Brevibacillus

Brevibacillus: Un Artículo de Referencia Integral

1. Identidad, Nomenclatura y Taxonomía

Brevibacillus es un género de bacterias grampositivas, formadoras de esporas, que ha surgido como un ingrediente prometedor en productos nutricionales y probióticos. El nombre del género tiene raíces etimológicas en latín: el nombre del género Brevibacillus se deriva del adjetivo latino brevis (corto) combinado con el sustantivo masculino bacillus (bastoncillo pequeño), en referencia a las células con forma de bastoncillo corto características de los organismos de este género.

En 1900, por primera vez, Migula describió Bacillus brevis. Durante los años 1900, muchas otras cepas fueron clasificadas como Bacillus brevis con base en características fenotípicas similares. En consecuencia, Bacillus brevis se convirtió en una especie heterogénea. Tras estudios posteriores sobre B. brevis y cepas relacionadas, se realizó una reclasificación como nuevas especies de los géneros Brevibacillus y Aneurinibacillus con base en la taxonomía polifásica. El género Brevibacillus se propuso formalmente con base en la descripción de 10 especies relacionadas con la cepa tipo de Brevibacillus brevis en 1996. Específicamente, en 1996, Osamu Shida y colaboradores reclasificaron Bacillus brevis dentro del género recién propuesto Brevibacillus, con base en el análisis filogenético de secuencias del gen ARNr 16S, que reveló una agrupación distinta respecto de otras especies de Bacillus.

El estatus taxonómico formal del género está bien establecido. La especie tipo es Brevibacillus brevis (Migula 1900) Shida, Takagi, Kadowaki y Komagata 1996. La clasificación de LPSN ubica al género dentro de la jerarquía: Bacteria / Bacillati / Bacillota / Bacilli / Caryophanales / Paenibacillaceae / Brevibacillus. El género se clasifica de manera diferenciada de Bacillus con base en el análisis de secuencias del ARNr 16S.

La diferenciación a nivel de especie dentro de Brevibacillus se basa en una serie de características bioquímicas. La caracterización bioquímica que puede ayudar en la diferenciación a nivel de especie es limitada. Las especies se clasifican principalmente según su capacidad de producir enzimas como catalasa y oxidasa. La capacidad de reducir nitratos tiene cierta relevancia para distinguir especies. La capacidad de los organismos de hidrolizar caseína, almidón, gelatina, Tween 80, urea y ácido desoxirribonucleico es valiosa para diferenciar a Brevibacillus a nivel de especie.

Entre las especies más estudiadas científica y comercialmente dentro del género se encuentran Brevibacillus brevis y Brevibacillus laterosporus. Brevibacillus brevis (anteriormente conocida como Bacillus brevis) es una bacteria grampositiva, aerobia, móvil, formadora de esporas y con forma de bastoncillo, comúnmente encontrada en suelo, aire, agua y materia en descomposición. Brevibacillus laterosporus es una bacteria grampositiva que produce esporas en la naturaleza; se encuentra en suelo, agua dulce, agua marina, cuerpos de insectos y superficies vegetales. B. laterosporus se distingue además por una estructura cristalina parasporal característica en forma de canoa, y es una bacteria con forma de bastoncillo, formadora de endosporas, con un cristal parasporal distintivo en forma de canoa, comúnmente utilizada como probiótico para el control biológico.

1.1 Fuentes Naturales y Distribución Ecológica

Los miembros del género están ampliamente distribuidos en la naturaleza. Pueden encontrarse en una variedad de ambientes, incluidos los tractos intestinales de animales, el agua marina y el suelo. B. laterosporus está ampliamente distribuido y puede encontrarse en una variedad de ecosistemas, incluidos suelo, agua y cuerpos de animales. Precisamente debido a su amplio rango de fuentes, los investigadores han obtenido cepas con diferentes características a partir de distintos lugares, como la rizosfera de plantas, el agua marina y los sistemas digestivos de animales. Brevibacillus brevis prospera en ambientes terrestres, particularmente en el suelo, donde genera gramicidina como péptido antimicrobiano para alterar las membranas celulares de bacterias grampositivas competidoras, facilitando así su nicho ecológico.

Ciertas cepas también han sido aisladas de ambientes claramente específicos: B. laterosporus es un microorganismo indígena que se encuentra en el tracto gastrointestinal de diversos insectos, incluidas las abejas. Tiene efectos beneficiosos para mejorar la microbiota intestinal de las abejas, aumentar la población de abejas obreras y larvas, e impulsar la producción de polen y miel.

1.2 Formas y Preparaciones Comunes

Las especies de Brevibacillus han sido reconocidas por su sólida capacidad de sobrevivir en condiciones ambientales adversas, debido a su naturaleza formadora de esporas. Esta resiliencia las ha posicionado como candidatas potenciales para su uso en alimentos y suplementos dietéticos, especialmente cuando la estabilidad y la capacidad de sobrevivencia a través del tracto gastrointestinal son importantes.

