Brevibacillus brevis

Sinopsis

Brevibacillus brevis: Un artículo de referencia integral

1. Identidad, taxonomía y clasificación

1.1 Nombre científico y nomenclatura

Brevibacillus brevis (anteriormente conocida como Bacillus brevis) es una bacteria grampositiva, aerobia, móvil, formadora de esporas, con forma de bastón, que se encuentra comúnmente en el suelo, el aire, el agua y la materia en descomposición. Las células típicamente miden 2.1–5.0 μm de longitud y 0.6–1.0 μm de ancho, y la especie pertenece a la familia Paenibacillaceae.

En 1900, Migula describió por primera vez Bacillus brevis. Durante los primeros años del siglo XX, muchas otras cepas fueron clasificadas como Bacillus brevis en función de características fenotípicas similares, y en consecuencia la especie se convirtió en una entidad 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. Brevibacillus brevis (Migula 1900) Shida et al. 1996 es la especie tipo del género; el nuevo género fue publicado válidamente como: Shida O, Takagi H, Kadowaki K, Komagata K. Proposal for two new genera, Brevibacillus gen. nov. and Aneurinibacillus gen. nov. Int J Syst Bacteriol 1996; 46:939–946.

El linaje taxonómico completo según el NCBI es: organismos celulares → Bacteria → Bacillati → Bacillota → Bacilli → Bacillales → Paenibacillaceae → Brevibacillus. Hasta octubre de 2025, la List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature registra 34 especies válidamente publicadas en el género Brevibacillus.

1.2 Sinónimos y cepas relacionadas

Bacillus brevis (ahora frecuentemente denominada Brevibacillus parabrevis) ATCC 8185 sintetiza dos tipos de péptidos antibióticos: el ciclopéptido tirocidina y la gramicidina lineal. Es importante señalar que la cepa específica ATCC 8185, que produce el complejo gramicidina/tirocidina mejor conocido en contextos farmacéuticos, ha sido reclasificada como Brevibacillus parabrevis, una especie estrechamente relacionada pero distinta. Brevibacillus brevis sensu stricto se refiere a la especie tipo (cepa tipo: ATCC 8246), y el género más amplio conserva a B. brevis como su ancla nomenclatural.

Los depósitos de recursos biológicos más frecuentemente utilizados para cepas de Brevibacillus se encuentran en DSM, NRRL, JCM, ATCC y LMG, entre otros.

1.3 Características morfológicas y fisiológicas

Brevibacillus brevis es una bacteria aerobia (facultativamente anaerobia), grampositiva, que exhibe un metabolismo quimioorganotrófico, obteniendo energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos. Es catalasa positiva, lo que facilita la descomposición del peróxido de hidrógeno, y muestra actividad oxidasa variable según la cepa. El crecimiento óptimo ocurre a temperaturas mesófilas que van de 25 a 37 °C, con un óptimo alrededor de 30 °C, y dentro de un amplio rango de pH de 5.5 a 9.0, óptimamente a pH 7.0.

Bioquímicamente, B. brevis es catalasa positiva, amilasa negativa, caseína negativa, gelatinasa positiva e indol negativa; la mayoría de las cepas utilizan citrato. Algunas cepas son capaces de oxidar monóxido de carbono de forma aerobia.

B. brevis prospera en diversos ambientes naturales, incluyendo el suelo, el agua de mar y los tractos intestinales de animales, y es conocida por su capacidad de crecer en medios de rutina bajo condiciones mesófilas.

1.4 Fuentes naturales y distribución ambiental

El organismo se encuentra comúnmente en el suelo, el aire, el agua y la materia en descomposición. El género Brevibacillus comprende bacterias grampositivas o gramvariables con una notable adaptabilidad ambiental, que permite la colonización de diversos nichos ecológicos como el suelo, los ambientes marinos y hospedadores vegetales y animales. Las esporas de B. brevis también se utilizan en la fermentación de alimentos como la pasta de soya en el Lejano Oriente.

1.5 Características genómicas

Los tamaños del genoma de las cepas secuenciadas de B. brevis (excluyendo la cepa NEB573) varían de 5.95 a 6.73 Mb, con un contenido de GC de entre 47.0 % y 47.5 %. El análisis del pangenoma demuestra una flexibilidad genómica significativa, con una arquitectura abierta que comprende 2,855 familias de genes centrales (33.08 %) y 1,699 genes distintivos. Las anotaciones funcionales indican que los genes únicos están enriquecidos en tareas relacionadas con la reparación del ADN y la adaptación ambiental, mientras que los genes centrales participan predominantemente en el metabolismo de aminoácidos y la transcripción.

