Cuando E. coli se pasa al lado oscuro

autor: Miguel Vicente

La aparición en Alemania de un brote infeccioso de tipo alimentario causado por una estirpe patógena de la bacteria Escherichia coli me ha mantenido durante prácticamente toda una semana del 27 de mayo al 3 de junio en constante comunicación con diversos medios de opinión. En este artículo presento, con pequeñas modifcaciones dictadas por el curso  más reciente de las noticias, dos de los análisis escritos para el diario EL PAÍS (publicados el martes 31 de mayo y el viernes 3 de junio)  y  añado unos comentarios sobre algunos aspectos todavía enigmáticos que esperan la publicación de nuevos datos para recibir una explicación.

El señor Patata como «Darth Tater». Cuando una pacífica estirpe comensal de E.coli se pasa al lado oscuro se convierte en una malévola bacteria que produce síndrome hemolítico urémico, a veces fatal, y que puede transmitirse por  diversos alimentos contaminados, ya sean estos carnes mal procesadas o incluso hortlizas y vegetales frescos.

A diferencia de O104 (letra “o” ciento cuatro), la mayoría de E. coli son bacterias pacíficas, junto con muchas de otras variedades pueblan el intestino. Pueden hasta ser beneficiosas y casi nunca son perjudiciales. Viven de manera armónica sin que las de una clase desplacen a las de otra e incluso aportan algunas vitaminas. Son un freno protector frente a otras bacterias con las que nuestro cuerpo no se lleva tan bien, y que si proliferasen producirían trastornos y enfermedades, desde la diarrea leve hasta enfermedades graves como el síndrome hemolítico urémico.

Pero algunas E. coli pueden ser atraídas por el lado oscuro y adquirir genes que dirigen la producción de compuesots tóxicos, similares a la toxina que produce Shigella, otra bacteria que es una prima maligna de E. coli. Este tipo de bacterias se adhiere a las células de la mucosa intestinal y las trastorna. El intestino reacciona con una diarrea que intenta eliminar a las invasoras. Si lo logra el problema no pasa de una molesta y fuerte diarrea. Pero en unos pocos casos, y generalmente dependiendo del estado de salud de la persona, esto no es así y la bacteria maligna prolifera.

La toxina que produce se ceba sobre los capilares sanguíneos más pequeños, como los que componen el mecanismo por donde el riñón purifica la sangre. Su destrucción impide al organismo eliminar los compuestos nocivos del metabolismo y el fallo renal conduce a un envenenamiento que deja lesiones permanentes y es a veces mortal.

Pensaríamos que como hay antibióticos potentes la curación debería ser fácil, pero no es así. Eliminar cualquier E. coli es difícil porque está protegida por una cubierta de tres capas (otras bacterias, como las de la neumonía sólo tienen dos). Además las malévolas estirpes O se han molestado en tener genes de resistencia a varios antibióticos, y poseen incluso complejos mecanismos para aumentar la producción de toxina cuando se las pretende eliminar. Es decir que el antibiótico, lejos de curar, puede incluso agravar el problema.

¿Cómo puede llegar E. coli del intestino a alimentos como las verduras? En 2006 se produjo un brote letal de la estirpe O157H7, casi hermana de la O104 en los EE UU, venía en bolsas de espinacas lavadas tres veces. Para sorpresa de los científicos, los mecanismos que la bacteria usa para adherirse al intestino también sirven para fijarla a las hojas. Las estirpes patógenas habitan a veces el intestino de animales de granja. Puede ahí empezar la contaminación, o venir más tarde en la cadena de consumo. Precisarlo necesita pruebas que no son complejas y en unos días pueden decir dónde se ha contaminado un alimento siempre que se haya identificado el alimento contaminado y la bacteria que lo contamina.

No hay que alarmarse, pueden tomarse precauciones como cocinar bien las verduras, pelar cuidadosamente o desinfectar lo que se tome crudo. Así el pequeño número de bacterias que ingeriríamos no será perjudicial. Y sería también importante reforzar la investigación para estudiar E. coli, porque algunas bacterias están siempre dispuestas a pasarse al lado oscuro y demostrarnos que no tenemos antibióticos para eliminarlas.

Partida de nacimiento de E. coli mutante

La probabilidad de que la misma mutación de una bacteria ocurra de forma independiente a la vez en cientos de enfermos roza las características del milagro. O sea que no puede ser que todos los enfermos hayan sido infectados por la bacteria no mutada y que la mutación haya ocurrido en su organismo tras la infección. Tiene que haberse producido antes de que el alimento haya sido contaminado, la bacteria mutante debería haber crecido en un animal (o persona) a quien posiblemente no ha matado, y de su contenido intestinal haber pasado al alimento (sea el que fuese) que ahora ha consumido la población de Hamburgo.

¿Cómo se puede averiguar? Si deja de haber casos nuevos es que el alimento contaminado ya se ha agotado y las nuevas partidas ya no se están contaminando, por lo que en principio sería tranquilizador y sólo quedaría indagar qué cosas hicieron igual todos los enfermos para poder deducir de forma plausible de dónde vino la contaminación y tomar medidas para que no se repita.

