IngredientesPriestia megaterium (anteriormente conocida como Bacillus megaterium) es una bacteria grampositiva, con forma de bastón, formadora de esporas. El organismo fue descrito y nombrado por primera vez por el botánico alemán Anton de Bary en 1884. B. megaterium, cuyo nombre alude a su gran tamaño (aproximadamente 1,5 × 5 µm), fue descubierta por primera vez por Anton De Bary en 1884. El nombre del género Bacillus está bien establecido, mientras que el epíteto de la especie megaterium tiene una etimología compleja: son posibles tres hipótesis sobre el epíteto "megaterium": un error ortográfico no intencional (poco probable, dado que de Bary y sus alumnos usaron sistemáticamente el epíteto "megaterium"), cuando debería haber sido megatherium, proveniente de therion (θηρίον, que significa "bestia"), para significar "gran bestia".
En revisiones taxonómicas más recientes, la especie ha sido reclasificada. Desde su descubrimiento en 1884 (de Bary), Priestia megaterium (anteriormente conocida como Bacillus megaterium) ha sido ampliamente estudiada en la literatura científica. La clasificación taxonómica completa actual es: Filo Bacillota (Firmicutes), Clase Bacilli, Orden Caryophanales, Familia Bacillaceae, Género Priestia. A pesar de la reclasificación a Priestia megaterium, el nombre Bacillus megaterium sigue siendo predominante en la literatura sobre suplementos dietéticos y probióticos, así como en trabajos revisados por pares más antiguos. Ambos nombres se refieren al mismo organismo y se utilizan indistintamente en este artículo.
Bacillus megaterium es una bacteria con forma de bastón, grampositiva, principalmente aerobia y formadora de esporas, que se encuentra en hábitats muy diversos. Con una longitud celular de hasta 4 µm y un diámetro de 1,5 µm, B. megaterium se encuentra entre las bacterias más grandes conocidas. Las células suelen presentarse en pares y cadenas, unidas entre sí por polisacáridos presentes en las paredes celulares. Se considera aerobia, pero también es capaz de crecer en condiciones anaerobias cuando es necesario.
Una de las Eubacterias más grandes encontradas en el suelo, cuyo nombre "mega" significa "relativamente grande"; es un saprófito común del suelo. Es móvil, gracias a sus flagelos, y su pared celular contiene grandes cantidades de peptidoglicano. La superficie celular es una estructura laminada compuesta por una cápsula, una capa superficial proteica (capa S) y varias capas de peptidoglicano. B. megaterium crece a temperaturas de entre 3 °C y 45 °C, con un óptimo alrededor de los 30 °C. Se ha comprobado que algunos aislados provenientes de un lago geotérmico antártico crecen a temperaturas de hasta 63 °C. B. megaterium también es capaz de sobrevivir en condiciones extremas, como entornos desérticos, gracias a las esporas que forma.
Respecto a la morfología de las esporas: son elipsoidales o esféricas, centrales, paracentrales o subterminales, y no provocan la hinchazón de los esporangios. Las esporas se encuentran en el suelo, el polvo, el agua y las plantas.
Bacillus megaterium no tiene un nombre común ampliamente reconocido como sí lo tienen las hierbas botánicas. En la industria de los suplementos, aparece principalmente bajo nombres comerciales específicos de cepas. Una cepa comercial bien estudiada es Bacillus megaterium MIT411, comercializada como Renuspore®, que ha sido caracterizada por sus propiedades probióticas generales. La cepa tipo DSM32 (ATCC14581) se ha utilizado para realizar investigación genética básica y también se conoce como la fuente del citocromo P450-BM3 (CYP102A1).
Las esporas de B. megaterium se encuentran en el suelo y las heces, han sido aisladas de alimentos y muestras clínicas, y también se han hallado en el intestino de la termita Zootermopsis angusticollis. La especie prospera como saprófito del suelo y es ubicua en diversos ecosistemas. Se han aislado cepas rizosféricas de suelos contaminados con metales; por ejemplo, una cepa designada HgT21 fue aislada de suelo en Zacatecas, México. Como rizobacteria promotora del crecimiento vegetal (PGPR, por sus siglas en inglés), se asocia estrechamente con las zonas radiculares de las plantas. Su amplia distribución en el suelo, el agua, los productos alimenticios fermentados y los tractos gastrointestinales de insectos y mamíferos respalda su relevancia tanto como organismo biotecnológico como probiótico potencial.
