Identificación de la E. coli malévola: un prodigio técnico

Hace apenas cinco meses, a finales de mayo, que las noticias sobre un brote de la bacteria Escherichia coli, en su variedad enterohemorrágica, conocida por las siglas EHEC, y que había producido varias muertes en Alemania, ocupaban las primeras páginas y las cabeceras de los telediarios. En España la noticia hubiese pasado sin pena ni gloria si no hubiese sido porque las autoridades del gobierno local de Hamburgo notificaron que se había detectado EHEC en cuatro pepinos procedentes de nuestro país. Aunque no parece que las hortalizas españolas fuesen las culpables, el origen exacto del brote epidémico es por ahora una incógnita. La Sociedad Alemana de Nefrología ha llamado recientemente la atención sobre la relativa lentitud con la que se alertó sobre la existencia y las consecuencias del brote, pero también ha señalado que la respuesta fue más rápida en comparación con situaciones del pasado.

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  • Escherichia coli aposentada sobre una célula intestinal. La mayoría de las E. coli que habitan en nuestro intestino lejos de perjudicarnos resultan beneficiosas. Sin embargo hay estirpes, como la que se muestra en la fotografía (color lila) que se aposentan sobre las células de la mucosa (color ladrillo) y provocan graves alteraciones. Microscopía electrónicade barrido, los colores son simulados. Fuente: Brett Finlay.

No solo la notificación funcionó en este caso con mayor rapidez, también la identificación de la estirpe causante del brote se hizo con pasmosa celeridad, y ello se debe a los potentes métodos de secuenciación del ADN cuyos avances técnicos en la última década podríamos calificar casi de milagrosos. Hasta hace bien poco secuenciar por completo el genoma de una bacteria tardaba años, ahora se consigue en poco más de diez días, y el número de genomas cuya secuencia se conoce por completo aumenta sin cesar.


FOCUS, la revista de FEMS, la Federación de Sociedades de Microbiología Europeas patrocinadora de la Academia Europea de Microbiología, publica en su número de septiembre una entrevista con el Dr. Helge Karch, uno de los artífices de esta proeza, que es director del Instituto de Higiene del Hospital Universitario de Münster. Helge Karch ha trabajado desde 1983 en las E. coli que provocan diarreas. Tras la identificación de la estirpe desarrolló una prueba para su diagnóstico y poco después, en julio, publicó los resultados. 

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A continuación la traducción de la entrevista.

Cuál es su trabajo en la investigación de E. coli?

Dr Helge Karch (HK): Estudiamos las EHEC, las E. coli enterohemorrágicas, que además de diarrea causan complicaciones generales, la más importante el síndrome hemolítico urémico, el llamado HUS. Nuestro trabajo incluye aspectos amplios pero relacionados de las infecciones humanas: ¿dónde residen los EHEC cuando no están infectando a las personas? ¿cómo provocan la enfermedad humana? ¿cómo evolucionan y se adaptan a los hospedadores humanos y no humanos y al ambiente? ¿qué caracteres virulentos están implicados en la transmisión, la adaptación y la patología, y cuál es la base de estos mecanismos? Para responder a estas preguntas analizamos la epidemiología, diversidad, filogenia y función de los factores de virulencia de los EHEC.

Ahora estamos estudiando sobre todo varios alelos de las toxinas Shiga (en breve, Stxs), la hemolisina de EHEC, los factores de colonización que incluyen a Sfp, la adhesina de las fimbrias, y una familia de proteínas que unen inmunoglobulinas. Lo que sabemos sugiere con fuerza que las Stxs son los factores de virulencia predominantes en el daño a las células endoteliales de los microcapilares del riñón y del cerebro, lo que produce el cuadro clínico del HUS. Por eso estamos caracterizando el ensamblaje molecular de los glicoesfingolípidos receptores en los microdominios (balsas de lípidos) de estas células diana. Estos estudios proporcionarán datos sobre la interacción molecular inicial de las Stsx con el endotelio humano, interacción que es un requisito previo para su unión e internalización. Esto proporcionará un procedimiento ideal para la terapia en personas infectadas. Otra parte importante de nuestra investigación se dirige a los mecanismos que intervienen en la evolución de estas estirpes en el ambiente y durante la infección. Incluimos análisis funcionales de las interacciones del patógeno con el hospedero y la detección sistemática y en profundidad de marcadores moleculares epidemiológicos con carácter poblacional y geográfico.

