Vigilancia de laboratorio de E. coli productora de toxina Shiga. Chile,

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1 Instituto de Salud Pública Ministerio de Salud INSTITUTO DE SALUD PÚBLICA DE CHILE BOLETÍN VIGILANCIA DE LABORATORIO Vigilancia de laboratorio de E. coli productora de toxina Shiga. Chile, VOL. 7, NO. 6, JUNIO 2017.

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3 BOLETÍN VIGILANCIA DE LABORATORIO Vigilancia de laboratorio de E. coli productora de toxina Shiga. Chile, ANTECEDENTES: Escherichia coli (E. coli), miembro de la Familia Enterobacteriaceae, es el comensal más frecuente del tracto gastrointestinal de humanos y animales de sangre caliente, vive en una asociación mutuamente beneficiosa con su huésped, y rara vez causa enfermedad. Sin embargo, es también uno de los patógenos más comunes, ya que es responsable de un amplio espectro de enfermedades (1). Las cepas patógenas de E. coli se clasifican en patotipos. Seis de ellos se asocian a diarrea y colectivamente se denominan E. coli diarreogénicos: 1. E. coli productora de toxina Shiga (STEC). 2. E. coli enterotoxigénico (ETEC) 3. E. coli enteropatógeno (EPEC) 4. E. coli enteroagregativo (EAEC) 5. E. coli enteroinvasivo (EIEC) 6. E. coli de adherencia difusa (DAEC) (2) E. coli productora de toxina Shiga (STEC), también denominado E. coli productora de verotoxina (VTEC), son bacilos gramnegativos, móviles, aerobios y anaerobios facultativos, producen dos tipos de toxinas Vero/Shiga (VT/STx); VT1/Stx1 y VT2/Stx2 (3). Además posee otros factores de virulencia como la producción de intimina (eae) y enterohemolisina (ehly). Estas cepas también son denominadas E. coli productora de Verocitotoxina (VTEC) o E. coli enterohemorrágica (EHEC). STEC es el patotipo más comúnmente aislado a brotes transmitidos por los alimentos (2). STEC fue identificada como organismo patógeno por primera vez en 1982 y desde entonces es reconocido como un problema de salud pública, agente causal de numerosos casos y brotes en el mundo entero (4). Causa colitis hemorrágica, enfermedad intestinal; inicialmente acuosa, seguida de diarrea sanguinolenta por aproximadamente 8 días. Entre el 5-10% de las personas pueden desarrollar síndrome hemolítico urémico (SHU); afecta a todas las edades y puede causar púrpura trombocitopénica (TTP) en ancianos (3). El mecanismo de transmisión al hombre es: principalmente por el consumo de alimentos contaminados (carnes poco cocinadas, leche no pasteurizada); transmisión fecal-oral (contaminación del agua y otros alimentos), contaminación cruzada durante la preparación de alimentos (productos cárnicos, superficies y utensilios de cocina contaminados) y transmisión de persona a persona (3, 5). La dosis infectante está descrita como muy baja, similar a la de Shigella spp., 10 organismos por ingestión (3), <100 UFC/g (6). E. coli productora de toxina Shiga se destruye cociendo los alimentos hasta que todas sus partes alcancen una temperatura de 70 C o más. E. coli O157:H7 es el serotipo de E. coli productora de toxina 3

