Bacillus licheniformis

Bacillus licheniformis: Una Referencia Integral

1. Identidad

1.1 Clasificación Taxonómica y Microbiológica

Bacillus licheniformis es una bacteria Gram positiva, con forma de bastón, que pertenece al género Bacillus, familia Bacillaceae, orden Bacillales. Es una bacteria Gram positiva, con forma de bastón, que pertenece al género Bacillus, comúnmente encontrada en suelos. Un enfoque taxonómico muestra que está estrechamente relacionada con Bacillus subtilis. Históricamente, B. licheniformis y dos especies estrechamente relacionadas, B. subtilis y B. pumilus, se agruparon taxonómicamente en lo que se conocía como el grupo subtilis.

Es una bacteria Gram positiva, mesófila. Su temperatura óptima de crecimiento es de alrededor de 50 °C, aunque puede sobrevivir a temperaturas mucho más altas. La temperatura óptima para la secreción de enzimas es de 37 °C. Puede existir en forma de espora latente para resistir entornos hostiles, o en estado vegetativo cuando las condiciones son favorables. Generalmente, la mayoría de los bacilos son predominantemente aeróbicos; sin embargo, B. licheniformis es un anaerobio facultativo en comparación con otros bacilos en nichos ecológicos.

En los últimos años ha surgido una complicación taxonómica clave. Bacillus paralicheniformis, una especie conocida por producir el antimicrobiano bacitracina, podría identificarse erróneamente como Bacillus licheniformis, dependiendo del método de identificación utilizado. Por esta razón, la Comisión Europea solicitó a la EFSA que revisara la identificación taxonómica de las cepas de producción de B. licheniformis evaluadas anteriormente. La EFSA recuperó los datos brutos de 27 expedientes técnicos presentados y encontró que la identificación taxonómica se estableció mediante análisis del gen ARNr 16S para 15 cepas y mediante análisis de secuenciación del genoma completo para 12 cepas. Como conclusión, solo estas 12 cepas pudieron identificarse sin ambigüedad como B. licheniformis.

1.2 Hábitat Natural y Fuentes

El hábitat natural de B. licheniformis es el suelo. Por lo tanto, se puede esperar que ocurra una supervivencia a largo plazo en el suelo. Bacillus licheniformis es una bacteria ubicua que se considera importante en el medio ambiente como contribuyente al ciclo de nutrientes debido a la producción de enzimas proteasa y amilasa.

B. licheniformis se encuentra en una amplia variedad de entornos, pero especialmente en el suelo y en las plumas de las aves, donde B. licheniformis degrada la β-queratina. Existe evidencia de que las plumas rojas, con psitacofulvina, son más resistentes a la degradación. Se encuentra en las plumas de las aves, especialmente en el plumaje del pecho y la espalda, y con mayor frecuencia en aves terrestres (como los gorriones) y especies acuáticas (como los patos).

Es una de las poblaciones dominantes de la microbiota del suelo y de las plantas, pero no es una bacteria inherente al tracto intestinal humano. B. licheniformis produce una variedad de enzimas extracelulares asociadas con el ciclo de nutrientes en la naturaleza. Es un organismo del suelo apatógeno que en la naturaleza se asocia principalmente con las plantas y los materiales vegetales.

Bacillus licheniformis se ha detectado ampliamente en alimentos de soya fermentada. B. licheniformis se ha aislado como una especie predominante en alimentos de soya fermentada de Corea y presenta la mayor tolerancia a la sal entre las especies de Bacillus aisladas.

1.3 Esporulación

Bacillus licheniformis forma esporas en el suelo. Se inicia una vía que conduce a la formación de endosporas cuando la bacteria se encuentra en inanición. La formación de endosporas es en realidad deseable y constituye un buen ejemplo de desarrollo y diferenciación procariótica. Estas esporas son bastante tolerantes al calor, al frío, a la radiación y a otras tensiones ambientales. En condiciones favorables, las esporas germinarán y producirán células vegetativas. La capacidad de formación de esporas de B. licheniformis tiene una importancia particular para su uso como suplemento probiótico: los beneficios de B. licheniformis como probiótico, en comparación con otras fuentes de probióticos naturales y encapsulados, radican principalmente en la esporulación, ya que esto puede contribuir a una mayor supervivencia en las condiciones adversas que se encuentran en el estómago y permitir su llegada al intestino delgado.

1.4 Formas Comerciales y Preparaciones

La alta capacidad de secreción de la proteasa serina alcalina ha convertido a B. licheniformis en una de las bacterias más importantes en la producción industrial de enzimas. B. licheniformis se utiliza industrialmente para la fabricación de bioquímicos, enzimas, antibióticos y aminopeptidasa. Varias proteasas como la α-amilasa, la penicilinasa, la pentosanasa, la cicloglucosiltransferasa, la β-manasa y ciertas enzimas pectinolíticas se sintetizan industrialmente utilizando B. licheniformis.

