E. Coli Semi Completo.docx1 6y6c32

1. PRESENTACION. El Escherichia Coli es un bacilo gramnegativo de tamaño intermedio (0,3 a 1 x 1 a 6 µm), comensal, móvil por flagelos peritricos, no forma esporas y es anaerobio facultativo. Tiene unos requerimientos nutricionales sencillos: fermenta la glucosa, reduce los nitratos, es catalasa positiva y oxidasa negativo. Es el miembro más frecuente e importante del género Escherichia. Necesaria para el funcionamiento correcto del proceso digestivo, además de producir las vitaminas B y K Este microorganismo se asocia a múltiples enfermedades, incluida la gastroenteritis e infecciones extraintestinales forma parte de la flora normal del intestino del hombre y los animales de sangre caliente, constituyendo una de las especies más abundantes en esta localización. Las cepas de E. coli que provocan gastroenteritis se subdividen en cinco principales grupos siguientes. E. coli enterotoxigena (ECET), E. coli enterohemorragica (ECEH), E. coli enteroinvasiva (ECEI), y E. coli enteroagregativa (ECEA). En el presente trabajo revisaremos la E. coli enterohemorragica. Las bacterias EHEC son E. coli productoras de toxinas similares al Shiga (STEC) o E. coli productoras de toxina Vero (VTEC). Sin embargo, sólo se denomina EHEC a los cultivos patógenos.

2. OBJETIVOS     

Determinar las toxinas que genera el eschericha Coli Enterohemorragico. Determinar la primera acción inmunitaria del organismo frente al patógeno. Determinar la acción celular específica, así como la producción de moléculas que intervienen en la inmunidad frente al patógeno. Evidenciar el papel de la respuesta inmune contra E. Coli EH como injuriante para el organismo. Conocer las formas de evasión de la ECEH y tipo de respuesta frente a la acción inmunitaria del organismo.

3. DESARROLLO DEL TEMA 4.1 MECANISMOS DE ENFERMEDAD a) Toxinas: El Escherichia Coli Enterohemorragico produce potentes citotoxinas codificadas por bacteriófagos llamadas toxinas Shiga (Stx-1 y Stx-2), que están estructuralmente y funcionalmente relacionadas con la toxina Shiga sintetizada por Shigella dysenteriae (difieren en un solo Aminoácido). La toxina Stx pertenece a la familia AB5, y consta de una subunidad A unida a un pentámero de subunidades B. Este pentámero se une al receptor globotriaosilceramida Gb3 presente fundamentalmente en el endotelio de los pequeños vasos del colon, riñón y sistema nervioso central, y en el epitelio tubular renal. Stx se internaliza en los endosomas tempranos y sigue un transporte retrogrado vía el complejo de Golgi, retículo endoplasmatico y la membrana nuclear. La subunidad A de Stx2 inhibe la síntesis de proteínas, se cliva en el aparto de Golgi en dos fragmentos: A1 y A2. El fragmento A1 activo se trasloca al citoplasma donde actúa como una Nglicosidasa que remueve un residuo específico de adenina de la unidad ribosomal 28S, lo que resulta en una inhibición irreversible de la síntesis de proteínas e inducción de apoptosis (2), que da lugar a disminución de la absorción. (1) En ausencia de la subunidad A, se han descripto otros efectos biológicos relacionados con las subunidades B de Stx2 (Stx2B) La unión de Stx2B al receptor Gb3 dispara señales intracelulares que inducen apoptosis en células epiteliales y no epiteliales. Se ha demostrado que Stx2B inhibe la

absorción de agua en colon humano in vitro y produce acumulación de fluido acuoso en fragmentos de colon ligado de rata, lo cual indicaría una contribución directa de Stx2B a la diarrea acuosa. (2) El EHEC posee un plásmido de 60 MDa (p0157) implicado en la expresión de una fimbria de adherencia (fimbria EHEC). Las cepas de EHEC sintetizan además una proteína, intimina, codificada por un gen cromosomal (eaeA) responsable de la unión íntima de la bacteria al enterocito y la desorganización de las microvellosidades (3)