4 Shiga más importante por su impacto internacional en la salud pública, pero existen también otros serotipos frecuentemente implicados en brotes y casos esporádicos (5). En el Laboratorio puede identificar STEC por: detección de toxina Shiga libre en materia fecal, citotoxicidad específica en células Vero y cultivo. El aislamiento permite la caracterización del microorganismo, su tipificación (factores de virulencia, biotipo, serotipo), subtipificación (PFGE, fagotipificación y genotipificación de variantes de Stx1 y Stx2), detección de anticuerpos anti-stx, y ensayos de neutralización de la citotoxicidad en células Vero (8). 2. MATERIAL Y MÉTODO: 2.1. Cepas de origen Clínico: En Chile, el DS. 158/2004 establece que STEC es objeto de vigilancia obligatoria de laboratorio, lo que implica que todos los laboratorios clínicos, tanto públicos como privados, deben enviar los aislados para confirmación microbiológica al Instituto de Salud Pública (ISP). El Laboratorio de Referencia de Agentes ETAs recibe los aislamientos de origen clínico con diagnóstico presuntivo de STEC provenientes de aquellos laboratorios que disponen de herramientas para su detección y cepas aisladas de pacientes con diagnóstico clínico de SHU o Colitis Hemorrágica. Se realiza la confirmación de especie, determinación de factores de virulencia por reacción en cadena de la polimerasa (PCR), serotipificación y electroforesis de campo pulsado (PFGE) Cepas de origen alimentario: El Subdepartamento de Alimentos y Nutrición del ISP en conjunto con el Departamento de Alimentos y Nutrición del Ministerio de Salud de Chile realizan programas nacionales de vigilancia de microorganismos patógenos en alimentos. En el año 2016 este programa incluyó la detección de STEC incluyendo las No-O157 en muestras de carne de vacuno y cerdo provenientes de las Regiones de Arica y Parinacota, Metropolitana y Araucanía, con el objetivo de detectar los serogrupos de STEC presentes en nuestro país y determinar si existe concordancia con los aislados clínicos. Las muestras son tomadas y enviadas, por las Secretarias Regionales Ministeriales de Salud (SEREMI) en condiciones de refrigeración a la Sección Microbiología Alimentos y Agua del ISP para su análisis. La detección de STEC en alimentos se realiza de acuerdo a la metodología ISO 13136/2012 a través de PCR tiempo real múltiple, detectando genes de toxinas stx1 y stx2 e intimina eae. Las cepas aisladas de Escherichia coli con presencia de genes de toxina se envían al Laboratorio de Agentes ETAs para confirmación de factores virulencia y serotipificación, al igual que en las cepas de origen clínico. Los datos se capturaron y procesaron en el paquete Excel 2007 y el software estadístico Stata 11. Para el análisis de las cepas de origen clínico se depuró la base de modo de asegurar que los análisis correspondan a casos, y se estudiaron según fecha de obtención de la muestra. Los resultados se representaron en tablas y gráficos para su mejor comprensión. 4

5 3. RESULTADOS VIGILANCIA DE E. coli PRODUCTORA DE TOXINA SHIGA. CHILE, Cepas de origen clínico En el periodo se recibieron un total de cepas, de las cuales 607 cepas (27,6%) fueron confirmadas como positivas con presencia de toxina. En el año 2012 se recibió y confirmó la mayor cantidad de cepas (479 y 130, respectivamente), y en el año 2015 se registró el mayor porcentaje de confirmación del periodo (33,3%). La figura 1 muestra la distribución de las cepas aisladas y confirmadas como STEC, por año del periodo de estudio. 5

6 Cepas de origen clínico confirmadas de STEC por mes de obtención de la muestra. La distribución mensual de las cepas confirmadas de STEC por mes de obtención de la muestra, presenta un comportamiento estacional en el número de cepas, con disminución entre mayo a julio y aumento entre los meses de septiembre a marzo (Figura 2). Cepas recibidas y confirmadas de STEC por región. En el periodo de estudio se recibieron cepas para confirmación de STEC provenientes de todas las regiones del país. Se confirmaron cepas de STEC de todas las regiones, a excepción de Arica y Parinacota, Tarapacá, Maule y Magallanes. Con relación a las cepas confirmadas, en el periodo completo corresponden a las regiones Metropolitana (71,5%), Araucanía (8,9%), Valparaíso (7,2%) y Biobío (6,8%) (Tabla 1). Tabla 1. Cepas recibidas y confirmadas de STEC por año y región. Chile, Región Total R C % R C % R C % R C % R C % R C % R C % R C % Arica y Parinacota Tarapacá Antofagasta , , , , ,0 Atacama 5 2 1, ,3 Coquimbo , , ,8 Valparaíso 8 4 3, , , , , , ,2 Metropolitana , , , , , , ,5 L. B. O'Higgins , ,4 0, ,3 Maule Biobío , , , , ,0 11,0 4 5, ,8 Araucanía , , , , , , ,9 Los Ríos 9 2 1, , ,6 4, ,0 Los Lagos , , , ,8 Aysén 8 1 1, ,3 Magallanes Total R: número de cepas recibidas C: número de cepas confirmadas de STEC, %: porcentaje de confirmación. Fuente: Laboratorio Nacional de Referencia de Agentes ETAs. Departamento Biomédico. 6