Como suplemento dietético y probiótico, B. licheniformis está disponible en varias formas. Una preparación bacteriana viva de B. licheniformis (Zhengchangsheng®, Northern Pharmaceutical Group Shenyang No.1 Pharmaceutical Co., Ltd., Shenyang, China) es una preparación microecológica elaborada a partir de la cepa B. licheniformis BL20386. Preparaciones comerciales como B-Act® contienen esporas viables de una cepa de Bacillus licheniformis destinadas a su uso en alimentación animal y avícola. Los productos suplementarios para humanos suelen contener preparaciones de esporas liofilizadas o secas en forma de cápsula o polvo, a menudo combinadas con otras especies de Bacillus formadoras de esporas. Las especies empleadas comercialmente incluyen B. subtilis, B. clausii, B. coagulans, B. licheniformis, B. polyfermenticus y B. pumilus.

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2. Uso Tradicional e Histórico

2.1 Alimentos Fermentados de Asia y África

Aunque Bacillus licheniformis no fue históricamente identificado ni aislado como un microorganismo con nombre propio antes de la era de la microbiología moderna, ha sido un constituyente activo de los alimentos tradicionales fermentados en múltiples culturas durante siglos. Su papel en estas preparaciones no se reconocía conscientemente como una especie discreta, sino que era una característica inherente de los procesos de fermentación en recipientes abiertos y a temperatura ambiente.

Bacillus está presente en los alimentos fermentados alcalinos de Asia y África. Las especies de Bacillus presentes, sobre todo en alimentos fermentados a base de legumbres, son Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus firmus, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Bacillus subtilis variedad natto, y Bacillus thuringiensis.

En Corea, B. licheniformis ha formado históricamente parte de dos preparaciones importantes de soya fermentada. El Cheonggukjang, un alimento tradicional coreano de soya fermentada, se produce fermentando soya al vapor con cultivos microbianos naturales. Los principales microbios en el Cheonggukjang son B. thermoamylovorans y B. licheniformis. El Doenjang, otro plato antiguo de soya fermentada de Corea, se ha consumido durante milenios como fuente de proteína y como saborizante, comparable al miso en Japón y al tempeh en Indonesia. Tradicionalmente, el Doenjang se elabora mezclando y fermentando salmuera con soya cocida y enmohecida, en la cual bacterias transportadas de manera natural degradan las proteínas de la soya y producen una variedad de compuestos químicos nutritivos. Se cree que Bacillus es dominante en la pasta de soya, y las especies de Bacillus probióticas implicadas en su fermentación son B. licheniformis y B. subtilis.

El Doenjang es un condimento clásico coreano producido mediante la fermentación de soya y salmuera. Ha adquirido un reconocimiento importante como fuente nutritiva y potenciador del sabor, aportando una serie de nutrientes esenciales, incluidos aminoácidos, flavonoides, vitaminas y minerales. Se ha detectado una variedad de especies de Bacillus en muestras de Doenjang durante la fermentación, con B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. siamensis, B. methylotrophicus y B. licheniformis desempeñando funciones significativas en el proceso de fermentación.

El alimento tradicional coreano "Chungkookjang" (sopa preparada con soya fermentada) ha estado durante mucho tiempo en el centro de atención en Corea como alimento funcional con efecto protector intestinal y efecto de mejora de la circulación sanguínea. El Chungkookjang también se denomina Tempeh, Dushi, Kinema y Natto en distintos países. El Chungkookjang es una sopa de soya fermentada. Durante la fermentación se generan nuevos microorganismos, enzimas y diversas sustancias bioactivas.

La integración de especies de Bacillus en los alimentos fermentados es una tradición culinaria de larga data que refleja costumbres culturales profundamente arraigadas y conocimientos regionales. En las cocinas tradicionales, estas especies aportan metabolitos beneficiosos y sabores distintivos, añadiendo una dimensión cultural única al alimento.

2.2 Historia Industrial y Farmacéutica

Bacillus licheniformis es una bacteria del suelo ubicua y saprofita, de la que se considera que contribuye al ciclo de nutrientes debido a su capacidad para producir una amplia variedad de enzimas. Esta última característica del microorganismo se ha explotado comercialmente durante más de una década. B. licheniformis se ha utilizado para la producción industrial de proteasas, amilasas, antibióticos y productos químicos especializados. Su uso en la producción de bacitracina —el antibiótico derivado de esta bacteria— se remonta a mediados del siglo XX, y desde entonces la bacteria ha sido un importante caballo de batalla industrial en la biotecnología enzimática. B. licheniformis se ha utilizado en la industria para la producción de proteasas, amilasas, antibióticos y productos químicos especializados durante más de una década, sin informes conocidos de efectos adversos para la salud humana o el medio ambiente.