En contextos de investigación y comerciales, Brevibacillus laterosporus ha sido evaluado en varias formas. Los estudios han investigado los efectos de Brevibacillus laterosporus BL1 en la dieta, tanto en forma viva como inactivada por calor. Las preparaciones utilizadas en estudios de alimentación animal han tomado la forma de agentes microbianos en polvo secados por aspersión: la cepa se fermentó en un medio optimizado de alto rendimiento durante 48 h y posteriormente se secó por aspersión hasta obtener un agente microbiano en polvo que contenía B. laterosporus a una concentración de 5 × 10¹⁰ UFC/g. Algunas cepas de Brevibacillus se han utilizado comercialmente como probióticos.

2. Contexto Histórico y Tradicional

Como género formalmente caracterizado solo a finales del siglo XX, Brevibacillus no cuenta con un uso tradicional documentado bajo su nombre taxonómico actual. Si bien la documentación específica sobre el uso de Brevibacillus en la medicina tradicional es limitada, especies relacionadas de Bacillus han desempeñado durante mucho tiempo un papel en alimentos fermentados y remedios naturales en diversas culturas. El desarrollo históricamente más significativo para el género se relaciona con el aislamiento de sus compuestos bioactivos en los primeros tiempos de la era de los antibióticos.

Se descubrió de manera independiente hacia finales de la década de 1930 y comienzos de la de 1940 que diversas cepas de la bacteria del suelo Brevibacillus brevis (anteriormente Bacillus brevis) producían sustancias que inhibían una variedad de bacterias patógenas e incluso hongos. Esta especie parecía producir una variedad de péptidos lineales y cíclicos utilizando sintetasas de proteínas no ribosomales.

El descubrimiento fundamental fue realizado por el microbiólogo René Dubos. Utilizó un método de enriquecimiento selectivo en una nueva búsqueda de un agente para combatir las infecciones bacterianas, esta vez alimentando el suelo con una mezcla de bacterias grampositivas. Sus muestras produjeron una bacteria llamada Bacillus brevis, que secretaba dos sustancias que mataban o inhibían a las bacterias grampositivas. La tirotricina, aislada por René Dubos en 1939, parecía ser una mezcla de polipéptidos cíclicos y lineales con actividad antimicrobiana. Su componente principal es la tirocidina, que también es una mezcla de decapéptidos cíclicos. La gramicidina, descubierta en 1939 a partir de la bacteria del suelo Bacillus brevis, fue el primer antibiótico fabricado comercialmente.

Un segundo descubrimiento significativo siguió poco después: la gramicidina S fue descubierta por el microbiólogo ruso Georgyi Frantsevitch Gause y su esposa Maria Brazhnikova en 1942. En el transcurso de ese mismo año, la gramicidina S ya se utilizaba en hospitales militares soviéticos para tratar infecciones. Otro polipéptido cíclico, obtenido de otra cepa de B. brevis, la gramicidina S (donde "S" significa "Soviet"), fue reportado en 1944.

Estos usos tempranos de productos derivados de Brevibacillus representan una forma de uso farmacéutico tradicional en la medicina del siglo XX. Las gramicidinas se utilizan en pastillas medicinales para el dolor de garganta y en medicamentos tópicos para tratar heridas infectadas. Las gramicidinas a menudo se mezclan con otros antibióticos como la tirocidina y con antisépticos. Las gramicidinas también se utilizan en gotas oftálmicas para infecciones oculares bacterianas. Estas aplicaciones clínicas, establecidas en la década de 1940, representan el despliegue práctico documentado más temprano de materiales derivados de Brevibacillus en la salud humana.

3. Constituyentes Clave y Compuestos Activos

Brevibacillus es una fuente rica de antimicrobianos, y se han aislado y caracterizado muchos compuestos. Se ha demostrado que los miembros del género Brevibacillus producen una variedad de compuestos bioactivos, incluidos policétidos, lipopéptidos y bacteriocinas. Los lipopéptidos son compuestos tensioactivos sintetizados de manera no ribosomal con actividades antimicrobiana, antitumoral e inmunoestimulante. Suelen mostrar fuertes actividades antifúngicas y antibacterianas y se consideran compuestos prometedores para el control de enfermedades fúngicas.

Los péptidos bioactivos producidos por las especies de Brevibacillus incluyen agentes antibacterianos, antifúngicos y anti-invertebrados. Los péptidos antimicrobianos de Brevibacillus se sintetizan mediante vías ribosomales o no ribosomales; estos dos grupos pueden clasificarse aún más con base en características estructurales específicas, como la ciclización y la presencia de una cadena lipídica.

