STEC: Escherichia coli productora de una toxina zoonótica preocupante, de la granja a la mesa

¿Qué son los Escherichia coli  productores de toxina Shiga (STEC)?

Escherichia coli productor de toxina Shiga (STEC), también conocido como E.coli productor de verocitotoxinas (verocytotoxin-producing E.coli, VTEC) son bacterias patógenas anaerobias facultativas Gramnegativas, con forma de bastón, pertenecientes a la familia Enterobacteriaceae; producen toxinas denominadas toxinas Shiga (Stx) o verotoxinas (Vtx), respectivamente por su similitud con la toxina producida por Shigella dysenteriae o por su citotoxicidad para las células VERO. 

STEC puede diferenciarse según sus antígenos somáticos O y flagelares H en serogrupos (O) o serotipos (O:H); E. coli 0157:H7 y los serotipos “diferentes a O157" i) O26, O45, O103, O111, O121, O145 en Estados Unidos y ii) O26, O103, O111, y O145 en la UE son los principales serogrupos de STEC patógenos vinculados a infecciones humanas graves (CDC, 2012; USDA-MLG 2020; EFSA, 2020).
Sin embargo, más allá de sus serogrupos o serotipos, la combinación y los subtipos de genes que codifican factores de virulencia caracterizaron mejor la patogenicidad potencial de las cepas aisladas STEC (EFSA, 2013, 2020, 2021).  

Las toxinas Stx son los principales determinantes de virulencia de STEC que rigen la patogenicidad; los genes stx son portados por bacteriófagos lambdoides integrados en el cromosoma de E.coli. Existen dos tipos principales de stx (stx1 y stx2) divididos a su vez en subtipos (4 para stx1 y 12 para stx2). Una cepa puede ser portadora de un gen de stx1 y de un subtipo de stx2 o de más de un subtipo de stx2. 

Los genes de virulencia adicionales se asocian sistemáticamente a la enfermedad grave (Caprioli et al. , 2005; Bolton, 2011), sobre todo el gen eae que codifica la producción de intimina y la formación de lesiones distintivas en las células intestinales. Sin embargo, este factor de virulencia no siempre es esencial para la gravedad, lo que sugiere que hay mecanismos alternativos de fijación (EFSA, 2020).

Históricamente, las E.coli enterohemorrágicas (Enterohaemorrhagic E.coli, EHEC) se consideraban un subconjunto de un número muy limitado de serogrupos de STEC estrictamente asociados con resultados y brotes graves. Las EHEC típicas solían ser stx+, eae+; sin embargo, han ido surgiendo nuevos serotipos de EHEC, como E.coli O80:H2 (Nurcan et al., 2016) y, sobre todo, también han englobado cepas atípicas de eae dentro de serotipos poco habituales, como O91:H21, O104:H4 y O113:H21, todos ellos también asociados a colitis hemorrágica (CH) (Caprioli et al., 2005; EFSA, 2020). Por lo tanto, la terminología EHEC se considera ahora obsoleta y debe ser sustituida por STEC (EFSA, 2020).. 

¿Cuáles son los riesgos para los consumidores?

Todas las cepas de STEC son patógenas en el ser humano, capaces de causar al menos diarrea. Dependiendo de la presencia de ciertos subtipos de stx y de la presencia/ausencia del gen eae, todos los subtipos de STEC pueden estar asociados a resultados severos, es decir, síndrome urémico hemolítico (SUH), diarrea sanguinolenta (bloody diarrhoea, BD), insuficiencia renal, hospitalizaciones y muertes (EFSA, 2020). Algunos supervivientes pueden tener discapacidades permanentes, como insuficiencia renal y déficits neurológicos [Food and Drug Administration, FDA], 2012).

Stx2a mostró las tasas más altas de SHU, BD y hospitalización; sin embargo, todos los demás subtipos de stx o sus combinaciones, de allí se asociaron con al menos una de estas enfermedades graves. La presencia del gen eae se considera como un factor agravante, con una frecuente progresión a la enfermedad grave, como el SUH (FDA, 2012).

