Dr Alvin Fox

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BACTERIOLOGÍA -  CAPÍTULO  ONCE

ENTEROBACTERIACEAE, VIBRIO, CAMPYLOBACTER Y
HELICOBACTER  

Dr Alvin Fox

Traducido por : Dr. en C. Paula Figueroa-Arredondo

VA EL CAPÍTULO 12

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DR PAULA FIGUEROA

Lecturas: Murray 3a. Edición: Capítulos 29-31

PALABRAS CLAVE
Oportunista Gastroenteritis
Diarrea 
Disentería
Infecciones del tracto Urinario
Lactosa positivo/negativo
Tira de API
E. coli Enteropatógena
E. coli Enterotoxigénica
Toxina termo estable
Toxina termo lábil
E. coli Enteroinvasiva     E. coli Enterohemorrágica
Vero toxina (o Shiga-like)
Hemolisina
Pili adherente
Shigella
Disentería bacilar
Toxina Shiga
Salmonella typhi
Tifoidea
Antígeno Vi
Salmonella enteritidis  (salmonelosis)
Salmonella cholerae-suis
Vibrio cholerae
Cólera
Colerágeno (toxina del cólera)
Yersinia entercolitica 
Campylobacter jejuni
Helicobacter pylori

ENTEROBACTERIACEAE

General 

Este grupo de organismos incluye a varios que causan infecciones primarias del tracto gastrointestinal humano. Por tanto, se les refiere como entéricos (sin importar si causan o no enfermedades intestinales). Las bacterias que afectan el tracto gastrointestinal, incluyen a ciertas cepas de E. coli y Salmonella, a las 4 species de Shigella y a Yersinia entercolitica. La enfermedad reumática, el síndrome de Reiter (asociada con HLA-B27), puede ser resultado de una previa exposición a Salmonella, Shigella, o Yersinia. Otros organismos que no son miembros de los Enterobacteriacae, incluyendo a Campylobacter y Chlamydia, son también agentes causales del síndrome de Reiter. Yersina pestis (la causa de la "plaga") se considerará por separado con otros organismos zoonóticos.

Los miembros de esta familia son las causas principales de infecciones oportunistas (incluyendo septicemia, pneumonía, meningitis e infecciones del tracto urinario). Los ejemplos de los géneros que causan infecciones oportunistas son: Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Hafnia, Morganella, Providencia y Serratia. La selección de la terapia de antibióticos es complicada debido a la diversidad de los organismos involucrados.

Algunos de estos microorganismos adicionalmente causan enfermedades adquiridas en la comunidad  de personas aparentemente sanas.  Klebsiella pneumoniae a menudo está relacionada con infecciones respiratorias. Es un microorganismo que tiene una cápsula prominente que le sirve como factor de patogenicidad. La enfermedad mas común adquirida en la comunidad, es la enfermedad infecciosa del tracto urinario (“ascendente”) causada por E. coli. La vasta mayoría de infecciones del tracto urinario son ascendentes, a menudo por contaminación fecal.  Proteus es otra causa común de infección del tracto urinario; el microorganismo produce una ureasa que degrada la urea produciendo una orina con pH alcalino.

Aislamiento e identificación de Enterobacteriaceae

 

Figura 1C 
Crecimiento de bacterias gram-negativas que no son capaces de fermentar la lactosa en agar de eosina azul de metileno (o EMB por sus siglas en inglés) el cual contiene sales biliares y colorantes que inhiben a las bacterias gram-positivas. El crecimiento en agar EMB es una herramienta diagnóstica útil para distinguir entre los fermentadores de lactosa de los no-fermentadores, los cuales  aparecen incoloros.  Salmonella y Shigella son patógenos que no fermentan la lactosa, así pueden ser distinguidos de la flora intestinal mas común, la cual sí lo hace.  © Pat Johnson, Palm Beach Community College, Lake Worth, Florida and The MicrobeLibrary
 

Figura 2.  Bacterias (bacilos), levaduras (redondas) e hifas  (filamentos) sobre una esponja de cocina.
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Used with permission

Figure 3 E. coli (0157:H7) del tipo hemorrágico. Son bacilos procariontes Gram-negativos, entericos, anaerobios facultativos. Potencialmente fatales a los humanos, que se contraen cuando la carne contaminada se cocina de manera inadecuada. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Se usa con permiso.

