviendo hipersecreción de agua y electrolitos. La toxina lábil tiene
una estructura y una función muy similares a la toxina de Vibrio cholerae; ST es un
pequeño polipéptido de mayor jerarquía como factor patogénico, dado que son
principalmente las cepas productoras de ST, o de LT y ST, pero no las que
producen sólo LT las que se asocian con alteraciones intestinales (Reis y col,
1982). ETEC se localiza sobre las células epiteliales del intestino delgado por
medio de fimbrias proteicas de diversa composición antigénica y estructural, y allí
produce sus toxinas que adhieren a receptores celulares, ingresan a los
epiteliocitos y modifican su función dando lugar a una diarrea líquida, sin fiebre ni
inflamación de la mucosa.
Tanto los genes responsables de la producción de toxinas como los que
codifican las adhesinas bacterianas están localizados sobre plásmidos
transferibles, por lo cual esta variante patogénica de E. coli incluye a numerosos
serotipos que han sido capaces de incorporar esos componentes del genoma
procariota (Tabla 4).
ETEC es agente de diarrea aguda del niño en regiones pobres, y también
de enfermedad esporádica o epidémica de origen alimentario, que los
microbiólogos del hemisferio Norte llaman diarrea del viajero. En cualquier caso,
las dosis infectantes son relativamente altas, y los vehículos habituales de
infección son el agua y los alimentos contaminados que permiten la sobrevida y
multiplicación de los gérmenes.
En nuestro país, ETEC es el virotipo de E. coli que sigue en frecuencia a
EPEC como agente de diarrea aguda en los niños. No ha sido adecuadamente
investigado como causante de casos o brotes de ETA. Su investigación requiere la
demostración en las cepas de genes codificantes de toxinas (por PCR o sondas
génicas) o de las enterotoxinas por ELISA (Svennerholm y col., 1985). Ver tabla 5.
EIEC (E. coli enteroinvasor) es una variante patogénica común en países
vecinos, especialmente Brasil, pero aislada pocas veces en nuestro país pese a la
vigilancia sistemática de muchos años. Producen infección por transmisión
persona a persona, y también brotes de origen alimentario o hídrico. Se trata de
cepas metabólicamente muy similares a Shigella (habitualmente lactosa negativos
o tardíos, anaerogénicos, inmóviles, lisina negativos: Silva y col., 1980)
poseedoras como Shigella de un gran plásmido de virulencia (Lan y col. 2001) y
capaces de provocar diarrea líquida o inflamatoria, aunque en dosis infectivas
significativamente mayores, del orden de 106. Pertenecen a ciertos serogrupos
característicos, lo que junto a sus propiedades metabólicas típicas permite
identificarlos (Tabla 4). Localmente hemos producido antisueros para el
diagnóstico de EIEC por procedimientos de aglutinación y por Elisa dirigido a sus
proteínas de membrana externa características (Tabla 5). Hemos obtenido
aislamientos de cepas O124 y O29, en niños con diarrea aguda.
61

14. EAEC (E.coli enteroagregativo) es un conjunto de cepas de esta especie
originalmente agrupadas por su modo peculiar de adherencia entre sí y a células
eucariotas en cultivo, según observaciones originales de Craviotto, Scaletsky y
Nataro (Mathewson y Cravioto, 1989). Esta adherencia y la colonización del
intestino delgado por EAEC son mediadas por fimbrias codificadas en plásmidos
(Tabla 4). La detección mediante sondas marcadas o PCR de las secuencias de
estas adhesinas, y la observación del patrón de fijación característico sobre
células Hep-2 son los métodos más útiles de identificación de estos cultivos (Tabla
5).
EAEC produce una reacción inflamatoria con formación de mucus y
segrega toxinas proteicas propias que contribuyen al daño epitelial (Okeke y
Nataro, 2001). El resultado es una diarrea líquida o mucosa, con escasa fiebre o
vómitos, que en muchos casos se vuelve persistente (de duración superior a 14
días), como ha sido descrito en niños de Brasil, de Méjico y de otras regiones
(Fang y col., 1995).
En nuestro país, nuestros estudios iniciales realizados con sondas
marcadas con digoxigenina y ensayos de PCR desarrollados en el Laboratorio de
Referencia de E. coli en Lugo, España, revelan la presencia de estos gérmenes en
algunos casos de gastroenteritis infantil. Los datos requieren todavía confirmación
y organización, pero muestran que el grupo microbiano merece atención
localmente.
EAEC ha sido reconocido como causa también de "diarrea del viajero"
(Adachi y col., 2001) y de brotes de enfermedad de origen alimentario (Smith y
col., 1994), pero estos aspectos no han sido explorados todavía en Uruguay.
c- Las perspectivas
La jerarquía conocida o sospechada de estos patógenos en nuestro medio
impone profundizar su estudio.
Es importante determinar la distribución en los tipos patogénicos
principales de los distintos atributos de virulencia mencionados, sus variantes
genéticas y la posible naturaleza clonal de los aislamientos según serotipos o
lapsos identificables. Interesa también conocer las vinculaciones entre esas
variantes genéticas y las características de la población huésped, su nivel de vida,
higiene y salud, y la presencia de anticuerpos detectables en los distintos grupos
humanos.
En cuanto a la epidemiología de las toxiinfecciones alimentarias, se
requiere adelantar varios pasos en la identificación de este grupo de agentes
etiológicos. Se trata de saber si los "coliformes" asociados con algunos brotes
corresponden a cepas de E. coli patógeno entérico, y de avanzar en el
conocimiento de sus características y distribución. Para esto es necesario poner
en juego una metodología compleja de laboratorio que sólo puede implementarse
localmente mediante el esfuerzo cooperativo de personas e instituciones, en el
marco del convenio existente entre la Facultad de Medicina y el Ministerio de
Salud Pública, y de la colaboración intrauniversitaria.
62