La cepa FJAT-0809-GLX de Brevibacillus brevis, una cepa de biocontrol bien caracterizada, cuenta con una secuencia genómica preliminar de 6 Mb que comprende 5,677 genes (secuencias codificantes de proteínas), con una longitud génica promedio de 933 pb y un contenido de G+C de 47.30 %. En comparación con la cepa publicada de B. brevis NBRC 100599, se identificaron 618 genes específicos en la cepa FJAT-0809-GLX.

2. Formas y preparaciones comunes

Brevibacillus brevis ha atraído atención por sus posibles aplicaciones en productos nutricionales y probióticos. La capacidad natural de formación de esporas del organismo es fundamental para su utilidad en tales contextos. Las especies de Brevibacillus han sido reconocidas por su sólida capacidad de sobrevivir a condiciones ambientales adversas, gracias a su naturaleza formadora de esporas. Esta resiliencia las ha posicionado como candidatas potenciales para su uso en alimentos y suplementos dietéticos, especialmente en casos donde la estabilidad y la capacidad de supervivencia a través del tracto gastrointestinal son importantes.

En contextos farmacéuticos y clínicos, la preparación derivada de B. brevis de mayor relevancia comercial es la tirotricina, la mezcla antibiótica cruda extraída de la bacteria. La tirotricina es una mezcla antibiótica de polipéptidos que consiste en aproximadamente 60–80 % de tirocidinas (decapéptidos cíclicos) y 20–40 % de gramicidinas (pentadecapéptidos lineales), producida por la bacteria del suelo Brevibacillus brevis (anteriormente Bacillus brevis). Empleada principalmente como agente tópico debido a su citotoxicidad cuando se administra sistémicamente, la tirotricina exhibe actividad de amplio espectro contra bacterias grampositivas, ciertos hongos y algunos virus al alterar las membranas celulares microbianas, lo que provoca fugas y muerte celular.

En contextos agrícolas y de ciencia de los alimentos, el organismo se prepara como un agente microbiano a base de esporas para su uso en alimentos para animales y como preparación de biocontrol. Puede secretar grandes cantidades de metabolitos secundarios, que son importantes para el control de patógenos. En estas aplicaciones, la bacteria se fermenta típicamente, se cosecha como concentrado de esporas y se seca en forma de polvo o gránulo para mezclarla con alimento para animales o suelo.

3. Uso histórico y tradicional

3.1 Descubrimiento en la era temprana de los antibióticos

Se descubrió de forma independiente a finales de la década de 1930 y principios 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. La especie parecía producir una variedad de péptidos lineales y cíclicos mediante sintetasas de proteínas no ribosómicas.

Descubierta en 1939 por el microbiólogo René Dubos en el Instituto Rockefeller a través del cultivo de muestras de suelo en partículas bacterianas enteras, la tirotricina representa el primer antibiótico probado clínicamente derivado de una bacteria, anticipándose al uso generalizado de la penicilina y contribuyendo a inaugurar la era moderna de los antibióticos. Dubos examinó numerosas muestras de suelo, particularmente de un pantano de arándanos de Nueva Jersey, cultivándolas selectivamente en medios que contenían estafilococos, neumococos y estreptococos para enriquecer bacterias antagonistas. Aisló un bacilo grampositivo, aerobio y formador de esporas prometedor, identificado más tarde como Bacillus brevis.

Tras años de trabajo e innumerables muestras de suelo, Dubos aisló una bacteria, Bacillus brevis, que desintegraba estafilococos, y de la cual pudo aislar gramicidina y tirotricina. Su anuncio en una conferencia en el hotel Waldorf Astoria de Nueva York en 1939 resultó ser una sensación, ya que explicó que una pequeña cantidad del polvo gris era suficiente para proteger a un gran número de ratones contra la neumonía y las infecciones estreptocócicas.

Unos dos años después del anuncio de Dubos, la especie bacteriana productora del antibiótico fue identificada definitivamente como Bacillus brevis (ahora Brevibacillus brevis), y se demostró que la tirotricina estaba compuesta por dos sustancias antibióticas: gramicidina y tirocidina.

