DESAFIOS DE LAS INFECCIONES POR DESAFIOS DE LAS INFECCIONES POR

E. COLI E. COLI ENTEROHEMORRENTEROHEMORRÁÁGICA (STECGICA (STEC) y EL ) y EL

SINDROME HEMOLSINDROME HEMOLÍÍTICO URTICO URÉÉMICOMICO

Dra. Valeria Prado J.Prof. Titular Programa de Microbiología- ICBMDirectora de CICEF (Centro de InvestigacionesClínicas y Estudios Farmacológicos )Facultad de Medicina- Universidad de Chile

E. coli E. coli productorproductor dede Shiga Shiga toxinatoxina (STEC)(STEC)

CaracterCaracter íísticassticas

�Produce una potente toxina con

actividad biológica similar a toxina

de tétanos y botulismo

�Muy relacionada a toxina de Shigella

dysenteriae 1, Shigatoxina

�Serotipo O157:H7 es el de mayor

virulencia, pero no es el único!

�Gran impacto en salud pública

�� Las infecciones por STEC son un problema emergente en países en desarrollo y desarrollados.Subdiagnóstico es importante

�� Constituyen una zoonosis, principal reservorio son losbovinos y cerdos. Se transmiten por alimentos.

�� Se asocian a casos esporádicos y brotes, de diarrea acuosa, diarrea con sangre o colitis hemorrágica .

�� La complicación más severa es el SHU, que afectaprincipalmente a niños <5 años. Letalidad 2.7% y secuelas graves en el 30%.

STEC STEC SerotiposSerotipos y y SerogruposSerogrupos :(>60:(>60))

O157:H7, el prototipo

O26:H11

O45

O55:H7; O55:H10

O111:H8; O111:H30; O111:H34

O113

O121

O145

O157 predomina en USA, Inglaterra, Canadá, Japón

No-O157 son más prevalentes in LA, Europa, Australia

Estos serogrupos se

han asociado a SHU y

a colitis hemorrágica

EvoluciEvoluci óón Cln Cl íínica Infeccinica Infecci óón por EHECn por EHEC

-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

15% SHU (O157)

85% Curación

2% SHU (No-O157)

98% Curación

Complicaciones SHU:

� Letalidad, 2-3%

� Daño renal crónico

� Secuelas neurológicas, 30%

� Diabetes mellitus 38% requieren insulina largo tiemp o

EL SHU ES LA COMPLICACION MAS EL SHU ES LA COMPLICACION MAS SEVERA DE LAS INFECCIONES POR SEVERA DE LAS INFECCIONES POR

STECSTEC

InfecciInfecci óón porn por E. E. colicoli enterohemorrenterohemorr áágicagica

(STEC) en ni(STEC) en ni ññosos

SHU 2SHU 2--15%15%ASINTOMATICOASINTOMATICO

DIARREA ACUOSADIARREA ACUOSA

DIARREA CON SANGREDIARREA CON SANGRE

STEC y SHUSTEC y SHUIncidencia de SIncidencia de S ííndrome Hemolndrome Hemol íítico Urtico Ur éémico en el mico en el

Cono Sur de AmCono Sur de Am éérica respecto a otros parica respecto a otros pa íísesses

0

5

10

15

20

25

Bueno

s Aire

sArg

entin

aSan

tiago

, Chil

e

Mon

tevid

eo, U

rugu

ayAlb

erta

, Can

ada

Min

neso

ta,U

SAOre

gon,

USA

Belgiu

mGer

man

y (n

orth

)

Incidencia por 100,000 niños < 4 años.

Arica

CoquimboOvalle

Viña del Mar

Rancagua

Valdivia

Pto. Montt

Coyhaique

6 centros

Vigilancia de SHU en ChileVigilancia de SHU en Chile

Red de centros centinelas:

� Año 2000 = 11

� Año 2001 = 11 + 3 = 14

� Año 2002 = 14

Prado V., Cavagnaro F, y col Rev Chile Infect, 2008.