En la década de 1960, antes de la utilización de Bacillus subtilis para este fin, B. megaterium fue el principal organismo modelo entre las bacterias grampositivas para estudios intensivos sobre bioquímica, esporulación y bacteriófagos. Esta posición en la microbiología de mediados del siglo XX significa que el organismo cuenta con un historial científico inusualmente profundo. Esta única cepa se ha utilizado en numerosos estudios sobre diversos aspectos de la fisiología de las esporas y la estructura de la pared celular.
Los bacilos formadores de esporas se han explorado durante muchos siglos para la producción y conservación de alimentos. Si bien B. megaterium específicamente no fue objeto de preparaciones medicinales tradicionales reconocidas como ingrediente en la medicina clásica europea, china o ayurvédica, el género Bacillus en un sentido más amplio ha estado presente en alimentos fermentados de diversas culturas durante milenios. La larga presencia de la especie en entornos de suelo y plantas implica que se consumía de manera incidental a través de vegetales fermentados, masas madre tradicionales, legumbres fermentadas al estilo del natto y preparaciones similares en Asia y otras regiones, aunque ninguna farmacopea tradicional aisló o nombró a B. megaterium como un agente terapéutico distinto.
B. megaterium se ha utilizado como biofertilizante en la agricultura. Es probable que esta aplicación agrícola se remonte a observaciones sobre la mejora de la salud del suelo asociadas con poblaciones naturales de la bacteria, mucho antes de la identificación científica de la especie. B. megaterium se ha utilizado en el pasado para la producción industrial de vitamina B12 (cobalamina), históricamente conocida como el factor antianemia perniciosa.
B. megaterium es uno de los productores de vitamina B12 y un huésped ideal para muchas aplicaciones biotecnológicas, siendo una de las mejores herramientas para la producción industrial de diversas enzimas. Más recientemente, su popularidad ha comenzado a aumentar en el campo de la biotecnología por su capacidad de producción de proteínas recombinantes. Estas aplicaciones industriales —la fermentación de vitamina B12, la producción de enzimas y la expresión de proteínas recombinantes— precedieron por varias décadas a su investigación como suplemento dietético o probiótico para humanos.
La capacidad inherente de producción de un gran número de proteínas secretoras, enzimas, compuestos antimicrobianos, vitaminas y carotenoides pone de relieve la importancia de los bacilos en la cadena alimentaria. Para B. megaterium específicamente, destacan varias clases de enzimas:
La vitamina B12 es una molécula fascinante que actúa como cofactor en el metabolismo de muchos organismos, afectando especialmente la síntesis y regulación del ADN, la síntesis de ácidos grasos y la producción de energía. La síntesis de vitamina B12 está limitada a unas pocas bacterias y arqueas. B. megaterium se ha utilizado en el pasado para la producción industrial de vitamina B12 (cobalamina), el factor antianemia perniciosa. La cobalamina es un tetrapirrol modificado con un ion de cobalto coordinado dentro de su macrociclo.
La producción de cobalamina (vitamina B12) en Bacillus megaterium ha servido como sistema modelo para la evaluación sistemática de estrategias dirigidas de optimización molecular y genética, tanto simples como múltiples. La sobreexpresión, mediante plásmidos y a nivel genómico, de genes implicados en la biosíntesis de la vitamina B12, incluidos cbiX, sirA, la versión modificada de hemA, los operones hemAXCDBL y cbiXJCDETLFGAcysGAcbiYbtuR, y el gen regulador fnr, aumentó significativamente la producción de cobalamina.
B. megaterium es un productor natural de PHB, y funciona como un huésped de producción industrial establecido y libre de LPS. Es el organismo en el que se reportó por primera vez la acumulación de PHB en 1926. El PHB es un biopolímero y no es en sí mismo un compuesto bioactivo de suplementación, pero su producción natural en B. megaterium es relevante para su fisiología celular y se ha aprovechado en biotecnología para aplicaciones de vacunas y esferas diagnósticas.
