STEC: uma preocupante Escherichia coli zoonótica produtora de toxinas , desde a produção até à mesa

O que é a Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC)?

A Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC), também conhecida como E. coli produtora de verocitotoxina (VTEC, do inglês verocytotoxin-producing E. coli) é uma bactéria Gram-negativa patogênica, anaeróbia facultativa, em forma de bastonete, pertencente à família das Enterobacteriaceae. Esta bactéria produz toxinas chamadas toxinas Shiga (Stx) ou verotoxinas (Vtx) nomes que remetem a sua semelhança com a toxina produzida pela Shigella dysenteriae ou pela sua citotoxicidade em células VERO, respetivamente. 

A STEC pode ser dividida em sorogrupos (O) ou sorotipos (O:H) com base nos seus antígenos somáticos O e flagelares H. A E. coli sorotipo O157:H7 e os sorogrupos ‘não-O157’ i) O26, O45, O103, O111, O121 e O145 nos EUA e ii) O26, O103, O111 e O145 na UE são os principais sorogrupos patogênicos de STEC associados a infecções humanas graves (CDC, 2012; USDA-MLG 2020; EFSA, 2020).
No entanto, para além dos seus sorogrupos ou sorotipos, é a combinação e os subtipos de genes que codificam fatores de virulência o que caracteriza melhor o potencial patogenicidade de cada um dos isolados de STEC (EFSA, 2013, 2020, 2021). 

As toxinas Stx são as principais determinantes da virulência de STEC que regem a patogenicidade. Os genes stx são transportados por bacteriófagos do grupo lambda e integrados no cromossomo da E. coli. Existem 2 tipos principais de stx (stx1 e stx2) que estão ainda subdivididos em subtipos (4 para stx1 e 12 para stx2). Uma espécie pode ter genes dos subtipos stx1 e stx2 ou mais do que um subtipo stx2.

Os genes de virulência adicionais estão frequentemente associados a doença grave (Caprioli et al., 2005; Bolton, 2011), em especial o gene eae que é responsável pela produção da intimina e consequentes lesões difusas nas células intestinais. No entanto, este fator de virulência nem sempre é um requisito obrigatório para quadros de doença grave, sugerindo que existem mecanismos alternativos de fixação (EFSA, 2020).

Historicamente, a E. coli enterohemorrágica (EHEC) é considerada um subgrupo de um número muito limitado de sorogrupos de STEC estritamente associados a doença grave e surtos. A EHEC típica é geralmente positiva para stx e eae. No entanto, tem surgido novos sorotipos de EHEC, como a E. coli O80:H2 (Nurcan et al., 2016), e, não menos importante, também tem surgido cepas atípicas eae- dentro de sorotipos pouco usuais como O91:H21, O104:H4 e O113:H21, todos eles também associados à colite hemorrágica (CH) (Caprioli et al., 2005; EFSA, 2020). Por este motivo, o termo EHEC é agora considerado obsoleto e deve ser substituído por STEC (EFSA, 2020). 

Quais são os riscos para os consumidores?

Todas as cepas de STEC são patogênicas nos humanos e capazes de causar pelo menos diarreia. Dependendo da presença de certos subtipos de stx e da presença/ausência do gene eae, todos os subtipos de STEC podem estar associados a quadros clínicos graves, como por exemplo síndrome hemolítico-urémica (SHU), diarreia sanguinolenta (DS), insuficiência renal, hospitalizações e mortes (EFSA, 2020). Alguns sobreviventes podem ter sequelas permanentes, tais como insuficiência renal e déficit neurológico (FDA), 2012).

Stx2a esteve ligado as taxas mais elevadas de SHU, DS e hospitalização; porém, todos os outros subtipos de stx, ou as suas combinações, estavam associados a pelo menos uma destas doenças graves. A presença do gene eae é considerada um fator agravante, com frequente progressão para doenças graves, tais como a SHU (FDA, 2012).

