Escherichia coli

Qué es Escherichia coli

Es la especie tipo del género Escherichia, el grupo de referencia de la familia Enterobacteriaceae. En español se la conoció durante mucho tiempo como colibacilo, y de ese nombre deriva el término clásico colibacilosis para las infecciones que produce. Ninguna otra bacteria se ha estudiado tanto. En 1997, el equipo de Frederick Blattner, en la Universidad de Wisconsin, publicó la secuencia completa de la cepa de laboratorio K-12: 4.639.221 pares de bases y 4.288 genes que codifican proteínas, de los que entonces se desconocía la función de casi cuatro de cada diez.

El nombre tiene dos partes con historia. Theodor Escherich (1857-1911), pediatra bávaro, estudiaba en Múnich las bacterias del intestino de los lactantes cuando describió en 1885 un bacilo corto al que llamó Bacterium coli commune; coli significa en latín "del colon". Escherich observó que el intestino del recién nacido carece de bacterias al nacer y se coloniza en cuestión de horas, y también que su bacilo aparecía con frecuencia en la orina de niñas pequeñas, un primer indicio de su papel en la infección urinaria. El nombre con el que hoy la conocemos no llegó hasta 1919.

Cómo se identifica en el laboratorio

Al microscopio es un bacilo gramnegativo que, en la mayoría de las cepas, se desplaza gracias a flagelos repartidos por toda su superficie. Crece con oxígeno y sin él, prefiere los 37 °C y no exige medios de cultivo especiales. En las pruebas bioquímicas es catalasa positivo y oxidasa negativo, y fermenta la lactosa, algo que no hace su pariente más cercano dentro del género, Escherichia albertii.

Para distinguir unas cepas de otras se usa desde los años cuarenta el esquema serológico de Fritz Kauffmann, basado en tres tipos de antígenos de superficie: los somáticos O, del lipopolisacárido de la membrana externa (la misma molécula que actúa como endotoxina); los flagelares H, y los capsulares K. Los antígenos O se numeraron del O1 al O187, aunque hoy se reconocen 181 porque algunos resultaron duplicados o pertenecían a bacterias reclasificadas. Hay además 53 antígenos H y unos 80 K. La combinación de O y H define el serotipo, y el número teórico de combinaciones se ha estimado entre 50.000 y 100.000. En la práctica, la serotipificación clásica solo la hacen bien unos pocos laboratorios de referencia, y cada vez se sustituye más por la deducción del serotipo a partir del genoma.

Dónde vive y cómo se transmite

Su hábitat natural es el intestino grueso de mamíferos y aves, donde es la bacteria anaerobia facultativa más abundante. Como se elimina en grandes cantidades con las heces, su presencia en el agua se utiliza desde hace mucho como indicador de contaminación fecal.

Las cepas patógenas llegan al ser humano por vía fecal-oral: alimentos contaminados (carne picada poco hecha, verduras crudas, leche sin pasteurizar), agua, contacto con animales infectados o con otras personas. Las infecciones urinarias siguen otro camino. La bacteria coloniza la uretra a partir del propio tubo digestivo del paciente y desde ahí asciende hacia la vejiga.

Patovares intestinales

Entre las E. coli que causan diarrea se distinguen al menos seis categorías, llamadas patotipos o patovares, cada una con su propio mecanismo de acción. La Clasificación Internacional de Enfermedades refleja esta división con códigos distintos para varias de ellas.

E. coli enterotoxígena (ETEC) produce dos toxinas, una termolábil y otra termoestable, que hacen que el intestino segregue agua sin dañar su mucosa; es el agente más común de la diarrea del viajero. La enterohemorrágica (EHEC), también llamada productora de toxina Shiga, fabrica las llamadas toxinas Shiga, cuyo nombre remite al descubridor de Shigella, y su serotipo más conocido, O157:H7, ha protagonizado grandes brotes en Norteamérica, Europa y Japón. A ella se asocian la colitis hemorrágica y el síndrome hemolítico urémico.