A pesar de haber sido aclamada en 1939 como "cien mil veces" más potente que las sulfamidas, la gramicidina resultó ser altamente tóxica al administrarse por vía intravenosa, y aunque fue ampliamente utilizada durante la Segunda Guerra Mundial para tratar heridas y otras infecciones tópicas, pronto fue eclipsada por la estreptomicina. No obstante, la gramicidina fue el primer agente antibacteriano en surgir de la investigación científica sistemática y, junto con la tirotricina, su forma menos pura, el primero en producirse comercialmente y utilizarse clínicamente.

3.2 Cuidado de heridas en tiempos de guerra y uso tópico en la era preantibiótica

Los decapéptidos cíclicos de lámina β, como las tirocidinas y la gramicidina S, se encontraban entre los primeros antibióticos de aplicación clínica. Las preparaciones a base de gramicidina derivadas de cultivos de B. brevis se aplicaron tópicamente en el manejo de heridas durante la Segunda Guerra Mundial, representando un puente crucial entre el cuidado de heridas de la era preantibiótica y la era farmacéutica moderna. Se descubrió de forma independiente a finales de la década de 1930 y principios de la de 1940 que diversas cepas de la bacteria del suelo Brevibacillus brevis producían sustancias que inhibían una variedad de bacterias patógenas e incluso hongos.

3.3 Tradiciones de fermentación del este asiático

Las esporas de Brevibacillus brevis se utilizan en la fermentación de alimentos como la pasta de soya en el Lejano Oriente. Dentro de esta tradición, B. brevis y bacilos del suelo relacionados participan en los consorcios microbianos naturales que impulsan la fermentación de alimentos a base de legumbres. Sin embargo, la documentación de este uso como un uso tradicional deliberado y aislado específicamente de B. brevis—distinto de las amplias comunidades de bacilos fermentadores—es limitada en la literatura revisada por pares. No se han identificado registros etnofarmacológicos formales de preparaciones aisladas de B. brevis con fines terapéuticos en sistemas de medicina tradicional en la literatura revisada por pares consultada.

4. Constituyentes clave y compuestos activos

4.1 Complejo de tirotricina: gramicidinas y tirocidinas

Esta especie es particularmente notable como el principal productor de los péptidos antibióticos gramicidina y tirocidina, que fueron los primeros compuestos de este tipo aislados a partir de bacterias y que poseen una actividad antibacteriana significativa.

La tirotricina, el primer antibiótico peptídico utilizado clínicamente en humanos (1939), es una mezcla de tirocidinas cíclicas (70–80 %) y gramicidina D lineal (20–25 %), ambas producidas por Bacillus brevis. La gramicidina D es una mezcla de tres compuestos—isoformas A, B y C de la gramicidina—presentes en una relación de 7:1:2, respectivamente. Las gramicidinas se sintetizan de forma no ribosómica mediante un complejo multienzimático. Estos péptidos antimicrobianos (AMP, por sus siglas en inglés) contienen D-aminoácidos, lo que permite que los péptidos adopten una estructura β-helicoidal e interactúen con las membranas bacterianas.

La gramicidina (también llamada gramicidina D) es una mezcla de antibióticos ionóforos, gramicidina A, B y C, que constituyen aproximadamente el 80 %, 5 % y 15 % de la mezcla, respectivamente; cada una tiene dos isoformas, por lo que la mezcla contiene seis tipos diferentes de moléculas de gramicidina. Pueden extraerse de la bacteria del suelo Brevibacillus brevis. Las gramicidinas son péptidos lineales con 15 aminoácidos.

La gramicidina A (gA), un péptido lineal de quince residuos, está compuesta por D- y L-aminoácidos alternados; la gA se pliega en una β-hélice con un poro interno. La longitud de la β-hélice coincide bien con una capa de la membrana; la dimerización entre capas produce un canal transmembrana.

4.2 Compuestos bioactivos adicionales

Entre los metabolitos secundarios identificados en B. brevis, la tirocidina, la gramicidina, la gratisina y la edeína han sido aisladas y caracterizadas sucesivamente. Los análisis de genómica comparativa revelan que solo un grupo de genes de sintetasa de péptidos no ribosómicos (NRPS) anotado como edeína está presente en el genoma central de B. brevis; los resultados de detección por UHPLC-MS/MS muestran que la edeína B y la edeína A son los principales péptidos antibacterianos en algunas cepas de B. brevis, confirmando a la edeína como un péptido antibacteriano clave de la especie.

Se ha demostrado que los miembros del género Brevibacillus producen una variedad de compuestos bioactivos, incluyendo policétidos, lipopéptidos y bacteriocinas. La investigación ha demostrado que las tirocidinas, una familia bien conocida de ciclodecapéptidos de gran variabilidad estructural, son los productos principales de todas las cepas investigadas, con una nueva clase de pentapéptidos—denominados brevipentinas—producidos por B. brevis, B. schisleri y B. porteri.