15. Identificación de Virotipos E. coli
E. coli enteropatógeno (EPEC)
*Serotipificación
*PCR para genes bfp, eae
E. coli enterotoxigénico (ETEC)
*Elisa para toxinas LT y ST
*PCR o sondas
E. coli productor de tox. Shiga (STEC)
*Fermentación del sorbitol y serología
*PCR pool o de barrido
*Verotoxicidad de filtrados fecales
*Elisa o PCR de colonias, confirmatorio
*Antitoxinas en suero por neutralización
E. coli enteroinvasor (EIEC)
*Bioquímicas, serogrupo
*Confirmación por Elisa o Sérény
E. coli enteroagregativo (EAEC)
*Sondas de DNA-digoxigenina
TABLA 5.
d- Referencias bibliográficas
Adachi JA, Jiang ZD, Mathewson JJ, Verenkar MP, Thompson S, Martínez-
Sandoval F, Steffen R, Ericsson CD, DuPont HL. Enteroaggregative Escherichia
coli as a major etiologic agent in traveler's diarrhea in 3 regions of the world. Clin.
Infect. Dis. 32: 1706-1709, 2001.
Breuer T, Benkel DH, Shepiro RL, Hall WN, Winnett MM, Linn MJ, Neimann J,
Barrett TJ, Dietrich S, Downes FP, Toney DM, Pearson JL, Rolka H, Slutsker L,
Griffin PM. A multistate outbreak of Escherichia coli O157:H7 infections linked to
63

16. alfalfa sprouts grown from contaminated seeds. Emerg. Infect. Dis. 7: 977-982,
2001.
Costin ID, Voiculescu D, Gorcea V. An outbreak of food poisoning in adults
associated with Escherichia coli serotype O86:B7:H34. Pathol. Microbiol. 27: 68-
78, 1964.
Chinen I, Tanaro JD, Miliwebsky E, Lound LH, Chillemi G, Ledri S, Baschkier A,
Scarpin M, Manfredi E, Rivas M. Isolation and characterization of Escherichia coli
O157:H7 from retail meats in Argentina. J. Food Prot. 64: 1346-1351, 2001.
Daniell S.J, Delahay RM, Shaw RK, Hartland EL, Pallen MJ, Booy F, Ebel F,
Knutton S, Frankel G. Coiled-coil domain of enteropathogenic E.coli Type III
secreted protein EspD is involved in EspA filament-mediated cell attachment and
hemolysis. Infect. Immun. 69: 4055-4064, 2001.
DeVinney R, Puente JL, Gauthier A, Goosney D, Finlay BB. Enterohaemorrhagic
and enteropathogenic E. coli use a different Tir-based mechanism for pedestal
formation. Mol. Microbiol. 41: 1445-1458, 2001.
Donnenberg MS. Interactions between enteropathogenic Escherichia coli and
epithelial cells. Clin. Infect. Dis. 28(3): 451-455, 1999.
Donnenberg MS. Pathogenic strategies of enteric bacteria. Nature 406: 768-774
2000.
Drasar BS, Hill MJ. Human intestinal flora. Academic Press, London, UK., 1974.
Elliott SJ, Sperandio V, Giron JA, Shin S, Mellies JL, Wainwright L, Hutcheson SW,
McDaniel TK, Kaper JB. The locus of enterocyte effacement (LEE)-encoded
regulator controls expression of both LEE- and non-LEE-encoded virulence factors
in enteropathogenic and enterohemorrhagic Escherichia coli. Infect Immun. 68:
6115-26, 2000.
Elliott EJ, Robins-Browne RM, O´Loughlin EV, Bennett-Wood V, Bourke J,
Henning P, Hogg GG, Knight J, Powell H, Redmond D. Nationwide study of
haemolytic uraemic syndrome: clinical, microbiological, and epidemiological
features. Arch. Dis. Child. 85:125-131, 2001.
Ewing WH. Edwards and Ewing´s Identification of Enterobacteriaceae. 4th. Edition,
Elsevier, 1985.
Fang GD, Lima AAM, Martins CV, Nataro JP, Guerrant RL. Etiology and
epidemiology of persistent diarrhea in northeastern Brazil: a hospital-based,
prospective, case control study. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 21: 137-144, 1996.
64