Un escenario más grave es que sigan aumentando los nuevos casos de intoxicación. Indicaría que el foco primario de infección sigue produciendo bacterias mutadas y dispersándolas al ambiente en donde se genera la contaminación. El proceso de búsqueda de la fuente de contaminación puede ser el mismo que en el caso anterior, pero ahora es urgente localizarlo porque de otra manera seguirá cayendo enfermo quien ingiera la sustancia contaminada, que según se va vendiendo se estaría remplazando por nuevos lotes igualmente peligrosos. Lo único positivo en este caso es que cuando se identifique el foco de infección posiblemente se pueda estudiar el proceso que genera la propagación de la bacteria mutada.

¿Cómo podremos saber qué le ha ocurrido a la bacteria E. coli para convertirse en más peligrosa? Conocida la secuencia completa del genoma de la variante mutada, lo que hoy en día se hace con rapidez utilizando las nuevas técnicas de secuenciación masiva, disponibles en los laboratorios mejor equipados, ya es sencillo averiguar de qué progenitores proceden el conjunto de genes que la han convertido en una bacteria tan maligna. Reúne una virulenta toxina, la shigatoxina 2 codificada por el gen vtx2a, con una variada colección de genes que la hacen resistente a diferentes antibióticos. Posiblemente los cambios se encuentren en una estructura de ADN de las varias especializadas en movilizar la información genética de una a otra bacteria. Con estos resultados seguramente se podrá, además de identificar a los progenitores, sacar conclusiones de índole práctico para minimizar en el futuro, si es posible, la probabilidad de que nuevamente ocurra de manera accidental un suceso con consecuencias tan dañinas.

ENIGMAS:

Fué el Centro Europeo para el Control y la Prevención de Enfermedades quien, el 27 de mayo y avalado por dos científicos alemanes, una sueca, uno del Reino Unido y la oficina en Copenhague de la Organización Mundial de la Salud informó públicamente haber detectado en dos muestras de pepinos de procedencia española la presencia de E. coli de tipo STEC, que puede producir esta enfermedad. El origen de esa contaminación, que por supuesto no debería estar presente, permanece sin aclararse.

Unos días más tarde, el 31 de mayo se difundió que estos aislados STEC no se correspondían con los causantes de la enfermedad en el brote infeccioso del norte de Alemania, y el 2 de junio se divulgó que la colaboración entre un grupo alemán y un laboratorio chino había obtenido la secuencia completa del genoma de la bacteria causante de la infección. Las autoridades sanitarias alemanas han pasado a considerar otras fuentes, un restaurante, una fiesta,  y más recientemente a una plantación de soja, como origen del foco infeccioso. El foco real permanece hoy por hoy sin identificar.

Eliminar la infección en los enfermos sigue siendo difícil, se ha publicado que la bacteria parece ser sensible a antibióticos del tipo carbapenem, que son de los llamados betalactámicos. Si bien el genoma secuenciado contiene información para codificar betalactamasa, una enzima que, en cantidad suficiente puede inactivar algunos betalactámicos como la penicilina, los  antibióticos de tipo carbapenem son mas refractarios a ella. Sin embargo existen otras bacterias que son resistentes a carbapenem debido a una betalactamasa especial, la metalo-beta-lactamase 1 (NDM-1).

El tratamiento de la enfermedad es asimismo complicado, los antibióticos son en este caso un arma de doble filo, ya que los betalactámicos, al afectar la integridad de la pared celular pueden hacer estallar la bacteria, y facilitar la liberación de la toxina Vtx2 que pasa a la sangre. Antibióticos como las quinolonas, que bloquean la replicación, pueden inducir mecanismos que provocan una producción mayor de toxina. La destrucción de los capilares por la infección podría frenarse con un nuevo tratamiento experimental que en principio se dirigía a curar la hemoglobinuria nocturna paroxísmica, una rara enfermedad de tipo inmune. Da la casualidad de que este tratamiento, un anticuerpo monoclonal llamado eculizumab, bloquea la activación de la proteína C5 del complemento, uno de los pasos de la respuesta inmune que la infección por STEC dispara. La activación de C5 provoca la destrucción celular, por lo que desde 2010 el eculizumab se ha utilizado para combatir los efectos del síndrome hemolítico urémico sobre los capilares renales.

¿Por qué esta estirpe parece permanecer en el intestino durante más tiempo? La secuencia del genoma indica que no tiene el gen que codifica intimina, una de las proteínas con las que E. coli se pega a la célula intestinal. Esto plantea un interrogante más.

EN OTROS FOROS:

Una explicación de los serotipos O de E. coli en el foro «Curiosidades de la Microbiología«.

Posición de la Academia Europea de Microbiología sobre el brote de E. coli O104:H4

AMARGA REFLEXIÓN:

¡35 años trabajando en E. coli y solo les interesa cuando no se venden pepinos!