Tasas de Incidencia de SHU Tasas de Incidencia de SHU en 14 centros centinelasen 14 centros centinelas

20002000--20022002

Centro Poblac. < 15 años Casos SHU X Tasa x 10 5

Arica 54.090 0.3 0.5Ovalle 30.500 1.5 4.9Coquimbo 44.700 1.3 2.9Viña del Mar 90.000 4.0 4.4SSMOr 266.000 8.0 3.0SSMC 209.000 2.3 1.1SSMS 304.000 6.6 2.2SSMN 231.000 2.0 0.8SSMSO 97.000 4.5 4.6Rancagua 61.300 5.5 9.0Valdivia 36.400 1.3 3.6Pto. Montt 46.300 1.3 2.8Coyhaique 14.800 0.7 4.7Promedio 3.4

DistribuciDistribuci óón estacional de los 118 n estacional de los 118 casos de SHU. Periodo 2000 casos de SHU. Periodo 2000 -- 2002.2002.

Cases= Oct - march > april - sept (p<0.01)

0

5

10

15

20

En eroFebrero

Marzo Ab rilMayoJu

n i oJu

l ioAgos

toSep t ie

m b reOctu

b reNovi e

mbr eDici

em b re

Total casos 2000-2002

Vigilancia ClVigilancia Cl íínico nico -- MicrobiolMicrobiol óógica en 112 gica en 112 pacientes con SHU. Periodo 1995pacientes con SHU. Periodo 1995 --2002. 2002.

ParParáámetrometro NNºº %%

Edad promedio (meses) 19 -Sexo masculino 57 50.8Diarrea con sangre 62 55.3Antibióticos previos 60 53.6Oligoanuria 83 74.1Convulsiones 17 15.2Dializados 58 51.8Días con diálisis (X) 9 -Letalidad 3 2.7Secuelas al Alta 22 19.6

Cultivo deposiciones:Cultivo deposiciones:STEC, O157 26 23.2STEC, No-O157 26 23.2Negativo 60 53.6

CaracterCaracter íísticas Clsticas Cl íínicas de 112 pacientes con nicas de 112 pacientes con SHU segSHU seg úún n SerogrupoSerogrupo STECSTEC

O157O157 NoNo--O157O157 STEC STEC negnegParParáámetrosmetros (26)(26) (26)(26) (60)(60)

%% %% %%

Edad x meses 21 20 17,6Sexo masculino 42,3 53,8 53,3Diarrea c/sangre 38 65 58* ABs previos 41,7 50 71,7* Oligoanuria 53,8 73,1 83,3Convulsiones 15,4 23,1 11,7Diálisis 42,3 61,5 51,7x día diálisis 9 8 10Letalidad 0 4 3Secuelas al alta 19,2 23,1 18,3Hematocrito % 19,8 20,2 20,1Creatinina mg/dl 2,8 3,2 4,1Plaquetas mm 3 86.210 76.800 88.650

** p < 0,05p < 0,05

NS

Bacterias Bacterias EnteropatEnteropat óógenasgenas aisladas aisladas en nien ni ñños 0 os 0 -- 5 a5 añños en Colinaos en Colina

Verano 2004 Verano 2004 -- 20052005

AgenteAgente CasosCasos ControlesControles(500)(500) (499)(499)

Nº % Nº % p

EPEC 66 13,2 61 12,2 NSETEC 17 3,4 9 1,8 NSShigella sp. 19 3,8 2 0,4 <0.001STEC(EHEC) 11 2,2 4 0,8 0.06EAg EC 9 1,8 6 1,2 NSCampylobacter 4 0,8 3 0,6 NSSalmonella enteritidis 1 0,2 0 0 NS

Negativos 368 73,6 414 82,8 0.0004Sin desarrollo 5 1,0 0 0

Bacterias Bacterias enteropatenteropat óógenasgenas aisladas de 153 niaisladas de 153 ni ñños os chilenos con diarrea con sangrechilenos con diarrea con sangre

(Prado et al. Data non published)

