Escherichia coli RESUMO

Prévia do material em texto

Escherichia coli 
I – INTRODUÇÃO 
 
Escherichia coli é um dos microrganismo tido 
como habitante natural da flora microbiana do 
trato intestinal de humanos e da maioria dos 
animais de sangue quente, sendo portanto, 
normalmente encontrado nas fezes destes 
animais. Muitas cepas de Escherichia coli não 
são patogênicas. 
São classificados como bastonetes retos, 
Gram negativos, não formadores de esporos, 
2.0 – 6.0 m, x 1.1 – 1.5 m, possuem motilidade 
através de flagelos ou são imóveis. São 
anaeróbios facultativos e utilizam D-glicose e 
outros carboidratos com a formação de ácido e 
gás. São oxidase negativa, catalase positiva, 
vermelho de metil positivo, Voges-Proskauer 
negativo e geralmente citrato negativo. São 
negativos para H²S, hidrólise de uréia e lipase 
Existem basicamente quatro diferentes grupos 
de Escherichia coli que tem sido relacionados 
com surtos de infecção alimentar, sendo 
classificados de acordo com: 
 Propriedades de virulência; 
 Sorotipos O:H; 
 Interações com a mucosa intestinal; 
 Síndrome clínica; 
 Epidemiologia; 
As espécies são classificadas por sorotipagem, 
usando anticorpos, especialmente contra 
antígenos "O" somático e "H" flagelar, de várias 
cepas ( Reed, l994 ). 
Os principais grupos de Escherichia coli são: 
 Escherichia coli enteropatogênica ( EPEC ): 
A primeira delas é conhecida como Escherichia 
coli enteropatogênica (EPEC), e é conhecida 
como causadora de surtos de diarréia neonatal 
que ocorre freqüentemente em berçários 
hospitalares. Muitos adultos possuem EPEC no 
trato intestinal, porém não expressam os 
sintomas da doença. Acredita-se que adultos 
adquirem imunidade a este microrganismo. 
O mecanismo de patogenicidade da EPEC não 
esta completamente definido, mas acredita-se 
que a aderência à mucosa intestinal seja um 
importante fator para a colonização do trato 
intestinal. Estudos "in-vivo" tem mostrado que 
cepas de EPEC possuem um tipo específico de 
ligação e facilidade de aderência à mucosa das 
células epiteliais intestinais. A bactéria destroi 
as micovilosidades sem invasão posterior e 
adere intimamente à membrana das células 
intestinais, com a membrana envolvendo 
parcialmente cada bactéria (Doyle, l991 ). 
Escherichia coli enteroinvasiva ( EIEC ): 
Escherichia coli patogênicas são as 
enteroinvasivas ( EIEC ). A EIEC tem um 
comportamento patológico muito semelhante a 
Shigella. Os sintomas são calafrio, febre, dores 
abdominais e disenteria. A dose infectante é 
alta, geralmente 10 6 – 10 8 microrganismos/g 
ou ml. O período de incubação varia de 8 a 24 
horas com média de 11 horas e a duração da 
doença é usualmente de vários dias. O curso 
da infecção é muito semelhante ao da 
Shigelose. O microrganismo invade células do 
epitélio intestinal, multiplica-se dentro destas 
células e invadem células epiteliais adjacentes 
provocando ulcerações do cólon, resultando 
finalmente em diarréia de sangue. 
Aproximadamente 11 sorotipos são 
responsáveis por infecções de EIEC e o 
principal deles é O: 124. 
 Escherichia coli enterotoxigênica ( ETEC ): 
A Escherichia coli enterotoxigênica ( ETEC ) é 
geralmente mais associada à " diarréia do 
viajante" do que a doenças alimentares nos 
Estados Unidos. Os sintomas de ETEC são 
similares aos da cólera: diarréia aquosa, 
desidratação, possivelmente choque, e 
algumas vezes vômito. A dose infectante é 
muito alta estando entre 10 8 e 10 10 
microrganismos. O período de incubação varia 
de 8 a 44 horas, com média de 26 horas e a 
duração da doença é curta, aproximadamente 
24 a 30 horas. 
produz uma ou mais toxinas, que vão agir no 
intestino delgado induzindo a libertação de 
fluido. Não ocorre invasão nem dano à camada 
epitelial do intestino delgado, apenas ocorre 
colonização e produção O microrganismo 
coloniza a superfície epitelial do intestino 
delgado e de toxinas. 
conter o plasmídio codificante para a produção 
de uma Três fatores são necessários para que 
ETEC cause diarréia em um hospedeiro. 
