E. coli: cepas comunes y variedades patógenas de la bacteria E. coli

Bacterias: ¿amiga o enemiga?

Creo que todos podemos estar de acuerdo en que cada persona tiene derecho a ser inocente hasta que se demuestre su culpabilidad, pero ¿qué pasa con las bacterias? ¿Deberían estas criaturas microscópicas disfrutar del mismo derecho? Mucha gente, cuando escuchan la palabra bacteria, sacan su desinfectante antibacteriano favorito y se embarcan en una misión de erradicación.

En esta lección, voy a argumentar que sí, de hecho, deberíamos permitir que las bacterias sean inocentes hasta que se demuestre su culpabilidad. En el mundo microbiano, no existe un límite claro entre los microbios inocentes y amistosos y los microbios culpables que causan enfermedades. Hablaremos sobre el microbio favorito de todos, E. coli , y cómo puede ser tanto un amigo como un enemigo.

Cepas bacterianas

Lo primero que tenemos que entender es qué se entiende por cepa bacteriana. Comencemos por definir, o al menos intentar definir, una especie bacteriana . Existe cierta controversia, pero básicamente, dos células bacterianas se consideran miembros de la misma especie si sus genomas son muy similares, por lo que algo así como 95% idénticos. Pero esto deja un 5% del genoma que puede ser diferente. Puede que esto no parezca mucho, pero la naturaleza puede lograr mucho con ese 5%.

La variabilidad en el 5% del genoma dentro de una sola especie puede dar lugar a muchas cepas diferentes de esa especie. Diferentes cepas de la misma especie pueden tener atributos notablemente diferentes, por ejemplo, una diferencia en la capacidad metabólica, como la capacidad de descomponer un azúcar específico. Estas diferencias entre las cepas bacterianas se deben a que cada cepa tiene diferentes genes que codifican diferentes atributos.

E. coli

Apliquemos lo que hemos aprendido sobre las especies y cepas bacterianas para comprender mejor la especie bacteriana Escherichia coli . E. coli es una sola especie, pero dentro de la especie, hay más de 20 cepas reconocidas.

Algunas de estas cepas son definitivamente amigas de los humanos. De hecho, a las pocas horas de un nacimiento humano, E. coli colonizará el tracto gastrointestinal. Tiene mucho éxito en este entorno, acurrucándose en el moco que recubre las paredes intestinales. Aquí, puede vivir durante décadas con beneficio mutuo, una simbiosis entre él mismo y el huésped humano. La única vez que estas amistosas E. coli causan un problema es cuando el huésped se inmunodeprime o los intestinos se dañan de alguna manera.

Ahora, por otro lado, también hay cepas de E. coli que definitivamente no son amigas de los humanos. Estas cepas portan genes que les dan la capacidad no solo de colonizar los intestinos humanos como las cepas más amigables, sino también de causar enfermedades en el huésped. Estas cepas se definen por diferentes genes de virulencia que portan y se denominan patotipos. Un patotipo es un grupo de cepas que causan la misma enfermedad porque comparten un conjunto de genes de virulencia. Analicemos los patotipos de E. coli más comunes .

Patotipos de E. coli

EPEC , o E. coli enteropatógena , fue el primer patotipo descrito. Se asocia principalmente con causar diarrea en niños en países en desarrollo. El patotipo EPEC es capaz de unirse firmemente a la pared celular intestinal y causa un daño extenso a las microvellosidades, desprendiéndolos y exponiendo las células intestinales debajo. Los patotipos de EPEC liberan una enterotoxina , una toxina activa en el tracto gastrointestinal del huésped. La diarrea es causada por una combinación de liberación de enterotoxina, daño celular intestinal e inflamación y pérdida de microvellosidades.

ETEC , o E. coli enterotoxigénica , es la enfermedad comúnmente conocida como diarrea del viajero. ETEC causa diarrea en niños en países en desarrollo y es la principal causa de diarrea en viajeros a países en desarrollo. La infección produce diarrea acuosa que puede variar en gravedad. Las células de ETEC pueden unirse a las paredes intestinales, donde liberan toxinas que provocan una afluencia masiva de agua al intestino, lo que resulta en diarrea.

EHEC , o E. coli enterohemorrágica , fue reconocida por primera vez en 1982. Puede causar diarrea sanguinolenta. El reservorio principal de EHEC es el intestino de la vaca, lo que genera temores de comer hamburguesas poco cocidas que podrían estar potencialmente contaminadas con EHEC. Estos son los brotes de E. coli de los que escucha con más frecuencia en las noticias y son un tema de su propia lección.

Hay algunos patotipos adicionales, denominados enteroagregantes, enteroinvasores y adherentes difusamente, que afectan los intestinos, así como E. coli uropatógena y asociada a meningitis que afectan el tracto urinario y las meninges.

Diagnóstico, tratamiento y prevención

Puede imaginarse que, dado que hay tantos patotipos, es un proceso de varios pasos diagnosticar un patotipo específico. En general, cuando se requiere un diagnóstico, se cultivan E. coli de las heces y luego se analizan utilizando métodos serológicos y moleculares para determinar el patotipo específico presente. Una vez que se determina el patotipo, los médicos tienen una mejor idea de la posible gravedad de la enfermedad.

El tratamiento de las infecciones por E. coli generalmente implica una terapia de apoyo, por ejemplo, reemplazar los líquidos perdidos debido a la diarrea y la deshidratación y descansar para permitir la recuperación. En casos graves, se pueden utilizar antibióticos para acortar la gravedad y la duración de la infección.

Dado que todos los patotipos de E. coli utilizan el intestino como vía de entrada al huésped, cualquier cosa que se consuma puede estar potencialmente contaminada. Para prevenir la infección, los alimentos deben cocinarse bien, los alimentos crudos deben lavarse con agua limpia y se deben tomar medidas básicas de higiene para romper el ciclo fecal-oral de la infección. Para los viajeros a áreas donde los estándares de saneamiento del agua son inexistentes o desconocidos, es mejor evitar las fuentes de agua locales y solo beber bebidas embotelladas.

Resumen de la lección

E. coli es una sola especie, pero dentro de la especie, hay más de 20 cepas reconocidas. Algunas de estas cepas son perfectamente amigables y son importantes simbiontes en el intestino humano. Otras cepas portan armas en forma de genes que causan enfermedades.

Las cepas que causan enfermedades se definen por la diferencia en los genes de virulencia que portan y se conocen como patotipos. Un patotipo es un grupo de cepas que causan la misma enfermedad porque comparten un conjunto de genes de virulencia. Tres de los patotipos principales incluyen EPEC ( E. coli enteropatógena ), ETEC ( E. coli enterotoxigénica ) y EHEC ( E. coli enterohemorrágica ). Estos patotipos tienen diferentes genes que dan como resultado diferentes formas de invasión del huésped y diferentes síntomas y gravedad de la enfermedad.

Los patotipos de E. coli invaden a través del intestino, por lo que la exposición se produce principalmente a través de fuentes de agua y alimentos contaminados. Las medidas básicas de saneamiento e higiene y el lavado y cocción minuciosos de los alimentos es la mejor manera de prevenir la exposición. Para las personas desafortunadas que ingieren uno de los patotipos de E. coli , la terapia de apoyo suele ser suficiente para permitir la recuperación. En casos más graves, se pueden utilizar antibióticos para limitar la duración y gravedad de la enfermedad.

Los resultados del aprendizaje

Después de ver este video, los estudiantes deberían poder identificar qué E. coli es bueno y cuál es problemático. También deben comprender cómo la E. coli se mete en nuestro interior y hace su daño.