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Rev Cubana Pediatr 2000;72(3):203-13

Hospital Pediátrico Universitario "Centro Habana"

Síndrome hemolítico urémico. Aspectos epidemiológicos y patogénicos

RESUMEN

Se hace una revisión de los aspectos actuales en relación con la epidemiología y patogenia del síndrome hermolítico urémico. El síndrome hemolítico urémico es el resultado de la acción de numerosos factores etiológicos y patogénicos. Se han aislado varias cepas de Escherichia coli productoras de una citotoxina para células vero, denominada verotoxina o toxina shiga-like (SL-T), esta toxina, específicamente la producida por la Escherichia coli serotipo O157: H7 ha sido relacionada con casos esporádicos y epidémicos y con menor frecuencia O111, O26 y O113, actúan mediante la liberación de exotoxinas a la circulación sanguínea. El primer fenómeno en la patogénesis del síndrome hemolítico urémico es la lesión del endotelio vascular que de manera secundaria genera una cascada de fenómenos tales como la adhesión, agregación plaquetaria y el depósito de fibrina mediante distintos mediadores, cuyo resultado final sería la formación de trombos en la microcirculación: la microangiopatía trombótica.

Descriptores DeCS: SINDROME HEMOLITICO UREMICO/epidemiología; SINDROME HEMOLITICO UREMICO/patología; ESCHERICHIA COLI; NIÑO.

El síndrome hemolítico urémico (SHU) o microangiopatía trombótica renal fue descrito por primera vez por Gasser y otros en 1955.¹ Lo definieron como la aparición brusca en una persona previamente sana de una anemia hemolítica microangiopática, asociada con trombocitopenia y a una insuficiencia renal aguda (IRA).

En 1958 fue aclarada su anatomía patológica y Habib² lo designó como microangiopatía trombótica. En 1964, en Argentina, Gianantonio y otros³ describieron los aspectos clínicos, su evolución y tratamiento de la fase aguda.

Las teorías patogénicas que se han propuesto para explicar el SHU han sido múltiples y con frecuencia contradictorias entre sí; como se aprecia al revisar la literatura médica, ha existido una gran confusión en este sentido. En los últimos años; sin embargo, se ha avanzado considerablemente en la comprensión de este síndrome y hoy sabemos, por ejemplo, que no todos los SHU son iguales entre sí, y existe una gran heterogenicidad tanto en los hallazgos clínicos, y de laboratorio, como de la lesión hística para ser heterogéneos los distintos mecanismos patogénicos que lo producen.^4,5

Karmali y otros⁶ comprobaron la relación causal del SHU con infecciones entéricas producidas por cepas de Escherichia coli (E. coli) productoras de una toxina específica citopática llamada verotoxina, emparentada bioquímica y funcionalmente con la toxina Shiga.

El SHU afecta preferentemente a lactantes y niños menores de 5 años, y es mucho menos frecuente en adultos, aspecto éste que nos motivó a realizar esta revisión bibliográfica, para profundizar acerca de los nuevos conceptos sobre la forma del SHU asociada con diarrea que es la más frecuente en la edad pediátrica, aunque haremos referencia a sus otras variantes o formas atípicas.

Concepto

Epidemiología

El SHU es endémico de algunas zonas metropolitanas del oeste de EE.UU. como California, Oregón y Washington. Sin embargo, aparecen miniepidemias en todo el territorio de los EE.UU. y Canadá.^9,13 Esto está en relación en que en esas regiones se aísla con mayor frecuencia la E. coli 0157H7 que es una enterobacteria que no fermenta el sorbitol¹⁴ y es productora de verocitotoxina o toxinas parecidas a la toxina Shiga.¹⁵ Se asocia fundamentalmente con el consumo de carne mal cocinada (hambur-guesa principalmente) y de leche no pasteurizada. Su mecanismo de transmisión se ha demostrado que es de persona a persona.^16,17

Aunque el SHU puede presentarse en cualquier época del año, se conoce de siempre que la mayoría de los casos ocurre en primaveraverano, y pueden desencadenarse en esta época importantes epidemias.^9,10,12

En general el SHU afecta preferentemente a los lactantes y a los niños menores de 5 años, y es mucho menos frecuente en adultos. No obstante, la edad media de las distintas series publicadas difiere considerablemente de unos países a otros. Así en África meridional, la edad media es de 8,5 meses,¹⁸ en Argentina de 9,5 meses, en Holanda de 23 meses;¹⁹ en las distintas zonas de los EE.UU. oscila entre 3 y 4,5 años. En relación con el sexo, algunos han descrito una mayor incidencia en el femenino.¹²