ENTEROPATOGENO N° %UN AGENTE: 72 47,1

. STEC 40 26,1

. Shigella 26 17- flexneri 20- sonnei 6- boydii 0

. EAggEC 2 1,3

. Salmonella 4 2,6

. Campylobacter jejuni 0 -

. Yersinia enterocolitica 0 -

ASOCIACIONES 21 13,7. STEC + Shigella 16 10,6. Shigella + EAggEC 4 2,6. STEC + EIEC 1 0,6

NEGATIVO 60 39,2TOTAL 153 100

�� FACTORES DE VIRULENCIA DE FACTORES DE VIRULENCIA DE STECSTEC

FACTORES DE VIRULENCIA DE FACTORES DE VIRULENCIA DE STECSTEC

ShigaShiga toxinas (Stx1toxinas (Stx1 --Stx2Stx2 )

stx1 stx1 stx2stx2

Serina proteasa (Serina proteasa ( EspPEspP ))

EnterohemolisinaEnterohemolisina

Modificado de Nataro y Kaper, 1998.

� LPS

� Enterotoxina estable alcalor (EAST1) rol desconocido

Aparato secreciAparato secrecióón tipo IIIn tipo III IntiminaIntimina

ProteProte íínasnas

secretadassecretadas

tirtir eaeeae espespABDABD

TirTir

Locus LEELocus LEE

CromosomaCromosoma

Plásmido

60 MDa

Filamento EspA

ISLOTE DE PATOGENICIDAD DE STEC ISLOTE DE PATOGENICIDAD DE STEC (locus LEE)(locus LEE)

LEE1 LEE2 LEE3 tir/LEE5 LEE4

(Ler) (Tir e intimina)(EspADB)

� Operones LEE1, 2 y 3 codifican el

sistema de secreción tipo III

� tir/LEE5: adesina intimina y Tir (receptor

para intimina translocado)

� LEE4: translocón del sistema tipo III

(Filamento EspA; EspBD forman un poro en

la membrana celular epitelial)

� Ler: regulador codificado por LEE (activa

la transcripción de LEE2 y 3 y tir/LEE5

Membrana bacterianaSistema de secrecióntipo III Esc, Sep

Tir

Membrana célula

epitelial

EspBD

IntiminaTir

1

2

3

�� PATOGENIA DEL SHUPATOGENIA DEL SHU

Sequence of Events in STEC infection . Proposal

Ingestion of STEC

Commensal flora

STEC (102)

Quorum sensing

Release STX

LPS

Colonization

Small bowel

Colon Intest. epithelial cell Inflam. Response

Int. endothelial cell

HEMORRHAGIC COLITISTranslocation STX

Endotoxemia Neutrophil

Kidney - Neutrophil

Macrophage

TNF, IL - 6,

Local Apoptosis

Tubular

epit. cell

Glomerular

endot. cell

Microvascular

thombosis

Monocyte

Platelet

(Activation)

Red cell

fragmentation

HEMOLYTIC ANEMIA THROMBOCYTOPENIA

Oxidative damage

Red cell

ACUTE RENAL FAILURE

Adapted Proulx F., Pediatr Res, 2001

PATOGENESIS del SHU:PATOGENESIS del SHU:

� No produce bacteremia

� El SHU es causado por la Shigatoxina liberada en el i ntestino, que

es traslocada al torrente sanguineo y transportada unida a los

neutrófilos para unirse a receptores específicos presentes en

células blanco, GB3,provocando muerte celular por apoptosis.

�Sitios blanco:

células endoteliales del glomérulo renal

células epiteliales del intestino

células endoteliales del tejido cerebral

�� Unión de Stxs al receptor GB 3 ���� efecto estimulador,

liberación de citoquinas.