A probabilidade de infecção por exposição a STEC é elevada e uma dose tão baixa como 1-100 células pode ser suficiente para desencadear a doença (Caprioli et al., 2005; EFSA, 2020). Os dados sugerem que fatores individuais, incluindo idade menor que 5 anos, imunossupressão ou comorbidades, podem afetar consideravelmente a ocorrência e a gravidade da infecção (EFSA, 2013, 2020).

Dados principais:

Nos EUA  
O CDC estimou, considerando o subdiagnóstico e a subnotificação, que STEC não-O157 causa anualmente nos Estados Unidos o dobro de infeções de origem alimentar que as cepas de E. coli O157:H7 (112.752 e 63.153, respetivamente); as taxas de hospitalização e de mortalidade foram avaliadas respectivamente em 46 %/0,5 % para o O157 e 13 %/0,3 % para o STEC não-O157 (Scallan et al., 2011).

Em 2019, em comparação com 2016-2018, a incidência de STEC (6,3 casos por cada 100 000) aumentou significativamente (+34 %). As taxas de hospitalização e mortalidade foram de 21 %/0,3 % (CDC, 2020).

Na UE
Em 2019, a infecção por STEC foi a terceira zoonose mais notificada em humanos (2,1 casos por cada 100.000) e aumentou entre 2015 e 2019; foram notificados 7.894 casos de infeções por STEC, incluindo 7.775 casos confirmados. As taxas de hospitalização / morte foram de 37,3 % / 0,2 % (EFSA, 2021).

Como se transmite STEC?

STEC são agentes zoonóticos, ou seja, microrganismos patogénicos transmitidos de animais assintomáticos para os seres humanos. Os ruminantes como o gado bovino, ovino, caprino e veado, são os principais reservatórios de STEC.

O consumo de alimentos contaminados com fezes de ruminantes é reconhecido como a principal fonte (60% - 80%) de infeção por STEC em humanos (EFSA 2020; Scallan et al., 2011).

Além disso, a contaminação fecal da água, o contacto direto com animais e a transmissão de pessoa a pessoa também foram identificados como vias potenciais de transmissão (Caprioli et al., 2005; EFSA, 2020).

Quais são as indústrias afetadas pela STEC?

"A carne bovina e produtos à base de carne", «leite cru e os seus derivados», «água da torneira, incluindo água de poços» e «produtos hortícolas, frutas e seus derivados» são considerados como as principais fontes de surtos por STEC de origem alimentar (FDA, 2012; EFSA, 2020 & 2021).

Como prevenir e controlar STEC na indústria alimentar?

As regulações da UE e dos EUA impõem amplamente às empresas da cadeia de alimentos a prevenção à contaminação (Regulamento (UE) 178/2002; Lei de alimentos, medicamentos e cosméticos (FD&C Act),1938; FDA-FSMA, 2011; Lei de inspeção da carne, 1906), bem como sistemas de controle baseados nos princípios de HACCP e boas práticas de higiene/fabricação para gerenciar os riscos específicos de Segurança dos Alimentos associados aos seus processos e produtos (FDA 21CFR 1 et al.; USDA-FSIS 9CFR 304 et al.; Regulamento (UE) 852/2004 & 2073/2005).

O recall obrigatório de qualquer alimento contaminado completa os paineis regulatórios aplicáveis ao controle dos riscos relacionados aos alimentos em toda a cadeia(FDA-FSMA, 2011; USDA-FSIS 9CFR 304 et al.; Regulamento (UE) 178/2002).

A exigência de um controle rigoroso da contaminação de alimentos pelas principais STECs patogênicas, considerado essencial para a saúde pública e proteção do consumidor, foi formalmente reforçada pelas entidades reguladoras através de medidas específicas, tais como:

E. coli O157:H7 foi declarado como adulterante em carne moída crua pelo Food Safety and Inspection Service, FSIS, do United States Department of Agriculture, USDA, em 1994 e explicitamente incluído nas regulações de redução de agentes patogênicos e no HACCP (9CFR304 et al., 1996). Além disso, devido à crescente sensibilização em relação ao impacto específico na saúde pública causado por STEC não-O157, o USDA-FSIS declarou ainda em 2011 os seis primeiros sorogrupos de STEC não-O157 (O26, O45, O103, O111, O121, e O145) como adulterantes em produtos de carne bovina manipulados ou não, que se destinam a ser utilizados em produtos manipulados de carne bovina crua (USDA-FSIS, 2011) e posteriormente (USDA-FSIS, 2020) em carne bovina moída, recortes e outros componentes de carne bovina moída crua.

