Investigación sobre Escherichia coli productora de toxina Shiga (STEC) y su impacto en la salud
El microorganismo Escherichia coli (E. coli) es ampliamente conocido por ser parte de la microbiota intestinal de animales de sangre caliente. Se considera ubicuo porque, además, se encuentra presente en diversos ambientes como el suelo y el agua. Algunas variantes de E. coli son responsables de infecciones en animales y humanos.
Una de ellas es la variante productora de toxina Shiga, conocida como STEC por su nombre en inglés, Shiga toxin Escherichia coli. Las infecciones causadas por STEC muchas veces pueden llevar a complicaciones graves, como la colitis hemorrágica (CH) y el Síndrome Urémico Hemolítico (SUH), y pueden generar falla renal grave. Ésto afecta especialmente a niños menores de 5 años y adultos mayores o con comorbilidades, y representa un importante problema de salud pública.
STEC es un patógeno zoonótico, es decir que puede transmitirse entre animales y seres humanos, y causa una de las infecciones de origen zoonótico más reportada a nivel mundial. Su principal reservorio son los bovinos, en los que el microorganismo persiste sin causar enfermedad. El mayor riesgo de dispersión radica en las condiciones de higiene en los sistemas productivos y en la faena, ya que este patógeno puede dispersarse y contaminar alimentos o cursos de agua, lo que facilita su transmisión a las personas a través de la vía fecal-oral.
Para mejorar la comprensión de estas variantes y aportar a la prevención de las enfermedades que puede causar, en el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable desarrollamos un proyecto de investigación desde el enfoque “Una salud”, que integra la salud animal, humana y ambiental. En este proyecto estudiamos las bases genéticas de STEC aisladas de diferentes fuentes: terneros de lechería, animales silvestres (jabalí y guazubirá), alimentos, agua de arroyo y casos clínicos humanos en Uruguay.
Luego de secuenciar los genomas y caracterizar las distintas variantes presentes en las muestras, identificamos los factores que permiten la adaptación y persistencia de las STEC en diferentes ambientes y su potencialidad de causar brotes en humanos. Determinamos las relaciones filogenéticas de similitud y parentesco entre ellos y reportamos arreglos genómicos no descritos anteriormente.
Resultados
Secuenciamos más de 40 genomas de STEC, incluyendo variantes provenientes de cursos de agua y de animales silvestres hasta ahora no reportadas en Uruguay. Determinamos una elevada diversidad de serogrupos, incluyendo variantes altamente patogénicas, que pese a tener diferente origen, presentan un genoma similar entre ellas.
Definimos dos Clados (grupos con muy alta similitud) y un tercer grupo con similitud moderada. El primer Clado incluyó STEC de la variante de serotipo O157:H7, altamente patogénica, aislada de casos clínicos humanos, de alimentos y de jabalí. El segundo Clado incluyó STEC O111:H8 de terneros con diarrea, terneros muertos por enfermedad diarreica y de casos clínicos humanos. Finalmente, en el grupo de similitud moderada agrupamos STEC de los serogrupos O26, O119 y O151 aislados de casos clínicos humanos, de carne picada y de terneros con diarrea o muertos por enfermedad diarreica.
En todas las agrupaciones de STEC definidas por nuestros análisis genómicos encontramos variantes STEC del grupo “BigSeven”, un set de serogrupos conocido y vinculado a casos de enfermedad más grave y con alto riesgo de causar brotes en humanos.
Finalmente, a partir de los genomas, también reportamos una característica específica de patogenicidad en STEC —sólo detectada en muestras aisladas de agua y animales silvestres— denominada isla de patogenicidad LAA (Locus de Adhesión y Autoagregación). Este arreglo genómico fue recientemente reportado en STEC de Chile y Argentina. Se especula que su presencia puede estar relacionada con el éxito de STEC para sobrevivir fuera de un hospedador; en el suelo o en el agua.
En este proyecto participan investigadores del Departamento de Microbiología y Genómica del IIBCE, y se desarrollan 3 tesis (una tesis de Doctorado del programa PEDECIBA-Biología, y dos tesinas de grado de las Licenciaturas en Biología Humana y Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias, Udelar). Investigadores de la Unidad de Bacteriología y Virología de la Facultad de Medicina de la Udelar, aportaron las STEC de casos clínicos y alimentarias. Los análisis de todos los genomas y la descripción de las nuevas islas de patogenicidad en las STEC ambientales se realizaron en colaboración con investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile y del Istituto Superiore di Sanità (ISS) en Italia.
Financiación: proyecto ANII, código FCE_3_2022_1_172463
Responsable: Ana Umpiérrez
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Imagen de uno de los sitios de muestreo Descargar imagen : Imagen de uno de los sitios de muestreo
