Escherichia coli

Escherichia coli é um bacilo Gram negativo, fermentativo, geralmente móvel, com flagelos peritríquios e fímbrias (QUINN et al., 2005). Apresentam hastes restas, cujo comprimento se estendem de 1,1 – 1,5 μm a 2,0-6,0 μm. Suas cepaspodem ser circundadas por cápsulas ou microcápsulas, sendo anaeróbias facultativas (BERGEY & HOLT, 1994). São capazes de fermentarem, bioquimicamente, os açúcares glicose, ramnose, maltose, manose, manitol, xilose, sorbitol e arabinose. Em contrapartida, a fermentação de adonitol, sacarose, salicina, rafinose, ornitina, dulcitol e arginina é variável (KONEMAN et al., 2010). Cresce rapidamente em meios bacterianos como ágar MacConkey, onde forma colônias lactose positiva grandes. E. coli é a principal bactéria anaeróbica facultativa, presente no trato intestinal da maioria das espécies animais e é geralmente recuperada da cultura de fezes, mas

em aves de estimação saudáveis é recuperada em apenas uma pequena porcentagem de indivíduos (GYLES; FAIRBROTHER, 2010).

Logo após o nascimento, sem necessariamente causar infecção, a Escherichia coli coloniza o intestino dos indivíduos, porém o papel dela como membro da microbiota de aves não é completamente elucidado, podendo atuar como fonte de vitaminas e ocupando os sítios na mucosa intestinal, impedindo assim a colonização do epitélio por microrganismos patogênicos (FERREIRA & KNÖBL, 2000). Diversos estudos já realizados em aves demonstraram que E. coli é um dos patógenos mais prevalentes entre as outras enterobactérias isoladas (AKHTER et al., 2010; HIDASI et al., 2013; HORN et al., 2015; LOPES et al., 2015). GORDON & COWLING (2003), argumentaram que a associação com os humanos, as alterações de dieta e a massa corporal são fatores predisponentes significativos na prevalência dessa bactéria nos animais, ao realizarem um estudo de isolamento de E. coli em mamíferos e aves silvestres na Austrália.

A patogenia das infecções por E. coli em aves ainda é pouco conhecida. As cepas de E. coli patogênicas para aves são menos toxigênicas do que as cepas que infectam mamíferos (BARNES; VAILLANCOURT; GROSS, 2003). As E. coli de aves podem produzir enterotoxinas que induzem a hipersecreção de fluidos no lume intestinal causando diarreia (GERLACH, 1994).

Nos psitacídeos, tanto em infecções primárias ou secundárias de colibacilose, os sinais clínicos geralmente se apresentam de forma inespecífica, sendo as aves passíveis de desenvolverem reações de letargia, incoordenação motora, penas arrepiadas, rinite, dispneia, presença de sons estertores, anorexia, diarreia, políúria, dor abdominal, inchaço articular, edema subcutâneo, conjuntivite, perda de peso, vômito e morte súbita. Foi observada também a presença de sinais como morte embrionária, onfalite, coligranuloma, sinovite, doença respiratória crônica complicada, colisepticemia, salpingite, síndrome da cabeça inchada e celulite aviária (FERREIRA, KNÖBL, 2000; GODOY, 2007; MARIETTO-GONÇALVES et al, 2010).

Quanto ao aspecto necroscópico são inclusos atrofia da musculatura peitoral, penas descoloridas, hepatomegalia com a disposição de pontos amarelados ao longo do órgão, pneumonia, aerossaculite, opacificação dos sacos aéreos, pericardite, congestão hepática e renal, hiperemia da mucosa intestinal, peritonite, esplenomegalia e polisserosite fibrinosa. Nas

septicemias bacterianas nas aves são descritas lesões esplênicas caracterizadas por presença de exsudato fibrinoso ao redor dos capilares embainhados, depleção linfoide, hiperemia e infiltrado de heterofilos e trombócitos (RIDELL, 1987).

A existência de cepas patogênicas de E. coli causadoras de colibacilose está relacionada aos fatores de virulência que podem ser avaliados para diferenciar amostras patogênicas de não patogênicas (JOHNSON, 1991; SAIDENBERG et al., 2012). Mediante a esses diversos fatores de virulência, associados com uma série de mecanismos de patogenicidade, essa espécie bacteriana foi classificada em patotipos, divididos em duas categorias: os patotipos associados a infecções intestinais, denominados de E. coli diarreagênica (DEC), e aqueles integrantes causadores de infecções extraintestinais, pertencente a Escherichia coli patogênica extraintestinal (ExPEC) (MARTINEZ e TRABULSI, 2008).

