Escherichia coli: Taxonomía y Morfología

Taxonomía

• Dominio: Bacteria
• Filo: Proteobacteria
• Clase: Gammaproteobacteria
• Orden: Enterobacterales
• Familia: Enterobacteriaceae
• Género: Escherichia
• Especie: Escherichia coli

Morfología

• Forma de bastón o cilindro
• Tamaño aproximado de 2-4 micrómetros de largo y 0.5-1 micrómetros de ancho
• Superficie lisa, sin flagelos
• Pared celular Gram-negativa con capa externa de lipopolisacáridos
• No forma esporas
• Puede producir flagelos en ciertas condiciones para moverse

Fisiología de la Pared Celular

• Lipopolisacáridos (LPS) presentes
• Contiene Proteínas de Membrana Externa (OMPs) que actúan como porinas
• Espacio Periplásmico ubicado entre la membrana externa e interna
• Peptidoglucano delgado para rigidez y forma, compuesto por cadenas de polisacáridos entrelazadas con péptidos

Crecimiento

• Mesófila: 35-43°C (óptimo a 37°C)
• Anaerobia facultativa
• pH de 4.5-9.0 (óptimo a 7.0)

Metabolismo

• Quimioheterótrofo
• Puede realizar respiración aerobia y anaerobia
• Glucólisis ocurre en el citoplasma, convirtiendo glucosa en 2 piruvatos
• El piruvato se convierte en acetil-CoA
• Respiración aerobia produce hasta 34 ATP
• En respiración anaerobia, los aceptores finales pueden ser nitrato, fumarato o sulfato, produciendo 20 ATP

Fermentación

• No utiliza la cadena de transporte de electrones (CTE)
• Produce 2 ATP por glucosa
• Ocurre en ausencia de oxígeno y aceptores alternativos
• El piruvato se transforma en otros compuestos orgánicos
• Se produce ácido láctico, ácido acético, ácido succínico, etanol, CO2, y H2
• Regenera NAD, permitiendo que la glucólisis continúe

E. Coli Enterotoxigénica (ETEC)

• Causa diarrea del viajero y diarrea infantil en países en desarrollo
• Produce toxinas termolábiles (LT) y termoestables (ST)
• Causa hipersecreción de agua y electrolitos en el intestino delgado
• Se transmite por alimentos o agua contaminados

E. Coli Enteropatógena (EPEC)

• Asociada a diarrea infantil, especialmente en lactantes
• No produce toxinas
• Se adhiere a las células intestinales, formando lesiones de adhesión y borramiento (A/E)
• Destruye microvellosidades y altera la absorción

E. Coli Enterohemorrágica (EHEC)

• Puede causar colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico (SUH)
• Produce la toxina Shiga (Stx) y hemolisina, dañando células endoteliales, especialmente en los riñones
• Causa Síndrome Hemolítico Urémico (SHU)
• Crea necrosis y gangrena
• Se asocia con el consumo de carne mal cocida o productos contaminados
• Causa disminución de plaquetas, formando coágulos, causando PPT (Púrpura Trombocitopénica Trombótica)

E. Coli Enteroinvasiva (EIEC)

• Similar a Shigella
• Invade las células epiteliales del colon, causando diarrea con moco y sangre (disentería)
• Causa inflamación y destrucción celular generando fiebre y cólicos abdominales

E. Coli Enteroagregativa (EAEC)

• Asociada con diarrea persistente en niños y pacientes inmunocomprometidos
• Forma una biopelícula en la mucosa intestinal
• Aumenta la secreción de moco y afecta la absorción de nutrientes

E. Coli Uropatogénica (UPEC)

• Causa principal de infecciones del tracto urinario (ITU)
• Se adhiere al epitelio urinario mediante fimbrias tipo P
• Puede ascender a la vejiga (cistitis) o riñón (pielonefritis)
• Capaz de producir hemolisinas y factores de resistencia sérica para evadir el sistema inmune

E. Coli Meningítica Neonatal (MNEC)

• Causa meningitis neonatal al atravesar la barrera hematoencefálica
• Produce la cápsula K1, que le confiere resistencia a la fagocitosis

Antígenos

• Antígeno H: Flagelos, movilidad
• Antígeno A: Lipopolisacárido, shock séptico
• Antígeno P: Fimbrias, infecciones urinarias y pielonefritis
• Antígeno K1: Cápsula, meningitis y neumonía neonatal

Toxinas

• Toxina Shiga (EHEC): Es más peligrosa y presente en EHEC
• Esta toxina bloquea la síntesis de proteínas al inhibir los ribosomas (ARN 28S)
• Causa destrucción del epitelio intestinal y diarrea sanguinolenta
• Afecta los riñones, causando Síndrome Hemolítico Urémico (SHU) = falla renal severa
• Similar a la toxina de Shigella dysenteriae