Gastroenteritis, diarrea y disentería

(i) Escherichia coli (Figure 3)

A nivel de especies, E. coli y Shigella son indistinguibles. Por razones prácticas (principalmente para evitar confusión), no están colocadas en el mismo género. No es sorprendente que haya mucho traslapamiento entre las enfermedades que causan ambos microorganismos.

1) E. coli Enteropatógena (EPEC). Ciertos serotipos se encuentran comúnmente asociados con diarrea en niños. El uso de sondas genéticas ha confirmado que estas cepas son diferentes de los otros grupos mencionados mas adelante. Aparece una lesión morfológica con destrucción de las micro-vellosidades intestinales sin invasión del microorganismo, lo cual sugiere que es importante la adherencia. Clínicamente se observa fiebre, diarrea, vómito y náusea. Normalmente no se presenta sangre en las heces.

2) E. coli Enterotoxigénica (ETEC) produce una diarrea parecida al cólera pero en grado mucho mas leve. Estas cepas causan también la  "diarrea del viajero". Producen dos tipos de toxinas cidificadas en plásmidos. 

a) Toxinas lábiles al calor o termolábiles (HLT), son similares al colerágeno (ver la sección de cólera mas abajo). Activan a la adenil-ciclasa produciendo AMP-cíclico con un incremento en la secreción de agua y de iones. 
b) Toxinas termo estables (HST). Activan a la guanilato ciclasa con inhibición de la incorporación de iones desde el lumen intestinal. Diarrea acuosa, fiebre y náusea es el resultado en ambos casos.

3) E. coli Enteroinvasiva (EIEC ) produce una disentería (indistinguible clínicamente de la shigelosis, ver disentería bacilar mas adelante).

4) E. coli Enterohemorrágica (EHEC). Estas usualmente son del serotipo O157:H7 (Figura 4). 

Figura 4B  Cronología de las  infecciones por E. coli O157:H7, un tipo emergente de enfermedad alimentaria. CDC

Estos microorganismos producen la colitis hemorrágica (caracterizada por una copiosa diarrea sanguinolenta con pocos leucocitos, en pacientes afebriles). Estas bacterias están adquiriendo cada vez más importancia (Figura 4) con la identificación de brotes causados por carne contaminada para la preparación de hamburguesas. Estos microorganismos se pueden diseminar hacia la sangre produciendo el síndrome sistémico urémico-hemolítico (anemia hemolítica, trombocitopenia y falla renal). La producción de la Vero-toxina (bioquímicamente similar a la toxina shiga – por tanto también se le conoce como "shiga-like") es altamente asociada con este grupo de microorganismos. La toxina está codificada por un fago lisogénico. También son importantes en la patogénesis las hemolisinas (codificadas en plásmido).

Como se ha notado anteriormente, existen al menos cuatro enfermedades etiológicamente distintas. Sin embargo, en el diagnóstico de laboratorio, los grupos generalmente no se diferencian y el tratamiento por tanto está basado en la sintomatología. Normalmente el tratamiento primario es el reemplazamiento de fluidos. Generalmente no se usan antibióticos excepto en casos de enfermedad muy severa o en aquella que haya progresado a un estado sistémico (ej. síndrome de uremia hemolítica)

Las dos clases principales de pili que se producen por E. coli son los pili: manosa-sensible y manosa-resistente. El primero se une a glicoproteínas que contienen manosa y el último se une a cerebrósidos en el epitelio del huésped, permitiendo la adherencia. Estos pili intervienen en la colonización con E. coli.