17. Ferrari AM, Pírez MC, Schelotto F, Montano A, Algorta G. Enfermedades
diarreicas en pediatría. Tendencias n° 12, pp 11-17, Abril 1998.
Gadea P, Varela G, Betancor L, Grotiuz G, Blanco JE, Sirok A, Vignoli R, Blanco
M, Blanco J, Schelotto F. E. coli en infecciones intestinales de niños:
Caracterización de las cepas involucradas y optimización de su estudio. 4to.
Encuentro Nacional de Microbiólogos. Instituto de Higiene, Montevideo, Noviembre
de 1998.
Gianantonio CA, Vitacco M, Mendilaharzu F, Gallo GE, Sojo ET. The hemolytic-
uremic syndrome. Nephron 11: 174-192, 1973
Gruenheid S, DeVinney R, Bladt F, Goosney D, Gelkop S, Gish GD, Pawson T,
Finlay BB. Enteropathogenic E. coli Tir binds Nck to initiate actin pedestal
formation in host cells. Nat. Cell Biol. 3: 856-859, 2001.
Hartland EL, Daniell SJ, Delahay RM, Neves BC, Wallis T, Shaw RK, Hale C,
Knutton S, Frankel G. The type III protein translocation system of enteropathogenic
Escherichia coli involves EspA-EspB protein interactions. Mol. Microbiol. 35: 1483-
1492, 2000.
Hueck, C.J. Type III protein secretion systems in bacterial pathogens of animals
and plants. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62: 379-433, 1998.
Hurley BP, Jacewicz M, Thorpe CM, Lincicome LL, King AJ, Keusch GT, Acheson
DWK. Shiga Toxins 1 and 2 translocate differently across polarized intestinal
epithelial cells. Infect. Immun. 67: 6670-6677, 1999.
Jacewicz MS, Acheson DWK, Binion DG, West GA, Lincicome LL, Fiocchi C,
Keusch GT. Responses of human intestinal microvascular endothelial cells to
Shiga toxins 1 and 2 and pathogenesis of Hemorrhagic Colitis. Infect. Immun. 67:
1439-1444, 1999.
Karmali MA, Petric M, Lim C, Fleming PC, Arbus GS, Lior H. The association
between idiopathic hemolytic uremic syndrome and infection by verotoxin-
producing Escherichia coli. J Infect Dis.151: 775-82, 1985.
Karmali MA. Infection by verotoxin-producing E. coli. Clin. Microbiol. Rev. 2: 15-38,
1989.
Konowalchuk J, Speirs J, Stavric S. Vero response to a cytotoxin of E. coli. Infect.
Immun. 18: 775-779, 1977.
Lan R, Lumb B, Ryan D, Reeves PR. Molecular evolution of large virulence
plasmid in Shigella clones and enteroinvasive Escherichia coli.
Infect. Immun. 69: 6303-9, 2001.
65