B. megaterium es un productor de antibióticos, específicamente produce una bacteriocina llamada "megacina". Este péptido antimicrobiano representa uno de los mecanismos mediante los cuales la bacteria puede suprimir a los competidores patógenos, tanto en el intestino como en entornos agrícolas.
El análisis metabólico de la cepa Renuspore® demostró una fuerte actividad enzimática, con una alta liberación de aminoácidos y de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) beneficiosos. Los AGCC, como el butirato, el acetato y el propionato, son metabolitos reconocidos por su beneficio para la salud intestinal, ya que respaldan la nutrición de los colonocitos, la función de la barrera intestinal y la inmunomodulación.
Los estudios in silico de la cepa MIT411 revelaron genes asociados con el metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos, la quelación o degradación de xenobióticos, y propiedades antioxidantes. Una cepa estudiada contiene un conjunto importante de genes relacionados con diversos operones asociados a la resistencia a mercurio, arsénico, cobre, cobalto, cadmio, zinc y aluminio; además, se identificaron genes relacionados con halotolerancia, resistencia a betalactámicos, solubilización de fosfato y promoción del crecimiento vegetal.
Los atributos elementales de la flora nativa para la supervivencia no son esenciales en el caso de los organismos formadores de esporas. Las esporas de Bacillus pueden sobrevivir en la extrema acidez del estómago y tolerar las sales biliares y otras condiciones hostiles del tracto gastrointestinal. Esta resiliencia basada en las esporas constituye la base mecanística para el uso de B. megaterium y otros bacilos relacionados como probióticos orales: la forma latente de endospora es altamente resistente al ácido gástrico y a la degradación enzimática, lo que permite que las bacterias vivas lleguen al intestino, donde se produce la germinación en células vegetativas.
Los atributos fundamentales de la microbiota bacteriana nativa que confieren supervivencia no son esenciales para las especies de Bacillus, que presentan características adicionales, como la tolerancia a ácidos y sales biliares en el entorno hostil del tracto gastrointestinal, que respaldan su uso como probióticos. Los bacilos son más estables durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos y preparaciones farmacéuticas, lo que los convierte en candidatos más adecuados para formulaciones que promueven la salud.
B. megaterium MIT411 (Renuspore®) demostró altos niveles de actividad antioxidante total, además de actividad antimicrobiana contra Escherichia coli, Salmonella enterica, Staphylococcus aureus y Campylobacter jejuni in vitro. La producción de megacina y posiblemente de otros péptidos antimicrobianos subyace a esta exclusión competitiva de patógenos.
Los probióticos poseen propiedades beneficiosas para la salud, entre ellas actividad antimicrobiana, propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, capacidad inmunomoduladora, y producción de moléculas bioactivas como enzimas, ácidos grasos de cadena corta y aminoácidos libres. La capacidad antioxidante de B. megaterium se ha demostrado in vitro, pero, según la literatura disponible, no se ha confirmado en ensayos controlados en humanos.
Renuspore® quelató eficazmente los metales pesados mercurio y plomo, sin afectar negativamente a los minerales beneficiosos hierro, magnesio o calcio, y degradó los contaminantes ambientales nitrito, amoníaco y 4-cloro-2-nitrofenol. B. megaterium ha sido estudiado para la eliminación de contaminantes ambientales debido a sus altos niveles de resistencia a condiciones hostiles, incluida la exposición a metales pesados.
B. megaterium es una rizobacteria grampositiva, formadora de endosporas, reconocida por su alta eficiencia en la solubilización de compuestos de fosfato inorgánico. Al producir ácidos orgánicos y fosfatasas, aumenta la biodisponibilidad del fósforo, favoreciendo el establecimiento temprano de los cultivos, el desarrollo fenológico acelerado y una mejor arquitectura del sistema radicular. Este mecanismo es principalmente de relevancia agrícola y no directamente aplicable a la suplementación humana.
El citocromo P450 BM-3 de B. megaterium puede considerarse un catalizador de oxidación de tipo "una enzima para todo". Las actividades catalíticas de las variantes son promiscuas frente a sustratos no naturales, incluidos sustratos humanos del P450. El repertorio natural de enzimas CYP de B. megaterium se estudia principalmente en el contexto de la biocatálisis industrial y no está establecido como un mecanismo directo de beneficio probiótico en el intestino humano.