¿Qué caracteriza al reciente brote de EHEC?

HK: Nunca antes se han enfrentado ni los seres humanos ni la ciencia médica a una estirpe de EHEC tan virulenta como el clon HUSEC041 de O104:H4 de este brote. Tras centenares de casos de HUS (síndrome urémico hemolítico) y al menos cuatro docenas de muertos, se trata del brote más grave de HUS en toda la historia. Para analizar la tragedia movilizamos como nunca antes recursos epidemiológicos, y de identificación molecular y genómica de alto rendimiento. El brote resultó de lo más anómalo en cuanto a los casos que se presentaron: en su mayoría mujeres jóvenes, lo que contrasta con los brotes que produce la estirpe de EHEC típica que afecta sobre todo a los niños y a los mayores de 65 años. También se ocurrió una frecuencia exagerada de encefalopatías y ataques epilépticos. Tanto las causas de la distribución anormal de edad, como de las peculiares características clínicas, así como el origen del brote, aunque apuntan a un vector diferente a los que comúnmente transmiten EHEC O157:H7, son desconocidos.

¿Cómo es de virulento el clon HUSEC041 que produjo la epidemia en comparación con otras estirpes EHEC y con la E. coli normal?

HK: La estirpe de este brote parece ser extraordinariamente virulenta, como indica el insólito número de pacientes que desarrollaron HUS y luego fallecieron. No conocemos todavía las causas de la mayor virulencia del brote y lo estamos investigando en mi laboratorio. Una de las razones puede ser, como hemos demostrado en nuestras publicaciones recientes, que la estirpe combina las principales características de virulencia de las E. coli EHEC y enteroagregativas (EAEC), a saber la producción de Stx (toxina Shiga) y la fuerte capacidad de adherirse a las células del epitelio intestinal de manera agregativa, propia de las EAEC. Nuestra hipótesis es que el fenotipo de fuerte adherencia aumenta la absorción de la Stx producida por las bacterias colonizadoras; esto podría ciertamente aumentar la velocidad y la gravedad de las complicaciones (HUS) que afectan a todo el cuerpo, porque en teoría podría haber más toxina que se uniese a la microvasculatura de los glomérulos, la diana principal afectada por la Stx en el HUS. Este patógeno es mucho más adhesivo que el EHEC O157:H7.

¿Cómo de resistente a los antibióticos es la E. coli del brote?

HK: La estirpe del brote posee un fenotipo con un espectro ampliado de beta-lactamasa (ESBL), es decir, es resistente a todas las penicilinas y cefalosporinas y susceptible a los carbapenems (ertapenem, imipenem, meropenem). Es más, todos los aislados analizados en nuestro laboratorio son resistentes a la trimetoprima/ sulfametoxazol y susceptibles a fluoroquinolonas (ciprofloxacina) y aminoglicósidos (gentamicina, tobramicina).

¿Existe el peligro de que pueda usarse en la guerra biológica?

HK: Como cualquier patógeno muy virulento, la estirpe EHEC O104:H4 del brote podría usarse como un posible arma biológica.

¿Se ha obtenido algún antídoto o anticuerpo frente a la toxina?

HK: Se obtuvieron anticuerpos poco después de caracterizarse las toxinas en los últimos años 80 del pasado siglo. Se han probado varios anticuerpos en modelos animales, pero solo dos en los seres humanos. En verdad solo queda uno, Shigamabs™, un anticuerpo frente a Stx1 y Stx2 quimérico que está en fase activa de desarrollo clínico. Se está probando en fase II en Sudamérica.

¿Qué precauciones podemos aplicar para estar a salvo de EHEC?