Primeiro, o microrganismo deve ser toxigênico, 
ou seja, deve ou duas toxinas. Segundo, o 
hospedeiro deve ingerir um número suficiente 
de células ( 10 6 ou mais ) para que ocorra a 
doença. E finalmente, o microrganismo deve 
estar em contato com a mucosa do intestino 
delgado. Isto é alcançado através de fatores de 
colonização. Estes fatores de colonização são 
fimbriais bastante específicas, proteináceas, de 
estrutura semelhante ao cabelo, não flagelar, 
mas simplesmente prolongamentos 
filamentosos na superfície da célula, que 
permite a adesão da ETEC à mucosa do epitélio 
intestinal. Diversos tipos de fatores de 
colonização tem sido identificados, e 
demonstrando ser bastante espécie 
específicos ( Doyle e Cliver, 1990 ). 
Pode haver produção de um ou dois tipos de 
toxinas, dependendo do plasmídio contido. Uma 
toxina é termo-lábil, e é inativada por 
aquecimento à 60°C por 30 minutos. Esta 
toxina é muito semelhante à toxina da cólera e 
pode ser neutralizada com antitoxina para 
toxina da cólera por serem imunologicamente 
relacionadas. O segundo tipo de toxina 
produzido por alguns tipos de ETEC é termo-
estável e pode resistir à temperatura de 100°C 
por 30 minutos. 
Vários surtos de toxinfecção alimentar devido 
à ETEC tem sido relatados. No Estado de 
Wisconsin em 1980, mais de 400 pessoas se 
tornaram doentes após a ingestão de 
alimentos de um restaurante mexicano. Foi 
determinado que a contaminação ocorreu 
através de um dos cozinheiros, que 
apresentava quadro diarréico durante um 
período de duas semanas antes do surgimento 
do surto ( Doyle e Cliver, 1990). 
 Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) 
O quarto grupo de Escherichia coli é o das 
enterohemorrágicas. Entre os grupos 
patogênicos de Escherichia coli, este é 
provavelmente o mais importante em termos 
de infecções alimentares, e o principal sorotipo 
envolvido é o O157:H7, que é o assunto deste 
trabalho apresentado a seguir. 
II – Etiologia 
A maioria das características bioquímicas da 
Escherichia coli O157:H7 são típicas de 
Escherichia coli, porém com algumas exceções 
importantes. As características bioquímicas da 
Escherichia coli são mostradas na tabela 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TABELA 1 Características bioquímicas da Escherichia coli 
Fonte: Manual Bergey’s 
Aproximadamente 93% das cepas de 
Escherichia coli isoladas de humanos 
fermentam o sorbitol em 24 horas, entretanto 
o mesmo não acontece com Escherichia coli 
O157:H7, e quando plaqueadas no ágar 
"Sorbitol-MacConkey" as colônias 
apresentam-se sem cor, fornecendo uma 
característica que é facilmente distinguível de 
outras Escherichia coli fecais ( Tarr, 1994; ). 
Além disso, 93% das cepas Escherichia coli 
possuem a enzima B-glucoronidase, que é a 
base para a realização do teste (MUG) para 
detecção de Escherichia coli, porém 
Escherichia coli O157:H7 é MUG negativo, 
indicando que a atividade da enzima B-
glucoronidase não é fenotipicamente expressa 
por estes organismos. 
Estudos com relação à temperatura de 
crescimento indicaram que Escherichia coli 
O157:H7 cresce rapidamente entre 30 e 42°C, 
com tempos de geração variando de 0,49 hs à 
37°C até 0,64 hs e 42°C. Este microrganismo 
cresce pobremente à temperatura de 44 – 
45°C, e não cresceu em 48 horas à temp. de 
10°C ou 45,5°C ( Doyle e Schoeni, 1984 apud 
Padhye e Doyle, 1992 ). Muitos procedimentos 
utilizados para detectar presença de 
Escherichia coli utilizam temperaturas de 
incubação na faixa de 44 e 45°C, sendo assim, 
estes procedimentos não são indicados para 
pesquisa de Escherichia coli O157:H7. Em outro 
estudo realizado, foi revelado que a variação 
de temperatura para crescimento de 
Escherichia coli O157:H7 e produção de gás em 
"caldo EC" em 48 horas era de 19,3 a 41,0°C, e 
crescimento sem formação de gás foi 
observado à 16,4°C e 42,5°C ( Raghubeer e 
Matches, 1990 apud Doyle, 1991). 