b) Inducción a la inflamación: La respuesta inflamatoria ejerce un efecto potenciador sobre la toxicidad específica de la Stx2, mientras que, de manera recíproca, los mecanismos antiinflamatorios, representados fundamentalmente por los glucocorticoides, y la enzima óxido nítrico-sintasa constitutiva o endotelial (NOSe) protegen de la toxicidad de la Stx. La toxina, los Lipopolisacaridos (LPS) y el daño endotelial inducido por el efecto de ambos, activan al sistema inmune innato desencadenando una fuerte respuesta inflamatoria. Se ha demostrado que los LPS son capaces de incrementar o disminuir los efectos nefrotoxicos inducidos por Stx2. Entre los mediadores solubles de inflamación que se han descrito elevados en el suero u orina de los pacientes con SUH, y que dan cuenta de las profundas alteraciones que ha sufrido el sistema homeostático, podemos mencionar: la interleucina (IL) 6 (IL-6), la IL-88, la IL-10, el factor de necrosis tumoral (TNF), que induce cambios proinflamatorios en células endoteliales, incluyendo producción de otras citoquinas, expresión de moléculas de adhesión, liberación de sustancias procoagulantes, el factor de crecimiento fibroblástico (TGF), el sistema Fas/Fas-ligando11, diversos factores de la cascada de coagulación. (4)

c) Enfermedad 

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3.2.

Síndrome Hemolítico Urémico. Se caracteriza por anemia hemolítica microangiopática, plaquetopenia y daño renal. Constituye la primera causa de insuficiencia renal aguda en la edad pediátrica y la segunda de insuficiencia renal crónica. E. Coli productor de STEC es el primer agente etiológico de SUH; su principal reservorio es el ganado bovino y la vía de transmisión, los alimentos contaminados. Hasta el presente no existe un tratamiento específico para disminuir la progresión del SUH. Diarrea sanguinolenta afebril. Frecuente en países desarrollados, en los vasos sanguíneos se produce ulceración endotelial, con depósito de fibrina; las plaquetas se activan y adhieren a dicho sitio, generando trombosis y alteración de la función del órgano blanco.

INMUNIDAD INNATA: El mecanismo sistémico se inicia por la liberación de Stx-1 y Stx-2; las subunidades (A-B) de estas toxinas se unen a un glucolipido específico (globotriaosilceramida,GB 3) que están altamente expresados en la célula de las vellosidades intestinales y en las células endoteliales del riñón.  La unión de la subunidad B genera una cascada de señales, con expresión de quimosinas y moléculas de adhesión, activación del complemento, reclutamiento de leucocitos y formación de trombos. La subunidad A se une al ARNr e interrumpe la síntesis de proteínas.  Las toxinas Stx estimulan la expresión de citocinas inflamatorias (TNF-α, Interleucina-6)  Las lesiones en las células endoteliales del glomérulo inducen la activación de plaquetas y acumulación de trombina, lo que a su vez da lugar a la disminución del filtrado capilar e insuficiencia renal aguda.  Mutaciones en los genes que codifican estas proteínas del sistema del complemento predisponen al desarrollo de SHU.  El SHU se manifiesta con una microangiopatia trombotica glomerular (MAT) con endoteliosis. En las MAT, el sistema de complemento y la cascada de coagulación están estrechamente pág. 2

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relacionados. Ambos se componen de proteasas serina. Se ha demostrado que la toxina se une al factor H activo junto a la superficie de la célula, e inhibe su actividad protectora sobre la activación del complemento. La Stx disminuye la expresión endotelial CD59, glicoproteína anclada a la membrana citoplasmática de los túbulo contorneado proximal y endotelio glomerular que se une a los componentes C8 Y C9 del complemento, limitando a la incorporación de C9 al complejo de ataque de membrana; esta regulación de toxina contribuye a la activación complemento y a la destrucción celular.