As DEC são geralmente agrupadas em pelo menos seis categorias: E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica (EPEC), E. coli enteroinvasiva (EIEC), E.

coli entero-hemorrágica (EHEC), E. coli enteroagregativa (EAEC) e E. coli difusamente aderente (DAEC) (KAPER; NATARO; MOBLEY, 2004; KONEMAN et al., 2010). Já as ExPEC, comumente, são divididas em E. coli uropatogênica (UPEC), E. coli associada à meningite neonatal (MNEC) e E. coli patogênica aviária (APEC) (SANTOS et al., 2009).

Em humanos e animais, cepas de EPEC causam diarreia aquosa contendo muco acompanhada de vômitos e febre, sendo uma das principais causas de diarreia infantil em países em desenvolvimento (LEVINE, 1987; DONNENBERG, KAPER, 1992). Produzem uma lesão característica de ligação ou desaparecimento nas bordas da microvilosidade, causando diarreia crônica, que leva a sequelas como má absorção, má nutrição, perda de peso e retardo no crescimento (MINAGAWA, 2007). O gene eaeA, localizado no loci de desaparecimento dos enterócitos (LEE) em uma ilha de patogenicidade (PAI), tem sido utilizado para identificação de EPEC. A presença desse gene determina um padrão de aderência de bactérias ao epitélio intestinal em enterócitos com lesão em forma de pedestal conhecida por attaching and effacing (A/E), que é o mecanismo principal da patogênese da EPEC (A/E) (VALLANCE, FINLAY, 2000; SYDOW, 2005). O contato com as células epiteliais resulta na secreção de diversas proteínas disparando resposta na célula hospedeira, incluindo a ativação de um sinal de rotas de transdução, a despolarização das células e a

ligação da proteína intimina da membrana externa. A intimina é codificada pelo gene eaeA.

Não produzem nenhuma enterotoxina ou citotoxina (CROXEN & FINLAY, 2010). Tal como acontece com outros patotipos de E. coli, a transmissão de EPEC é através da via fecal-oral, e diversos estudos mostraram que este patotipo causa grande parte das infecções de origem alimentar (DILIELO, 1982; PRASAD, 1998; DE BUYSER et al., 2001; EVANCHO et al., 2001; SOOMRO et al., 2002).

E. coli entero-hemorrágica (EHEC) possui a capacidade de destruir células epiteliais e produzir uma citotoxina potente, a toxina Shiga, que provoca diarreia com ou sem a presença de sangue, síndrome urêmico-hemolítica, e é fatal para crianças. Existem dois grupos de toxina Shiga, denominados Stx1 e Stx2. Pela presença do gene eaeA ligam-se fortemente às células dos mamíferos e produzem o mesmo fenômeno que as linhagens de EPEC. (ROCHA, 2008; CROXEN & FINLAY, 2010; SILVA et al., 2011).

Em humanos e animais, as E. coli enterotoxigênicas (ETEC) colonizam as proximidades do intestino delgado causando diarreia aquosa e hipotermia. Este patotipo se parece com o Vibrio cholerae no fato de aderirem-se à mucosa do intestino delgado e causarem diarreia sem invadir a mucosa, porém produzindo toxinas que agem nas células da mucosa. Possui fatores de colonização específicos (CFA/ I a IV) (ROCHA, 2008; CROXEN

& FINLAY, 2010). Produzem dois tipos de enterotoxinas, uma semelhante à toxina da cólera, denominada toxina termolábil (LT), e outra do tipo diarreica, chamada de toxina termoestável (ST). Existem dois tipos de toxinas LT: LT-I e LT-II. A ST é uma família de pequenas toxinas, às quais podem ser divididas em dois grupos: as solúveis (STa) e as insolúveis em metanol (STb), ambas são codificadas por plasmídeos (CAMPOS & TRABULSI, 2002;

BERCHIERI JUNIOR et al., 2009)

Em humanos e animais cepas de E. coli enteroinvasiva (EIEC) causam distúrbios no intestino grosso, provocam febre e diarreias profusas contendo muco e sangue. O microrganismo coloniza o cólon e contém plasmídeos de 120 a 140 MDa necessário para a invasibilidade, o qual carrega todos os genes necessários para a virulência (BERCHIERI JUNIOR et al., 2009). Causam um distúrbio que é indistinguível dos sintomas da disenteria causada pelas espécies de Shigella. Invadem e proliferam em células epiteliais in vivo e in vitro (CAMPOS & TRABULSI, 2002; SYDOW, 2005). As linhagens EIEC invadem ativamente as células do cólon e propagam-se lateralmente para as células adjacentes,

virtualmente idênticas às espécies de Shigella. No entanto, as EIEC não produzem shigatoxinas. Quando a infecção é severa, pode levar a uma forte reação inflamatória com grande ulceração.

