Retrospectiva de la importancia de Escherichia coli en la salud humana

¿Qué sabemos sobre E. Coli? 

Escherichi coli es una bacteria gran negativa perteneciente a la familia de Enterobacterias (como Salmonella, Shigella y Yersinia entre otras). Respecto a su morfología, nos encontramos con bacilos cortos en forma de bastón que pueden presentar varios flagelos perítricos. Son bacterias no esporuladas, anaerobias facultativas y mesófilas, desarrollándose a temperaturas entre 20ºC y 40ºC. El pH óptimo de crecimiento es entre 6 y 8.  

Este microorganismo se encuentra ampliamente distribuido en los sistemas digestivos de seres vivos de sangre caliente (humanos y animales), por lo que su presencia es utilizada como indicador principal para detectar contaminaciones fecales en el control de calidad de aguas y alimentos.  

Considerada como un comensal inofensivo de la flora bacteriana, estas bacterias constituyen aproximadamente el 1% del microbioma intestinal. Si bien la mayoría de las cepas presentes en los organismos aportan beneficios para el hospedador, existe un importante grupo de cepas consideradas patógenas y que pueden ser causantes de graves enfermedades para el ser humano. 

Descubrimos a las cepas patógenas de Escherichia coli.  

La principal diferencia de este grupo en cuánto a las cepas inocuas radican fundamentalmente en la adquisición de mecanismos de virulencia específicos, que les confieren capacidad para producir toxinas, expresar moléculas para la adhesión celular, capacidad de invasión de tejidos, resistencia al sistema inmune, etc. 

En base a dichos mecanismos de patogenicidad adquiridos, podemos encontrar 6 grupos o serotipos distintos:  

1.     Escherichia coli enteropatogénica (EPEC)  

2.     Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC)  

3.     Escherichia coli enteroenvasiva (EIEC)  

4.     Escherichia coli enterohemorrágica o verotoxigéncia (EHEC/VTEC/STEC)  

5.     Escherichia coli enteroagresiva (EAEC)  

6.     Escherichia coli con adherencia difusa (DAEC)  

De todo el grupo de cepas patógenas, cabe destacar la importancia del serotipo enterohemorrágico (EHEC/STEC). Dicha enfermedad provoca síntomas que van desde diarreas suaves a colitis hemorrágicas. En casi el 10% de los pacientes (sobre todo grupos de riesgos como niños y ancianos), la infección puede convertirse en una enfermedad de alto riesgo, conocida como el síndrome hemolítico urémico (SHU). Dicho síndrome suele estar relacionado con la expresión de citotoxinas, conocidas como verotoxinas (VT) o shigatoxinas (Stx). Por ejemplo, uno de los serotipos más comunes y que genera más preocupación a la salud pública pertenece a este grupo y no es otra que Escherichia coli O157:H7. Dicho serotipo está íntimamente relacionado con las enfermedades transmitidas por los alimentos, lo que se traduce en una alta incidencia de infecciones y muertes por EHEC cada año.  

Mecanismo de virulencia en las cepas enterohemorrágicas. Toxina Shiga y otros. 

A nivel estructural, la toxina Shiga está compuesta por una subunidad A y una subunidad B. Al mismo tiempo, la subunidad A se divide en dos partes diferenciadas, A1 (citotóxica) y A2 (estructural). 

Como podemos observar en el diagrama, la toxina Shiga ingresa a nivel celular en el endotelio intestinal gracias a la afinidad de su subunidad B por los receptores de membrana, activando de esta manera la macropinocitosis de la toxina.  Una vez en el interior celular, se transporta a través de vesículas por el citoplasma. La actividad tóxica de la subunidad A1 se realiza a nivel de RNA ribosómico, bloqueando la síntesis de proteínas y dando lugar a la muerte celular.   

Además de este factor de virulencia encontramos, entre otros, al plásmido pO157. Dicho plásmido está presente en las cepas O157:H7 y lleva integrado material genético para la producción de otros factores relacionados con la adhesión celular, la degradación de mucinas y glicoproteínas o la regulación de procesos inflamatorios y citotóxicos.

Relacionado con la presencia en algunas cepas de este plásmido pO157, se ha observado la capacidad que presenta Escherichia coli para intercambiar material genético a través de elementos genéticos móviles, confiriéndole una adaptabilidad ambiental muy alta. Se cree que estos factores contribuyen al surgimiento de tipos de agentes patógenos intestinales, con una mejor supervivencia y persistencia en los sistemas alimentarios. También se demostró la relativa facilidad con la que estas bacterias intercambian material genético en el caso de las cepas O104:H4, responsables del brote en Alemania en mayo y junio de 2011. Se descubrió que dicha cepa contenía material genético de cepas enteroagregativas de células humanas, genes de cepas enterohemorrágicas patógenas de animales, así como genes de resistencia a muchas sustancias antimicrobianas.

Orígenes de contaminación en humanos.  

El origen de Escherichia coli es casi exclusivamente fecal, y se trasmite por tanto a través de la contaminación con material de dicho origen en alimentos y aguas. Otras vías como la contaminación cruzada o el contacto humano directo durante el procesamiento de alimentos ponen de manifiesto nuevamente que el principal foco de infección de esta bacteria sea el consumo de alimentos y aguas contaminados.   