Etiología

1. Idiopática.
2. Debida a:

• Asociada a diarreas (E. coli 0157H7).
• Asociada a Shigella dysenteryae tipo 1.
• Asociada a neuraminidasa (Streptococus pneumoniae).
• Asociada a otras infecciones circunstanciales (Salmonella typhi, Campylobacter fetus jejuni, Yersinia pseudotuberculosis, bacterioides, virus portllo, Cocksackie, ECHO virus, influenza,Epstein Barr, rotavirus, HVI, microtatobiotos).

• Familiar (herencia autosómica recesiva y formas dominantes).
• Tumores.
• Drogas (contraceptivos orales, ciclosporina A, mitomicina C, FK 506, OKT3, metronidazol, penicilina).
• Embarazo.
• Enfermedades sistémicas.
• Trasplantes (médula ósea, riñón).
• Glomerulonefritis.
• Formas recurrentes esporádicas autosómica recesiva o dominante.
• (Fuente: Neil MA. Pathogenesis of Escherichia coli 0157H7 infection. Curr Op Infect Dis 1994;7:295-303.)

Patogenia

El SHU típico o D⁺ está estrechamente relacionado con las bacterias enteropatóge-nas productoras de citotoxinas, cuyo ejemplo más estudiado es la Shigella dysenteriae tipo 1.

En 1977 Konowalchuck aisló de algunas cepas de E. coli, toxinas con las mismas características de la toxina Shiga. El serotipo E. coli 0157H7 demostró ser uno de los mayores productores de verotoxinas 1 y 2, homólogas respectivamente de las producidas por la Shigella.²⁰

En 1983 Karmali fue el primero en demostrar la función etiológica de las verotoxinas producidas por la E. coli y el SHU.²³ Actualmente se reportan otros serotipos de la bacteria productores de verotoxinas como el 025:H11, 0121, 0145, 0113^24-26 y más recientemente la ECEH 0111: H y 048: H21 en relación con casos clínicos de la entidad.^25-27 Relacionado con la patogenia del SHU D⁺, se conoce que las verotoxinas producidas por el bacilo de Shiga u otra enterobacteria, además de ser citotóxicas, tienen función enterotoxigénica, porque provocan en el lumen intestinal acumulación de líquido hemorrágico y electrólitos acompañados de lisis celular. Su peso molecular es de 70 000 daltons y está compuesta por 2 cadenas polipeptídicas. La cadena A presenta una fracción activa llamada A1, que penetra en el enterocito e inhibe la síntesis proteica, al inactivar catalíticamente la fracción 60s del ribosoma citoplasmástico y más específicamente del factor 1 de elongación de las cadenas peptídicas, que se encuentran en el ribosoma y las 5 fracciones B que son responsables de las adherencias de las toxinas a los receptores de la membrana celular del enterocito.²⁷

Para que se produzca este mecanismo las verocitotoxinas tienen que unirse a su receptor de membrana, que es un glicolípido neutral: el globotriaosylceramide (Gb 3), capaz de reconocerla y penetrar dentro de las células por endocitosis.²⁸ Sin embargo, se han encontrado niveles bajos de Gb3 en algunos pacientes que desarrollan SHU, en comparación con controles sanos y con niños con diarrea asociada a bacterias productoras de verocitotoxinas.

La toxina Shiga como las parecidas a ella, son directamente citotóxicas y su acción está potencializada por el lipopolisacárido liberado por la pared de las bacterias y el desencadenamiento de la respuesta inflamatoria sistémica producida por la liberación de mediadores como el factor de necrosis tumoral (FNT alfa), interleucina 6 y 8 (IL 6 y 8) que pueden aumentar el número de receptores funcionales que se encuentran presentes en las células intestinales del colon y en el endotelio vascular del riñón.^29,30 Además de las lesiones en el epitelio de las células intestinales producidas por las citotoxinas, existe un mecanismo de replicación de las bacterias en el corion, con el paso de las endotoxinas al torrente circulatorio a través de las úlceras de la mucosa. Esto provoca una reacción tipo Schwartzman con microtrombos, anemia hemolítica microan-giopática y fallo renal, por lo que la verocitotoxina y el lipopolisacárido tienen efectos sinérgicos que terminan producien-do un daño endotelial y el SHU.³¹ La interacción entre la lesión de los vasos de los riñones, a lo que se le añade el depósito de fibrina condiciona el desarrollo de una anemia hemolítica microangiopática, pues los eritrocitos y las plaquetas son dañados mecánicamente cuando intentan atravesar los vasos que presentan disminución del lumen capilar. La adherencia de las plaquetas a la pared capilar afectada, contribuye a la formación de microtrombos con daño anóxico adicional, lo que reduce el filtrado glomerular. No obstante, en la actualidad se sugiere que las células endoteliales, los eritrocitos y las plaquetas pueden ser dañados, independientemente, por el mismo agente para los que existen receptores fisiológicos en el organismo, por lo que no se encuentra relación entre la gravedad de la lesión vascular y el grado de hemólisis.¹²