3.1 Compuestos de Brevibacillus brevis

• Gramicidina (A, B, C): La gramicidina, un antibiótico pentadecapéptido lineal, se biosintetiza mediante síntesis peptídica no ribosomal (NRPS) por complejos enzimáticos multimodulares de gran tamaño en la bacteria Brevibacillus brevis. Esta vía opera de forma independiente de la maquinaria ribosomal, utilizando sintetasas de péptidos no ribosomales (NRPS) modulares para ensamblar el péptido a partir de monómeros de aminoácidos activados, sin utilizar una plantilla. El proceso involucra cuatro enzimas NRPS distintas, denominadas LgrA, LgrB, LgrC y LgrD, que en conjunto contienen 16 módulos y 56 dominios catalíticos responsables de la incorporación secuencial de 15 aminoácidos. En su producción nativa, la gramicidina forma parte del complejo de tirotricina, una mezcla de antibióticos peptídicos que también incluye tirocidinas. El complejo de tirotricina generalmente consiste en aproximadamente 20% de gramicidina y 80% de tirocidinas.
• Gramicidina S: La gramicidina S es producida por la bacteria grampositiva Brevibacillus brevis. Es un ciclodecapéptido, construido como dos pentapéptidos idénticos unidos de extremo a extremo. Es decir, forma una estructura anular compuesta de cinco aminoácidos diferentes, cada uno utilizado dos veces. Utiliza dos aminoácidos poco comunes en péptidos: ornitina, así como el estereoisómero atípico de la fenilalanina.
• Tirocidina: La tirotricina fue aislada de Brevibacillus brevis y parecía ser una mezcla de polipéptidos cíclicos y lineales con actividad antimicrobiana. Su componente principal es la tirocidina, que es una mezcla de decapéptidos cíclicos. La biosíntesis no ribosomal de la tirocidina se realiza mediante un ensamblaje enzimático compuesto por tres proteínas peptidil sintetasas, TycA, TycB y TycC, que contienen 10 módulos.
• Loloatinas A–D: La gramicidina S, las loloatinas y las tirocidinas fueron descubiertas a partir de Brevibacillus brevis.

3.2 Compuestos de Brevibacillus laterosporus

• Brevibacilina: B. laterosporus OSY-I₁ produce brevibacilina, un lipopéptido antimicrobiano de 1583 Da con una estructura lineal que contiene 13 aminoácidos y una cadena de ácido graso C₆ en el extremo N-terminal. La brevibacilina muestra una fuerte actividad antimicrobiana contra algunas bacterias grampositivas patógenas y causantes del deterioro de alimentos, particularmente Staphylococcus aureus resistente a meticilina, Listeria monocytogenes y Bacillus cereus. La brevibacilina es producida por Brevibacillus laterosporus y consiste en 13 aminoácidos con una cadena de ácido graso C₆ en el extremo N-terminal. Tiene una masa molecular de 1583 Da y contiene tres residuos de aminoácidos modificados: valinol, D-ornitina y ácido α,β-didehidrobutírico (Dhb).
• Brevicidina: El análisis por espectroscopía ESI-MS/MS y RMN confirmó la brevicidina como un compuesto distinto. La brevicidina mostró una notable actividad antibacteriana contra bacterias gramnegativas, con un rango de concentración mínima inhibitoria (CMI) de 1–8 μg/mL. La brevicidina no mostró hemólisis ni citotoxicidad hasta 512 μg/mL, comparable al control negativo, lo que sugiere su potencial terapéutico prometedor en el tratamiento de enfermedades infecciosas.
• Laterosporulina: La laterosporulina es activa contra bacterias tanto grampositivas como gramnegativas y se encontró que era resistente a una variedad de enzimas proteolíticas. Estudios estructurales revelaron que el péptido consiste en una lámina β retorcida e incluye tres enlaces disulfuro. La laterosporulina es relativamente rica en cisteína y aminoácidos polares, lo cual es atípico para las bacteriocinas en general, mientras que su estructura mostró similitudes con las defensinas de mamíferos.
• Tauramamida, Bogoroles y Variantes de Brevibacilina: La tauramamida, los bogoroles, la laterosporulina y otros compuestos fueron aislados de B. laterosporus. Los bogoroles A–E, la brevibacilina y la brevibacilina V son producidos por diversas cepas de Brevibacillus laterosporus y pueden agruparse dentro de la familia de lipo-tridecapéptidos lineales producidos de manera no ribosomal. Estos lipo-tridecapéptidos muestran una fuerte actividad antimicrobiana contra bacterias patógenas grampositivas, incluidas Staphylococcus aureus resistente a meticilina y especies de Enterococcus resistentes a vancomicina.
• Relacidinas y Laterocidina: La brevicidina, la laterocidina y las relacidinas —una clase de lipopéptidos catiónicos que combaten selectivamente a las bacterias gramnegativas— fueron caracterizadas a partir de B. laterosporus.
• Brevilaterinas: La actividad bactericida de las brevilaterinas secretadas por B. laterosporus se atribuye a su capacidad de unirse a las moléculas de lipopolisacárido/lípido II en la membrana celular, alterando así la permeabilidad. Las brevilaterinas también inhiben la reproducción bacteriana al afectar vías genéticas relevantes en las membranas celulares de bacterias patógenas. Estas vías incluyen la síntesis de ATP, la biosíntesis de peptidoglicano, el transporte de membrana y el metabolismo celular.
• Dicetopiperazinas: La investigación mediante LC-MS/MS del extracto de B. laterosporus y el análisis de bases de datos de redes moleculares demostraron cinco compuestos dicetopiperazínicos estratégicos con actividades antimicrobianas y anticancerígenas. Esta investigación muestra que el extracto crudo de B. laterosporus podría ser un agente eficaz contra bacterias resistentes a fármacos y trastornos malignos debido a su riqueza en dicetopiperazinas.
• Quitinasas: B. laterosporus también produce enzimas relevantes para el control biológico. El complejo multi-quitinolítico de Brevibacillus laterosporus Lak 1210 ha mostrado una excelente capacidad de degradación de quitina, actividad insecticida contra insectos lepidópteros, así como actividad antifúngica contra varios hongos fitopatógenos.