Dado que las especies de Brevibacillus producen diversos péptidos bioactivos, el análisis genómico de B. brevis HK544 reveló que el genoma contiene 14 grupos de genes para sintetasas de péptidos no ribosómicos y sintasas de policétidos, así como para bacteriocinas, terpenos, sideróforos y lantipéptidos.

4.3 Enzimas

Las proteasas extracelulares de B. brevis, como la proteasa alcalina termotolerante de la cepa BT2, exhiben actividad óptima a un pH de 9–10 y temperaturas de hasta 60 °C, lo que permite aplicaciones en procesos de hidrólisis como la formulación de detergentes y el procesamiento de cuero. Las α-amilasas producidas por cepas como MTCC 7521 hidrolizan el almidón de manera eficiente a pH neutro y 50–60 °C, apoyando usos en el procesamiento de alimentos y la producción de biocombustibles al utilizar fuentes de carbono de residuos agrícolas como las cáscaras de papa.

Adicionalmente, una nueva endoquitinasa (85 kDa, pI 5.5) con actividad óptima a pH 8.0 y 60 °C demuestra propiedades antifúngicas al degradar la quitina en las paredes celulares fúngicas, contribuyendo al biocontrol contra fitopatógenos.

Se ha evaluado a Brevibacillus brevis aislada del suelo en cuanto a producción de enzimas, actividad antibacteriana y actividad anticancerígena; se descubrió que el organismo es una fuente prometedora de enzimas amilasa, así como de compuestos antibacterianos y anticancerígenos. Estos últimos hallazgos son preliminares y se limitan a investigaciones de laboratorio.

5. Mecanismos de acción

5.1 Formación de canales iónicos por la gramicidina

La gramicidina destruye las bacterias aumentando la permeabilidad de sus membranas celulares a cationes monovalentes, destruyendo así el gradiente iónico intracelular. La gramicidina A (gA) es un péptido antibiótico producido por Bacillus brevis que puede dimerizarse a través de las bicapas lipídicas para formar un canal de cationes monovalentes. Los iones inorgánicos monovalentes como el potasio (K⁺) y el sodio (Na⁺) pueden atravesar libremente estos poros mediante difusión. Esto destruye diferencias vitales en la concentración de iones, es decir, gradientes iónicos, entre las membranas, matando así a la célula mediante diversos efectos.

Las gramicidinas y polipéptidos relacionados actúan como canales y aumentan la permeabilidad de la membrana celular bacteriana al incorporarse, destruyendo así el gradiente iónico entre el citoplasma y el ambiente extracelular. El péptido lineal gramicidina forma canales iónicos prototípicos específicos para cationes monovalentes y ha sido ampliamente utilizado para estudiar la organización, dinámica y función de los canales que atraviesan la membrana.

5.2 Alteración de la membrana por la tirocidina

La gramicidina S es un decapéptido cíclico secretado por Bacillus brevis, conocido por su potente acción antimicrobiana contra diversas bacterias grampositivas y gramnegativas, así como hongos patógenos, aunque su alta actividad hemolítica limita su uso principalmente a aplicaciones tópicas. Su eficacia antimicrobiana se atribuye a su capacidad de alterar la integridad de la bicapa lipídica de las membranas bacterianas.

El antibiótico peptídico cíclico tirocidina, sintetizado por Bacillus brevis, inhibe la síntesis de ARN en un sistema transcripcional in vitro al formar un complejo con el ADN. La tirocidina desenrolla plásmidos superhelicoidales in vitro a proporciones bajas de péptido:ADN; a concentraciones más altas de péptido, el ADN se compacta fuertemente, lo que conduce a una aparente estabilidad frente a nucleasas del complejo y a la inhibición de la síntesis de ARN.

Los resultados de la investigación arrojan nueva luz sobre los mecanismos antibacterianos multifacéticos de estos antibióticos y explican por qué la resistencia a ellos es prácticamente inexistente. Este modo de acción multifactorial—que altera simultáneamente la integridad de la membrana, distorsiona la localización de las proteínas de membrana e interfiere con el ADN—se propone como la razón de la ausencia de resistencia clínicamente relevante a estos compuestos.