Pero, entonces, ¿cómo se contaminan los alimentos con Escherichia coli?   

Una amplia gama de alimentos pueden ser vehículo para las cepas patógenas de esta ubicua bacteria. Los alimentos pueden contaminarse de manera directa o por contaminación cruzada como comentábamos en el punto anterior. Ejemplos de contaminación pueden darse durante el crecimiento y cultivo de hortalizas dónde se abona con estiércol, hasta la recolección de leche o durante el faenado de la carne. Se puede producir además fuentes de contaminación adicional durante la manipulación después de la cosecha, el transporte, la elaboración y la manipulación no higiénica durante la preparación de alimentos.

Uno de los factores que contribuyen a la persistencia de E. coli en los distintos niveles de la cadena alimentaria es el control inadecuado de los parámetros de procesamiento de los distintos alimentos, entre los que se pueden incluir el pH, la actividad de agua (aw) y el almacenamiento a temperaturas que permiten el crecimiento de estas bacterias.  

¿Y qué alimentos son las principales fuentes de transmisión? Pues entre ellos podemos encontrar desde carne cruda y mal elaborada (como carne fermentada o carne picada mal cocida) hasta productos lácteos y jugos de frutas no pasteurizados como hortalizas crudas. De hecho, cada vez es más frecuente encontrar fuentes de contaminación en este último tipo de alimentos, como el que se dio durante el 2011 en Alemania por la aparición de cepas STEC O104:H4 en brotes germinados mencionados anteriormente.

Productos de origen animal 

Aunque se han descrito prevalencias en algunos animales salvajes y de caza, el principal reservorio pertenece a los animales rumiantes domésticos. Concretamente, el origen bovino está considerado como la principal fuente de contaminación de cepas STEC y EHEC (O157:H7). Aunque estos microorganismos pueden producir diarrea en los ejemplares más jóvenes, en individuos adultos se comportan como comensales inofensivos del intestino, sin llegar a provocar cuadros clínicos.   

La contaminación de la carne generalmente se produce durante el faenado del ganado, debido a malas prácticas, así como por la higiene de los mataderos y manipulación en los mismos. Las actividades que mayor frecuencia contaminan la carne durante el procesado son la eliminación de la piel, derrames del intestino y condiciones sanitarias generales del emplazamiento. 

Productos frescos y semillas germinadas  

E. coli puede ingresar en los agrosistemas a través del estiércol, aguas de riego, semillas contaminadas, plagas de insectos, animales silvestres o nematodos. Además, se ha demostrado que estas bacterias pueden sobrevivir en suelos hasta 20 meses, y de esta manera, permanecer como contaminante ambiental por un periodo de tiempo prolongado. Incluso la supervivencia de los microrganismos es mayor en hojas y raíces. 

En los últimos años, han aumentado significativamente la popularidad entre los consumidores de semillas germinadas debido a su alto valor nutricional. Sin embargo, los informes sobre enfermedades producidas por estos alimentos han aumentado la preocupación de los organismos de salud pública y de los consumidores, que derivarán en unas mayores medidas de control sobre vegetales crudos y semillas germinadas. 

Actuaciones de entidades regulatorias respecto a la incidencia de Escherichia coli  

Aunque la Unión Europea creó en 1998 la red de Vigilancia Epidemiológica y de Control de Enfermedades Transmisibles, no es hasta 2009 con la directiva 2009/312/CE cuándo se reconocen las infecciones de E. coli enterohemorrágica como enfermedad de transmisión alimentaria. A consecuencia de dicha disposición, los datos de casos por infección de STEC deben notificarse trimestralmente al sistema de vigilancia europea.  

Aunque la mayoría de los países se centran en la notificación y vigilancia del serotipo O157, según la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) dichas acciones deberían extenderse a otros serogrupos identificados también con mayor frecuencia, principalmente O26, O103, O104 y O145.  

Por su parte, el reglamento (CE) N.º 2073/2005 y su modificación Nª1441/2007, relativo a los criterios microbiológicos aplicables a los productos alimenticios ha establecido un criterio de seguridad para E. coli en diferentes categorías de alimentos, empleándose como criterio de seguridad alimentaria, criterio de higiene e indicador de contaminación fecal. Para ello, se realiza un recuento en placa mediante un método microbiológico validado. El mismo reglamento establece métodos de referencia basado en ISO como la 16649-1, 16649-2 y 16649-3.  

A pesar de todas estas normativas, es necesario el establecimiento de directrices microbiológicas y planes de control con el objetivo de reducir la contaminación fecal a lo largo de la cadena alimentaria, para de esta manera reducir los riesgos para la salud pública. Y no solo dichos planes deberán llegar a los productores y comercializadores, si no que la Organización Mundial de la Salud (OMS) establece una guía titulada “Manual sobre las cinco claves para la inocuidad de los alimentos” para las buenas prácticas en el hogar. Dicho esbozo establece unas buenas prácticas de higiene que ayudarán a prevenir la transmisión de enfermedades.   

Queda patente que, la Seguridad Alimentaria, es un asunto con incidencia global y que nos concierne a todos y todas.