4. Mecanismos de Acción Establecidos

4.1 Disrupción de la Membrana

El mecanismo de acción de las gramicidinas y polipéptidos relacionados es el siguiente: actúan como canales y aumentan la permeabilidad de la membrana celular bacteriana al incorporarse, destruyendo así el gradiente iónico entre el citoplasma y el entorno extracelular. La gramicidina A es un antibiótico peptídico que altera el gradiente de concentración iónica transmembrana al formar un canal iónico en una bicapa lipídica. Aunque se utiliza clínicamente desde hace mucho tiempo, su uso se limita a la aplicación tópica debido a su fuerte actividad hemolítica y citotoxicidad en mamíferos, probablemente derivadas del mecanismo común de transporte iónico.

Para la brevibacilina y los lipo-tridecapéptidos relacionados, el mecanismo de acción se basa muy probablemente en su naturaleza anfifílica y en la capacidad de los aminoácidos catiónicos para interactuar con los fosfolípidos cargados negativamente de la membrana celular, causando la disrupción y la despolarización de la membrana.

La tirocidina tiene un modo de acción único en el que altera la función de la membrana celular. La tirocidina parece perturbar la bicapa lipídica de la membrana interna de un microbio al penetrar la fase lipídica de la membrana.

4.2 Biosíntesis de Péptidos Antimicrobianos mediante NRPS

Los péptidos antimicrobianos de Brevibacillus se sintetizan mediante vías ribosomales o no ribosomales; estos dos grupos pueden clasificarse aún más con base en características estructurales específicas, como la ciclización y la presencia de una cadena lipídica. La vía de la sintetasa de péptidos no ribosomales (NRPS) permite la incorporación de aminoácidos no canónicos y aminoácidos D, que, debido a la presencia de aminoácidos no canónicos, aminoácidos D y varias otras modificaciones, confieren generalmente una buena estabilidad proteolítica.

4.3 Mecanismos de Modulación Probiótica / de la Microbiota

B. laterosporus mejora el cultivo agrícola al secretar hidrolasas para mejorar la capacidad de absorción de nutrientes, sintetizar hormonas para promover el crecimiento de los cultivos y producir proteínas para inhibir la reproducción de organismos nocivos. En contextos de producción animal, B. laterosporus se ha utilizado para mejorar la producción animal al regular la estructura de la microbiota intestinal e inhibir el crecimiento de bacterias patógenas mediante la secreción de diversos péptidos antimicrobianos.

B. laterosporus, que produce una variedad de metabolitos, incluidos péptidos antimicrobianos y enzimas, exhibe una amplia gama de actividad antimicrobiana contra bacterias, hongos y protozoos.

5. Evidencia Científica por Área de Uso

5.1 Actividad Antimicrobiana (Evidencia In Vitro)

Nivel de evidencia: Extensa in vitro; datos clínicos en humanos muy limitados.

Diferentes especies de Brevibacillus muestran actividad antimicrobiana de amplio espectro, incluida la actividad contra bacterias y hongos. Se ha asociado una variedad de moléculas, incluidas proteínas y antibióticos, con su patogenicidad observada y su modo de acción. Las propiedades antifúngicas y antibacterianas de algunas especies de Brevibacillus han generado interés médico, vinculado con la producción de antibióticos con efectos terapéuticos.

Se han reportado datos específicos de CMI in vitro para la brevibacilina contra bacterias clínicamente importantes: la brevicidina mostró una notable actividad antibacteriana contra bacterias gramnegativas, con un rango de CMI de 1–8 μg/mL, mientras que la brevibacilina mostró una eficacia antimicrobiana robusta contra cepas bacterianas grampositivas (rango de CMI de 2–4 μg/mL) y bacterias gramnegativas (rango de CMI de 4–64 μg/mL).

En cuanto a la actividad contra organismos multirresistentes a fármacos, una cepa de B. laterosporus designada XJ-24-3 exhibió actividad bactericida contra diversos patógenos transmitidos por alimentos, incluido Staphylococcus aureus resistente a meticilina. Se reportó una actividad antimicrobiana significativa de la brevibacilina y sus análogos contra bacterias grampositivas y algunas bacterias gramnegativas implicadas en enfermedades transmitidas por alimentos. La brevibacilina aislada de B. laterosporus OSY-I₁ exhibe una inhibición sustancial de Staphylococcus aureus resistente a meticilina (MRSA), Listeria monocytogenes, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa.

Un estudio sobre sustancias similares a bacteriocinas de B. laterosporus SA-14 examinó posibles aplicaciones para la cicatrización de heridas: el estudio tuvo como objetivo mejorar la producción de sustancias similares a bacteriocinas (BLS) de Brevibacillus laterosporus SA-14 mediante la optimización de nutrientes, la evaluación de la actividad antibacteriana, la valoración de la sinergia con vancomicina y la evaluación de la citotoxicidad y los efectos sobre la cicatrización de heridas en queratinocitos humanos. Esto representa una dirección in vitro prometedora, pero preliminar.