Se han demostrado alteraciones en las membranas eritrocitarias que son suge-rentes del daño peroxidativo en el nivel celular, con la consecuente alteración del metabolismo del ácido araquidónico y originar ruptura del equilibrio entre el tromboxano, potente sustancia vasoconstrictora producida por las plaquetas y la prostaciclina, producida por células endoteliales y que tienen efectos antiagregante plaquetario y de vasodilatación.¹²

En relación con la prostaciclina, se ha demostrado que disminuye en los períodos agudos de la enfermedad, y tienen algunas anormalidades en su síntesis y metabolis-mo. Se conoce que también existe una disminución de la síntesis de prostaciclina en el nivel renal, porque se han medido sus metabolitos de excresión en orina, los cuales se encuentran disminuidos y han vuelto a su normalidad una vez resuelta la fase aguda. Los metabolitos de excresión del tromboxa-no siempre se mantienen bajos.³²

Existen evidencias de la acción de los neutrófilos en la patogenia del SHU y la liberación de elastasas con el consecuente daño en el nivel del endotelio celular, que es independiente del conteo de polimorfonucleares o del fallo renal. En la shigellosis la endotoxemia y la reacción leucemoide constituyen factores de riesgo para el desarrollo del síndrome. Sin embargo, la leucocitosis también puede ser causada como respuesta de la médula ósea a la anemia hemolítica y a la trombocitopenia. Además del daño del endotelio y la activación de las células blancas, el sistema de coagulación interviene en la patogenia del SHU.³¹

Durante la fase donde predomina la trombocitopenia existe una disminución de las formas antigénica del factor VIII. Esto ocurre de forma similar a la púrpura trombocitopénica trombótica, donde este factor retorna a su valor normal cuando las plaquetas aumentan, independientemente que continúe el fallo renal y no exista remisión del cuadro.

Otras alteraciones que aparecen en la coagulación son la elevación de los títulos de los productos de la desintegración de la fibrina y la disminución de los niveles de fibrinonectina y de antitrombina-III, para producir una coagulación intravascular localizada.

La capacidad de la verotoxina de producir agregación plaquetaria depende de la presencia de receptores plaquetarios en ésta y es independiente del factor VIII de la coagulación. Además, las plaquetas presentan una disminución de su vida media y una baja respuesta en su producción. El plasma de los pacientes con SHU en la fase aguda también responde a una agregación plaquetaria espontánea, así como a una autodestrucción y agregación en los riñones y otros órganos.²⁰

Hemos hablado de los diferentes mecanismos en la patogenia del SHU típico o D⁺, pero:

¿Cómo ocurre la sucesión de dichos eventos?

Si queremos entender adecuadamente la patogenia de este síndrome, hemos de tener en cuenta la estrecha interrelación que existe entre el funcionamiento de las células endoteliales y la sangre, sin la cual no sería posible la microcirculación.