La enteropatógena (EPEC), clásica de la diarrea de lactantes, se adhiere al epitelio y borra las microvellosidades en lo que se conoce como lesión de adherencia y borrado. La enteroinvasiva (EIEC) invade la mucosa intestinal con un mecanismo muy similar al de Shigella y produce un cuadro disentérico (véase disentería). Completan la lista la enteroagregativa (EAEC), relacionada con diarreas persistentes, y la de adherencia difusa (DAEC), de significado menos claro; estas dos últimas se reconocen por el patrón con que se pegan a células cultivadas en el laboratorio.

Infecciones fuera del intestino

Las cepas llamadas extraintestinales, distintas de las diarreicas, colonizan sin problema el intestino pero pueden invadir otros tejidos. E. coli es la primera causa de infección urinaria, tanto en la comunidad como en el hospital, desde la cistitis hasta la pielonefritis, y a partir de ese foco o del abdomen puede pasar a la sangre y provocar bacteriemia y sepsis. También se relaciona con la peritonitis y con infecciones de las vías biliares.

Un caso aparte es el de las cepas con cápsula K1, formada por ácido polisiálico: son la segunda causa de meningitis en el recién nacido a término, después del estreptococo betahemolítico del grupo B, y la primera en los prematuros.

Resistencia a los antibióticos

En las últimas décadas se han difundido cepas productoras de betalactamasas de espectro extendido (BLEE) y, más recientemente, de carbapenemasas, enzimas que inactivan buena parte de los antibióticos betalactámicos. La Organización Mundial de la Salud situó en 2017 a las enterobacterias resistentes a carbapenémicos y productoras de BLEE en el grupo de prioridad crítica de su lista de patógenos para los que se necesitan nuevos antibióticos. La revisión de 2024 mantuvo ese grupo en la categoría más alta.

Parentesco con Shigella y con otras especies del género

La frontera con Shigella es más nominal que biológica: desde el punto de vista genético, las shigelas caben dentro de la especie E. coli. Algo parecido, aunque en menor grado, ocurre con Escherichia albertii, que comparte con algunos patovares diarreicos el gen de adhesión intimina. Las relaciones entre las especies del grupo se desarrollan en la entrada del género Escherichia.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre Escherichia coli?

Del apellido de su descubridor y del órgano donde vive. Escherichia honra a Theodor Escherich, que la describió en 1885, y coli quiere decir "del colon". Walter Migula la llamó Bacillus coli en 1895, y Aldo Castellani y Albert Chalmers le dieron el nombre actual en 1919.

¿Todas las E. coli son peligrosas?

No. La inmensa mayoría son comensales. Hay incluso una prueba histórica: en 2017 se secuenció la cepa original de Escherich, conservada con el número NCTC 86, y resultó ser una bacteria intestinal benigna, sin toxinas ni islas de patogenicidad.

¿Por qué se usa tanto en investigación?

Porque crece deprisa en medios sencillos, se manipula genéticamente con facilidad y acumula más de un siglo de estudios. La cepa K-12, que no causa enfermedad, se convirtió en la herramienta de trabajo de la genética bacteriana y de la biología molecular. Hoy muchos fármacos biológicos, como algunas proteínas terapéuticas, se producen en cultivos de E. coli modificada.

¿Qué significa O157:H7?

Es el serotipo de la cepa: antígeno somático número 157 y antígeno flagelar número 7. Esa notación, que procede del esquema de Kauffmann, permite seguir un mismo clon bacteriano a lo largo de un brote.

Referencias

1. MedlinePlus (Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.). Infecciones por Escherichia coli.
2. Manual MSD, versión para profesionales. Infecciones por Escherichia coli.
3. Nataro JP, Kaper JB. Diarrheagenic Escherichia coli. Clinical Microbiology Reviews. 1998.
4. Blattner FR, et al. The complete genome sequence of Escherichia coli K-12. Science. 1997.
5. LPSN (Leibniz Institute DSMZ). Escherichia coli (Migula 1895) Castellani and Chalmers 1919.