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3. Constituyentes Clave y Compuestos Activos

3.1 Péptidos Antimicrobianos y Lipopéptidos

B. licheniformis produce un notable repertorio de metabolitos secundarios bioactivos. El principal de ellos es la bacitracina. La bacitracina es un antibiótico dodecapeptídico producido por algunas cepas de Bacillus licheniformis y Bacillus subtilis. Su síntesis es catalizada de manera no ribosómica por un complejo multienzimático compuesto por tres subunidades, BacA, BacB y BacC, cuyos genes han sido clonados y secuenciados. La bacitracina tiene una potente actividad antibiótica contra bacterias Gram positivas. La inhibición de la biosíntesis de peptidoglicano es el efecto bactericida mejor caracterizado de la bacitracina. Forma un complejo mediado por un ion metálico (Zn2+) con el lípido C55-isoprenil pirofosfato (IPP), que es un transportador de una unidad de peptidoglicano o de un disacárido con pentapéptido a través de la membrana. La bacitracina, al unirse al IPP, inhibe la conversión del IPP en C55-isoprenil fosfato, reacción catalizada por una pirofosfatasa asociada a la membrana.

Además de la bacitracina, se registró la producción de varias sustancias de tipo bacteriocina con diferentes características y un amplio espectro de actividad frente a bacterias patógenas en las cepas de B. licheniformis. La anotación del genoma de cepas relevantes ha detectado grupos de genes responsables de la producción de componentes antimicrobianos (grupos de genes biosintéticos de licenisina, fengicina, licenicidina y bacilibactina).

La licenisina es un lipopéptido particularmente característico de B. licheniformis. B. licheniformis produce además antibióticos como licenisina, surfactina e iturina. Se ha demostrado que B. licheniformis inhibe el crecimiento de varios hongos, y su utilidad potencial como agente de control biológico contra varios patógenos fúngicos de las plantas se ha investigado recientemente. Las surfactinas se aislaron por primera vez de un cultivo líquido de B. subtilis e incluyen los compuestos surfactina A, B, C y licenisina. Las surfactinas ejercen su actividad antibacteriana actuando sobre la membrana plasmática mediante un mecanismo de formación de poros.

La cepa también produce varias clases de péptidos no ribosómicos con distintos modos de acción. Los péptidos no ribosómicos son sintetizados por sintetasas peptídicas multimodulares no ribosómicas especiales y contienen aminoácidos no naturales o ácidos grasos. Su efecto nocivo se debe a su capacidad para formar poros en las membranas biológicas, desestabilizar el empaquetamiento lipídico y alterar la capa de peptidoglicano. Los lipopéptidos, como biosurfactantes, son capaces de destruir biopelículas bacterianas. Se ha prestado especial atención a los antimicobacterianos producidos por B. licheniformis como posible enfoque para combatir la tuberculosis multirresistente y latente. En particular, las liqueniforminas y las bacitracinas han mostrado una fuerte actividad antimicobacteriana.

3.2 Enzimas Extracelulares

La utilidad comercial de los productos extracelulares de B. licheniformis hace que este microorganismo sea una especie de interés económico. La bacteria secreta una amplia gama de enzimas, incluidas proteasas, amilasas y otras carbohidrolasas. Entre ellas, la subtilisina Carlsberg (también conocida como subtilisina A o alcalasa) es una proteasa serina ampliamente utilizada en aplicaciones industriales que van desde detergentes hasta el procesamiento de alimentos. La alta capacidad de secreción de la proteasa serina alcalina ha convertido a B. licheniformis en una de las bacterias más importantes en la producción industrial de enzimas. Estas enzimas digestivas contribuyen a la descomposición de nutrientes en el tracto gastrointestinal cuando la bacteria se administra como probiótico.

3.3 Exopolisacáridos

Los polisacáridos secretados son compuestos de alto peso molecular, formados por unidades repetidas de fracciones de azúcar unidas a un lípido transportador. Se ha revelado su acción antagonista frente a bacterias, virus y hongos. Los exopolisacáridos también inhiben la formación de biopelículas por parte de bacterias patógenas y evitan su colonización en diversas superficies.