Enterotoxinas (LT y ST) ETEC

• Causan la "diarrea del viajero"
• LT (termolábil): Similar a la toxina del cólera, activa la adenilato ciclasa, aumentando AMP cíclico (cAMP) y la secreción excesiva de agua y electrolitos, causando diarrea acuosa
• ST (termoestable): Activa la guanilato ciclasa, aumentando GMP cíclico (cGMP) y la secreción de agua, causando diarrea acuosa

Subtipos de E. Coli

• EPEC: Destruye microvellosidades intestinales, causando diarrea acuosa, vómitos y fiebre
• EHEC: Produce toxina Shiga (Stx) dañando el intestino y riñón, causa diarrea sanguinolenta e insuficiencia renal (Síndrome Urémico Hemolítico)
• ETEC: Libera toxinas termolábiles y termoestables causando diarrea del viajero y deshidratación
• EIEC: Invade células intestinales (como Shigella), causando diarrea con moco y sangre, y fiebre
• EAEC: Se adhiere en capas al intestino, causando diarrea persistente, inflamación crónica
• DAEC: Se adhiere de forma dispersa al epitelio intestinal, causando diarrea leve en niños pequeños

Pruebas de Laboratorio

• Agar MacConkey: diferencia bacterias fermentadoras (colonias rosadas) y no fermentadoras (colonias incoloras) de lactosa, E. coli es fermentadora de lactosa.
• Agar EMB (Eosina Azul de Metileno): E. coli produce colonias de color verde metálico.
• Agar SS (Salmonella-Shigella): E. coli crece como colonias rosadas debido a la fermentación de lactosa.
• Agar CLED: se usa para muestras de orina; E. coli da colonias amarillas.

Tratamiento

• Infecciones intestinales: rehidratación oral o intravenosa para prevenir la deshidratación, evitar antibióticos.
• Infecciones urinarias y sistémicas:
  • ITU leves: nitrofurantoína (actúa en la vejiga), fosfomicina (destruye la pared bacteriana).
  • ITU complicadas: cefalosporinas (amplio espectro), fluoroquinolonas (bloquean ADN bacteriano).

Epidemiología

• E. coli patógena es una de las principales causas de enfermedades gastrointestinales y extraintestinales a nivel mundial.
• Patotipos como ETEC, EPEC y EHEC son más comunes en países en desarrollo. EHEC (O157/H7) es un problema en países industrializados.
• ITU por UPEC es la segunda causa de infecciones bacterianas en humanos, después de las infecciones respiratorias.

Transmisión

• Infecciones entéricas (E. coli diarreogénica): fecal-oral (a través de alimentos, agua o superficies contaminadas), contacto persona a persona (especialmente en niños o ambientes hospitalarios), reservorios animales (bovinos, aves y otros animales pueden portar cepas patógenas como EHEC).
• Infecciones extraintestinales (E. coli uropatogénica y meningítica):
  • Infecciones urinarias (UPEC): colonización del tracto urinario por bacterias del intestino o transmisión sexual.
  • Meningitis neonatal (NMEC): transmisión vertical de madre a hijo durante el parto.

Aspectos Adicionales de Epidemiología

• Reservorio: intestino de humanos y animales.
• Factores de riesgo: niños, ancianos, inmunodeprimidos, viajeros.
• Casos frecuentes: ITU (80-90%), diarrea del viajero, brotes por alimentos.
• Prevención: higiene, agua potable, cocción adecuada, cuidado con manipulación de secreciones infectadas y con el catéter contaminado.

Profilaxis

• Higiene: lavado de manos, limpieza de alimentos.
• Agua potable: evitar fuentes contaminadas.
• Cocción adecuada y evitar lácteos no pasteurizados.
• Evitar automedicación: resistencia a antibióticos.
• Buena hidratación: previene infecciones urinarias.

Caso Clínico

• Paciente: mujer de 25 años.
• Síntomas: disuria, urgencia urinaria, fiebre leve, dolor lumbar.
• Antecedentes: episodios previos de infección urinaria.
• Examen de orina: bacteriuria significativa, leucocitosis.
• Diagnóstico: infección urinaria complicada por E. coli.
• Tratamiento: cefalosporinas orales, hidratación adecuada.
• Evolución: mejoría tras 5 días de antibiótico.
• Prevención: aumentar ingesta de agua, higiene adecuada, evitar retención urinaria.

Preguntas de Dinámica

• ¿Qué tipo de metabolismo utiliza E. coli en ausencia oxígeno o aceptores alternativos?
• ¿Cuál es el reservorio de E. coli?
• ¿Qué medicamentos se utilizan en ITU leves?
• ¿Qué tipo de respiración realiza E. coli?
• ¿Qué toxinas puede producir E. coli?