5.3 Papel en la esporulación

Se ha presentado evidencia de que los dos péptidos antibióticos tirocidina y gramicidina lineal, producidos por Bacillus brevis ATCC 8185, son necesarios para la inducción de la esporulación en el organismo productor. La gramicidina, producida durante la transición del crecimiento vegetativo a la esporulación, inhibe la síntesis de ARN por la ARN polimerasa purificada al interferir con la unión de la ARN polimerasa al ADN. Este efecto parece implicar la desestabilización del complejo "abierto" ARN polimerasa–ADN, un modo de acción congruente con el control de la selección del promotor.

5.4 Biosíntesis: síntesis de péptidos no ribosómica

La biosíntesis no ribosómica de la tirocidina se lleva a cabo mediante un conjunto enzimático que consiste en tres proteínas sintetasas de péptidos, TycA, TycB y TycC, que contienen 10 módulos. Las gramicidinas también se sintetizan de forma no ribosómica mediante un complejo multienzimático, y estos AMP contienen D-aminoácidos, lo que permite que los péptidos adopten una estructura β-helicoidal e interactúen con las membranas bacterianas.

6. Evidencia científica por área de uso

6.1 Actividad antimicrobiana

Los AMP producidos por B. brevis son activos contra bacterias grampositivas (con excepción de Bacillus) y algunos organismos gramnegativos (como Neisseria sp.). Las gramicidinas funcionan como antibióticos contra bacterias grampositivas como Bacillus subtilis y Staphylococcus aureus, pero no funcionan bien contra bacterias gramnegativas como E. coli.

La base de evidencia sobre la actividad antibacteriana de la gramicidina y la tirocidina derivadas de B. brevis consiste predominantemente en estudios de laboratorio in vitro y bioquímicos acumulados a lo largo de más de ocho décadas. Se demostró que la tirotricina tenía actividad contra cocos grampositivos, pero no contra bacterias gramnegativas, y podía proteger a ratones blancos de inóculos muy elevados de diversas cepas de Streptococcus con solo pequeñas cantidades de extracto crudo o sustancia activa purificada. Estos datos en modelos animales se establecieron entre las décadas de 1930 y 1940 y representan la base de evidencia preclínica original.

Fortaleza de la evidencia: Evidencia in vitro y preclínica histórica sólida. El uso clínico tópico de la gramicidina y la tirotricina está establecido desde hace décadas, principalmente en formulaciones antibióticas tópicas combinadas. No se identificaron ensayos clínicos aleatorizados controlados (ECA) modernos que evalúen específicamente a B. brevis como suplemento de organismo completo para el tratamiento de infecciones en la literatura revisada por pares.

6.2 Biocontrol de patógenos vegetales

Diversas especies de Brevibacillus han sido reconocidas como fuentes ricas de péptidos antimicrobianos, y varias cepas han sido estudiadas como agentes de biocontrol contra patógenos vegetales. La cepa B. brevis HK544, aislada del suelo, exhibió actividades antifúngicas y antibacterianas contra patógenos vegetales como Botrytis cinerea, Phytophthora infestans y Erwinia amylovora.

B. brevis HNCS-1, aislada de suelo de un jardín de té, demostró un efecto antagónico contra cinco tipos de patógenos de enfermedades del té, a saber, Gloeosporium theae-sinensis, Elsinoe leucospira, Phyllosticta theaefolia, Fusarium sp. y Cercospora theae.

Los estudios mostraron que B. brevis FJAT-0809-GLX tuvo efectos inhibitorios significativos sobre patógenos vegetales como Ralstonia solanacearum, Fusarium oxysporum y Escherichia coli K88.

El examen de los grupos de genes biosintéticos identificó múltiples compuestos antimicrobianos, como la gramicidina y la tirocidina, que se ha reportado que exhiben actividades tanto antibacterianas como antifúngicas, subrayando así el potencial de biocontrol de amplio espectro de B. brevis. Estos hallazgos respaldan la aplicación del biocontrol en el manejo sostenible de enfermedades de las plantas.

Fortaleza de la evidencia: La evidencia a nivel de laboratorio e invernadero está bien establecida. Los estudios genómicos respaldan la base mecanicista de la actividad de biocontrol. No se identificaron ensayos de campo a gran escala publicados en la literatura revisada por pares aquí que trasladen estos resultados a afirmaciones sobre salud humana o suplementos probióticos.