Cepas de E. coli enteroagregativa (EAEC) podem colonizar e causar doença no intestino de humanos e animais, causando diarreia aquosa persistente por mais de 14 dias. O padrão de aderência é em forma de agregados de cultura em célula de cólon humano. Esta bactéria estimula a secreção mucoide e se liga a ela, formando um biofilme, causando assim uma colonização persistente e diarreia (MINAGAWA, 2007). Produzem uma toxina termolábil relacionada antigenicamente à hemolisina, mas que não é hemolítica, e uma toxina (citotoxina) termoestável enteroagregativa codificada por um plasmídeo (EAST1). Produzem uma toxina do tipo ST e uma do tipo hemolisina. Algumas cepas são conhecidas por produzirem uma toxina do tipo shigatoxina (verotoxina) (CAMPOS & TRABULSI, 2002;

SYDOW, 2005).

E. coli uropatogênica (UPEC) é responsável por infecções urinárias em humanos e animais (cistite e pielonefrite). A bactéria penetra o trato urinário e invade o epitélio da bexiga, causando cistite, e quando não é tratada corretamente, pode ascender aos rins causar pielonefrite, lesão renal irreversível, insuficiência renal e septicemia. Acredita-se que o reservatório para esta linhagem de E. coli seja o próprio trato gastrointestinal (SIDOW, 2005;

BERCHIERI JUNIOR, et al., 2009).

E. coli causadora de meningite neonatal (NMEC) afeta crianças recém-nascidas.

Este tipo se caracteriza por atravessar a barreira hematoencefálica e colonizar o sistema nervoso central causando meningite. A proteína IbeA presente na NMEC possui a habilidade de invadir células endoteliais da microvasculatura cerebral, causando meningite neonatal em humanos (SAVIOLLI, 2010).

Escherichia coli que adere difusamente (DAEC) está associado em alguns estudos com diarreia, embora sua patogenia não seja definida com consistência. O termo DAEC foi inicialmente utilizado para se referir a qualquer cepa que se adere às células HEp-2 e He-La que não forme microcolônias típicas de EPEC. Com a descoberta da EAEC, alguns autores reconhecem a DAEC como uma categoria independente, potencialmente causadora de diarreia. Como se trata de uma categoria ainda não muito estudada, pouco se sabe sobre sua patogênese (MINAGAWA, 2007).

E. coli patogênica aviária (APEC) apresentam fatores de virulência como a expressão de adesinas, a produção de sideróforos e a capacidade de resistir aos efeitos microbicidas do soro como agentes fundamentais da manutenção e sobrevivência do microrganismo no hospedeiro, os quais são responsáveis pelo desenvolvimento da colibacilose aviária, termo que se refere a qualquer infecção, localizada ou sistêmica, causada por APEC (DELICATO et al., 2003; PRIOSTE et al., 2013). A maior parte das APEC isoladas de aves de produção é patogênica apenas para aves e apresentam um baixo risco de doença para humanos ou outros animais (BARNES et al., 2003; BARCELOS, 2005), embora alguns trabalhos frequentemente comparem cepas APEC a cepas isoladas de casos humanos de infecções extra intestinais (RODRIGUEZ-SIEK et al., 2005; EWERS et al., 2007; MORA et al., 2012; MORA et al., 2013).

O diagnóstico da colibacilose é feito pela associação do histórico, dos sinais clínicos, duração da doença, juntamente com práticas laboratoriais baseadas no isolamento e identificação do agente microbiano. O exame citológico por coloração de Gram, quando associado ao processamento microbiológico padrão, tem sido evidenciado como uma boa técnica para detecção bacteriana (MACHADO, 2000; QUINN et al., 2005; CATÃO-DIAS &

CARVALHO, 2007; EVANS et al., 2014). Os clínicos de aves, geralmente, não têm acesso a testes de sorotipagem, ensaio de toxicidade, sondas de DNA e técnica de PCR, e sem estes exames complementares não é possível obter informações sobre a patogenicidade da cepa isolada, dificultando o estabelecimento de protocolo terapêutico e prognóstico da ave avaliada (FUDGE, 2001).

O tratamento é feito com antibióticos de amplo espectro de ação, suplementos vitamínicos, dieta balanceada e melhoras nas condições sanitárias e de manejo, sendo importante ressaltar o emprego prévio de testes de sensibilidade dos isolados para a promoção terapêutica adequada, sendo necessário acrescentar suplementos vitamínicos, dieta balanceada e um manejo adequado ao tratamento terapêutico (QUINN et al., 2005; GODOY, 2007;

HIRSH, 2009).

Práticas de desinfecção das habitações das aves, o manejo alimentar adequado aos animais, o controle de roedores e insetos, assim como a realização rotineira do monitoramento sanitário e microbiológico do ambiente e dos animais é recomendada por MARIETTO-GONÇALVES et al. (2010) para garantir a sanidade animal.