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4. Mecanismos de Acción

4.1 Esporulación y Supervivencia Gastrointestinal

La principal ventaja funcional de B. licheniformis como probiótico, en comparación con organismos que no forman esporas, como las especies de Lactobacillus, es su capacidad de formar endosporas resistentes al calor y al ácido. Las enzimas litocorticales implicadas en la despolimerización del peptidoglicano cortical en las esporas de B. licheniformis son similares a las que se encuentran en otras especies de Bacillus; sin embargo, algunas investigaciones indican que la principal actividad enzimática detectada durante la germinación corresponde a una transglicosilasa lítica, probablemente SleB, y esta proteína parece desempeñar un papel más significativo en la germinación de las esporas de B. licheniformis que en otras especies de Bacillus. Esto permite que el probiótico sobreviva el paso por el entorno gástrico ácido y el duodeno rico en sales biliares, germinando y volviéndose metabólicamente activo en el intestino delgado.

4.2 Modulación de la Microbiota Intestinal

La ingesta de B. licheniformis se ha relacionado con efectos de modulación de la microbiota intestinal, actividad antimicrobiana, promoción del crecimiento, efectos antiinflamatorios e inmunoestimulantes, y promoción de la regulación del perfil lipídico, aumento de neurotransmisores y reducción del estrés, entre otros.

En modelos animales, la suplementación con Bacillus licheniformis podría aumentar el crecimiento de Firmicutes y Lactobacillus y favorecer la construcción de un microbioma más maduro y estable. Estudios sobre microbiota alterada por antibióticos también mostraron que la suplementación y el tratamiento con Bacillus licheniformis aumentaron significativamente la abundancia relativa de Firmicutes y Lactobacillus y disminuyeron la abundancia relativa de Proteobacteria y Acinetobacter en comparación con el grupo de control.

4.3 Función de la Barrera Intestinal

Los estudios mecanísticos a nivel celular han documentado que B. licheniformis puede fortalecer la barrera epitelial intestinal. El análisis de inmunofluorescencia y western blot reveló que B. licheniformis PF9 aumentó los niveles de expresión de la zonula occludens 1 (ZO-1) y de la ocludina (OCLN) en células epiteliales intestinales infectadas por patógenos. En estudios con animales, la suplementación con probióticos mejoró la integridad de la mucosa intestinal, evidenciada por alturas de vellosidades mayores y una mayor proporción entre la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas (duodeno y yeyuno), así como niveles más altos de ARNm y proteína de ocludina y ZO-1 en la mucosa yeyunal. ZO-1 y ocludina son proteínas clave de las uniones estrechas, cuya sobreexpresión indica una barrera intestinal más impermeable.

También se demostró la restauración de las proteínas de las uniones estrechas después de la alteración por antibióticos: el tratamiento antibiótico suprimió la expresión de ARNm de las proteínas de unión estrecha ZO-1, claudina, ocludina y Ki67. Sin embargo, la suplementación con B. licheniformis después del tratamiento antibiótico restauró la expresión de estos genes, sin diferencia estadísticamente significativa en comparación con el grupo de control.

4.4 Mecanismos Antiinflamatorios e Inmunomoduladores

Múltiples investigaciones sobre vías celulares han caracterizado cómo B. licheniformis ejerce efectos antiinflamatorios. El tratamiento con B. licheniformis PF9 fue capaz de atenuar notablemente los niveles de expresión de las citocinas inflamatorias factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α), interleucina (IL)-8 e IL-6. Además, se ha inhibido significativamente la expresión génica de los genes relacionados aguas arriba de la vía de señalización de NF-κB mediada por el receptor tipo Toll 4 (TLR4). Estos cambios se acompañaron de una disminución significativa de la fosforilación de p65 NF-κB durante la infección.

Se descubrió que B. licheniformis B410 posee un efecto antiinflamatorio significativo al suprimir las vías de señalización de NF-κB e IRF. En los análisis de citocinas, B. licheniformis B410 pudo inhibir significativamente la expresión de las citocinas proinflamatorias IL-1β y TNF-α inducidas por LPS y promover la expresión de la citocina antiinflamatoria IL-10.

En estudios con animales desafiados con Clostridium perfringens, el análisis de citocinas séricas reveló que B. licheniformis aumentó los niveles de las citocinas antiinflamatorias IL-4 e IL-10 al tiempo que redujo los niveles de las citocinas proinflamatorias IL-1β, IL-6 y TNF-α.

También se ha informado modulación de inmunoglobulinas. La ingesta de B. licheniformis se relaciona con una reducción de la citocina proinflamatoria IL-8 y un aumento de IgM e IgG, mientras que también se encontraron anticuerpos IgA y concentraciones más altas de proteínas séricas totales y globulinas.

4.5 Producción de Ácidos Grasos de Cadena Corta

Se obtuvieron algunos estudios centrados en trastornos neurológicos y psicológicos, en los cuales se observó una mejora en la modulación del ácido γ-aminobutírico, el ácido glutámico y la 5-HT sérica, así como concentraciones colónicas más altas de butirato y valerato. El butirato, en particular, es un ácido graso de cadena corta clave que sirve como fuente de energía para los colonocitos y posee potentes propiedades antiinflamatorias dentro del intestino.

