Escherichia coli

E. coli mora no seu intestino, não é só vilã da comida

A Escherichia coli vive sem fazer mal no intestino de mais de 90 % das pessoas, como a principal moradora tolerante ao oxigênio, e pode fabricar vitamina K2. Mas uma minoria de linhagens da mesma espécie carrega genes de toxina ou invasão e causa intoxicação alimentar, infecção urinária e sepse. A E. coli lidera as mortes ligadas a bactérias resistentes.

E. coli é sempre perigosa? — uma mulher de uns trinta anos para o garfo sobre uma tigela de salada na mesa do refeitório
Espécie
Escherichia coli
Syn.
Bacillus coli, Bacterium coli, filo Pseudomonadota, antes Proteobacteria, Shigella (filogeneticamente dentro da E. coli)
NCBI
txid562
Wikidata
Q25419

Diga “E. coli” em voz alta e a maioria das pessoas imagina um pacote de espinafre recolhido do mercado. Esse reflexo é compreensível, e está quase todo errado. O organismo da manchete e o organismo do seu cólon são a mesma espécie — e o do seu cólon provavelmente está aí, em silêncio, há anos.

O que ela é

A Escherichia coli é uma bactéria gram-negativa, em forma de bastonete, anaeróbia facultativa, da família Enterobacteriaceae, cujo hábitat principal é o intestino dos vertebrados, onde ela vive em simbiose com o hospedeiro 1.

Guarde a expressão “anaeróbia facultativa”. Ela quer dizer que o organismo consegue respirar oxigênio quando há algum e fermentar quando não há. Quase tudo o que a E. coli faz por você, e quase tudo o que ela faz contra você, decorre dessa flexibilidade.

Ilustração: células de E. coli em bastonete, franjadas de fios finos, ao lado de uma bolha de gás no conteúdo úmido do intestino, com um dos fios iluminado de dourado

Onde ela vive no corpo

No intestino grosso, sobretudo — e não é visita ocasional. Na revisão de Martinson e Walk, de 2020, na EcoSal Plus, a E. coli faz parte do microbioma intestinal de mais de 90 % das pessoas 2. Na série dos próprios autores — oito adultos saudáveis dando fezes a cada quinze dias por 6 meses a 2 anos, com 95 colônias pescadas por amostra —, 87 % dos 32.470 isolados avaliados eram E. coli 2. Oito pessoas é uma base magra para uma afirmação sobre a espécie inteira, então segure isso com folga; mas, até onde vai, quando dizemos “as enterobactérias do intestino”, estamos dizendo sobretudo E. coli.

As contagens variam enormemente. Numa outra série que a mesma revisão reconta — McBurney e colegas amostrando dois adultos saudáveis todo mês durante um ano —, as enterobactérias nas fezes iam de 10² a 10⁹ UFC por grama 2, uma amplitude de sete ordens de grandeza em apenas duas pessoas acompanhadas ao longo do tempo. Mesmo na ponta alta, isso é uma população minoritária; quem manda no cólon são os anaeróbios estritos. “Quase universal” e “abundante” são duas afirmações diferentes, e só a primeira se sustenta.

Aqui está a parte que surpreende as pessoas. Você não carrega cem E. coli diferentes. Em geral só um ou dois sorotipos estão presentes de cada vez 2 — moradores de vida longa, que persistem por meses, mais passageiros que atravessam em dias ou semanas 2. A sua E. coli é, num sentido real, sua.

Fora do intestino, a E. coli aparece onde não tem nada que fazer: na bexiga e na uretra, na corrente sanguínea, nas meninges de um recém-nascido. Mesma espécie, endereço errado. Essa mudança de endereço é quase toda a seção do mal, abaixo.