(ii) Shigella

Shigella (4 especies; S. flexneri, S. boydii, S. sonnei (Figura 5), S. dysenteriae) todas causan disentería bacilar o shigellosis, (heces sanguinolentas asociadas con dolor intestinal). El microorganismo invade la capa epitelial de recubrimiento pero no lleva a cabo penetración. Normalmente dentro de los 2-3 días, aparece disentería como resultado del daño a las capas epiteliales que recubren el intestino, con frecuencia con liberación de mucus y sangre (que se encuentran en las heces) con atracción de leucocitos (que también se encuentran en las heces en forma de "pus"). Sin embargo la diarrea acuosa se observa frecuentemente, sin evidencia de disentería. Juega también un importante papel la toxina de Shiga (codificada en el cromosoma), que es neurotóxica, enterotóxica y citotóxica. Su enterotoxicidad puede hacer que la enfermedad aparezca clínicamente como una diarrea. La toxina inhibe la síntesis de proteínas (actuando sobre el ribosoma 70S y eliminando el rRNA 28S). En principio esta es una enfermedad de niños pequeños que ocurre por contacto oral-fecal. Los adultos pueden adquirir de los niños esta enfermedad, aunque también puede ser transmitida por manejadores de alimentos adultos infectados, quienes contaminan los alimentos. La fuente de contagio son las manos sin lavar. El hombre es el único reservorio.

El manejo adecuado de la deshidratación es de interés primordial. De hecho, la diarrea leve con frecuencia no se reconoce como shigelosis. Los pacientes con disentería severa normalmente se tratan con antibióticos (ej. ampicilina). En contraste con la salmonelosis, los pacientes responden a la terapia con antibióticos y la duración de la enfermedad se reduce.

Figura 6. Salmonella – bacilo procariote (en división); nótese el flagelo. Es la causa de salmonelosis (envenenamiento alimentario). (x 20,800)  © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usada con permiso.

Figura 7a. Tasa de aislamiento de Salmonella enteritidis por región, en los Estados Unidos, 1974-1994 CDC 

(iii) Salmonella  (Figura 6)

Con base en estudios genéticos, existe una sola especie de Salmonella, (Salmonella enterica). En el otro extremo usando los anticuerpos apropiados, más de  2000 "tipos" antigénicos se han reconocido. Sin embargo existen solo unos pocos tipos que comúnmente están asociados con las enfermedades humanas características (los referidos simplemente como S. enteritidis, S. cholerae-suis y S. typhi).

Salmonelosis, la infección común por Salmonella, está causada por una variedad de serotipos (más comúnmente por S. enteritidis) y se transmite por alimentos contaminados (tales como huevo y pollo) (Figura 7a). No se conoce un reservorio humano y usualmente se presenta como gastroenteritis (nausea, vómito y heces no sanguinolentas). La enfermedad es por lo común, auto-limitante y normalmente cede al término de (2 - 5 días). Como Shigella, estos organismos invaden el epitelio y no producen infección sistémica. En los casos de salmonelosis sin complicaciones, mismos que son una vasta mayoría, la terapia con antibióticos no es útil. S. cholerae-suis (se ha visto menos frecuentemente) causa septicemia después de la invasión. En este caso, la terapia con antibióticos sí se requiere.

La forma mas severa de las infecciones por salmonella, "tifoidea" (o fiebre entérica), causadas por Salmonella typhi, se vé  raramente en los Estados Unidos, aunque ha sido una de las causas históricas de epidemias ampliamente distribuidas y aún lo es en el tercer mundo. El microorganismo se transmite desde un reservorio humano o por medio de las reservas de agua (si las condiciones sanitarias son pobres) o en alimentos contaminados. Inicialmente invade el epitelio intestinal y durante la fase aguda, se notan los síntomas gastrointestinales. Los microorganismos penetran (normalmente dentro de la primera semana) y pasan al torrente sanguíneo donde se diseminan a través de los macrófagos. Las características típicas de una infección bacteriana sistémica son ya aparentes. La septicemia por lo general es temporal y el microorganismo finalmente se aloja en la vesícula biliar. Los organismos se diseminan en el intestino en algunas semanas. En este momento la gastroenteritis (incluyendo la diarrea) es aparente de nuevo. El antígeno Vi (capsular) juega un papel en la patogénesis de la tifoidea. Es común la presencia de un estado de portador; por lo tanto una persona (ej. un manejador de alimentos) puede causar un gran contagio. La terapia con antibióticos se considera esencial. Las vacunas no son efectivas y generalmente no se usan (ver los comentarios sobre el cólera).