Além disso, para frutas e legumes cultivados para consumo humano, a FDA estabeleceu com base científica normas mínimas, considerando o risco de STEC, "para o cultivo, colheita, embalagem e conservação de produtos em condições de segurança” (FDA, 2015) que representam fontes significativas de surtos inter-estaduais.

Na UE, o monitoramento de surtos de doenças de origem alimentar provocadas por infecções por STEC em humanos passou a ser obrigatório em 2003 pela Diretiva 2003/99 que diz respeito à vigilância das zoonoses. No Regulamento 2073/2005 sobre Critérios de higiene de processos, a UE salientou que a "VTEC representa um perigo para a saúde pública no que diz respeito à carne bovina e eventualmente também de outros ruminantes, crua ou insuficientemente cozida, cortes de carne e carne bovina fermentada, bem como seus derivados; leite cru e produtos fabricados com leite cru, produtos frescos, em especial brotos, e sucos de frutas e de produtos hortícolas não pasteurizados”. Posteriormente, devido ao enorme surto de STEC O104:H4 em 2011, a UE finalmente definiu a E. coli produtora de toxina Shiga (sorogrupos O157, O26, O111, O103, O145 e O104:H4) como critério de segurança alimentar para brotos ou água de irrigação (UE 209/2013).

As empresas da cadeia de alimentos dos EUA e da UE e as entidades fiscalizadores e regulatórias devem prestar especial atenção à gestão dos riscos de STEC, para que haja um melhor controle desde a exploração agrícola até à mesa, assim como uma maior proteção do consumidor e da saúde pública.

Como prevenir e controlar STEC na indústria de alimentos?

Tanto as regulações da UE como dos EUA exigem que as empresas do setor de alimentos efetuem testes microbiológicos, conforme apropriado, quando validam ou verificam a eficácia dos seus procedimentos de controle baseados no HACCP e nas boas práticas de higiene (UE 852/2004, 2073/2005; FDA-FSMA, 2011).

Mesmo procedimentos mapeados pelo HACCP eficazes para a gestão de STECs patogênicas podem fazer parte do monitoramento de rotina da E. coli para controlar a contaminação fecal e dos testes adicionais regulares de verificação de conformidade para os principais grupos de sorotipos patogênicos de STEC, de modo semelhante ao que fazem as agências de regulação e fiscalização (USDA-FSIS, 2020; UE 99/2003, 625/2017), que frequentemente sugerem sua implementação para fins de controle e prevenção, a fim de evitar recall de produtos ou penalizações legais.

Foram descritos vários métodos padronizados (ISO, FDA-BAM; USDA/FSIS-MLG):

- para a monitoramento de E. coli genérica em alimentos ou águas (FDA, 2020a; USDA-FSIS, 2015; US EPA 40CFR136; ISO 16649; ISO 9308),
- para o controle das principais STEC patogênicas (ISO 16654; ISO/TS 13136; FDA 2015 & 2020b; USDA-FSIS-MLG, 2019),

Nota: A revisão da especificação técnica ISO/TS 13136:2012 foi iniciada visando publicação de uma norma ISO completa posteriormente.

Os métodos rápidos de validação (AOAC, EN ISO 16140-2) foram também desenvolvidos com o mesmo propósito: são mais fáceis de utilizar e a rapidez dos seus resultados permite uma gestão mais flexível do fluxo de trabalho, como um todo.

A bioMérieux fornece aos gestores de Food Safety métodos normalizados ou comprovadamente validados para a gestão eficaz dos riscos de STEC ao longo da cadeia. Estas soluções podem ser adaptadas aos sorogrupos de interesse STEC, dependendo dos diferentes países e dos seus requisitos comerciais.