4.3 INMUNIDAD ESPECIFICA: 

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Una neutrofilia marcada, leucocitos neutrófilos (PMN) circulantes que se encuentran “agotados o exhaustos”, los monocitos diferenciados hacia un fenotipo inflamatorio (menor expresión de CD14 y aumento de CD16), y se encuentra un significativo descenso en los leucocitos que presentan el receptor (CX3CR1) para la quimioquina Fractalquina (FKN, CX3CL1): los monocitos clásicos y células Natural Killer (NK). Estas células tienen un alto potencial citotóxico. La FKN se expresa en endotelio y epitelio renal y ha sido involucrada en los mecanismos patogénicos en distintas nefropatías. Las cepas de EHEC sintetizan además una proteína, intimina, codificada por un gen cromosomal (eaeA)6 responsable de la unión íntima de la bacteria al enterocito y la desorganización de las microvellosidades con producción de la lesión AE («borramiento y anclaje»). La e. coli produce dos tipos de sideroforos: La aerobactina puede ser más efectiva que la enterobactina en la competencia por el hierro con las proteínas del huésped, no se une a la albúmina (le permite a la bacteria obtener el hierro necesario)  La enterobactina se une a la albúmina y es inactivada por ella.  Escherichia coli O157 lipopolisacárido (LPS) anticuerpos específicos, muestra una sensibilidad del 95%, 88% y 74% y una especificidad del 99%, 99%, y 98% para IgM, IgA e IgG, respectivamente. Anticuerpos LPS Anti-O157 disminuye por debajo de los niveles de corte en> 50% de los niños a las 11 (IgM), 5 (IgA), y 11 semanas (IgG) después de la aparición de la diarrea y 10, 4 y 10 semanas, respectivamente, después de la aparición del síndrome urémico hemolítico. Los niños con SUH enteropathic no pueden desarrollar una respuesta inmune humoral de larga duración con el antígeno O157. La inmunidad incompleta a E. coli O157 puede ser señal de un riesgo para las infecciones recurrentes y tiene implicaciones para los estudios de diagnóstico serológico.  El SUH es producido por la toxina shiga, la cual inhibe la síntesis proteica, liberando el factor Von Wilebrand (factor de coagulación VIII), generando trombosis y destrucción eritrocitaria.

4.4 EVASION Y RESISTENCIA a) Resistencia: La resistencia antibiótica es perceptible gracias a la presencia de uno o más mecanismos moleculares de resistencia antibiótica en la bacteria. Dentro de los tipos de mecanismos moleculares de resistencia destacan por su relevancia: inactivación enzimática, alteraciones en el sitio blanco y alteraciones de la permeabilidad. Las enterobacterias a nivel mundial presentan alta resistencia hacia ampicilina (beta-lactámico), trimetoprim-sulfametoxazol, tetraciclina, cloramfenicol y ácido nalidíxico por lo que se debe determinar la prevalencia de los diferentes genes relacionados a nivel molecular.(7)

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Familia de Antibiótico Betalactamicos.

Quinolonas

Tetraciclin a Cloramfeni -col.

Trimetropi n Sulfametoxazol

Mecanismo de Acción

Mecanismo de Resistencia

Interfiere en las últimas fases de la síntesis del peptidoglicano, componente necesario en la formación de la pared bacteriana

Genes Implicados

Betalactamasas: Enzimas que hidrolizan el enlace amida del núcleo betalactámico, inactivando el antibiótico. Inhibe la acción de las topoisomerasas y de la Mutaciones que generan el cambio ADN girasa bacterianas de aminoácidos en la enzima blanco del antibiótico Sistemas de expulsión Presencia de genes plasmídicos de resistencia antibiótica

Genes que codifican betalactamasas: blaTEM, blaSHV, blaCARB, blaOXA, blaCTX-M y blaGES.

Se unen al ribosoma bacteriano, inhibiendo la síntesis de proteínas Inhibidor de biosíntesis de las proteínas, previene la elongación de la cadena de péptidos al unirse al centro de la peptidiltranferasa del ribosoma 70S Inhibe la síntesis de dihidropteroato sintasa (sulfametoxazol) y de la enzima dihidrofolato reductasa (trimetoprim), enzimas necesarias en la ruta del ácido fólico.

Genes tetA y tetB que codifican sistemas de eflujo Gen cat que codifica a la enzima cloramfenicol acetiltranferasa Genes floR y cmlA

Presencia de bombas de flujo específicas para tetraciclinas Inactivación enzimática por acetilación Exportadores específicos de cloramfenicol Presencia de genes que codifican formas mutantes de la enzima blanco

Mutaciones de gyrA (gen que codifica una subunidad de la ADN girasa) y parC (gen que codifica una subunidad de la topoisomerasa IV). Familia de genes qnr (A, B, C, D S) que codifican proteínas Qnr que impiden estericamente la unión del antibiótico al blanco.