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5. Evidencia Científica por Área de Uso

5.1 Salud Gastrointestinal

5.1.1 Diarrea y Equilibrio de la Microbiota Intestinal (Evidencia en Humanos)

La cepa B. licheniformis BL20386 puede regular el equilibrio de la microbiota intestinal y se utiliza principalmente para la diarrea aguda y crónica, la colitis ulcerosa, la peritonitis bacteriana espontánea y otras enfermedades intestinales causadas por el desequilibrio de la microbiota intestinal y otras razones en la práctica clínica. Con la expansión del rango de aplicación de B. licheniformis en los últimos años, se utiliza no solo para tratar la diarrea y la inflamación intestinal, sino también otras enfermedades causadas por trastornos de la microbiota intestinal. Muchos estudios clínicos han encontrado que afecta la respuesta inflamatoria y los niveles de neurotransmisores de los pacientes.

5.1.2 Infección por Clostridioides difficile (Ensayo Clínico en Humanos)

Un ensayo clínico aleatorizado y controlado con placebo evaluó B. licheniformis como terapia adyuvante en pacientes con infección por Clostridioides difficile (ICD). Se administraron 250 mg de B. licheniformis o placebo tres veces al día durante cinco días en los grupos de estudio y placebo, respectivamente. El placebo, cuyo componente principal era el almidón, se diseñó para coincidir con el fármaco de estudio en color y forma. El tratamiento de la ICD se realizó con 125 mg de vancomicina cuatro veces al día en ambos grupos. La inscripción se llevó a cabo entre julio de 2021 y diciembre de 2022 en seis hospitales académicos de Corea. Esto representa uno de los pocos ensayos clínicos en humanos rigurosamente diseñados que involucran específicamente a B. licheniformis en un contexto de enfermedad identificada.

5.1.3 Restauración de la Microbiota Posantibiótico (Preclínico)

En un estudio preclínico con ratones, los resultados mostraron que el tratamiento con ceftriaxona sódica durante 7 días suprimió la expresión de los niveles de ARNm de la vía NF-κB, lo que provocó vacuolización citoplasmática en los tejidos intestinales; posteriormente, la administración de Bacillus licheniformis pudo restaurar eficazmente la morfología intestinal y los niveles de inflamación. Además, el tratamiento con ceftriaxona sódica afectó por completo la ecología microbiana intestinal, provocando una disminución de la abundancia microbiana. Firmicutes, Proteobacteria y Epsilonbacteraeota fueron los filos predominantes en cada uno de los cuatro grupos. El tratamiento antibiótico resultó en una disminución significativa de la abundancia relativa de 2 filos bacterianos y 20 géneros bacterianos en comparación con la administración de Bacillus licheniformis después del tratamiento con ceftriaxona sódica. La suplementación con Bacillus licheniformis pudo aumentar el crecimiento de Firmicutes y Lactobacillus y favorecer la construcción de un microbioma más maduro y estable. Nivel de evidencia: Preclínico (animal/in vitro).

5.1.4 Subsalud y Microbiota Intestinal (Preclínico)

Un estudio en ratas utilizó estrés crónico y antibióticos excesivos para inducir un estado de "subsalud", y luego evaluó el efecto de B. licheniformis sobre la microbiota y los biomarcadores inflamatorios. El TNF-α en el grupo modelo no mostró diferencias significativas con respecto al grupo de control después del periodo de modelado, pero el TNF-α en el subgrupo fue significativamente más alto que en el grupo de control; el TNF-α en el grupo tratado con B. licheniformis disminuyó significativamente. Nivel de evidencia: Preclínico (modelo en roedores).

5.2 Endotoxemia y Factores de Riesgo Cardiovascular

5.2.1 Reducción de la Endotoxemia Dietética (Evidencia en Humanos)

En humanos, un estudio de suplementación probiótica de 30 días con B. licheniformis junto con otros probióticos orales a base de esporas pudo reducir la endotoxemia dietética (McFarlin et al., 2017). Este estudio de suplementación humana de 30 días con probióticos a base de esporas, incluido B. licheniformis, pudo reducir la endotoxemia dietética. Aunque la endotoxemia es el resultado de una translocación de LPS a la circulación, los estudios revelaron su vínculo con un mayor riesgo de muchas enfermedades cardiovasculares. Cabe señalar que este estudio utilizó un producto multiespecies a base de esporas y no aisló los efectos de B. licheniformis por sí solo. Nivel de evidencia: Un estudio en humanos; formulación multiespecie; no se pueden atribuir los efectos exclusivamente a B. licheniformis.