La probabilidad de infección ante cualquier exposición a STEC es alta, ya que la dosis infecciosa puede ser de apenas entre 1 y 100 células (Caprioli el al., 2005; EFSA, 2020). Los datos sugieren que los factores individuales, incluidas la edad < 5 años, la inmunosupresión y la enfermedad subyacente pueden afectar en gran medida la aparición y la gravedad de infección clínica (EFSA, 2013, 2020).

Cifras clave:

En los EE. UU.  
Los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (Centers for Disease Control and Prevention, CDC) estimaron, (teniendo en cuenta el infradiagnóstico y la infranotificación) que STEC O157 causa cada año el doble de infecciones de origen alimentario en los Estados Unidos que E.coli O157:H7 (112.752 y 63.153, respectivamente); las tasas de hospitalización y muertes se evaluaron respectivamente en un 46 %/0,5 % para O157 y un 13 %/0,3 % para STEC no-O157 (Scallan et al., 2011).

En 2019, en comparación con el período 2016-2018, la incidencia de STEC (6,3 casos por 100 000) aumentó significativamente (+34 %). Las tasas de hospitalización y muertes fueron del 21 %/0,3 % (CDC, 2020).

En la UE
En 2019, la infección por STEC fue la tercera zoonosis más notificada en seres humanos (2,1 casos por 100 000) y aumentó de 2015 a 2019; se notificaron 7.894 casos de infecciones por los STEC, incluidos 7775 casos confirmados. Las tasas de hospitalización/muerte fueron del 37,3 %/0,2 % (EFSA, 2021).

¿Cómo se transmiten STEC?

STEC son agentes zoonóticos, es decir, microorganismos patógenos que se transmiten de los animales asintomáticos a los humanos. Los rumiantes, como el ganado bovino, ovino, caprino y los ciervos, son los reservorios más importantes de STEC.

El consumo de alimentos contaminados con heces de rumiantes es reconocido como la principal fuente (entre el 60 % y 80 %) de infección por STEC en seres humanos (EFSA 2020; Scallan et al., 2011).

Además, la contaminación fecal ambiental del agua, el contacto directo con animales y la transmisión de persona a persona también se han identificado como posibles vías de transmisión (Caprioli et al., 2005; EFSA, 2020).

¿Cuáles son las industrias alimentarias afectadas por STEC?

'carne vacuno y sus derivados', 'leche cruda y productos lácteos derivados', 'agua corriente, incluida el agua de pozo y las hortalizas', 'frutas y sus derivados' se consideran las principales fuentes de brotes de STEC de origen alimentario (FDA, 2012; EFSA, 2020 & 2021).

¿Cómo se puede prevenir y controlar STEC en la industria alimentaria?

Las normativas de la UE y de los EE.UU. imponen en términos generales a los operadores de la cadena alimentaria la prevención de la adulteración (EU 178/2002; Ley Federal de Alimentos, Medicamentos & Cosméticos, 1938; FDA-FSMA, 2011; Ley Federal de Inspección de la Carne, 1906) así como sistemas de control basados en el APPCC y buenas prácticas de higiene y fabricación para gestionar los riesgos específicos de seguridad alimentaria asociados a sus procesos y productos (FDA 21CFR 1 et al.; USDA-FSIS 9CFR 304 y al.; EU 852/2004 & 2073/2005).

Las retiradas obligatorias de cualquier alimento contaminado completan los marcos normativos aplicables al control de los riesgos alimentarios a lo largo de la cadena alimentaria (FDA-FSMA, 2011; USDA-FSIS 9CFR 304 et al.; EU 178/2002).

La exigencia de un control estricto de la adulteración de los alimentos por las principales STEC patogénicas, considerada esencial para la salud pública y la protección de los consumidores, ha sido reforzada formalmente por los organismos reguladores a través de actos específicos como:

E.coli O157:H7 fue declarada como contaminante en la carne picada de vacuno cruda por el Servicio de Inspección y Seguridad Alimentaria (Food Safety and Inspection Service (FSIS)), y por Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (Department of Agriculture (USDA)) en 1994 y se incluyó explícitamente en las normativas de reducción de patógenos y HACCP (9CFR304 et al., 1996). Además, debido a la creciente concienciación sobre el impacto concreto en la salud pública de STEC no-O157, así mismo, el FSIS-USDA declaró en 2011 los seis principales serogrupos de  STEC no-O157 (O26, O45, O103, O111, O121 y O145)  como adulterantes crudos, productos de carne de vacuno manipulado y crudo, productos de carne de vacuno no manipulados que están destinados a ser utilizados en crudo, productos de carne de vacuno no manipulados  (USDA-FSIS, 2011), y posteriormente (USDA-FSIS, 2020) en carne picada de vacuno, desperdicios de matadero y otros componentes de carne de vacuno picada cruda.