6.3 Aplicaciones probióticas y del microbioma intestinal

El interés científico reciente en Brevibacillus se centra en ciertas cepas estudiadas por sus propiedades antimicrobianas y probióticas. Algunas investigaciones indican que estas bacterias podrían ayudar a promover un microbioma intestinal saludable, inhibir microorganismos patógenos y apoyar la función inmunológica. Sin embargo, estas afirmaciones actualmente se basan predominantemente en datos preliminares.

Estudios preliminares in vitro y en animales sugieren que los compuestos derivados de Brevibacillus pueden poseer actividades antibacterianas y antifúngicas, contribuyendo a una mejor salud intestinal y posiblemente ayudando a mantener el equilibrio digestivo.

Es importante distinguir que la mayor parte de la investigación probiótica dietética bien documentada para el género involucra a Brevibacillus laterosporus en estudios de alimentación animal, en lugar de B. brevis en investigación probiótica humana. No se identificaron ensayos clínicos humanos publicados que evalúen específicamente la suplementación oral con Brevibacillus brevis para resultados de salud intestinal en la literatura revisada por pares.

6.4 Estudios de suplementación en alimentos para animales

El cuerpo de evidencia experimental actual más sólido sobre la suplementación dietética con Brevibacillus involucra a la especie relacionada B. laterosporus en modelos avícolas. Estos datos son relevantes para contextualizar las direcciones de investigación para el género, aunque no son directamente transferibles a la suplementación humana con B. brevis.

La suplementación dietética con B. laterosporus mejoró significativamente la resistencia al estrés oxidativo en el suero de pollos de engorde, disminuyendo los niveles de malondialdehído (MDA) y aumentando la glutatión peroxidasa (GSH-PX) y la capacidad antioxidante total (T-AOC). El análisis demostró aumentos significativos en los índices de diversidad alfa en el grupo suplementado, con un aumento en la abundancia relativa de Firmicutes y una disminución en la abundancia relativa de Bacteroidetes y Proteobacteria.

Fortaleza de la evidencia: La evidencia animal (aviar) es prometedora, pero de relevancia directa limitada para los resultados en salud humana. No se han publicado ECA en humanos para la suplementación dietética con B. brevis en el contexto de la modulación del microbioma intestinal.

6.5 Posible actividad anticancerígena

En un estudio de laboratorio, se evaluó a Brevibacillus brevis aislada del suelo en cuanto a actividad antibacteriana y actividad anticancerígena, y se descubrió que el organismo era una fuente prometedora de compuestos antibacterianos y anticancerígenos. Esto representa únicamente evidencia preliminar a nivel de tamizaje in vitro.

Fortaleza de la evidencia: Estrictamente preliminar. No se identificaron estudios en humanos, modelos de tumores en animales específicos para B. brevis, ni datos clínicos mecanicistas. Estos hallazgos no deben interpretarse como evidencia de beneficio anticancerígeno clínico.

6.6 Producción de enzimas y aplicaciones biotecnológicas

Brevibacillus brevis LABIM17 es un aislado bacteriano con potencial biotecnológico. Su secuencia genómica preliminar exhibe 12 grupos involucrados en la producción de metabolitos secundarios, que probablemente son responsables de su actividad antimicrobiana contra varios patógenos humanos y vegetales.

Debido a su sólida capacidad de esporulación, versatilidad metabólica y fuerte actividad antimicrobiana, B. brevis ha atraído atención como un agente de biocontrol prometedor para la agricultura sostenible, ofreciendo una alternativa ambientalmente amigable a los pesticidas químicos. Su eficacia de biocontrol deriva principalmente de la biosíntesis de diversos metabolitos antimicrobianos—incluyendo enzimas como celulasa y quitosanasa—y péptidos no ribosómicos.

7. Sistemas corporales y áreas de asociación con la salud

7.1 Sistema tegumentario (piel y mucosas)

El uso clínicamente más validado de los productos derivados de B. brevis es la aplicación antimicrobiana tópica. El uso de gramicidinas y otros polipéptidos se limita a aplicaciones tópicas. Actúan como canales y aumentan la permeabilidad de la membrana celular bacteriana al incorporarse, destruyendo así el gradiente iónico. En animales y humanos, esta actividad, a concentraciones más bajas que las necesarias para lograr el efecto bactericida, induce hemólisis. Por lo tanto, las aplicaciones tópicas requieren que la superficie de la piel o de la mucosa esté intacta para evitar la entrada sistémica.

7.2 Sistema inmunológico

Los lipopéptidos producidos por Brevibacillus son compuestos tensoactivos sintetizados de forma no ribosómica con actividades antimicrobianas, antitumorales e inmunoestimulantes. Estos hallazgos se basan en la caracterización in vitro de compuestos aislados y no han sido corroborados en ensayos clínicos en humanos dirigidos a resultados inmunológicos.