7 Cepas confirmadas de STEC por sexo. En el total de cepas confirmadas de STEC en el periodo , el 51,7% (314/607) correspondieron a hombres y el 48,3% (293/607) a mujeres. Al estudiar la distribución por sexo para cada año del estudio, se observó que predominaron las cepas de hombres sobre las de mujeres los años 2010, 2011 y 2013 (Figura 3). Cepas confirmadas de STEC por grupo etario. En el periodo , el 81,5% (495/607) del total de cepas confirmadas de STEC correspondió al grupo etario de 1 a 9 años de edad. Le siguen en frecuencia los grupos etarios de menores de 1 año y de 10 a 19 años con porcentajes de 7,9% y 2,3% respectivamente. Del total de cepas confirmadas el 4,6% (28/607) no incluía el dato de edad, sin embargo este porcentaje disminuyó entre 2010 y 2016 de 9,6% a 0%. La figura 4 muestra la distribución del total de cepas confirmadas de STEC anualmente, por grupo etario. Se observó que cada año del periodo el grupo etario más frecuente fue el de 1 a 9 años de edad. 7

8 Cepas confirmadas de STEC por serogrupo. En el periodo de estudio, el 2,1% (13/607) de las cepas fueron no tipificables (NT). Los serogrupos identificados con mayor frecuencia fueron O157 y O26, con porcentajes de 58,6% (356/607) y 36,9% (224/607), respectivamente. En el 2,3% (14/607) fueron identificados 13 serogrupos diferentes, los cuales no superaron las 2 cepas de frecuencia. A excepción del año 2010, cada año predominó el serogrupo O157 con porcentajes entre el 54,7% (41/75) en el año 2011 y 77,9% (53/68) en el año 2015, del total de cepas anuales, seguido del serogrupo O26 con porcentajes entre 20,6% (14/68) en el año 2015 y 46,2% (48/104) en el año En este mismo año, el serogrupo O26 predominó sobre el serogrupo O157. Debido a la utilización por los laboratorios clínicos de serología como método de identificación de STEC y a la disponibilidad limitada de antisueros, los serogrupos O157 y O26 clásicamente representan los serogrupos más estudiados a nivel local, lo cual puede enmascarar la importancia relativa de los otros serogrupos de STEC circulantes en el país. 8

9 Cepas confirmadas de STEC por serotipo. Del total de cepas confirmadas en las que se identificó serogrupo (607 cepas), de estas en el 94,7% (575/607) se identificó serotipo. Los serotipos más frecuentes fueron O157:H7, O26:H11 y O26:H- con porcentajes de 55,7% (338/607), 28,5% (173/607) y 6,4 % (39/607) respectivamente (Figura 6). 9

10 La tabla 2 muestra la distribución anual de las cepas de STEC por serogrupo y serotipo identificado. Se observó que el serogrupo predominante fue O157, principalmente el serotipo O157:H7. En cuanto al serogrupo O26, se observó que el serotipo más frecuente fue O26:H11, llegando a ser el segundo serotipo más frecuente en el total de cepas de STEC confirmadas en el total del periodo. Tabla 2. Distribución anual de cepas confirmadas de STEC por serogrupo y serotipo. Chile, Serogrupo y Total serotipo n % n % n % n % n % n % n % n % O ,4% 41 54,7% 74 56,9% 52 58,4% 54 64,3% 53 77,9% 42 73,7% ,8% O157:H ,4% 37 49,3% 62 47,7% 50 56,2% 53 63,1% 53 77,9% 42 73,7% ,7% O157:H- 0 0% 0 0% 1 0,8% 2 2,2% 1 1,2% 0 0% 0 0% 4 0,7% O ,2% 32 42,7% 53 40,8% 35 39,3% 27 32,1% 14 20,6% 15 26,3% ,9% O26:H ,2% 16 21,3% 33 25,4% 32 36,0% 19 22,6% 14 20,6% 13 22,8% ,5% O26:H- 1 1,0% 12 16,0% 14 10,8% 3 3,4% 7 8,3% 0 0% 2 3,5% 39 6,4% O26:H7 0 0,0% 0 0,0% 1 0,8% 0 0,0% 0 0% 0 0% 0 0% 1 0,2% O26:HNT 1 1,0% 4 5,3% 5 3,8% 0 0,0% 1 1% 0 0% 0 0% 11 1,8% Otros 6 5,8% 1 1,3% 3 2,3% 1 1,1% 2 2,4% 1 1,5% 0 0% 14 2,3% NT 9 8,7% 1 1,3% 0 0% 1 1,1% 1 1,2% 0 0% 0 0% 12 2,0% Total n: número de cepas confirmadas de STEC. Fuente: Laboratorio Nacional de Referencia de Agentes ETAs. Departamento Biomédico. Cepas confirmadas de STEC por serotipo y región. Al estudiar la distribución de las cepas confirmadas de STEC por serotipos más frecuentes para cada región, se observó que el serotipo más frecuente fue O157:H7, a excepción de Biobío donde el serotipo O26:H11 fue prevalente. La tabla 3 muestra la distribución de las cepas confirmadas de STEC por región y serotipos más frecuentes. Tabla 3. Distribución de cepas confirmadas de STEC por región de procedencia y serotipos más frecuentes. Chile, Región O157:H7 O26:H11 O26:H- O157:H- NT Otros* Total Antofagasta Atacama Coquimbo Valparaíso Metropolitana L. B. O'Higgins Maule Biobío Araucanía Los Ríos Los Lagos Aysén Total * Incluye otros serotipos y serogrupos. Fuente: Laboratorio Nacional de Referencia de Agentes ETAs. Departamento Biomédico. 10