O nome, antigo e novo

O pediatra Theodor Escherich achou o organismo nas fezes de bebês e lhe deu a primeira descrição. O nome que a nomenclatura formal carrega adiante, porém, é Bacillus coli Migula 1895 — o basiônimo nas Listas Aprovadas —, que Castellani e Chalmers levaram para o gênero Escherichia, batizado em homenagem a Escherich, em 1919. O nome da espécie ficou estável desde então; o que se mexeu há pouco foi o endereço acima dele. O filo por muito tempo chamado de Proteobacteria hoje está publicado validamente como Pseudomonadota, um dos 42 filos de procariotos cujos nomes foram estabelecidos formalmente em 2021 12. Artigos escritos antes disso usam a palavra velha para o mesmo grupo.

Há um problema de nome mais estranho por baixo. A Shigella — ainda carregada na microbiologia clínica como gênero próprio, com quatro espécies — geneticamente não é um organismo separado de jeito nenhum. Lan e Reeves mostraram que as linhagens de Shigella ficam dentro da espécie Escherichia coli, tendo surgido de forma independente depois de adquirir o mesmo plasmídeo de virulência 11. O rótulo clínico sobrevive por razões práticas. A árvore genealógica não o sustenta.

Ilustração: vestígios de oxigênio sobem da mucosa intestinal, bastonetes franjados de E. coli ao lado dela os absorvem e, mais além, anaeróbios estritos lotam o espaço sem ar

O que ela faz por nós

Duas entradas, e quero ter cuidado com as duas.

Ela segura o nicho aeróbio. A E. coli é o organismo aeróbio predominante do intestino dos vertebrados e vive ali em simbiose com o hospedeiro 1. O mecanismo que costuma vir junto com isso — o de que, ao consumir os vestígios de oxigênio que se difundem a partir da parede do intestino, ela ajuda a manter o cólon sem ar para todo mundo — é uma dedução plausível e muito repetida a partir da fisiologia dela. Dito em voz alta: não achei um ensaio em pessoas demonstrando esse benefício. Trate como mecanismo, não como efeito comprovado.

Ela constrói vitamina K2. A E. coli carrega a via de síntese da menaquinona, a forma bacteriana da vitamina K 4. A ressalva aqui não é pequena: fabricar menaquinona no cólon e absorver quantidades úteis dela são perguntas separadas, e a segunda está bem menos resolvida do que o texto dos suplementos sugere.

E uma linhagem tem um ensaio de verdade atrás de si. A E. coli Nissle 1917 é um probiótico registrado. No ensaio de Kruis e colegas, de 2004, na Gut, 327 pacientes com retocolite ulcerativa em remissão foram sorteados para Nissle 1917 (n = 162) ou para mesalazina padrão (n = 165) por 12 meses; na análise por protocolo, a recaída ocorreu em 36,4 % do grupo do probiótico (40 de 110) e em 33,9 % do grupo da mesalazina (38 de 112) — eficácia equivalente 3. Duas ressalvas, as duas importantes. Aquilo foi equivalência a um remédio estabelecido, não comparação contra placebo. E é evidência sobre uma linhagem numa doença, o que não diz nada sobre a E. coli do seu próprio cólon.

O que ela faz contra nós

Agora o outro lado da conta, e ele é pesado.

A escala, primeiro. Na análise da Carga Global de Doença sobre 33 patógenos bacterianos, cerca de 7,7 milhões de mortes em 2019 estiveram associadas a essas bactérias — 13,6 % de todas as mortes no mundo 5. Cinco patógenos, a E. coli entre eles, responderam por 54,9 % desse total 5. No lado da resistência o quadro é ainda mais nítido: de um total estimado de 4,95 milhões de mortes associadas à resistência bacteriana a antimicrobianos em 2019, a E. coli foi o principal patógeno isolado 6.

A infecção urinária é a cara diária disso. A revisão de Foxman contou quase 7 milhões de consultas de consultório, 1 milhão de idas ao pronto-socorro e 100.000 internações por ano nos Estados Unidos, com quase 1 em cada 3 mulheres já tendo tido uma infecção que exigiu antibiótico até os 24 anos 10. A maioria delas é E. coli que viajou poucos centímetros a partir do intestino.