5.2.2 Triglicéridos y Perfil Lipídico

Estudios en animales demostraron la regulación de trastornos relacionados indirectamente con problemas cardiocirculatorios, como la regulación de los triglicéridos para la aterosclerosis, y se ha informado de su papel en la reducción del riesgo de ataques cardíacos, enfermedades coronarias, cardiopatías y muchas otras enfermedades cardíacas. Aunque la investigación en animales ha revelado que los microorganismos intestinales pueden influir en el riesgo de enfermedad cardíaca, no se ha observado tal relación en humanos. Nivel de evidencia: Preliminar, principalmente de modelos animales; sin beneficio cardiovascular confirmado en humanos específico para B. licheniformis.

5.3 Modulación Inmune y Resistencia a Infecciones

Un total de 23 estudios han revelado el efecto potencial de B. licheniformis sobre los parámetros inmunológicos. Se trata predominantemente de estudios en animales (aves de corral, peces, cerdos). Se demostró que este probiótico está asociado con hepatoprotección y cardioprotección, ya que muestra una reducción de la endotoxemia dietética y una modulación de la toxicidad hepática y de otras moléculas con relación directa o indirecta.

En modelos animales que implican un desafío de infección, la administración del probiótico previno significativamente la pérdida de peso inducida por la infección y el agrandamiento de órganos inmunitarios. El análisis de citocinas séricas reveló que B. licheniformis aumentó los niveles de las citocinas antiinflamatorias IL-4 e IL-10 al tiempo que redujo los niveles de las citocinas proinflamatorias IL-1β, IL-6 y TNF-α. El análisis histológico mostró que B. licheniformis preservó la morfología intestinal e inhibió la apoptosis de las células epiteliales. Nivel de evidencia: Predominantemente animal (aves de corral, porcino, peces, murino). Los datos inmunológicos en humanos son limitados.

5.4 Aplicaciones Neurológicas y Psicológicas

Se obtuvieron algunos estudios centrados en trastornos neurológicos y psicológicos, en los cuales se observó una mejora en la modulación del ácido γ-aminobutírico, el ácido glutámico y la 5-HT sérica, así como concentraciones colónicas más altas de butirato y valerato. Además, una mejor respuesta al estrés y a la ansiedad y una reducción de la norepinefrina podrían dar lugar a una terapia complementaria prometedora en el tratamiento de este tipo de trastornos. Nivel de evidencia: Preliminar; en su mayoría animal o in vitro; sin beneficio neuropsiquiátrico confirmado en humanos.

5.5 Alimentos Fermentados y Actividad Antidiabética

Una investigación de laboratorio estudió si el chungkookjang fermentado específicamente con B. licheniformis diferiría en su actividad antidiabética de las preparaciones fermentadas con otras especies de Bacillus. Las semillas de soya fermentadas tradicionalmente (chungkookjang) pueden tener una potente actividad antidiabética, dependiendo de los microorganismos ambientales y las condiciones. Se planteó la hipótesis de que una de las principales especies de Bacillus en el TFC contribuye a la actividad antidiabética y podría utilizarse para estandarizar un alimento fermentado altamente funcional. Se utilizaron estudios celulares para evaluar la acción sensibilizadora a la insulina e insulinotrópica de los chungkookjangs fermentados con varias especies de Bacillus y diferentes periodos de fermentación. Nivel de evidencia: Preliminar (basado en células); los resultados se aplican al producto alimenticio fermentado, no directamente a la suplementación oral con B. licheniformis.

5.6 Rendimiento del Crecimiento e Integridad Intestinal (Modelos Veterinarios)

Para la aplicación específica de B. licheniformis en animales y crecimiento, se encontraron un total de 55 estudios, siendo uno de los usos más relevantes de este probiótico. La mayoría de las publicaciones en animales reportaron resultados positivos en crecimiento, ganancia de masa y conversión alimenticia. Los lechones destetados que recibieron B. licheniformis mostraron un crecimiento mejorado, una diarrea posdestete reducida y un epitelio intestinal y microbiota intestinal mejorados. La suplementación con probióticos mejoró la integridad de la mucosa intestinal, evidenciada por alturas de vellosidades mayores y una mayor proporción entre la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas (duodeno y yeyuno), así como niveles más altos de ARNm y proteína de ocludina y ZO-1 en la mucosa yeyunal. Los niveles de sIgA intestinal estaban elevados en el grupo probiótico. Además, los lechones destetados a los que se les administraron probióticos tuvieron un mejor equilibrio de la microbiota del ciego, con un aumento de la abundancia de Lactobacillus y una disminución de la abundancia de Clostridium_sensu_stricto_1. Nivel de evidencia: Fuerte en modelos veterinarios/animales; no se puede extrapolar directamente a beneficios en humanos.