En el principal estudio in vitro publicado, B. megaterium MIT411 (Renuspore®) fue caracterizada por sus propiedades probióticas generales, incluida la actividad antimicrobiana, el metabolismo dietético y la actividad antioxidante, así como por su capacidad para desintoxicar varios contaminantes ambientales que pueden encontrarse en la cadena alimentaria. Los estudios in silico revelaron genes asociados con el metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos, la quelación o degradación de xenobióticos, y propiedades antioxidantes. El análisis metabólico demostró una fuerte actividad enzimática, con una alta liberación de aminoácidos y de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) beneficiosos.
Solidez de la evidencia: La evidencia sobre la salud intestinal específica de B. megaterium se encuentra actualmente en la etapa in vitro y genómica/in silico. No se identificaron ensayos controlados aleatorizados (ECA) en humanos que evaluaran a B. megaterium como único ingrediente probiótico para la salud intestinal en la literatura revisada por pares. La evidencia disponible de calidad para uso humano se extrapola principalmente a partir de estudios sobre otras especies de Bacillus (como B. subtilis, B. coagulans y B. clausii), que comparten el fenotipo formador de esporas, pero que difieren a nivel de especie y de cepa. Por lo tanto, la caracterización de las propiedades probióticas de B. megaterium debe considerarse preliminar y en gran medida preclínica.
Renuspore® quelató eficazmente los metales pesados mercurio y plomo sin afectar negativamente a los minerales beneficiosos hierro, magnesio o calcio, y degradó los contaminantes ambientales nitrito, amoníaco y 4-cloro-2-nitrofenol. B. megaterium ha sido estudiado para la eliminación de contaminantes ambientales debido a sus altos niveles de resistencia a condiciones hostiles, incluida la exposición a metales pesados, con algunas cepas que demuestran eficacia en este contexto. Diferentes especies probióticas formadoras de esporas, como B. subtilis, B. megaterium, B. coagulans y B. pumilus, también fueron investigadas para la eliminación de contaminantes ambientales mediante principios de quelación o bioacumulación.
Solidez de la evidencia: Toda la evidencia sobre desintoxicación es in vitro. Estos hallazgos sugieren que Renuspore® podría desempeñar un papel beneficioso en el apoyo del metabolismo de la salud intestinal y en la eliminación de contaminantes dietéticos no deseados, pero esto sigue siendo una hipótesis que requiere confirmación en modelos animales y, en última instancia, en ensayos en humanos. No se identificaron datos clínicos en humanos sobre B. megaterium para variables relacionadas con la desintoxicación.
B. megaterium se ha empleado previamente como productor industrial de vitamina B12 (cobalamina), la cual se utiliza por vía intravenosa o como suplemento dietético para tratar la anemia perniciosa. La literatura científica al respecto es extensa, pero se refiere a la bacteria como plataforma de fabricación de cobalamina, más que como probiótico de consumo oral que produce B12 in situ. Los estudios demuestran que B. megaterium podría ser un buen candidato para la producción industrial de vitamina B12. El crecimiento de cepas modificadas genéticamente en medios mínimos suplementados con glicerol como fuente de carbono dio lugar a aumentos significativos en la producción de cobalamina (hasta 200 µg L⁻¹).
Solidez de la evidencia: La evidencia de que B. megaterium biosintetiza cobalamina es sólida y está bien establecida a nivel microbiológico. No se ha demostrado en ensayos clínicos si la suplementación oral con células vivas o esporas de B. megaterium eleva sustancialmente los niveles séricos de B12 en humanos. Esta distinción es importante: el uso de la bacteria como huésped de producción no equivale a la suplementación dietética con la bacteria en sí.
Se sabe que B. megaterium solubiliza fósforo (P) y potasio (K) en el suelo, promueve el crecimiento de las plantas, además de inhibir patógenos. Se ha demostrado la capacidad de las cepas estudiadas para producir ácido indol-3-acético (una fitohormona) y promover el crecimiento de plántulas de Arabidopsis thaliana in vitro. Este cuerpo de evidencia está orientado a la biotecnología agrícola y no a la suplementación de la salud humana o animal. Las propiedades de solubilización de fosfato y promoción del crecimiento vegetal se mencionan en contextos de suplementos dietéticos como indicadores de la versatilidad metabólica del organismo, pero no se traducen directamente en declaraciones de salud humana.