As linhagens com toxina Shiga são as da intoxicação alimentar. O surto alemão de E. coli O104:H4, em 2011, deu um experimento natural sombrio: 3.816 casos notificados, 54 mortes e síndrome hemolítico-urêmica — uma complicação dos rins e do sangue — em 845 pacientes, 22 % do total 8. De forma incomum para essa doença, os pacientes que acabaram desenvolvendo a síndrome eram em sua maioria adultos — 88 % deles, idade mediana de 42 anos — e 68 % deles eram mulheres 8. A fonte foi rastreada até brotos; entre frequentadores de restaurante, quem recebeu brotos teve risco relativo de 14,2 de adoecer 9.

E a armadilha do tratamento. No estudo prospectivo de Wong e colegas, com 71 crianças com diarreia por O157:H7, a síndrome hemolítico-urêmica apareceu em 10 crianças, e o tratamento com antibiótico trouxe um risco relativo de 14,3 (IC 95 % de 2,9 a 70,7) para desenvolvê-la 7. Dito em voz alta: 71 crianças é um estudo pequeno e esse intervalo de confiança é enorme. Mas a direção bate com o que sabemos sobre a liberação de toxina, e é por isso que “é só tomar um antibiótico” é o instinto errado diante de uma diarreia com sangue.

Como segurar os dois fatos

A E. coli é o organismo mais bem estudado da biologia e uma das bactérias mais letais da Terra, e é também uma moradora silenciosa e quase universal de pessoas saudáveis. As duas coisas são verdade, e a solução não é “depende do seu sistema imune”. É que a espécie é uma faixa genética larga. A maioria das suas linhagens, das suas linhas de família, é comensal: vive no intestino, come o que passa e não faz mal nenhum ao hospedeiro, e é construída exatamente para essa vida. Uma minoria carrega genes de toxina, de invasão ou de adesão ao trato urinário — o equipamento para envenenar tecido, arrombar células ou se agarrar a uma parede de bexiga — e são essas que viram patógeno, causadoras de doença, em outro lugar 1 11. A conclusão razoável não é ter medo do organismo que está em você. É respeitar o que algumas parentes dele conseguem fazer quando chegam a um lugar a que não pertencem.

Fatos principais

  • A E. coli faz parte do microbioma intestinal de mais de 90 % das pessoas; de 32.470 isolados de fezes cultivados de oito adultos saudáveis amostrados repetidamente por 6 meses a 2 anos, 87 % eram E. coli.2
  • Numa série de um ano acompanhando dois adultos saudáveis, as enterobactérias nas fezes iam de 10² a 10⁹ UFC — unidades formadoras de colônias — por grama; em séries de sorotipagem, em geral só um ou dois sorotipos de E. coli estão presentes numa pessoa de cada vez.2
  • O intestino dos vertebrados é o hábitat principal da E. coli, onde ela é o organismo aeróbio predominante, vivendo em simbiose com o hospedeiro.1
  • Num ensaio que sorteou 327 pacientes com retocolite ulcerativa, a E. coli Nissle 1917 empatou com a mesalazina padrão: na análise por protocolo, 36,4 % recaíram (40 de 110) contra 33,9 % (38 de 112).3
  • De cerca de 7,7 milhões de mortes associadas a 33 patógenos bacterianos em 2019, cinco patógenos, entre eles a E. coli, responderam por 54,9 %.5
  • A E. coli foi o principal patógeno em mortes associadas à resistência antimicrobiana em 2019, dentro de um total estimado de 4,95 milhões dessas mortes.6
  • Em 71 crianças com diarreia por E. coli O157:H7, o tratamento com antibiótico trouxe um risco relativo de 14,3 para a síndrome hemolítico-urêmica.7
  • O surto alemão de O104:H4, em 2011, produziu 3.816 casos notificados e 54 mortes, com síndrome hemolítico-urêmica em 845 deles (22 %).8

Perguntas frequentes

Se a E. coli causa intoxicação alimentar, por que ela está no meu intestino?