Estudos sobre a inativação térmica de 
Escherichia coli O157:H7 em carne moída 
revelaram que o microorganismo não 
apresentaintensa resistência ao calor, com 
valores D* de 270, 45, 24 e 9.6 segundos a 57.2, 
60.0, 62.8 e 64.3°C respectivamente O 
microorganismo é mais sensível ao calor que 
isolados típicos de Salmonella. ( Tabela 2 ) ( 
Doyle e Schoeni, 1984 apud Padhye e Doyle, 
1992 ). 
TABELA 2 Valores D* para inativação de 
Escherichia coli O157:H7 
Temperatura (°C) Tempo (segundos ) 
57,2 
60,0 
62,8 
64,3 
270 
45 
24 
9,6 
* Valor D é o tempo de redução decimal. É o 
tempo necessário para destruir 90% das 
células de um microrganismo em um produto. 
Fonte: Doyle e Schoeni, 1984. 
Além disso, no caso de leite o processo de 
pasteurização é capaz de inativar Escherichia 
coli O157:H7. 
O microorganismo pode sobreviver bem em 
carne moída congelada durante estocagem à –
20°C. Não há grandes alterações na população 
de Escherichia coli O157:H7 em carne moída 
congelada à –80°C e mantida à –20°C por mais 
de 9 meses (Padhye e Doyle, 1992). 
A tolerância do microorganismo ao ácido tem 
sido previamente documentada. Em 
experimento realizado por Arocha et. Al. (1992), 
foi demonstrado que Escherichia coli O157:H7 
pode sobreviver na presença de baixo pH e alta 
acidez produzida por bactérias láticas durante 
a fabricação de queijo "cottage". Pode 
sobreviver à fermentação, desidratação, e 
estocagem de embutidos fermentados a pH 4,8 
por mais de dois meses (Glass et al. 1992 apud 
Zhao e Doyle, 1994). Estudos determinaram que 
nem ácido acético, cítrico ou lático em 
concentrações até 1,5% e aplicados em carnes 
a 20 ou 55°C reduziram apreciavelmente a 
contagem de Escherichia coli O157:H7 ( 
Brackett et al., 1994 apud Zhao e Doyle, 1994). 
Não foi observado nenhuma alteração na 
população de Escherichia coli O157:H7 em 
saladas de carne (pH 5,40 a 6,07) contendo até 
40% de maionese, mantidas a 5° por até 72 
horas ( Abdoul-Raouf et al, 1993 apud Zhao e 
Doyle, 1994). 
III- Aspectos Epidemiológicos 
Escherichia coli O157:H7 foi isolada pela 
primeira vez em 1975 na Califórnia, de uma 
mulher com diarréia de sangue. O 
microrganismo foi reconhecido como causador 
de doenças em humanos em 1982 quando foi 
associado à dois surtos de colite hemorrágica 
nos estados de Oregon e Michigan ( Tabela 3 ). 
Ambos os surtos foram relacionados 
epidemiologicamente à ingestão de 
hamburguer contaminado em uma cadeia de 
"fast-food". Escherichia coli O157:H7 foi 
encontrada nas fezes de aproximadamente 
metade do número de afetados e em nenhuma 
das pessoas do grupo controle. A partir deste 
momento, vários surtos de Escherichia coli 
O157:H7 foram registrados nos Estados Unidos, 
Canadá e Grã-Betãnha. Com o aumento da 
inspeção para Escherichia coli O157:H7, 
diversas infecções tem sido reconhecidas em 
todas partes do mundo, como por exemplo no 
México, China, Argentina e Bélgica. 
Recentemente, em janeiro de 1993, no estado 
de Washington, ocorreu um incidente fatal, 
envolvendo a contaminação de hamburguer 
por Escherichia coli O157:H7 em uma cadeia de 
restaurantes chamada "Jack In The Box". 
Várias crianças adoeceram e duas faleceram. 
O surto foi relacionado à ingestão de 
hamburguer mal-cozido ( Kushner, 1993; Marks 
e Roberts, 1993; Mermelstein, 1993). 
Bovinos, principalmente animais jovens como 
bezerros e novilhos, tem sido identificados 
como reservatórios naturais de Escherichia 
coli O157:H7. O microrganismo foi isolado, em 
várias ocasiões, das fezes de bezerros e 
novilhos, incluindo de bezerros, de 1 a 3 
semanas de idade. 
Diversos alimentos de origem animal, 
principalmente produtos derivados de carne 
bovina, tem sido considerados veículos de 
transmissão de Escherichia coli O157:H7. 