7.3 Sistema gastrointestinal

Se ha propuesto que los péptidos antimicrobianos únicos de B. brevis ayudan a apoyar un microbioma intestinal equilibrado, lo cual se considera esencial para el bienestar general y la función inmunológica. Sin embargo, como se señaló anteriormente, la evidencia que respalda esta afirmación en humanos no está establecida a nivel de ensayos clínicos.

7.4 Salud agrícola y ambiental

En la ciencia vegetal, la coinoculación de trébol blanco (Trifolium repens) con el hongo micorrízico arbuscular (HMA) G. mosseae y la rizobacteria promotora del crecimiento vegetal (PGPR) B. brevis tuvo efectos aditivos sobre el crecimiento de la planta, la acumulación de elementos nutritivos y la reducción de la toxicidad por cadmio. Esta cepa PGPR también estimuló la nodulación en las raíces por rizobios nativos presentes en el suelo, sugiriéndose que los efectos observados se deben al ácido indolacético producido por las bacterias PGPR. Estos efectos son relevantes para la calidad de los alimentos y la sostenibilidad ambiental, pero no constituyen intervenciones directas en la salud humana.

8. Formas de dosificación y dosis reportadas

Brevibacillus brevis como organismo intacto no cuenta con dosis suplementarias humanas establecidas o estandarizadas documentadas en ensayos clínicos. Sin embargo, los compuestos bioactivos del organismo han sido caracterizados en contextos específicos:

Tirotricina (farmacéutico tópico): La tirotricina es una mezcla antibiótica de polipéptidos que consiste en aproximadamente 60–80 % de tirocidinas y 20–40 % de gramicidinas, formulada en preparaciones tópicas (pastillas, cremas y aerosoles para la garganta) para su uso en infecciones de la mucosa oral y faríngea. Las concentraciones y dosis de estas preparaciones están reguladas por las farmacopeas nacionales y se administran como productos tópicos, no como suplementos dietéticos.
Suplementación en alimentos para animales (B. laterosporus): En el estudio avícola referenciado, se estudió la suplementación con Brevibacillus laterosporus a diferentes niveles de inclusión en el alimento de pollos de engorde; los datos específicos de dosificación citados en dicha publicación requerirían consulta directa del protocolo del estudio, el cual reporta resultados en lugar de recomendaciones definitivas de dosis equivalentes en humanos.
Gramicidina tópica: El rendimiento de gramicidina lineal producido por el método estándar bajo condiciones experimentales fue de 3.11 μg/ml, lo que ilustra las pequeñas concentraciones involucradas en contextos de producción.

No se identificaron publicaciones revisadas por pares que reporten dosis orales específicas de organismos completos de Brevibacillus brevis (en UFC u otras unidades) para uso en suplementos dietéticos humanos en ensayos clínicos controlados.

9. Consideraciones de seguridad

9.1 Clasificación de bioseguridad

La clasificación canadiense de grupo de riesgo para Brevibacillus es Grupo de Riesgo 1, lo que indica que no se clasifica como agente biológico sensible a la seguridad, no es un patógeno de animales terrestres bajo la autoridad de la Canadian Food Inspection Agency, y solo requiere un Nivel de Contención 1.

9.2 Rareza de la infección humana

B. brevis rara vez se asocia con enfermedades infecciosas. Las Brevibacillae son organismos que se encuentran en el ambiente y en el suelo. Las especies de Brevibacillus rara vez son patógenas, pero pueden causar infecciones graves en huéspedes inmunocomprometidos, usuarios de drogas intravenosas, víctimas de quemaduras y traumatismos físicos, pacientes en diálisis y pacientes que se han sometido recientemente a procedimientos ortopédicos y neuroquirúrgicos.

Para el caso específico de Brevibacillus brevis, existe escasez de literatura que describa infecciones por este organismo en humanos. Se ha reportado un caso documentado de meningitis y bacteriemia por B. brevis en la literatura médica (PMC7397378), que representa uno de los muy pocos casos publicados de infección sistémica en humanos por esta especie específica.

9.3 Toxicidad sistémica de los compuestos derivados

En animales y humanos, la actividad de canal iónico de la gramicidina, a concentraciones más bajas que las necesarias para lograr el efecto bactericida, induce hemólisis. Por lo tanto, las aplicaciones tópicas requieren que la superficie de la piel o de la mucosa esté intacta para evitar la entrada sistémica. La toxicidad hemolítica de la gramicidina históricamente ha impedido su uso como antibiótico sistémico.