11 Cepas confirmadas de STEC por serotipo y grupo etario. Al estudiar la distribución de las cepas confirmadas de STEC por serotipos más frecuentes para cada grupo etario, se observó que en todos los grupos etarios predominó el serotipo O157:H7, excepto en los menores de 1 año donde predominó el serotipo O26:H11. El serotipo O26:H11 fue aislado en los grupos etarios de hasta 19 años y en mayores 60, mientras que el serotipo O26:H- fue aislado solo en menores de hasta 9 años. La tabla 4 muestra la distribución de las cepas confirmadas de STEC por grupo etario y serotipos más frecuentes. Tabla 4. Distribución de cepas confirmadas de STEC por grupo etario y serotipos más frecuentes. Chile, Grupo etario O157:H7 O26:H11 O26:H- O157:H- NT Otros* Total < Sin dato Total * Incluye otros serotipos y serogrupos. Fuente: Laboratorio Nacional de Referencia de Agentes ETAs. Departamento Biomédico. Instituto de Salud Pública de Chile. Se analizaron las cepas recibidas, de estas resultaron 607 productoras de toxina shiga. En las cepas correspondientes al serotipo O157:H7 se identificó la toxina Stx2 en el en el 81,1% (274/338), y Stx1 + Stx2 en el 18,9% (64/338). En cuanto al serotipo O26:H11, en el 91,3% (158/173) se identificó Stx1, mientras que en el 8,1% (14/173) Stx2. La tabla 5 muestra los factores de virulencia identificados en STEC por serotipos más frecuentes. Tabla 5. Factores de virulancia en STEC por serotipos más frecuentes. Chile, Serotipos Total cepas Stx1 Stx2 Stx1 + Stx2 eae ehly O157:H O26:H Otros Total Fuente: Laboratorio Nacional de Referencia de Agentes ETAs. Departamento Biomédico. Instituto de Salud Pública de Chile. 11

12 3.2 Cepas de origen alimentario 2016 Se recibieron 173 muestras, 164 de carne de vacuno y 9 de cerdo. El 76,9% (133/173) de las muestras procedían de la Región Metropolitana, 11,6% (20/173) de Arica y 11,6% (20/173) de La Araucanía. En 12 muestras de carne (11 vacuno y 1 cerdo) se aisló y confirmó presencia de STEC, 9 procedentes de la Región Metropolitana y 3 de Arica. Las cepas con presencia de genes de toxinas stx1 y stx2 (aisladas en carnes de vacuno) fue 2 y 9, respectivamente. En ninguna de las cepas se detectó el gen de la intimina eae. En el laboratorio de ETAs se realizó además la detección del gen de hemolisina ehly, resultando 4 cepas de STEC con la presencia de este gen. En la muestra de carne de cerdo con presencia de STEC se aisló el serotipo ONT:H14 stx1 positivo. En la tabla 6, se describen los serotipos aislados y los genes de las toxinas identificadas en las muestras de carne de vacuno. En una muestra de vacuno se detectó la presencia de 4 serotipos. Tabla 6. Serotipos confirmados de STEC en muestas de carne de vacuno. Serotipos Número de muestras positivas stx1 stx2 ehly eae E. coli O76:H E. coli ONT:H E. coli NT E. coli NT E. coli O113:H E. coli O116:H E. coli O22:H8 E. coli O83:H8 E. coli ONT:H8 1 E. coli NT E. coli ONT:H E. coli ONT:H E. coli ONT:H Total = presencia, - = ausencia. Fuente: Sección Microbiologia de Alimentos y Agua. Departamento Salud Ambiental. La muestra positiva en carne de cerdo corresponde al serotipo Escherichia coli ONT:H14 stx1 positivo. En cuanto al análisis por toxina Shiga, en 2 de las 11 muestras de vacuno (18,2%) se identificó stx1, mientras que en 9 muestras (81,8%) se identificó stx2, de las cuales 4 poseían además ehly. 12