Pesquisas revelaram a presença do 
microrganismo em 2 a 4 % em carne moída, 1,5 
% em carne de aves, 1,5 % em carne de porco, e 
2 % em cordeiros. Considerando que o 
microrganismo também foi isolado de carnes 
de porco, cordeiro e veado, é possível que 
suínos, ovinos e cervos também possam ser 
reservatórios de Escherichia coli O157:H7. 
Entre alimentos relacionados como veículo de 
transmissão estão principalmente a carne 
moída e o leite não pasteurizado. Porém cidra 
de maçã não pasteurizada, batatas cruas, 
carne de peru e maionese tem sido associados 
com surtos de Escherichia coli O157:H7 (Marks 
e Roberts, 1993 ). 
Outro veículo tem sido notificado como 
responsável por surtos de Escherichia coli 
O157:H7, que é a ingestão de água contaminada. 
Um grande surto por ingestão de água 
contaminada ocorreu em Cabool, MO, USA, 
durante o inverno de 1991. Foram 
documentados 243 casos, incluindo 32 
hospitalizações e 4 mortes ( Rice et. Al, 1992 ). 
Casos de transmissão pessoa a pessos 
também tem sido reportados como 
responsável por surto de infecção por 
Escherichia coli O157:H7. 
A doença atinge principalmente pessoas muito 
novas ou pessoas muito velhas, e aqueles com 
sistema imunológico enfraquecido (Marks e 
Roberts, 1993). Porém todas as idades podem 
apresentar a doença. Existem casos 
registrados de pessoas de 11 meses de vida até 
78 anos de idade (Padhye e Doyle, 1992). 
Em estudo realizado por Marks e Roberts 
(1993), foi estimado uma taxa de incidência de 3 
a 8 por 100.000 americanos anualmente. 
Multiplicando-se este valor pela população dos 
Estados Unidos (255,6 milhões em 1992), esta 
incidência resulta em 7668 a 20.448 pessoas 
por ano com a doença provocada por infecção 
com Escherichia coli O157:H7 (Tabela 4). 
IV- Sintomas 
O período de incubação da doença varia de 3 a 
9 dias, com média de 4 dias, e duração da 
doença varia de 2 a 9 dias, também com média 
de 4 dias. 
A doença causada por infecção por Escherichia 
coli O157:H7 é bastante severa e pode ser 
expressa por três manifestações diferentes: 
Colite hemorrágica, síndrome urêmica 
hemolítica (HUS), e trombocitopenia trombótica 
púrpura (TTP). Os sintomas da colite 
hemorrágica começam com o súbito início de 
uma forte dor abdominal, seguindo, dentro de 
24 horas, de uma diarréia aquosa que mais 
tarde se torna diarréia de sangue, descrita com 
"All blood and no stool" (somente sangue sem 
fezes). Esta dor abdominal é descrita como de 
igual intensidade com a "dor do parto" e pior 
que as dores de apendicite. Pode ocorrer 
vômito, mas há pouca ou nenhuma febre 
(Padhye e Doyle, 1992). 
Síndrome urêmica hemolítica (HUS) é a 
complicação mais severa da infecção entérica 
com Escherichia coli O157:H7, é a principal causa 
de insuficiência renal aguda em crianças ( 
Crinnantonio et al., 1964 apud Padhye e Doyle, 
1992). É diagnosticada em média 7+/- 2 dias após 
o estabelecimento da diarréia (Tarr, 1994). A 
síndrome é um conjunto de alterações que 
envolvem: anemia hemolítica microangiopática, 
trombocitopenia e neufropatias agudas (disfunção 
renal). Clinicamente, pacientes com HUS 
apresentam-se seriamente doentes ou algumas 
vezes com icterícia e frequentemente com 
hipertensão. Necessitam de hemodiálise 
frequentemente e de transfusões de sangue. Os 
pacientes podem apresentar problemas no 
sistema cardiovascular e sistema nervoso central 
com infartes cardíacos, ataques repentinos de 
apoplexia, coma e encefalopatias hipertensivas. 
Pode levar à morte. 
Pacientes com trombocitopenia trombótica 
púrpura (TTP) exibem características clínicas e 
patológicas semelhantes a de pacientes com 
HUS, porém o envolvimento do sistema 
nervoso central é a principal característica. É 
uma síndrome que geralmente ocorre em 
adultos, e consiste de anemia hemolítica 
microangiopática, trombocitopenia profunda, 
sinais neurológicos, febre e azotemia. Ocorre 
formação de coágulos sanguíneos, o que 
resulta frequentemente em morte. 
V- Patogenia 
O mecanismo de patogenicidade da Escherichia 
coli O157:H7 ainda não foi completamente 
definido, entretanto vários fatores de virulência 
tem sido identificados. Foi demonstrado que o 
microrganismo produz uma ou mais toxinas. 