18. Mathewson J, Cravioto A. Hep-2 cell adherence as assay for virulence among
diarrheagenic E. coli. J. Infect. Dis. 159: 1057-1060, 1989.
Miliwebsky ES, Balbi L, Gómez D, Wainsztein R, Cueto Rúa M, Roldán C, Calleti
M, Leardini NA, Baschkier A, Chillemi GM, Rivas M. Síndrome urémico hemolítico
en niños de Argentina: asociación con la infección por Escherichia coli productor
de toxina Shiga. Bioquímica y Patología Clínica 63: 113-121, 1999.
Montano A, Algorta G, Mendez V, Murillo N, Pirez C, Schelotto F, Zanetta E,
Maglione R, Chiparelli H, Palacios R, Varela G, Acuña AM, Etorena P, Gómez M. y
col. Diarrea aguda en la Comunidad. Informe de investigación financiada por CIID,
Canada. (N°3-P-87-0323), 1991.
Nataro JP, Kaper JB. Diarrheagenic Escherichia coli. Clin. Microbiol. Rev. 11: 142-
201, 1998.
Neidhardt FC. Escherichia coli and Salmonella: cellular and molecular Biology. 2nd
edition. ASM Press, Washington, 1999.
Okeke IN, Nataro JP. Enteroaggregative Escherichia coli. Lancet Infect. Dis. 1(5):
304-313, Dec. 2001.
Olsen SJ, Miller G, Breuer T, Kennedy M, Higgins C, Walford J, McKee G, Fox K,
Bibb W, Mead P. A waterborne outbreak of Escherichia coli O157:H7 infections
and hemolytic uremic syndrome: implications for rural water systems. Emerg.
Infect. Dis. 8: 370-374, 2002.
Paton JC, Paton AW. Pathogenesis and diagnosis of Shiga Toxin producing E. coli
infections. Clin. Microbiol. Rev. 11: 450-479, 1998.
Perna NT, George F. Mayhew GF, Pósfai G, Elliott S, Donnenberg MS, Kaper JB,
Blattner FR. Molecular evolution of a pathogenicity island from Entero-hemorrhagic
Escherichia coli O157:H7 Infect. Immun. 66: 3810-3817, 1998.
Reis MH, Guth BE, Gomes TAT, Murahovschi J, Trabulsi LR. Frequency of
Escherichia coli strains producing heat-labile toxin or heat-stable toxin or both in
children with and without diarrhea in Sao Paulo. J. Clin. Microbiol. 15: 1062-1064,
1982.
Rivas M, Voyer L, Tous M, De Mena MF, Leardini N, Wainsztein R, Callejo R,
Quadri V, Corti S, Prado V. Verocytotoxin-producing E. coli infection in family
members of children with hemolytic-uremic syndrome. Medicina (B.Aires) 56: 119-
125, 1999.
66

19. Silva M, Toledo MRF, Trabulsi LR. Biochemical and cultural characteristics of
invasive E. coli. J. Clin. Microbiol. 11: 441-444, 1980.
Shinagawa K, Kanehira M, Omoe K, Matsuda I, Hu D, Widiasih DA, Sugii S.
Frequency of Shiga toxin-producing Escherichia coli in cattle at a breeding farm
and at a slaughterhouse in Japan. Vet. Microbiol. 76: 305-309, 2000.
Smith HR, Scotland SM, Willshaw GA, Rowe B, Cravioto A, Eslava C. Isolates of
Escherichia coli O44:H18 of diverse origin are enteroaggregative. J. Infect. Dis.
170: 1610-1613, 1994.
Stephan R, Untermann F. Virulence factors and phenotypical traits of Verotoxin-
producing Escherichia coli strains isolated from asymptomatic human carriers. J.
Clin. Microbiol. 37: 1570-1572, 1999.
Suh JK, Hovde CJ, Robertus JD. Shiga Toxin attacks bacterial ribosomes as
effectively as eucaryotic ribosomes. Biochemistry 37: 9394-9398, 1998.
Svennerholm AM, Lindblad M. GM1-ELISA method for demonstration of E. coli
heat-stable enterotoxin. FEMS Microbiology letters 30:1-6, 1985.
Thorpe CM, Hurley BP, Lincicome LL, Jacewicz MS, Keusch GT, Acheson, DWK.
Shiga Toxins stimulate secretion of interleukin-8 from intestinal epithelial cells.
Infect. Immun. 67: 5985-5993, 1999.
Torres ME, Pírez MC, Schelotto F, Varela G, Parodi V, Allende F, Falconi E,
Dell'Acqua L, Gaione P, Méndez MV, Ferrari AM, Montano A, Zanetta E, Acuña
AM, Chiparelli H, Ingold E. Etiology of children's diarrhea in Montevideo, Uruguay:
associated pathogens and unusual isolates. J. Clin. Microbiol. 39: 2134-2139,
2001.
Varela G, Vignoli R, Ingold E, Gadea P, Calvelo E, Grotiuz G, Sirok A, Del Monte
A, Mota MI, Schelotto F. Beta-lactamasa de espectro expandido (BLEE) tipo PER-
2 encontrada en cepas de Escherichia coli enteropatógeno (EPEC) involucradas
en un brote intrahospitalario de diarrea infantil. Presentado en el 5° Encuentro
Nacional de Microbiólogos. Sociedad Uruguaya de Microbiología. Montevideo, 30
de Noviembre de 2001. Libro de resúmenes, pág. 30.
Viljanen MKT, Peltola T, Junnila SYT, Olkkonen L, Järvinen H, Kuistila M,
Huovinen P. Outbreak of diarrhoea due to Escherichia coli O111:B4 in
schoolchildren and adults: association of Vi antigen-like reactivity. Lancet 336:
831-834, 1990.
67

20. Wells JG, Davis BR, Wachsmuth IK, Riley LW, Remis RS, Sokolow R, Morris GK.
Laboratory investigation of hemorrhagic colitis outbreaks associated with a rare
Escherichia coli serotype. J. Clin. Microbiol. 18: 512-520, 1983.
68