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6. Sistemas Corporales y Áreas de Salud

Con base en la literatura científica disponible, B. licheniformis se ha asociado con efectos en los siguientes sistemas corporales y áreas de salud:

• Sistema gastrointestinal: Función de la barrera intestinal, modulación de la microbiota, diarrea (aguda y crónica), colitis ulcerosa, disbiosis asociada a antibióticos, y terapia adyuvante para la infección por Clostridioides difficile.
• Sistema inmunológico: Respuestas inmunitarias innatas y adaptativas; modulación de citocinas pro- y antiinflamatorias (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10); regulación al alza de IgA, IgM, IgG.
• Sistema cardiovascular/metabólico: Reducción de la endotoxemia dietética (un factor de riesgo cardiovascular); evidencia preliminar de modulación del perfil lipídico (triglicéridos) en estudios con animales.
• Sistema neurológico: Evidencia animal preliminar de influencia sobre los niveles de neurotransmisores (GABA, serotonina, norepinefrina) a través del eje intestino-cerebro.
• Hígado: Asociaciones hepatoprotectoras reportadas en modelos animales mediante la reducción de la endotoxemia dietética.
• Metabólico (antidiabético): Evidencia preliminar basada en células proveniente de estudios de alimentos fermentados.

La ingesta de B. licheniformis se ha relacionado con efectos de modulación de la microbiota intestinal, actividad antimicrobiana, promoción del crecimiento, efectos antiinflamatorios e inmunoestimulantes, promoción de la regulación del perfil lipídico, aumento de neurotransmisores y reducción del estrés, entre otros.

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7. Formas de Dosificación y Dosis Reportadas en Estudios

Las dosis utilizadas en los estudios varían considerablemente según el tipo de formulación, la especie estudiada y el objetivo clínico. Las siguientes se reportan directamente de las publicaciones fuente:

• Ensayo adyuvante en humanos para ICD (Corea): Se administraron 250 mg de B. licheniformis tres veces al día durante cinco días.
• Estudio de suplementación animal (peces): Se alimentó a Oreochromis mossambicus con Bacillus licheniformis Dahb1 dietético a razón de 10⁷ UFC g⁻¹ durante 8 semanas.
• Estudio en animales (lechones destetados): Se alimentó a 108 lechones destetados con una dieta base suplementada con probiótico a 1000 g/t de B. licheniformis durante un ensayo de 14 días.
• Estudio de subsalud en ratas: Se preparó B. licheniformis en una suspensión bacteriana de 1 × 10⁸ UFC/mL para administración oral en ratas.
• Estudio de seguridad toxicológica de 90 días en roedores: Un estudio de toxicidad oral subcrónica de 90 días utilizó 2 dosis (1,1 × 10¹⁰ y 1,1 × 10¹¹ unidades formadoras de colonias [UFC]/kg de peso corporal, respectivamente).

El uso de Bacillus licheniformis como probiótico ha aumentado significativamente en los últimos años. Los informes publicados demuestran que proporciona múltiples beneficios para la salud. Aunque ya existen estudios en humanos y se comercializa, todavía se utiliza principalmente en la industria veterinaria. No se ha establecido un consenso sobre la dosis humana por parte de ninguna autoridad regulatoria.

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8. Consideraciones de Seguridad

8.1 Clasificación Regulatoria (EFSA QPS)

Esta especie es considerada por la EFSA apta para el enfoque de presunción cualificada de seguridad (QPS) en la evaluación de seguridad, lo que requiere que se establezca la identidad de la cepa y que se demuestre que no es toxigénica y que no muestra resistencia adquirida a antibióticos relevantes. La especie B. licheniformis está incluida en la lista de organismos a los que se puede aplicar la presunción cualificada de seguridad (QPS), siempre que se verifique la ausencia de genes de resistencia antimicrobiana (RAM) adquirida y de actividad toxigénica en la cepa específica utilizada. La calificación QPS es a nivel de cepa y condicional; no constituye una aprobación general para todas las cepas de B. licheniformis sin verificación.

B. licheniformis puede añadirse intencionalmente a alimentos o piensos en la Unión Europea con base en la calificación de la especie por parte de la EFSA como agente biológico seguro, y la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) permite el uso de cepas genéticamente modificadas de esta especie para la producción de enzimas.