Un estudio demostró que B. megaterium 1259 (BM1259), a 1 × 10⁸ UFC/g, podría ser un probiótico potencialmente útil en vacas lecheras, con una dosis recomendada de 10 o 15 g/día por cabeza. Se señaló que es necesario continuar la investigación para descubrir el mecanismo por el cual BM1259 mejora la utilización de nitrógeno en vacas lecheras en lactación. Los estudios en animales aportan plausibilidad biológica para los efectos probióticos, pero no pueden extrapolarse directamente a resultados en humanos.
Las propiedades antioxidantes de B. megaterium se han identificado mediante ensayos in vitro. Los estudios in silico revelaron genes asociados con el metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos, la quelación o degradación de xenobióticos, y propiedades antioxidantes en la cepa MIT411. La demostración de actividad antioxidante en ensayos libres de células no confirma efectos antioxidantes clínicamente significativos en el tracto gastrointestinal humano. No se identificaron datos de intervención en humanos sobre variables antioxidantes para B. megaterium.
Los bacilos son más estables durante el procesamiento y almacenamiento de alimentos y preparaciones farmacéuticas, lo que los convierte en candidatos más adecuados para formulaciones que promueven la salud. Las cepas de Bacillus con atributos probióticos se comercializan en forma de una amplia gama de suplementos de salud. B. megaterium se comercializa en forma de suplemento principalmente como esporas secas. Las cepas de Bacillus formadoras de esporas, como constituyentes de alimentos y preparaciones farmacéuticas, son estables durante el procesamiento y almacenamiento.
Las formas de dosificación más comunes incluyen:
Los datos de dosificación en humanos específicos para B. megaterium como probiótico son escasos en la literatura revisada por pares. Los únicos datos de dosificación en animales encontrados en las fuentes identificadas proceden de investigaciones en vacas lecheras: se estudió BM1259 a 1 × 10⁸ UFC/g en vacas lecheras a dosis de 5, 10 o 15 g/día por cabeza. No se identificaron pautas de dosificación establecidas para humanos por parte de organismos regulatorios (como la EFSA o la FDA) para B. megaterium como suplemento probiótico en humanos. Las dosis utilizadas en los estudios de caracterización in vitro (por ejemplo, Renuspore®) no se reportaron en términos de equivalentes humanos por porción en los resúmenes disponibles.
No hay evidencia en la literatura científica que sugiera que la cepa ATCC 14581 de Bacillus megaterium pueda tener efectos adversos sobre la salud humana. En humanos, Bacillus megaterium generalmente se considera no patógena y raramente se aísla como patógeno oportunista en individuos con condiciones de salud preexistentes. Se considera que la especie no es patógena o tiene baja virulencia.
A pesar de su amplia presencia en el medio ambiente, B. megaterium raramente ha sido implicada en infecciones humanas. Cuando se ha asociado con alguna infección, no siempre estuvo claro si los aislados clínicos eran patógenos oportunistas o contaminantes. Los casos documentados en la literatura incluyen:
Estos reportes describen de forma consistente a individuos inmunocomprometidos o con rupturas en las barreras físicas normales (heridas, estados posquirúrgicos) como factores predisponentes. B. megaterium generalmente no es patógena; ocasionalmente puede asociarse con infecciones oportunistas, particularmente en individuos inmunocomprometidos.
En el caso improbable de infección, la cepa ATCC 14581 de Bacillus megaterium es sensible a una variedad de antibióticos. En al menos un caso documentado, el organismo aislado fue sensible a todos los antibióticos frente a los que se probó, y la terapia antibiótica oral se estableció durante 12 días, con buenos resultados. Los antibióticos que parecen especialmente útiles en el tratamiento de infecciones por Bacillus son la clindamicina y la vancomicina, frente a las cuales una clara mayoría de cepas es susceptible in vitro.