RESERVORIOS ANIMALES DE RESERVORIOS ANIMALES DE STEC STEC

Reservorios Animales de STECReservorios Animales de STEC

� Bovinos

� Cerdos

� Mascotas (perros, gatos)

� Venados

� Camellos

� Ovejas

� Cabras

� Monos

Reservorio Reservorio dede STEC en Bovinos y STEC en Bovinos y Cerdos en ChileCerdos en Chile

0

10

20

30

40

50

60

70

1997 2006

Bovinos

Cerdos

68,3%68,3%

28,7%28,7%

14,2%14,2%

9%9%

Prog. Microbiología. Fac. Med. U de Chile

STEC: Mecanismos de infecciSTEC: Mecanismos de infecci óónn

* * Transmisión por agua y alimentos (ETA)(carne molida)

* Persona a persona

STEC en alimentosSTEC en alimentosSESMA ChileSESMA Chile

N STEC DETECTIONMETHOD

CARNE MOLIDA 126 7 (5.6%) Elisa M . Alexandre (1998)

HAMBURGUESA 36 2 (5.6%) Elisa M. Alexandre (1 998)

HAMBURGUESA 279 12 (4.3%) PCR A. Dropelmann (1999)

Brotes por STECBrotes por STEC

� Brotes de DS, CH y SHU han sido notificados en > 30 países

� USA-1982, primer brote , extenso, por O157, asociad o al consumo de hamburguesas

� Ha cambiado el patrón de mecanismos de transmisión: (vegetales, contacto con animales)

� Japón, Sakai-1996 ���� 6000 casos de CH en escolares y > 100 casos de SHU, asociado a ingestión de brotes de alfalfa

� USA-2006 , brote en 13 estados, asociado a espinaca s “orgánicas”procesadas, contaminadas por O157; 205 pacientes, 105 hospitalizados y 29 casos de SHU ( tasa de ataque de SHU 33% en niños y 13 % en ancianos).

Detectado por Red de Vigilancia de STEC en USA, rápi da detección y control. Al dia 3, la FDA alertó a la población y lu ego las espinacas fueron retiradas .

BrotesBrotes porpor STEC en ChileSTEC en Chile

AAññoo FrecFrec /ETA D/HUS/ETA D/HUS SerotipoSerotipo AlimentoAlimento

2000 1/260 45/0 O157 TallarinesO174 con carne

2001 2/303 2/1 O157 Pastel6/0 No-O157 Carne ave

2006 1/IH 17/0 O6 ?Neonatos

�� FACTORES DE RIESGO DE FACTORES DE RIESGO DE INFECCION SEVERA POR INFECCION SEVERA POR

STECSTEC

Distribución de la presencia de los genes stx1, stx2 y eae en cepas de STEC aisladas de diferentes cuadros clínicos.

Patrones de genes de virulencia en cepas Patrones de genes de virulencia en cepas STEC asociadas a diferentes cuadros STEC asociadas a diferentes cuadros

clcl íínicosnicos

Factores de riesgo para SHU Factores de riesgo para SHU en nien ni ñños argentinos.os argentinos.Estudio caso/control.Estudio caso/control.

Variable OR PComer frutas y vegetales en forma frecuente 0.2 <0.001

Lavarse las manos siempre después de manipularcarne cruda

0.3 0.001

Comer carne mal cocida fuera del hogar 17.1 0.020

Contacto niño < 5 años con diarrea 3.2 0.047

Vivir o visitar un lugar con animales 4.2 0.037

Otro sustento fuera de los padres 2.1 0.014

M. Rivas y col.

�� ESTRATEGIAS TERAPEUTICAS ESTRATEGIAS TERAPEUTICAS PARA PREVENIR EL SHUPARA PREVENIR EL SHU

EvoluciEvoluci óón Cln Cl íínica Infeccinica Infecci óón por EHECn por EHEC

--3 3 --2 2 --1 0 1 2 3 4 5 6 71 0 1 2 3 4 5 6 7

15% SHU (O157)15% SHU (O157)

85% Curaci85% Curaci óónn

2% SHU (No2% SHU (No--O157)O157)

98% Curaci98% Curaci óónn

OportunidadOportunidad

Importante DiagnImportante Diagn óóstico precoz!!stico precoz!!

Uso de AntibiUso de Antibi óóticos en SHU. ticos en SHU. ControversiaControversia

�� Estudios in vitro muestran que algunos antibióticos (quinolonas), aumentan la producción y liberación d e Shigatoxinas con sobreexpresión de genes stxs .

Patrick TK. Lancet 1999;353:1588

Walterspeil J. Infection 1992; 20:25

� En modelo murino, con norfloxacina, fosfomicina y otros antibióticos se observó disminución de la producción de stx, disminución de excreción de STEC y stx por deposiciones y disminución del riesgo de complicaciones.