Una nueva variante de brevibacilina, la brevibacilina 2V, mostró marcadores de seguridad mejorados: la brevibacilina 2V tiene una actividad hemolítica mucho más baja (CH₅₀ > 128 mg/L) y citotoxicidad (CC₅₀ = 45.49 ± 0.24 mg/L) en células eucariotas en comparación con los NRP previamente reportados de la familia de lipo-tridecapéptidos, incluidas otras brevibacilinas, lo que la convierte en una candidata prometedora para el desarrollo de antibióticos.

Es importante destacar que, en animales y humanos, la actividad de la gramicidina, a concentraciones más bajas de las necesarias para lograr el efecto letal bacteriano, induce hemólisis. Por lo tanto, las aplicaciones tópicas requieren que la superficie de la piel o de la mucosa esté intacta para prevenir el ingreso sistémico. No se han identificado ensayos clínicos completos en humanos sobre péptidos antimicrobianos derivados de Brevibacillus para infecciones sistémicas en la literatura publicada.

5.2 Efectos Probióticos en la Microbiota Intestinal y Parámetros Metabólicos (Evidencia en Animales)

Nivel de evidencia: Preclínica (modelos en roedores y aves); no se han identificado ensayos controlados en humanos.

Un estudio clave en un modelo de roedores examinó los efectos antiobesidad: el estudio investigó los efectos de Brevibacillus laterosporus BL1 en la prevención de la obesidad en ratones alimentados con una dieta alta en grasas (DAG). Ratones machos C57BL/6 fueron asignados aleatoriamente a cuatro grupos (n = 10) y alimentados con una dieta control, DAG, DAG más B. laterosporus BL1, y DAG más el sobrenadante de B. laterosporus BL1, respectivamente, durante 8 semanas. Los resultados mostraron que el tratamiento profiláctico con B. laterosporus BL1 redujo el aumento de peso corporal en un 41.26% en comparación con el grupo DAG, acompañado de reducciones en la masa de grasa corporal y en el peso del tejido adiposo blanco. Las mejoras mediadas por B. laterosporus BL1 en el perfil lipídico, la resistencia a la insulina y la inflamación crónica se asociaron con la regulación de la expresión génica relacionada con el metabolismo lipídico y con el aumento de la termogénesis del tejido adiposo pardo. La intervención con B. laterosporus BL1 mejoró significativamente la disbiosis de la flora intestinal inducida por la DAG, según lo evidenciado por la reversión de la abundancia relativa de Bacillota y Bacteroidota, así como por un aumento en la abundancia relativa de bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta (AGCC).

Una revisión más amplia sobre los efectos en el microbioma intestinal señaló que la intervención con B. laterosporus BL1 modulaba la alteración estructural y composicional de la microbiota intestinal inducida por la DAG, incluida una disminución en la abundancia relativa de Bacillota y Faecalibaculum y un aumento en la abundancia relativa de Bacteroidota y norank_f_Muribaculaceae, acompañados de un aumento en la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC).

Estos hallazgos son exclusivamente de origen animal. Los autores encontraron por primera vez que B. laterosporus BL1 podría ser un probiótico prometedor para la prevención de la obesidad asociada con la regulación de la microbiota intestinal. No existen ensayos clínicos en humanos que confirmen estos efectos.

5.3 Efectos en la Producción Avícola (Evidencia en Animales)

Nivel de evidencia: Múltiples estudios controlados de alimentación animal; no hay datos en humanos.

Un estudio en pollos de engorde utilizando la cepa S62-9 a 10⁶ UFC/g de alimento: un total de 160 pollos de engorde de un día de edad fueron divididos aleatoriamente en los grupos S62-9 y control, con o sin suplementación de 10⁶ UFC/g de B. laterosporus S62-9, respectivamente, durante 42 días de alimentación. Después de 42 días de alimentación, los pollos de engorde del grupo S62-9 tuvieron mayor masa corporal (7.2%) y mejor índice de conversión alimenticia (5.19%) que el grupo control. La suplementación con B. laterosporus S62-9 resultó en concentraciones más bajas de colesterol total sérico y de colesterol de lipoproteínas de baja densidad, y en concentraciones más altas de colesterol de lipoproteínas de alta densidad.

Un estudio de 2025 publicado en Scientific Reports examinó los criterios de valoración inmunitarios y de salud intestinal: el estudio evaluó Brevibacillus laterosporus (PBC01) sobre el desempeño de crecimiento, la inmunidad y la salud intestinal de gallinas ponedoras Lohmann Brown machos. Un total de 144 pollos de siete días de edad fueron asignados aleatoriamente a cuatro tratamientos dietéticos: una dieta basal suplementada con 0%, 0.10%, 0.25% o 0.50% (p/p) de polvo de B. laterosporus PBC01 (1.0 × 10⁹ ufc/g), administrada durante 56 días. Los resultados mostraron que la alimentación suplementaria con 0.25% de PBC01 podía mejorar la capacidad antioxidante del pollo y mejorar el aumento de peso corporal y el índice de conversión alimenticia durante todo el período experimental. El PBC01 también promovió el peso relativo de los órganos inmunitarios, mejoró la conversión linfocitaria en sangre periférica y redujo la expresión del ARNm de IL-2, IL-4, IL-6 y TNF-α en el bazo.