Función de las células endoteliales

1. Las membranas de las células endoteliales y de las plaquetas están cargadas negativamente, por lo que ambas se repelen, e impiden que las plaquetas se adhieran al endotelio.
2. En las membranas de las células endoteliales existe un receptor trombínico (trombomodulina) que, al actuar como cofactor con la trombina, activa la proteína C del plasma, la cual tiene un potente efecto inhibidor de los factores V y VIII de la coagulación, y actúa como un anticoagulante fisiológico.
3. Estas células endoteliales sintetizan y liberan una serie de factores que interfie-ren el proceso hemostático y trombótico. Uno de estos es la prostaciclina (PG12), la cual además de su acción vasodilata-dora es el más potente inhibidor endógeno de la agregación plaquetaria que se conoce. Además, antagoniza la acción del tromboxano A2 (TXA2) que es producido por las plaquetas y tiene efecto vasocontrictor y agregante plaquetario. Este equilibrio entre el PG12 y el TXA2 es de vital importancia en el control de la hemostasia y la trombosis.
4. Las células endoteliales también producen y liberan otro factor el llamado plasminógeno activador, el cual a través de la plasmina (enzima de acción proteolítica) contribuye a la disolución de los trombos formados por lesiones endoteliales; pero también estas células al menos in vitro producen un inhibidor de la fibrinólisis (inhibidor tipo 1 del plasminógeno activador).
5. Por último, las células endoteliales y las plaquetas sintetizan y liberan el factor Von-Willebrand (vWF) que juega un importante papel en la interacción entre las plaquetas y los vasos lesionados. Este factor liberado a la sangre circula libremente en forma de multímeros de diferente peso molecular. Los de mayor peso molecular (UL vWF) tienen mayor afinidad para unirse a receptores específicos de las membranas de las plaquetas (GPIb-IX y GPIIb-IIIa) de tal manera que cuando están presentes en la circulación se producirá una agrega-ción plaquetaria.

• Destrucción de plaquetas.
• Consumo de plaquetas.
• Agregación intrarrenal de plaquetas.
• Falta de factor que estimula la producción de PG12 (prostaclicina) por la vasculatura.
• Insensibilidad de plaquetas a PG12.
• Aumento del tromboxano plaquetario.
• Aumento del factor plasmático plaquetario 4 y de betatromboglobulina.
• Disminución plaquetaria de betatromboglobulina y serotonina.
• Depósito de multímero de factor de von Willebrand en superficies subendoteliales.
• Disminución de fibronectina plasmática.
• Activación de la vía de complemento que evita el ataque de membrana por C5 y C 9.
• Depósito de fibrina en los glomérulos.
• Aumento de productores de desintegración de fibrinas circulantes.
• Inhibición de fibrinolisis glomerular.
• Estrés oxidante para el endotelio vascular, los eritrocitos, o ambos, a consecuencia de valores bajos de dismutasa de superóxido en el eritrocito, o de alfalocoferol en el plasma.
• Deficiencia de antitrombina.

Mecanismo patogénico del shu-d⁺

• La E. coli 0157H7 productor de verotoxina o la Shigella dysenteriae serotipo 1, productora de ST, son ingeridas a través de alimentos contaminados, mal cocinados (carnes, leches no pasteurizada, etc.) colonizan el intestino grueso y se adhieren a las células epiteliales de la mucosa del colon. Al invadir y destruir estas células se produce la diarrea que muchas veces es hemorrágica.
• Las VTS de E. coli 0157H7 o las ST de Shigella dysenteriae serotipo 1 entran a la circulación y se unen a sus receptores específicos Gb3 de las células endoteliales de los capilares glomerulares (y probablemente a estos mismos receptores de otros pequeños vasos de otros órganos de la economía). Las células endoteliales se dañan y se hinchan, por lo que se altera su funcionamiento y disminuye tanto su actividad antitrombótica como fibrinolítica por diversos mecanismos:
• Debido al daño celular probablemente se libera el UL vWF, el que se une a los receptores específicos situados en las membranas plaquetarias, la formación de microtrombos, la disminución de la luz capilar de los pequeños vasos y la aparición de una trombopenia.^28,32
• El efecto perjudicial de ST y la VTS sobre las células endoteliales renales y de otros órganos puede ser potenciada por otras sutancias como lipopolisacáridos, citoquinas y el factor de necrosis tumoral (FNT) liberado por macrófagos, monocitos y posiblemente por células mesangiales expuestas a endotoxi nas. Las proteasas liberadas por los neutrófilos pueden también contribuir al daño de las células endoteliales y explicaría la relación entre la intensidad de la neutrofilia en el D⁺ SHU y un mal pronóstico.³²

Finalmente en algunos pacientes se ha demostrado una excresión aumentada por la orina del factor activador plaquetario (FAP) que se libera por las células del endotelio renal dañadas.³⁴

Insuficiencia renal aguda

Anemia hemolítica microangiopática

Recientemente se ha descrito que en la membrana de los eritrocitos jóvenes existen receptores que, a través de otras sustancias (multímetros UL vWF, trombospodina, etc.), sirven para que estos se adhieran a las células endoteliales dañadas. De esta manera estos eritrocitos adheridos al endotelio se rompen con facilidad, debido fundamentalmente a la presión anormalmente alta existente en este nivel producto a la disminución de la luz de los VS.³⁵