Además, para las frutas y verduras cultivadas para el consumo humano, la FDA estableció normas mínimas con base científica, integrando el riesgo de STEC, “para el cultivo, la cosecha, el envasado y la conservación de productos agrícolas” (FDA, 2015) que representan fuentes significativas de epidemias.

En la UE, la monitorización de los brotes de STEC en humanos causados por alimentos se hizo obligatoria en 2003 a través de la Directiva de Zoonosis 99/2003. En el reglamento 2073/2005 sobre el Paquete de Higiene, la UE hizo hincapié en que la VTEC representa un peligro para la salud pública en la carne de vacuno cruda o poco cocinada y, posiblemente, en la carne de otros rumiantes; en la carne picada y en la carne de vacuno fermentada y sus productos; en la leche cruda y en los productos lácteos puros; en los productos frescos, en particular en las semillas germinadas, y en los zumos de frutas y verduras no pasteurizados”. Más tarde, a raíz del enorme brote de STEC O104:H4 de 2011, la UE definió finalmente E.coli productora de toxina Shiga O157, O26, O111, O103, O145 y O104:H4 como criterio de seguridad alimentaria para los brotes o sistemas de agua para riego (UE 209/2013).

Los operadores de las empresas de la cadena alimentaria de los EE. çUU. y de la UE, y las agencias encargadas de la reglamentación, deben por tanto prestar especial atención al manejo de los riesgos de STEC cuando sea necesario. Todo esto para un mejor control desde la granja hasta la mesa, y una mayor protección de la salud pública del consumidor.

¿Cómo se puede detectar la presencia de STEC en la industria alimentaria?

Tanto la normativa de la UE como la de los EE.UU. exigen que los operadores de empresas alimentarias realicen los análisis microbiológicos oportunos cuando validen o verifiquen la eficacia de sus procedimientos de control basados en el APPCC y las prácticas correctas de higiene (UE 852/2004, 2073/2005; FDA-FSMA, 2011).

Incluso los procedimientos efectivos de gestión de APPCC- STEC patógenas pueden integrar la vigilancia rutinaria genérica de E.coli para el control de la contaminación fecal y las pruebas de conformidad periódicas complementarias para los principales serogrupos patógenos de STEC,  como hacen las agencias encargadas de la reglamentación (USDA-FSIS, 2020; EU 99/2003, 625/2017). A menudo se pone en marcha con fines de verificación y prevención de las retiradas o procesamiento judicial.

Se han descrito varios métodos estándar (ISO, FDA-BAM; USDA/FSIS-MLG):

- para la monitorización de E.coli en alimentos o aguas (FDA, 2020a; USDA-FSIS, 2015; US EPA 40CFR136; ISO 16649; ISO 9308),
- para la selección de las principales STEC patógenas (ISO 16654; ISO/TS 13136; FDA 2015 & 2020b; USDA-FSIS-MLG, 2019),

Nota: Se ha iniciado la revisión de la Especificación Técnica ISO/TS 13136:2012 con el objetivo de publicar una Norma ISO completa.

También se han desarrollado métodos rápidos validados (AOAC, EN ISO 16140-2) para los mismos fines, aportando facilidad de uso a los usuarios, así como tiempos reducidos para los resultados que añaden flexibilidad a la gestión de los flujos de negocio.

BioMérieux proporciona a los responsables de seguridad alimentaria métodos estandarizados o validados probados para la gestión eficaz del riesgo de STEC a lo largo de la cadena alimentaria. Estas soluciones se pueden adaptar a los serogrupos de STEC de interés en función de los diferentes países y requisitos empresariales.