Un estudio de 2024 con múltiples dosis en pollos de engorde empleó dosis de 100 mg/kg, 300 mg/kg y 500 mg/kg: un total de 320 pollos de engorde machos de un día de edad fueron asignados aleatoriamente a cuatro grupos dietéticos: control (CON), dosis baja (LBL, 100 mg/kg), dosis media (MBL, 300 mg/kg) y dosis alta (HBL, 500 mg/kg) de suplementación con B. laterosporus. La suplementación dietética con B. laterosporus disminuyó significativamente la relación consumo de alimento/aumento de peso en los grupos LBL, MBL y HBL; tanto el grupo MBL como el HBL mostraron porcentajes de semievisceración más altos que el control. La suplementación dietética con B. laterosporus mejoró significativamente la resistencia al estrés oxidativo al disminuir los niveles de malondialdehído (MDA) y aumentar la glutatión peroxidasa (GSH-PX) y la capacidad antioxidante total (T-AOC). La secuenciación del ADN ribosomal 16S y del metaboloma del contenido cecal demostró aumentos significativos en los índices de α-diversidad. Se observó un aumento en la abundancia relativa de Firmicutes y una disminución en la abundancia relativa de Bacteroidetes y Proteobacteria.

5.4 Actividad Antioxidante (Evidencia en Animales)

Nivel de evidencia: Solo estudios en animales; no hay evidencia clínica en humanos.

La suplementación dietética con B. laterosporus mejoró significativamente la resistencia al estrés oxidativo del suero al disminuir los niveles de malondialdehído (MDA) y aumentar la glutatión peroxidasa (GSH-PX) y la capacidad antioxidante total (T-AOC). Estos efectos se han observado en múltiples experimentos de alimentación avícola, pero no se han replicado en sujetos humanos.

5.5 Actividad Anticancerígena (Solo Evidencia In Vitro / Preclínica)

Nivel de evidencia: Solo datos en líneas celulares in vitro; no hay ensayos en animales o humanos.

La laterosporulina 10 (LS10), una bacteriocina similar a las defensinas derivada de Brevibacillus sp. SKDU10, ha sido estudiada en líneas celulares de cáncer: la LS10 mostró citotoxicidad contra células cancerosas, incluidas MCF-7, HEK293T, HT1080, HeLa y H1299, a concentraciones por debajo de 10 μM, pero no contra las células del epitelio prostático RWPE-1. Además, no se observó hemólisis a concentraciones significativamente más altas en comparación con los valores de CI₅₀ observados para las diferentes líneas celulares de cáncer.

En un estudio separado, la brevilaterina B de B. laterosporus S62-9 fue evaluada en líneas celulares de cáncer epidérmico: la brevilaterina B exhibió actividad anticancerígena de amplio espectro de manera dependiente de la dosis. Inhibió selectivamente la proliferación de la línea celular de cáncer epidérmico A431, pero no tuvo efecto sobre sus células normales de control a una dosis de 2.0 μg/mL.

La citotoxicidad de un extracto metanólico de B. laterosporus contra líneas celulares de cáncer de mama (MCF-7) y de células Vero normales, mediante la prueba MTT, reveló valores de CI₅₀ de 7.93 y 23.79 μg/mL, respectivamente. El análisis por citometría de flujo registró un mayor número de células necróticas en comparación con las apoptóticas. También se reportó un arresto del ciclo celular en fase S.

La acción antimicrobiana de amplio espectro contra bacterias resistentes a fármacos y patógenas, junto con las actividades antitumorales, sugiere el potencial para el desarrollo de moléculas bioactivas producidas por B. laterosporus en la industria farmacéutica y biotecnológica. Sin embargo, todos los hallazgos anticancerígenos hasta la fecha derivan de ensayos en líneas celulares y no se han evaluado en modelos animales o humanos.

5.6 Aplicaciones Agrícolas y de Control Biológico (Evidencia de Laboratorio e Invernadero)

Brevibacillus laterosporus está ampliamente distribuido en la naturaleza y demuestra un potencial significativo para aplicaciones en control biológico, protección ambiental, producción agrícola y medicina clínica. B. laterosporus mejora el cultivo agrícola al secretar hidrolasas para mejorar la capacidad de absorción de nutrientes, sintetizar hormonas para promover el crecimiento de los cultivos y producir proteínas para inhibir la reproducción de organismos nocivos.

En entornos de invernadero, la cepa BPM3 de B. laterosporus suprimió la enfermedad del tizón del arroz en un 30–67% y protegió contra la pérdida de peso en un 35–56.5% en experimentos de invernadero.