Tsuboi I. Antimicrob Agents Chemother 1998; 42:431

Uso de AntibiUso de Antibi óóticos en SHU. ticos en SHU. ControversiaControversia

�� Estudios clínicos, no ramdomizados, han mostrado que el uso de diferentes clases de antimicrobianos constituye un factor de riesgo para SHU.

Wong C. N EngI J Med 2000; 342:1930

�� Otros estudios indican que ciertos antimicrobianos (quinolonas, fosfomicina), administrados precozment e en el curso de la infección por STEC, pueden preven ir la progresión hacia SHU.

Ikeda K. Clin Nephrol 1999; 52:357Shiomi M. Pediatr Int 1999; 41:228

VolumeVolume 288(8)288(8) 28 August 200228 August 2002 pp 996996––10011001

RiskRisk ofof HemolyticHemolytic UremicUremic SyndromeSyndrome AfterAfter AntibioticAntibiotic TreatmentTreatment

ofof EscherichiaEscherichia colicoli O157:H7 Enteritis: A MetaO157:H7 Enteritis: A Meta --analysisanalysis[[ReviewReview ]]

Safdar, Nasia MD; Said, Adnan MD; Gangnon, Ronald E. PhD; Maki, Dennis G. MD

SINDROME HEMOLITICO UREMICOSINDROME HEMOLITICO UREMICO

SSííndrome Hemolndrome Hemol íítico Urtico Ur éémicomico

Potenciales intervenciones terapPotenciales intervenciones terap ééuticas uticas en prevencien prevenci óón y tratamiento de infeccin y tratamiento de infecci óón n

por STEC y SHU.por STEC y SHU.

1. Moléculas sintéticas que fijan Shigatoxina.

2. Bacterias probióticas que expresan en su superficie la fracción específica del receptor Gb 3.

3. Anticuerpos monoclonales dirigidos contra la Shigatoxina.

Uso precoz en etapa inicial de diarreaMacConnachie A. Current Opinion Inf Dis 2004; 17:479

3. Anticuerpos monoclonales contra Shigatoxina.

• Estudio de Fase 1 en voluntarios adultos sanos, eva luóseguridad y tolerancia de 1 dosis EV de Abs monoclonal quimérico anti shigatoxina 1 y 2.

• Dosis 1mg/kg y 3mg/kg

• No se observaron efectos adversos y todos los exámene s realizados no mostraron alteraciones.

• Respuesta de Anticuerpos humanos anti Abs monoclonales fue mínima. Bitzan M., VTEC 2006.

• Está planificado realizar estudio de Fase 2 en niños c on diarrea por STEC. (Thallion Ph.)

Potenciales intervenciones terapPotenciales intervenciones terap ééuticas en uticas en prevenciprevenci óón y tratamiento de infeccin y tratamiento de infecci óón por n por

STEC y SHU.STEC y SHU.

Infecciones por STEC y SHUInfecciones por STEC y SHU

� Mejorar sospecha clínica: diarrea con sangre

� Buscar O157 y NO – O157

� Screening: shigatoxina en deposiciones

� Aislamiento STEC: PCR múltiple detección genes de virulencia

(stx1, stx2, eae)

�Subtipificación: patrones de factores de virulencia

Desafíos Mejorar la vigilancia de STEC en infeccionesesporádicas y en brotes.

Mejorar Diagnóstico:

BioStarBioStar

Inmunoensayo óptico para detectar Shigatoxinasdirecto en deposiciones

OIAOIA

� Ensayo cualitativo: Ensayo cualitativo: 1515--20 minutos20 minutos

�� Muestras fecalesMuestras fecales

ImmunoCardImmunoCard STAT EHEC. STAT EHEC. MeridianMeridian

Prueba Inmunoensayo cromatográfico para detectarShigatoxinas 1 y 2 directo en deposiciones

� Ensayo cualitativo: Ensayo cualitativo: 20 minutos20 minutos

�� Muestras fecalesMuestras fecales

POS T1 POS T2 POS T1&2 NEG

Elisa Premier EHEC (Elisa Premier EHEC ( MeridianMeridian ))

Inmunoensayo enzimático para la detección de toxinas

� Ensayo cualitativo: 3.5 horas

� A partir de cultivo

Principios biológicos

Utiliza Ac. Monoclonales anti shigatoxinas, absorbidos en los pocillos.