Se han identificado algunos perfiles de resistencia: el examen de la resistencia a antibióticos reveló que B. megaterium era altamente resistente a la estreptomicina y a la cefalexina. Estas características son relevantes para el requisito regulatorio establecido por la EFSA, según el cual las bacterias introducidas intencionalmente en alimentos o piensos deben evaluarse en cuanto a genes de resistencia. Es un requisito de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) que las bacterias introducidas intencionalmente en alimentos o piensos estén libres de genes de resistencia antimicrobiana adquiridos que confieran resistencia a compuestos antimicrobianos considerados de alta o crítica importancia para el tratamiento de infecciones en humanos.
Cinco cepas de P. megaterium carecen de plásmidos naturales, mientras que las cepas restantes contienen hasta diez plásmidos, lo cual es consistente con estudios ya desde principios de la década de 1980, que encontraron que las cepas sin plásmidos eran una excepción. El complejo contenido de plásmidos de la especie es relevante para la seguridad, ya que los plásmidos son los principales vehículos de la transferencia horizontal de genes de resistencia a antibióticos. Las cepas sin plásmidos (como DSM319) son preferidas para aplicaciones biotecnológicas y, potencialmente, para el uso como suplemento, desde el punto de vista de la seguridad.
La literatura disponible no incluye ensayos clínicos controlados de seguridad que evalúen específicamente la suplementación con B. megaterium en individuos inmunocomprometidos. Dados los casos de infección oportunista reportados anteriormente, esta población representa un área de preocupación teórica, en consonancia con la guía general aplicable a todos los suplementos microbianos vivos en pacientes inmunocomprometidos.
La especie no figura en la lista de Presunción Cualificada de Seguridad (QPS) de la EFSA específicamente para uso alimentario humano, de la manera en que sí figuran, por ejemplo, Bacillus subtilis o Bacillus coagulans. La evaluación de Health Canada, del gobierno canadiense, concluyó: no hay evidencia en la literatura científica que sugiera que la cepa ATCC 14581 de Bacillus megaterium pueda tener efectos adversos sobre la salud humana. No se identificó información que implique a la cepa ATCC 14581 de B. megaterium en efectos adversos para la salud humana. Sin embargo, la especie está sujeta a evaluación caso por caso según la cepa, y la clasificación regulatoria puede variar según la jurisdicción y la cepa.
No se identificaron datos clínicos revisados por pares sobre interacciones fármaco-suplemento específicas para la suplementación oral con B. megaterium en humanos en la literatura disponible. Como probiótico formador de esporas, la preocupación teórica general por interacciones —compartida con todos los suplementos bacterianos vivos— es que el uso concurrente de antibióticos orales podría reducir los recuentos viables y potencialmente disminuir cualquier efecto beneficioso. La relevancia práctica de esto para B. megaterium, dada su resistencia demostrada a ciertas clases de antibióticos, no se ha estudiado formalmente en humanos.
La base de evidencia sobre Bacillus megaterium como suplemento dietético para humanos se encuentra en una etapa temprana. El organismo cuenta con un perfil científico excepcionalmente bien desarrollado como herramienta biotecnológica y agrícola, y cepas seleccionadas (en particular Renuspore® MIT411) han sido caracterizadas in vitro en cuanto a propiedades probióticas, incluida la actividad antimicrobiana, la capacidad antioxidante, la producción de AGCC y la quelación de metales pesados. Los estudios en animales aportan datos limitados, pero sugerentes, sobre los efectos probióticos en el ganado. Sin embargo, hasta donde indica la literatura revisada por pares disponible, no se han publicado ensayos controlados aleatorizados en humanos sanos o enfermos que hayan evaluado a B. megaterium como suplemento dietético para ningún desenlace de salud. Por lo tanto, las afirmaciones sobre sus beneficios probióticos en humanos deben entenderse como extrapolaciones a partir de datos in vitro, estudios en animales y la literatura más amplia sobre especies de Bacillus formadoras de esporas. El historial de seguridad en humanos es favorable —la especie se considera en general no patógena—, aunque con excepciones documentadas en contextos clínicos específicos. Se requiere más investigación clínica antes de poder formular recomendaciones de suplementación humana basadas en evidencia.
Condiciones de salud que Bacillus megaterium puede ayudar a apoyar.
Sistemas corporales que Bacillus megaterium puede ayudar a apoyar.
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