Las propiedades insecticidas se han aprovechado en contextos ganaderos: la administración oral de la bacteria entomopatógena Brevibacillus laterosporus a aves de corral enjauladas permite la incorporación homogénea de sus ingredientes activos con los medios de reproducción de moscas. Las heces de pollos de engorde o gallinas tratados muestran toxicidad contra moscas adultas y larvas expuestas. Los efectos insecticidas dependen de la concentración, con un valor de concentración letal media (CL₅₀) de 1.34 × 10⁸ y 0.61 × 10⁸ esporas/g de heces para adultos y larvas, respectivamente.

6. Sistemas Corporales y Áreas de Salud

Con base en la evidencia publicada, Brevibacillus y sus compuestos derivados se han asociado con los siguientes sistemas corporales y dominios de salud:

• Sistema Gastrointestinal: Como probiótico formador de esporas, B. laterosporus ha sido estudiado por su capacidad de modular la composición de la microbiota intestinal, mejorar la función de la barrera intestinal y promover la producción de AGCC en modelos animales.
• Sistema Inmunitario: La suplementación con PBC01 promovió el peso relativo de los órganos inmunitarios, mejoró la conversión linfocitaria en sangre periférica y redujo la expresión del ARNm de IL-2, IL-4, IL-6 y TNF-α en el bazo.
• Sistema Metabólico / Cardiovascular: En modelos animales, B. laterosporus BL1 se ha asociado con la regulación de los perfiles lipídicos, la sensibilidad a la insulina y la adipogénesis. B. laterosporus BL1, originalmente aislado de los intestinos de lombrices de tierra, ejerce efectos regulatorios sobre el metabolismo lipídico en ratones al estimular la lipólisis en el tejido adiposo blanco y promover la termogénesis en el tejido adiposo pardo.
• Vías Antioxidantes / Redox: Los estudios de alimentación animal han documentado aumentos en marcadores antioxidantes sistémicos (T-AOC, GSH-PX) y reducciones en el marcador de peroxidación lipídica MDA.
• Dermatológico / Cicatrización de Heridas (Tópico): Las preparaciones derivadas de gramicidina se utilizan de forma tópica para heridas infectadas, dolor de garganta e infecciones oculares.
• Oncología (Solo Preclínica): Los datos in vitro indican citotoxicidad de bacteriocinas como la laterosporulina 10 y la brevilaterina B contra varias líneas celulares de cáncer.

7. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas

Las siguientes dosis se han reportado específicamente en estudios científicos publicados. Todas las cifras se refieren a contextos animales o de laboratorio, ya que no existe una dosificación humana estandarizada en la literatura revisada.

• En un estudio con gallinas ponedoras, las dietas basales se suplementaron con 0%, 0.10%, 0.25% o 0.50% (p/p) de polvo de B. laterosporus PBC01 a una concentración de 1.0 × 10⁹ UFC/g, administrado durante 56 días.
• En un estudio con pollos de engorde, se probaron dosis de suplementación de 100 mg/kg (baja), 300 mg/kg (media) y 500 mg/kg (alta) de B. laterosporus en 320 pollos de engorde machos de un día de edad.
• En otro estudio de crecimiento en pollos de engorde, se administró una suplementación de 10⁶ UFC/g de B. laterosporus S62-9 a 160 pollos de engorde de un día de edad durante 42 días.
• En un estudio con cerdos en fase de finalización, los grupos de tratamiento recibieron una dieta basal suplementada con 0.5% de B. laterosporus BL1 vivo o 0.5% de B. laterosporus BL1 inactivado por calor.
• En el modelo de obesidad en roedores, ratones machos C57BL/6 (n = 10 por grupo) fueron alimentados con una DAG con o sin B. laterosporus BL1 durante 8 semanas. La dosis exacta en UFC utilizada en el estudio con ratones no se reportó en el resumen disponible.
• En las preparaciones tópicas de gramicidina, las gramicidinas se utilizan en pastillas medicinales para el dolor de garganta, en medicamentos tópicos para tratar heridas infectadas y en gotas oftálmicas para infecciones oculares bacterianas, a menudo mezcladas con otros antibióticos como la tirocidina, la polimixina B o la neomicina. Las concentraciones específicas en estos productos varían según la formulación y están regidas por aprobaciones regulatorias individuales.

8. Consideraciones de Seguridad e Interacciones

8.1 Seguridad Ambiental General y de la Exposición

Brevibacillus laterosporus es ubicuo en el ambiente, lo que implica una exposición humana y animal generalizada, y no cuenta con antecedentes alergénicos reportados. Además, las proteínas derivadas de B. laterosporus se degradan rápidamente al exponerse a las enzimas digestivas (proteasas gástricas) presentes en el tracto gastrointestinal humano, y muestran pérdida de función a altas temperaturas (≥75 °C), lo que indica que son termolábiles y probablemente se desnaturalizarán durante el tratamiento térmico normal en la preparación de alimentos.