Porque em geral não são as mesmas linhagens. A espécie tem uma população comensal cujo hábitat principal é o intestino dos vertebrados [s1] e um punhado de linhagens que pegaram genes de toxina ou de invasão. Carregar E. coli é o estado normal de mais de 90 % das pessoas [s2]; carregar uma O157:H7, não.

A E. coli faz alguma coisa de útil para mim?

Ela é o organismo tolerante ao oxigênio predominante do intestino e vive ali em simbiose [s1], e consegue construir menaquinona — a vitamina K2 [s4]. Dito em voz alta: quanto dessa vitamina você de fato absorve no cólon não está resolvido, e a promessa de benefício mais conhecida vale para uma linhagem específica, não para a espécie.

A E. coli probiótica é o mesmo organismo que a perigosa?

Mesma espécie, linhagem diferente. A E. coli Nissle 1917 é um probiótico registrado; num ensaio que sorteou 327 pacientes, ela segurou a remissão na retocolite ulcerativa mais ou menos tão bem quanto a mesalazina, com recaída por protocolo em 36,4 % (40 de 110) contra 33,9 % (38 de 112) [s3]. Isso é equivalência a um remédio padrão numa doença — não evidência de que a E. coli em geral faça bem a você.

Devo tomar antibiótico se tiver intoxicação alimentar por E. coli?

Não por conta própria, e este é o ponto em que a ressalva mais importa. Num estudo prospectivo com 71 crianças com diarreia por E. coli O157:H7, o tratamento com antibiótico esteve associado a um risco relativo de 14,3 para a síndrome hemolítico-urêmica, a complicação dos rins [s7]. É um estudo pequeno, com incerteza larga, mas aponta para um lado. Essa decisão é do médico.

Por que a Shigella não é bem uma bactéria própria?

Porque a genética a coloca dentro da E. coli. Lan e Reeves mostraram que a Shigella, ainda listada como gênero separado com quatro espécies, na verdade pertence à espécie Escherichia coli, com suas linhagens tendo surgido de forma independente depois de adquirir o mesmo plasmídeo de virulência [s11]. O nome clínico sobrevive por razões práticas; a filogenia não o sustenta.

Fontes

  1. Tenaillon O. et al., Nature Reviews Microbiology, 2010 — doi:10.1038/nrmicro2298
  2. Martinson J.N.V. & Walk S.T., EcoSal Plus, 2020 — doi:10.1128/ecosalplus.ESP-0003-2020
  3. Kruis W. et al., Gut, 2004 — doi:10.1136/gut.2003.037747
  4. Bentley R. & Meganathan R., Microbiological Reviews, 1982 — doi:10.1128/mr.46.3.241-280.1982
  5. GBD 2019 Antimicrobial Resistance Collaborators, The Lancet, 2022 (33 bacterial pathogens) — doi:10.1016/S0140-6736(22)02185-7
  6. Murray C.J.L. et al., The Lancet, 2022 (global burden of bacterial antimicrobial resistance) — doi:10.1016/S0140-6736(21)02724-0
  7. Wong C.S. et al., New England Journal of Medicine, 2000 — doi:10.1056/NEJM200006293422601
  8. Frank C. et al., New England Journal of Medicine, 2011 — doi:10.1056/NEJMoa1106483
  9. Buchholz U. et al., New England Journal of Medicine, 2011 — doi:10.1056/NEJMoa1106482
  10. Foxman B., The American Journal of Medicine, 2002 — doi:10.1016/s0002-9343(02)01054-9
  11. Lan R. & Reeves P.R., Microbes and Infection, 2002 — doi:10.1016/s1286-4579(02)01637-4
  12. Oren A. & Garrity G.M., International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2021 — doi:10.1099/ijsem.0.005056

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