Estas toxinas são citotóxicas à célula Vero (rim 
de macaco verde africano ) e também à células 
HeLa. Duas toxinas foram purificadas e 
caracterizadas, sendodenominadas 
"verotoxina 1 (VT-1)" e "verotoxina 2 (VT-2)". As 
toxinas são imunologicamente e 
estruturamente semelhantes à "Shiga toxina", 
produzida pela Shigella dysenteriae, 
apresentando características idênticas de 
atividade biológica, citotoxidade às células 
HeLa, letalidade a ratos e enterotoxidade ( 
O’Brien et al, 1983 apud Padhye e Doyle, 1992). 
Devido a estas similaridades as toxinas são 
chamadas também de "Shiga-like toxins" 
(SLT). A VT-1 consiste de duas sub-unidades, A 
e B, com pesos moleculares de 31.000 e 5.000-
7.000 respectivamente e um ponto isoelétrico 
de 7.1. VT-1 é neutralizável com anti-soro de 
shiga toxinas. VT-2 também consiste de duas 
subunidades, A e B, com pesos moleculares 
semelhantes à VT-1, porém possuem um ponto 
isoelétrico de 5.2 e não são neutralizáveis com 
anti-shiga toxina (Doyle, 1991). 
O proposto modo de ação em células de 
mamíferos envolve a seguinte sequência de 
eventos. A sub-unidade B da toxina liga-se a 
receptores glicolipídicos na célula. Após 
internalização, a sub-unidade A é 
enzimaticamente reduzida para um fragmento 
A1. Este fragmento liga-se então a ribossomos 
60S para inibir a síntese protéica e causar a 
morte celular ( O’Brien e Holmes, 1987 apud 
Doyle, 1991). 
Não se sabe ainda se a Escherichia coli 
O157:H7 pode produzir verotoxinas em 
alimentos, ou se a ingestão de verotoxinas 
pré-formadas nos alimentos pode provocar 
doenças nos seres humanos. 
A maioria das Escherichia coli O157:H7 
carregam um plasmídio de 60 Mda (mega-
daltons). Várias interessantes e conflitantes 
observações tem sido feitas por diversos 
autores sobre o papel do plasmídio de 60 Mda 
conferindo propriedades de aderência ao 
microrganismo, entretanto, o processo de 
colonização do trato intestinal não está 
totalmente elucidado ( Doyle, 1991). Estudos 
tem revelado que existe um padrão de 
colonização bastante definido, sendo 
semelhante às características de fixação e 
destruição ( attaching and effacing ) que 
ocorrem nos casos de infecção humana por 
Escherichia coli O157:H7 enteropatogênica ( 
Moon et al, 1983 apud Doyle, 1991). Escherichia 
coli O157:H7 coloniza difusamente o ceco, 
superfícies do cólon e o epitélio das criptas. 
Microvilosidades são destruídas e células 
epiteliais são irregularmente formadas ou 
destacadas no local de fixação bacteriana. 
Alguns estudos tem revelado a penetração de 
bactérias dentro de células epiteliais, 
entretanto, a intensiva invasão e multiplicação 
intracelular, como ocorre nos casos de 
infecção por Shigella, não é observada ( Tzipori 
et al, 1986 apud Doyle, 1991). Pacientes com 
infecção por Escherichia coli O157:H7 
apresentam pouca ou nenhuma febre, o que 
sugere que o microrganismo não é invasivo e 
não penetra no sistema circulatório. Há uma 
colonização do trato intestinal, onde são 
elaboradas toxinas, as quais são 
subsequentemente ativas no cólon (Padhye e 
Doyle, 1992). 
A patogenia da síndrome urêmica hemolítica 
(HUS), também está associada com estas 
toxinas que provocam danos às células 
endoteliais e deste modo disparam um 
mecanismo de coagulação, que resultará na 
formação de microtrombos que poderão 
obstruir completamente ou parcialmente 
alguns capilares dos rins e de outros órgãos, o 
que provocará um acúmulo de resíduos no 
sangue (Byrnes e Moake, 1986; Cleary, 1988 
apud Padhye e Doyle, 1992). Estes coágulos 
podem também obstruir pequenos capilares no 
cérebro, o que frequentemente leva à morte. 
Em trabalho realizado por Tarr (1994), foi 
encontrado Escherichia coli O157:H7 nas fezes 
de 96 % dos pacientes com HUS. As fezes 
foram colhidas seis dias após o início da 
diarréia.