8.2 Actividad Hemolítica de la Gramicidina y Péptidos Relacionados

Una preocupación de seguridad crítica y bien documentada para los principales compuestos bioactivos de Brevibacillus brevis es su potencial hemolítico cuando se administran de forma sistémica. Las gramicidinas y polipéptidos relacionados actúan como canales de membrana, aumentando la permeabilidad de la membrana celular. En animales y humanos, esta actividad, a concentraciones más bajas de las necesarias para lograr el efecto letal bacteriano, induce hemólisis. Por lo tanto, las aplicaciones tópicas requieren que la superficie de la piel o de la mucosa esté intacta para prevenir el ingreso sistémico. La gramicidina A se limita a la aplicación tópica debido a su fuerte actividad hemolítica y citotoxicidad en mamíferos, probablemente derivadas del mecanismo común de transporte iónico.

De manera similar, se observó que la tirocidina y la gramicidina tienen efectos tóxicos en los glóbulos rojos y en las células reproductivas humanas; sin embargo, si se aplica externamente como pomada, la tirocidina podría utilizarse como un potente agente antimicrobiano.

8.3 Citotoxicidad de la Brevibacilina

Mientras que la brevicidina mostró marcadores de seguridad favorables in vitro, la brevibacilina demostró un perfil más preocupante: la brevibacilina mostró una citotoxicidad elevada en ensayos in vitro. No obstante, debido a su notable actividad antimicrobiana contra bacterias patógenas, la brevibacilina podría seguir explorándose como un agente antimicrobiano prometedor. El análogo sintético brevibacilina Thr1 fue diseñado en parte para abordar esto: este último es un péptido sintético cargado positivamente de 1602.13 Da y 13 residuos que mostró una citotoxicidad reducida (CI₅₀ de 32.2 μg/mL contra células Caco-2) y una actividad hemolítica reducida (1.2% de hemólisis a 128 μg/mL) en comparación con el péptido nativo.

8.4 Riesgo Raro de Infección Oportunista

Aunque generalmente se considera que B. laterosporus no es patógeno en individuos sanos, existe un caso documentado de infección en un paciente inmunocomprometido. Un reporte de caso describió lo que se cree es el primer caso reportado de bacteriemia por B. laterosporus en un sujeto humano adulto. Brevibacillus laterosporus es un bacilo grampositivo aerobio que se encuentra en ambientes de suelo y acuáticos. Este microbio con "forma de canoa" fue miembro del género Bacillus hasta 1996, cuando un estudio de secuencia de ARNr 16S demostró que era filogenéticamente distinto. Los reportes de infección humana por B. laterosporus son escasos. La bacteriemia en el caso reportado ocurrió en el contexto de un catéter permanente y fue tratada con éxito con antibióticos.

8.5 Clasificación de Bioseguridad de Laboratorio

Para el manejo en laboratorio, las colecciones de cultivo de referencia aplican designaciones de bioseguridad específicas. Los investigadores deben tener en cuenta que las clasificaciones de bioseguridad se aplican a contextos de manejo en laboratorio y pueden no traducirse directamente en niveles de riesgo para preparaciones dietéticas o probióticas de cepas definidas.

8.6 Perfil de Seguridad Probiótica en Estudios con Animales

Estudios de laboratorio previos han demostrado que B. laterosporus tiene una amplia gama de propiedades probióticas y buena seguridad. La suplementación con B. laterosporus BL1, tanto viva como inactivada por calor, en cerdos en fase de finalización aumentó el pH24h y disminuyó la pérdida por goteo, con la BL1 inactivada por calor mostrando mejoras más marcadas en la calidad de la carne, la capacidad antioxidante y los perfiles de aminoácidos libres, sin afectar el desempeño de crecimiento porcino. En los estudios de alimentación animal revisados, no se reportaron efectos adversos atribuibles a la suplementación con B. laterosporus en las dosis probadas.

8.7 Estatus como Aditivo para Alimentos Animales

Brevibacillus laterosporus es una bacteria de control biológico con actividad antimicrobiana de amplio espectro y propiedades insecticidas, y ha sido autorizada como aditivo microbiano para alimentos de ganado y aves de corral. Esta aprobación regulatoria corresponde a contextos de alimentación animal, no a suplementos dietéticos para humanos, y los marcos regulatorios para el uso probiótico humano requerirían una evaluación separada.

9. Limitaciones de la Investigación y Vacíos de Evidencia

El cuerpo actual de evidencia sobre Brevibacillus como suplemento dietético o probiótico humano presenta varias limitaciones importantes. La mayoría de los efectos beneficiosos, incluida la modulación de la microbiota intestinal, la actividad antioxidante, la mejora inmunitaria y las mejoras metabólicas, derivan de experimentos de alimentación animal en aves de corral y roedores. No se han identificado ensayos clínicos controlados en humanos que evalúen a Brevibacillus laterosporus o especies relacionadas como probiótico en sujetos humanos. Los hallazgos anticancerígenos se limitan a datos en líneas celulares in vitro y no han sido validados in vivo. Las propiedades hemolíticas y citotóxicas de la gramicidina y de ciertos péptidos relacionados impiden su uso sistémico en humanos, limitando su aplicación clínica a los formatos tópicos donde ya están establecidos. B. laterosporus exhibe un potencial sustancial como probiótico en la producción agrícola y animal; sin embargo, las aplicaciones en la producción animal podrían mejorarse, lo que requiere investigación adicional para dilucidar los mecanismos probióticos subyacentes.

Referencias

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