Se agregan: Ac. Anti shigatoxina policlonal.

Ac. Policlonal anti-IgG conjugado con Ez.

Sustrato de la Ez.

PCR MPCR Múúltiple para detecciltiple para detecci óón de STECn de STEC

1 2 3

Muestras Negativas

1. Control (+) EHEC2. Control (+) EPEC3. Control (-)

stx 2

eae

stx 1

stx 1 ���� 348 pb.

stx 2 ���� 584 pb.

eae ���� 482 pb.1 2 3

a b c d

Muestras a,b,c,d: Positivas para stx 1 y eae

Ladder100 pb.

Ladder100 pb.

Vidal R. et al. 2004

6 horas

Correlación genes vs cuadros clinicos

eae γ

eae ε

eae β pheU- LEE

pheV- LEE

selC- LEE

iha tirces T

hyla

saa lpfefa1 O157

efa1/lif A

ent stx 1 -stx 2

stx 2

stx 2/eae

stx 1/ eae

HUS

BD

DS

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6

COMPONENTE 1

COMPONENTE 2

AnAn áálisis por lisis por BiplotBiplot de correlacide correlaci óón entre los n entre los marcadores genmarcadores gen ééticos y diferentes cuadros ticos y diferentes cuadros

clcl íínicos. nicos.

DiagnDiagn óóstico Infecciones por STEC stico Infecciones por STEC

� Screening en deposiciones. Identificar pacientes excretando Shiga

toxina

� Aislamiento de la cepa de E.coli productor de Shiga toxina (EHEC

Meridian – PCR)

� Serotipificación : O -H

� Subtipificación: Variantes de genes de virulencia (stx1, stx2, eae)

�OJO. La identificación de una cepa de los serogrupos EHEC en

deposiciones, como O157, es presuntivo, no asegura la producción de

shigatoxina

ETAPAS

Infecciones por STEC y SHUInfecciones por STEC y SHU

DESAFDESAFÍÍOS:OS:

�� Mejorar la Mejorar la VigilanciaVigilancia

�� Mejorar el diagnMejorar el diagn óósticostico de infecciones esporde infecciones espor áádicasdicas(Diarrea con sangre) y brotes.(Diarrea con sangre) y brotes.

�� Avanzar en el manejo terapAvanzar en el manejo terap ééutico del SHUutico del SHU

�� PrevenciPrevenci óón: Control de reservoriosn: Control de reservorios

�� Control de calidad alimentos de riesgoControl de calidad alimentos de riesgo

� LabLab . . EnteropatEnteropat óógenosgenos , , ProgProg . Microbiolog. Microbiolog íía. ICBM. a. ICBM. FacFac. Medicina. MedicinaU. de Chile.U. de Chile.

�� C. Arellano� C. Durán� A. Ojeda� M. de Saint Pierre� R. Vidal� V. Prado� P.Valenzuela

�� CVD CVD –– ChileChile�� R. Lagos

�� CVD CVD –– Universidad de MarylandUniversidad de Maryland�� M. Levine� J. Nataro

�� Grupo de Estudio STECGrupo de Estudio STEC

�� Jaime Cordero, Jean Grandy, Sandra Moraga, Carlos F lores, Gustavo Ríos,

Carmen Luz Avilés, Maria Cristina Casado, Jaime Rodr íguez, Priscilla Prado, Heidi Leiva, Richard Ríos, Alexis Strickler, Maria A melia Espinoza, Hernán Villalón

��SESMASESMA�� V. Solari

�� ISPISP�� J.C. Hormazabal

� M. Reyes (MSc)

� M. Vidal (PhD)

� P. Escobar (Pre)

� E. Kruger (MSc)

� Z. Pedrozo (MSc)