(iv) Yersinia

Yersinia entercolitica (Figura 7b) es una causa principal de gastroenteritis (el síntoma clínico mas importante) en Escandinavia y mas allá y también se observa en los Estados Unidos. Los microorganismos son invasivos (usualmente sin diseminación sistémica). Típicamente la infección se  caracteriza por presentar diarrea, fiebre y dolor abdominal. Sin embargo, se observan síntomas sistémicos, después de la bacteremia. Este microorganismo se puede transmitir por contaminación fecal del agua o la leche por medio de animales domésticos o por comer productos cárnicos. Se aísla mejor por “enriquecimiento frío": cuando se refrigera, este microorganismo sobrevive, mientras que otros no lo hacen. Una enfermedad similar, pero menos severa, es la enfermedad causada por Y. pseudotuberculosis. Se recomienda el uso de terapia de antibióticos.

VIBRIOS

Se trata de bacilos Gram-negativos. Su morfología es en forma de coma, son anaerobios facultativos, y oxidasa positivos. El Vibrio mas importante es Vibrio cholerae (Figuras 8 y 9), es el agente causal del cólera. Tiene requerimientos nutricionales muy simples y se cultiva muy facil y rápidamente. V. cholerae se encuentra en las heces de un individuo infectado y va a dar a los suministros de agua si el drenaje no es tratado adecuadamente. El microorganismo es por lo tanto transmitido por agua de beber contaminada, sobrevive en aguas dulces y como otros vibrios, también lo hace en aguas saladas. Los alimentos son otro medio de transmisión, seguido de la contaminación del agua. Por tanto, es principalmente una enfermedad del tercer mundo. En los Estados Unidos se observa en el viajero internacional ocasional y a veces aparece después de la ingestión de alimentos del mar. Una vez en el intestino, el microorganismo se adhiere al epitelio sin penetración. La adhesión a la microvellosidad es por tanto muy importante en la patogénesis. Es entonces cuando la toxina colérica se secreta.

El colerágeno (toxina del cólera) está codificada en el cromosoma bacteriano y contiene dos tipos de subunidades (A y B). La subunidad B se une a gangliósidos en las superficies de las células epiteliales permitiendo la internalización de la subunidad A. Las subunidades B podrían proveer de un canal hidrofóbico a través del cual penetraría la subunidad A. La subunidad A cataliza la ribosilación del ADP de un complejo regulador el cual a su vez activa la adenilato ciclasa presente en la membrana celular del epitelio del intestino. La sobreproducción de AMP cíclico a su vez, estimula la secreción masiva de iones y agua hacia el lumen intestinal. La deshidratación y la muerte son el resultado (en ausencia de tratamiento). Por tanto la reposición de los fluidos es el componente más importante del tratamiento. Adicionalmente se usa la terapia antimicrobiana (que incluye Tetraciclina o Doxiciclina). La vacunación solamente es efectiva parcialmente y no se recomienda en general. Es mas comúnmente usada por los viajeros internacionales.

Vibrio parahemolyticus se transmite normalmente por ingestión de productos del mar, ya sea crudos o mal cocinados y no se observa comúnmente en los Estados Unidos. El microorganismo crece mejor en altas concentraciones de sal.  Una diarrea no sanguinolenta se observa en este caso pero no es tan severa como el cólera.

ANIMACION
Patología del Cólera
© Alan House and Mike Hyman, Department of Microbiology, North Carolina State University, Raleigh, N.C. and The MicrobeLibrary

Figura 8b
Vibrio parahaemolyticus  © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usada con permiso.

Figure 9.
Vibrio cholerae – Este procariónte, es un Bacilo Gram-negative, anaerobio facultativo, curvo (en forma de vibrión); es la causa del cólera Asiático.  © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usada con permiso.
 