Genes sul1 y sul2 (sulfametoxazol) y genes dfr (trimetoprim)

b) Evasión: La cápsula bacteriana puede protegerlo del efecto bactericida del suero, además evita la opsonización por factores del complemento y la eliminación mediada por anticuerpos. Las bacterias STEC presentan resistencia a la acidez, facilitando su supervivencia en el estómago, una vez ingeridos, lo que les permite luego alcanzar el colon y adherirse a los enterocitos. Considerando que para desencadenar SUH son necesarias las toxinas Stx y LPS, se ha demostrado la tolerancia a estos últimos luego de la inoculación repetida o durante las infecciones naturales. Tal fenómeno se refleja en la inhibición de secreción de las citocinas proinflamatorias TNFα o IL-1β e IFNγ, con un aumento de la secreción de IL10, 1L13, 1L 1ra. Una hipótesis, para esta tolerancia estaría relacionada con la inducción de receptores para glucocorticoides en macrófagos. Esta tolerancia o refractariedad comienza a revertirse luego de transcurrida una semana y retorna a su estado inicial al cabo de 2 o 3 semanas. 4.5

Enfermedades causadas por la respuesta inmune: Si bien la Stx es absolutamente necesaria para el desarrollo de la enfermedad, existen evidencias de que la reacción inflamatoria inducida por Stx o por los LPS bacterianos que acompañan a este tipo de infecciones, contribuyen en el desarrollo pleno del efecto de la Stx, y la evolución a la forma completa de SUH, convirtiéndose altamente injuriante. La respuesta inflamatoria podría contribuir significativamente al daño endotelial ya que la liberación de componentes intracelulares de los PMN (primera línea de acción), como distintas proteasas o intermediarios reactivos del oxígeno, que se demuestran en los pacientes con SUH, poseen un alto potencial citotóxico que podrían potenciar la injuria original provocada por los efectos directos de la toxina Shiga.

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Al analizar el Mo de los pacientes con SUH durante la etapa aguda, encontramos que los mismos son funcionalmente más secretores de citoquinas inflamatorias como TNF e IL-1. Paralelamente, publicaciones recientes han informado que la quimioquina fractalquina (FKN, CX3 CL1) cumple un papel importante en las patologías renales. La interacción entre la FKN presente en el endotelio y epitelio renal activados o dañados y su receptor (CX3 CR1) expresado en los Mo y células NK, podría contribuir a que estas células vuelquen su contenido enzimático a los tejidos, generando una ulceración y una posterior agregación plaquetaria. En particular, se describe en estos pacientes un significativo descenso de las células en circulación que expresan el receptor para fractalquina lo que sugiere la desaparición de tipo de células de la circulación como consecuencia de quedar adheridas a los endotelios (injuria de Stx). Se encontró una correlación negativa entre el número de leucocitos circulantes que expresan el CX3 CR1 y la severidad del cuadro de SUH, pudiendo potenciar la injuria por Stx a) Síndrome Urémico Hemolítico: Microangiopatía trombótica que describe la presencia de trombosis en los pequeños vasos del organismo. Algunos autores adoptan esta denominación para referirse en su conjunto a dos enfermedades: El síndrome Urémico hemolítico (SUH) y púrpura trombocitopenica (PTT). La triada clínica fundamental SUH/PPT: a) Insuficiencia renal aguda, de gravedad en SUH y moderada en PTT. Un hallazgo frecuente es la hipertensión arterial grave y a veces maligna, probablemente a causa de la lesión microvascular y la consiguiente activación del sistema renina- angiotensina. Puede presentarse insuficiencia y alteraciones electrocardiográficas. b) Anemia hemolítica microangiopática, producida por el traumatismo mecánico que sufren los hematíes al circular por el lecho vascular alterado. Presentándose: hematíes fragmentados, esquistocitos, signos de hemólisis. c) Trombocitopenia por consumo periférico muy disminuido en PTT y moderado en SUH. También se puede presentar púrpura cutánea, hemorragias retinianas, gingivales, digestivas, metrorragias, epistaxis o hexriaturia. Se han identificado una posible causa de la gravedad de las infecciones de EHEC. La infección por Stx que segrega la bacteria provoca que el organismo produzca anticuerpos que lo atacan en una reacción de tipo autoinmune. Esto explicaría por qué los pacientes empeoran aunque los síntomas de la infección intestinal empiecen a remitir. Estos anticuerpos dañan ciertas estructuras cerebrales y renales. Combinados con el síndrome urémico hemolítico (HUS, por su acrónimo inglés) que desarrolla una parte de los pacientes, agrava su estado.

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