13 4. CONCLUSION En el periodo se aisló un total de cepas de origen clínico para confirmación de STEC, de las cuales el 27,6% fueron confirmadas como positivas (607 cepas). En el año 2012 se recibió y confirmó la mayor cantidad de cepas. El 71,5% de las cepas de origen clínico confirmadas de STEC provenía de la Región Metropolitana, seguido de las regiones de la Araucanía, Valparaíso y Biobio; y la distribución por sexos fue de 51,7% proveniente de hombres y 48,3% de mujeres. El grupo etario más frecuente en el total de cepas de origen clínico confirmadas de STEC fue el correspondiente a niños de 1 a 9 años de edad, con un 81,5% del total de cepas. Le siguen los grupos de menores de 1 año y de 10 a 19 años. Los serotipos identificados con mayor frecuencia en las cepas de STEC, de origen clínico, fueron O157:H7 (55,7%), O26:H11 (28,5%) y O26:H- (6,4%). Es importante destacar que los serogrupos O157 y 026 representan los serogrupos más estudiados a nivel local, debido a la utilización de algunos laboratorios clínicos de serología como método de identificación de STEC y a la disponibilidad limitada de antisueros, lo cual puede enmascarar la importancia relativa de los otros serogrupos de STEC circulantes en el país. En las muestras de carne de producción nacional, se identificó la presencia de STEC No O157 (O76; O113; O116; O77; O22 y O83). Estos serogrupos no fueron detectados en muestras clínicas, sin embargo el serotipo O113:H21 ha sido descrito como prevalente en el ambiente y descritos en carne de vacuno, así como en casos clínicos de colitis hemorrágica y SHU. La vigilancia de laboratorio de las cepas de origen humano y de las aisladas desde alimentos, y su integración es relevante para la caracterización del agente, la detección oportuna de brotes y su fuente potencial para una adecuada intervención. 13

14 BIBLIOGRAFÍA 1. Allocati N, Masulli M, Alexeyev MF, Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: An Overview. Int J Environ Res Public Health [Internet] Dec [cited 2017 Apr 17];10(12): Available from: CDC. General Information of E.coli [Internet] [cited 2017 Apr 11]. Available from: gov/ecoli/general/index.html 3. Public Health Agency of Canada. Escherichia coli, enterohemorrhagic [Internet] [cited 2017 Apr 11]. Available from: 4. Marzocca MA, Marucci PL, Sica MG, Álvarez EE. Detección de Escherichia coli O157: H7 en carne picada fresca y hamburguesas congeladas. Revista argentina de microbiología [Internet] Mar [cited 2017 Apr 18];38(1): Available from: abstract&pid=s &lng=es&nrm=iso&tlng=es 5. OMS. E. coli [Internet]. WHO [cited 2017 Apr 10]. Available from: factsheets/fs125/es/ 6. Frank C. y cols. Large and ongoing outbreak of haemolytic uraemic syndrome, Germany, May Eurosurveillance [Internet] May 26 [cited 2017 Apr 20];16(21). Available from: Centro Nacional de Epidemiología. Área de Vigilancia de la Salud Pública. Brote de Escherichia Coli O104:H4 productor de toxina Shiga en Alemania. Mayo-julio de Boletín epidemiológico semanal [Internet] Nov 4 [cited 2017 Apr 10];19(7): Available from: bes/article/view/ Departamento Bacteriología, Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas A.N.L.I.S. y WHO Global Salm Surv para América del Sur. Diagnóstico y caracterización de Escherichia coli O157 productor de toxina Shiga a partir de alimentos [Internet]. Buenos Aires; 2008 [cited 2017 Apr 18]. Available from: ge=en-us 14