Figura 10b
Campylobacter jejuni es procariónte, una bacteria enterica. Es la bacteria que causa la campilobacteriosis, una de las causas mas comunes de enfermedad diarréica en los Estados Unidos. Es una bacteria frágil que se muere rapidamente por temperaturas demasiado frías o calientes. Las aves son acarreadores debido a que su temperatura corporal es justamente la apropiada  para albergar a la bacteria. El manejo inapropiado de pollo crudo o mal cocinado es normalmente la fuente de infección de humanos. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usado con permiso.

CAMPYLOBACTER AND HELICOBACTER

Estos dos grupos de microorganismos Gram-negativos son de forma curva o bien en espiral y están relacionados geneticamente.

El más común de los Campylobacter (Figura 10) que causan enfermedad en humanos es C. jejuni. Este microorganismo infecta el tracto intestinal de varias especies animales (incluyendo bovinos y ovinos) y es una causa principal de abortos. El microorganismo se transmite al hombre a través de la leche y los productos cárnicos. La diarrea acuosa predomina, pero la disentería es común. Este microorganismo es invasivo pero generalmente lo es menos que Shigella. Otras características de la enfermedad son malestar, fiebre y dolor abdominal. Se observa bacteremia en una pequeña minoría de los casos. El microorganismo es microaerofílico y su temperatura óptima de crecimiento es de  42^oC. Se aísla frecuentemente bajo estas condiciones empleando medios selectivos. Se le puede dar tratamiento con antibióticos pero es normalmente una enfermedad auto-limitada.

Durante los últimos años se ha aceptado que Helicobacter pylori (Figura 11) es la principal causa de úlceras gástricas. Este microorganismo se hospeda de manera crónica en la mucosa estomacal del hombre.  El cultivo es el método preferido de diagnóstico pero puede fallar en un cierto número de casos. El microorganismo produce característicamente una enzima ureasa que genera amoniaco y dióxido carbono. Esto ayuda a detectar e identificar el microorganismo aislado. La ureasa se produce en tales cantidades que puede ser directamente detectada en la mucosa muestreada por endoscopía. Alternativamente, el CO₂ marcado con ¹³C o ¹⁴C se detecta en el aliento después de tomar una solución de urea marcada. La producción de amoniaco es un factor en la patogénesis (ya que neutraliza localmente el ácido del estómago). La terapia con antibióticos elimina el microorganismo, las úlceras pépticas se curan y en general se previenen los relapsos.

Conclusión
Las medidas sanitarias deben proteger la reserva de agua, previniendo su contaminación con aguas de drenaje. Esta es la razón primordial por la cual las epidemias con patógenos que ponen en peligro  la vida (ej. el cólera y la tifoidea) se observan raramente en los países occidentales pero son comunes en el tercer mundo. Otras enfermedades menos severas (ej. salmonelosis, EHEC) aún son comunes debido a la ingestión de productos animales contaminados, los cuales han sido menos controlados. Shigella, cuyo huésped es el humano, podría ser aún más difícil de erradicar. La vacunación se utiliza muy raramente y es verdaderamente costosa comparada con el tratamiento del drenaje. En la diarrea severa, la reposición de los fluidos es esencial. La terapia con antibióticos se usa en la infección local severa y siempre en los casos de enfermedad sistémica.
 

Figura 10c
Campylobacter jejuni – Es un microorganismo procarionte entérico Gram-negativo, bacilo curvo (forma de vibrión). Se encuentra en el tracto gastrointestinal de humanos y de animales, puede migrar hacia la cavidad oral y el trácto genitourinario. Causa gastroenteritis, especialmente en infantes.  © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usado con permiso.

   

Figura 11b
Helicobacter pylori – Es un procarionte Gram-negativo, espiral o pleomórfico. Se mueve mediante sus pequeños flagelos localizados en el extremo de la célula. Existen muchas cepas de  H. pylori que se distinguen por la enfermedad humana que son capaces de causar. La infección por H. pylori es la causa principal de gastritis superficial crónica y asociada con úlceras tanto gástricas como duodenales. Este microorganismo habita en la interfase entre la superficie de las células epiteliales gástricas (el recubrimiento del estómago). A menudo  se agrupa en las uniones de las células epiteliales. © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Usado con permiso

  Regreso a la Sección de Bacteriología de Microbiología e Immunología On-line

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