HK: La manera más eficaz para evitar las infecciones de EHEC es seguir escrupulosamente las reglas de higiene que impiden la transmisión del patógeno a los seres humanos. Entre ellas el lavado meticuloso de las manos tras utilizar el aseo, evitar el contacto con animales y pacientes que estén eliminando EHEC en sus heces, evitar consumir todo tipo de alimento que pueda estar contaminado ya sea en el lugar de producción o en su transformación y distribución, en concreto la carne poco hecha, la leche no pasteurizada y el agua de procedencia desconocida. Por desgracia aún no sabemos cómo estar seguros con las frutas y verduras frescas, salvo que las cocinemos o las irradiemos – lavar estos alimentos, que son por cierto muy saludables, es una forma no perfecta de eliminar estos patógenos.

Algunos enlaces a artículos sobre EHEC en castellano publicados por el autor de “microbichitos”:

Cuando E. coli se pasa al lado oscuro (en “Esos pequeños bichitos” 05/06/2011)

Libro de familia de ‘E. coli’ mutante (en “EL PAÍS” 03/06/2011)

Cuando ‘E. coli’ se pasa al lado oscuro (en “EL PAÍS” 31/05/2011)

 

 

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Comentarios

El autor señala que “El origen exacto del brote epidémico es una incognita”. Desde antes del verano se sabe que el brote fue causado por ingestión de brotes tiernos producidos con semillas importadas de Egipto. Para mayor informacion, consultar el siguiente enlace: http://www.efsa.europa.eu/en/supporting/pub/176e.htm

Hola Pablo,
¿se sabe? todo depende de cómo quieras interpretar la siguiente frase retorcida del informe que mencionas:
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“the thus far negative test results from the microbiological tests carried out on seeds cannot be interpreted as proof that a batch is not contaminated with STEC O104:H4 ”
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que traducido viene a decir:
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“los resultados negativos de los ensayos que se tienen hasta ahora con respecto a los ensayos microbiológicos efectuados en las semillas no pueden interpretarse como prueba de que un lote no esté contaminado con STEC O104:H4″
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o dicho de otro modo, no hay pruebas microbiológicas de que el lote esté contaminado con STEC O104:H4.
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El informe mencionado ha trazado la procedencia de suministros de semillas intentando enlazar el brote EHEC de Francia con el de Alemania, pero que yo sepa no se ha demostrado la presencia de EHEC en los germinados o en las semillas.
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Ha de recordarse que la contaminación de cuatro pepinos con otra cepa sí fue probada directamente en un primer momento, pero luego se descartó por no coincidir la cepa encontrada en dos de ellos con la que presentaban los enfermos.
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El informe indica que el mismo lote de semillas se distribuyó en Alemania, Reino Unido, Austria y España. Indica asimismo que existen incertidumbres sobre la exacta identificación de los lotes de semillas en cuestión, que puede ser debida a errores en la comunicación de la información o incluso a errores en el etiquetado.
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Aclara además que en todo caso la contaminación, si existió, no se produjo en el lugar de producción sino que según las pistas que han podido reconstruir, ocurrió después de su importación.
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Por ello y mientras no se detecte el microorganismo en las semillas o en sus germinados, el que sean estos elementos los portadores de la infección se basa en estudios de trazabilidad que siendo un indicio no son todavía, a mi entender, una prueba directa y fehaciente.
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Por todo ello el autor prefiere cautamente quedarse por el momento con la frase que escribió “El origen exacto del brote epidémico es una incógnita”. Dicho sea con todos mis respetos y con todas mis reservas implícitas en la palabra “exacto”.
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Un saludo
Miguel Vicente

Es digno de mérito por fin encontrar un blog de ciencia con rigurosidad, con deseo genuino de divulgación y con información relevante. Felicidades al autor y a El país por auspiciar este blog de alta calidad.

Creo que tratar de detectar el origen del brote es una tarea similar a detectar el orígen de un ataque cibernético. Básicamente al inicio se trata de especulación, por lo cual asegurarlo a priori resulta un tanto desastroso.

(requerido)

(requerido)


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