Alteraciones de la coagulación

Síndrome hemolítico urémico d- o atípicos

Esta variante de SHU, aunque poco frecuente debe ser conocida y diagnosticada precozmente, porque en ocasiones los anticuerpos IgM antiantígeno T-F se infunden al paciente con los derivados de la sangre, y favorecen todavía más la aglutinación. Este es probablemente la causa de que el índice de mortalidad y morbilidad de esta forma del SHU sea elevada. El SHU asociado con neumococo debe sospecharse cuando ante un paciente con aspecto tóxico se detecta uno o más de los siguientes factores: neumonía, prueba de Coombs⁺, anemia hemolítica sin respuesta reticulocitaria o cuando hay dificultades en realizar las pruebas cruzadas de los grupos ABO.^32,35-38

Formas hereditarias de shu

Basándose en criterios clínicos de familias afectadas se han establecido varios gripos de SHU con incidencia familiar.

1er. grupo. Incluye a los casos donde los familiares afectados desarrollan un SHU en un intervalo de días o semanas. Se trata de casos que normalmente ocurren en áreas endémicas o brotes epidémicos, que tienen fase prodrómica diarreica, que no suelen tener recurrencia y con un buen pronóstico. Estos pacientes parecen tener formas adquiridas-infecciosas del SHU.

2do. grupo. Incluye a los casos cuyos familiares desarrollan mayores de un año. Generalmente no tienen la fase prodómica, recurren con frecuencia y el pronóstico es pobre. Tienen una forma autosómica recesiva del SHU.

3er. grupo. Incluye a los casos que se transmiten de forma autosómica dominante. Esta forma es la más frecuente en el adulto y tienen índice de mortalidad extremadamente alto. En algunos de estos pacientes el SHU es desencadenado por el embarazo y la administración de anticonceptivos orales.¹²

Otras asociaciones:

Aunque el SHU puede ser idiopático, en ocasiones puede asociarse con:

• Enfermedades malignas: tumores vasculares, leucemia promielicítica aguda, cáncer de páncreas y próstata.³⁹
• Drogas (mitomicyna C, ciclosporina y otras drogas antineoplásicas, ticlopidina, quinina.¹²
• El embarazo y la administración de anticonceptivos orales.¹²
• Enfermedades sistémicas: lupus eritematoso sistémico, esclerodermia e hipertensión maligna, poliarteritis nodosa.¹²
• Pacientes trasplantados: recurrencia o de novo.^12,40
• Síndrome de inmunodeficiencia adquirida.⁴¹
• Complicación de enfermedades glomerulares existentes: síndrome nefrótico congénito, glomerulonefritis membranosa idiopática, púrpura de schönlein-henoch, glomerulonefritis membrano-proliferativa.¹²

^SUMMARY

A review was made on the present aspects of the epidemiology and pathogeny of hemolytic uremic syndrome which is the result of a number of etiologic and pathogenic factors. Several Escherichia coli strains which produce a cytotoxin for Vero cells, called verotoxin or Shiga-like toxin(SL-T) have been isolated. This toxin, particularly that produced by Escherichia coli serotype =157: H7 has been related to sporadic and epidemic cases and less frequently serotypes 0111, 026 and 0113 act through release of exotocins into blood stream. The first phenomenum in the pathogenesis of the hemolytic syndrome is vascular endothelium injure that as a side effect generates a series of phenomena such as adhesion, platelet aggregation and fibrin deposists through several mediators; the final result would be the formation of thrombi in microcirculation: the thrombotic microangiopathy.

Subject headings: HEMOLYTIC UREMIC SYNDROME/epidemiology; HEMOLYTIC UREMIC SYNDROME/pathology; ESCHERICHIA COLI; CHILD.

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¹ Especialista de I Grado en Nefrología. Hospital Pediátrico Universitario "Centro Habana".
² Especialista de I Grado en Pediatría. Asistente del Departamento de Pediatría, Facultad "Calixto García". Hospital Pediátrico Universitario "Centro Habana".
³ Especialista de I Grado en Nefrología. Asistente del Departamento de Pediatría, Facultad "Calixto García". Hospital Pediátrico Universitario "Centro Habana".
⁴ Residente de Neurología. Centro de Restauración Neurológica.
 
 

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