A pesar de haber sido aclamada como altamente potente, la gramicidina resultó ser altamente tóxica al administrarse por vía intravenosa. Esta toxicidad sistémica es una limitación farmacológica definitoria de los compuestos derivados de B. brevis, y es la base de su restricción al uso tópico en contextos farmacéuticos.

9.4 Naturaleza formadora de esporas y supervivencia gastrointestinal

La naturaleza formadora de esporas de las especies de Brevibacillus confiere una sólida capacidad de sobrevivir a condiciones ambientales adversas. Esta resiliencia las posiciona como candidatas potenciales para su uso en alimentos y suplementos dietéticos, especialmente en casos donde la estabilidad y la capacidad de supervivencia a través del tracto gastrointestinal son importantes. Sin embargo, esta misma resiliencia significa que, una vez introducidas, las esporas pueden persistir en el ambiente gastrointestinal por más tiempo que las bacterias vegetativas, con implicaciones a largo plazo desconocidas en sujetos humanos, ya que no se han identificado datos de seguridad humana crónica provenientes de ensayos controlados.

9.5 Ausencia de puntos de corte establecidos

Actualmente, no existen puntos de corte de susceptibilidad antibiótica reportados para las especies de Brevibacillus. Esto significa que, en el raro caso de una infección clínica, la selección de antibióticos resulta difícil y empírica. Esta es una consideración de seguridad relevante para las personas inmunocomprometidas a quienes se les puedan administrar preparaciones vivas de Brevibacillus.

9.6 Ausencia de datos de seguridad clínica establecidos en humanos para uso suplementario

No se identificaron ensayos clínicos humanos publicados con criterios de valoración de seguridad definidos, monitoreo de eventos adversos o caracterización farmacocinética de la suplementación oral con Brevibacillus brevis en la literatura revisada por pares. Por lo tanto, el perfil de seguridad en contextos de suplementación en humanos sanos no puede caracterizarse formalmente con base en la evidencia clínica disponible. Todos los datos relevantes en materia de seguridad identificados se refieren ya sea a los compuestos farmacológicos aislados (gramicidina, tirocidina) aplicados tópicamente, o a informes de casos poco frecuentes de infección en poblaciones vulnerables.

10. Resumen y evaluación de la evidencia

Brevibacillus brevis es una bacteria del suelo científicamente significativa cuya principal importancia histórica y farmacéutica radica en su papel como fuente natural del complejo antibiótico tirotricina—gramicidina y tirocidina—que fueron los primeros antibióticos derivados de microorganismos en entrar en uso clínico, lo cual ocurrió a finales de la década de 1930 y durante la Segunda Guerra Mundial. Los fundamentos mecanicistas de estos compuestos están bien caracterizados a través de décadas de investigación bioquímica y estructural: actúan predominantemente formando canales iónicos en las membranas celulares bacterianas (gramicidina) y alterando las bicapas lipídicas de la membrana y la función del ADN (tirocidinas). Su uso clínico permanece restringido a preparaciones farmacéuticas tópicas debido a su toxicidad hemolítica sistémica.

Como candidato a suplemento dietético o probiótico por derecho propio, B. brevis (el organismo intacto) ocupa una posición más especulativa. La evidencia disponible consiste principalmente en estudios antimicrobianos in vitro, análisis genómicos que identifican grupos de genes biosintéticos, aplicaciones agrícolas de biocontrol y estudios de alimentación animal que involucran mayormente a especies relacionadas como B. laterosporus. La evidencia de ensayos clínicos en humanos para B. brevis como suplemento dietético—para cualquier indicación, incluyendo la salud intestinal, la inmunidad o la prevención de infecciones—no existe en la literatura revisada por pares actual. Las afirmaciones sobre beneficios probióticos, modulación inmunológica o uso terapéutico tradicional como suplemento de organismo completo no están respaldadas por evidencia clínica de calidad suficiente para extraer conclusiones firmes.

El organismo se considera un microorganismo de Grupo de Riesgo 1 en bioseguridad, rara vez se asocia con infección humana y presenta el mayor riesgo infeccioso para individuos inmunocomprometidos. Los compuestos farmacológicamente activos que produce se mantienen, bajo circunstancias normales, dentro del contexto microbiano y no se absorben sistémicamente a través de la mucosa intestinal intacta.