Historia secreta de E. coli

Autores: María José Camacho, Lenin Omar Andrade Sinchiguano y Cesar Medina Mena, alumnos de la UDLA, Quito 

Escherichia coli o también llamada E.coli es una enterobacteria Gram negativa, muy útil para el ser humano ya que interviene en el correcto funcionamiento del tracto digestivo, además de producir vitaminas B y K junto con otras bacterias. Es capaz de llegar a fermentar la glucosa y la lactosa. Se encuentra en los intestinos tanto de seres humanos como de animales. 

¿Cómo puede tener esta bacteria efectos no deseados en los seres humanos?

Escherichia coli en una imagen recreada por computador a partir de imágenes de microscopía electrónica de barrido.

Pues bien, E.coli además de ser un habitante natural en el organismo, es la principal fuente de infecciones relacionadas con el tracto intestinal y extraintestinal generalmente graves. Normalmente E. coli es un habitante pacífico de nuestro intestino, pero en el caso de que esta bacteria adquiera elementos virulentos su codificación genética cambia volviéndose patógena para los seres humanos y causando múltiples problemas.  Múltiples investigaciones han determinado la importancia de conocer el motivo por el cual esta bacteria adquiere estas modificaciones. Precisamente para evitar las infecciones como las provocadas por E. coli patógena la OMS (Organización Mundial de la Salud) expresa que para prevenir la infección se debe de aplicar medidas de control en todas las etapas de la cadena alimentaria, desde la producción agropecuaria en la granja hasta la elaboración, fabricación y preparación de los alimentos en las cocinas de establecimientos comerciales y hogares.

Es de vital importancia tener en cuenta que esta enterobacteria puede desarrollar mecanismos de resistencia a los antibióticos betalactámicos como son las betalactamasas, causando una modificación en los sitios de unión del fármaco a esta bacteria produciendo ineficacia del fármaco. Las E. coli patogénicas también pueden ser productoras de BLEE (betalactamasas de espectro extendido). Cuando una E. coli produce BLEE entonces es resistente a un grupo de antibióticos muy numerosos, los betalactámicos. Este dato es muy relevante debido al peligro que conlleva que la E. coli adquiera este mecanismo de resistencia ya que puede llevar a la muerte a muchos de los pacientes. Si a los pacientes se les administra antibióticos betalactámicos y no se ha detectado en la E. coli esta resistencia a los fármacos (principalmente a las cefalosporinas de tercera generación) entonces el médico espera que la infección remita pero E. coli crece y crece ya que el antibiótico no puede detenerla. Si la bacteria entra en la sangre se produce un shock séptico que puede acabar con la vida del paciente.

¿Cómo E. coli se pasa al lado oscuro?

E. coli como la mayoría de las bacterias son depredadas por unos virus llamados bacteriófagos. Bacteriófagos por que se reproducen en las bacterias. Estos virus pueden llevar también genes de una bacteria a otra porque una de las estrategias de estos virus es introducirse en el genoma de la bacteria. Mientras la bacteria viva y se divida sin problemas el bacteriófago integrado en el genoma de la bacteria vivirá con ella. Si la bacteria entra en estrés entonces el virus comienza a replicarse en un número elevado, rompe la bacteria y se va en busca de nuevas presas. Por este motivo, cuando un bacteriófago llega consigo genes de resistencia a los antibióticos los puede pasar de una bacteria a otra. Veamos como...

Cuando una pacífica E. coli de esas que viven tranquilamente en nuestros intestinos es colonizada por un virus con características patogénicas, nuestra E. coli se pasa al lado oscuro de la fuerza. Estas E. coli patogénicas pueden producir diversas patologías de tipo diarreico, algunas incluso fatales. El peligro está en que puede contaminar diversos alimentos, carnes mal procesadas o verduras u hortalizas que hayan sido regadas con aguas contaminadas. 

En este trabajo publicado en Nature en 2013, los autores comprueban que el tratamiento antibiótico aumenta los genes de resistencia en los fagos intestinales.

Genes de resistencia codificados en fagos clasificados por el tipo de resistencia a antibióticos. En la gráfica se comparan dos ratones a los que se les administra de forma independiente ampicilina (amarillo) o ciprofloxacina (rojo) y se compara con ratones sin tratamiento antibiótico (z-score 1.6 que sería la raya discontinua vertical). Fuente: Nature. 

El experimento es muy elegante. Se trata a ratones con antibióticos y luego se aislan los fagos de sus heces y se secuencia el genoma de los fagos. Se comprueba si aumentan los genes de resistencia a los antibióticos y la respuesta es sí, si aumentan. En la gráfica resulta muy significativo como aumentan, respecto al ratón al que no se le ha administrado el antibiótico, los genes de resistencia a los inhibidores de la síntesis de ADN cuando se les administra ciprofloxacina.. La ciprofloxacina es un antibiótico activo contra las enzimas que regulan la topología del ADN. Es por esto que al administrar ciprofloxacina aumentan este tipo de genes y no aumentan cuando al otro ratón se le da ampicilina, un antibiótico que interfiere con la síntesis de la pared celular.

Las balsas de lixiviados de granjas son una gran orgía de bacterias. Debido al abuso de antibióticos en las granjas como factores de crecimiento y para prevenir epidemias las balsas de lixiviados tienen antibióticos y grandes concentraciones de bacterias y aún más grandes concentraciones de fagos. Los fagos tienen la capacidad de incorporar genes de la bacteria que lisan en su propio genoma y llevarlos a otra bacteria, si son fagos lisogénicos son capaces de integrarse en el genoma de la nueva bacteria llevando consigo el gen de resistencia a los antibióticos de la bacteria de la que proceden. Es un mecanismo de transmisión horizontal de genes entre bacterias.

¿Por qué es tan importante lavar los alimentos?

Es importante aprender que las bacterias pueden estar en alimentos como las verduras o frutas frescas que no se han lavado correctamente. Muchas de estas hortalizas son regadas con aguas contaminadas como las, por ejemplo, del río Machángara. Otras contaminaciones pueden venir por carnes mal procesadas. Muchas veces lavar los alimentos, en el caso del pollo puede ser contraproducente. Pero mejor podéis pinchar aquí, para ver una fotonovela al respecto (Ojo, profesor de bioquímica INSIDE)

¿Cómo es que esta bacteria puede llegar a desarrollar resistencia a los antibióticos?

Además de la resistencia a los antibióticos debida a virus las personas somos también un factor en la aparición de la resistencia a los antibióticos ¿Cómo? utilizando mal estos medicamentos. Todas las personas, hemos consumido antibióticos en cualquier etapa de nuestras vidas, los fármacos tiene una dosis que debe ser respetada. Cuando nosotros no cumplimos o interrumpimos los días en que deben ser tomada la medicación lo que hacemos es seleccionar bacterias que presentan cierta resistencia a los antibióticos. Cuando hacemos esto durante mucho tiempo acabamos seleccionando bacterias resistentes. Lo mismo que si domesticamos un lobo y durante mucho tiempo en cada camada de lobos domesticados matamos a los cachorros más grandes y nos quedamos con los más pequeños, con el tiempo tendremos una raza de chiguaguas.

Pues entonces la E.coli esconde un gran secreto, la encontramos de forma natural en el tracto digestivo de los seres humanos, pero si no tomamos medidas pertinentes de prevención esta inofensiva bacteria puede causarnos infecciones graves o resistencia a fármacos que pueden llegar a la muerte.

Autores: María José Camacho y Lenin Andrade. Estudiantes de la UDLA, Quito