8.2 Toxicología Preclínica

Se realizó una evaluación de seguridad toxicológica in vivo de Bacillus licheniformis Me1, un aislado nativo de la leche. Un estudio de toxicidad aguda en ratas albinas Wistar macho no demostró enfermedad ni mortalidad relacionadas con el tratamiento. Un estudio de toxicidad oral subcrónica de 90 días utilizando 2 dosis (1,1 × 10¹⁰ y 1,1 × 10¹¹ UFC/kg de peso corporal, respectivamente) no mostró enfermedad ni mortalidad dependientes de la dosis. Además, no se encontraron diferencias significativas en los análisis bioquímicos y hematológicos séricos ni cambios histopatológicos en órganos o tejidos en comparación con los grupos de control. Se determinó que el nivel sin efecto adverso observado (NOAEL) era superior a 1,1 × 10¹¹ UFC/kg de peso corporal. El ensayo de micronúcleos in vivo en ratones no reveló ningún signo de efecto genotóxico en ninguna de las dosis probadas. Además, las pruebas de irritación dérmica y ocular aguda realizadas en conejos no mostraron edema ni eritema, ni lesiones oculares.

8.3 Infecciones Oportunistas en Individuos Susceptibles

Una preocupación sobre la aplicación de Bacillus en productos alimenticios es que ciertas cepas de Bacillus pueden causar infecciones oportunistas. Hay varios reportes en la literatura de infecciones humanas con B. licheniformis; sin embargo, estas ocurrieron en individuos inmunosuprimidos o después de un traumatismo.

Se han documentado casos de infección del torrente sanguíneo. Bacillus licheniformis es un bacilo Gram positivo, anaerobio facultativo, endógeno y formador de esporas. Está incluido en una preparación probiótica de uso común en la práctica clínica y generalmente es seguro para la administración oral. Se reportaron dos casos de infección del torrente sanguíneo resultantes del uso de preparaciones probióticas de B. licheniformis para el sangrado gastrointestinal. Los resultados sugieren que B. licheniformis debe usarse con precaución en personas inmunocomprometidas y que sufren daños graves en la barrera de la mucosa intestinal.

La presencia de B. licheniformis en niveles altos (>5 log UFC/mL) en los alimentos puede representar un riesgo para la salud humana.

8.4 Resistencia Antibiótica Intrínseca

Se evaluaron las susceptibilidades antibióticas y las características de 94 cepas de Bacillus licheniformis aisladas de alimentos tradicionales coreanos de soya fermentada. Las pruebas de concentración inhibitoria mínima revelaron que todas las cepas eran susceptibles a gentamicina, kanamicina, tetraciclina y vancomicina, y que las resistencias antibióticas se expresaban de manera específica según la cepa. Las resistencias de B. licheniformis al cloranfenicol y a la estreptomicina se establecieron como características intrínsecas.

El riesgo de genes de resistencia antibiótica transferibles es una preocupación reconocida para todas las bacterias probióticas. La probabilidad de la presencia de genes de resistencia antibiótica transmisibles en los candidatos probióticos debe considerarse en cualquier aplicación probiótica. Por lo tanto, el uso de estas bacterias formadoras de esporas como suplementos dietéticos, alimentos funcionales y para su incorporación en productos farmacéuticos requiere una evaluación cuidadosa de la seguridad utilizando modelos adecuados.

8.5 Confusión Debido a la Identificación Taxonómica Errónea

Una preocupación de seguridad específica particular de B. licheniformis involucra su relación con B. paralicheniformis, una especie estrechamente relacionada que produce bacitracina y que fue formalmente separada como una especie distinta en 2015. B. paralicheniformis, clasificada en 2015 como una nueva especie, está estrechamente relacionada con B. licheniformis dentro del género Bacillus. Entre las pocas diferencias entre las dos especies, es notable la capacidad de B. paralicheniformis para producir bacitracina, fengicina y un lantipéptido. La bacitracina se considera un antimicrobiano de importancia médica y se ha demostrado previamente que induce resistencia cruzada a la colistina. Esto genera preocupación de que estudios históricos y productos comerciales de B. licheniformis pudieran haber involucrado inadvertidamente a B. paralicheniformis, con perfiles de seguridad y resistencia diferentes.

8.6 Riesgo de Enfermedad Transmitida por Alimentos

Bacillus licheniformis es una bacteria Gram positiva asociada con enfermedades transmitidas por alimentos e infecciones oportunistas en individuos inmunocomprometidos, lo que resulta en cargas económicas y de salud significativas. Su presencia en alimentos en concentraciones elevadas, particularmente en productos lácteos o alimentos procesados contaminados, es monitoreada por las autoridades de seguridad alimentaria como parte de la vigilancia más amplia de bacterias formadoras de esporas.

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9. Evaluación General de la Evidencia

La mayor parte, el 70%, de los estudios publicados sobre los beneficios para la salud de B. licheniformis se han publicado desde 2016 hasta la fecha. Por lo tanto, la mayor parte de la base de investigación es reciente, y el campo todavía está desarrollando una base de evidencia clínica. El uso de Bacillus licheniformis como probiótico ha aumentado significativamente en los últimos años. Los informes publicados demuestran que proporciona múltiples beneficios para la salud. Aunque ya existen estudios en humanos y se comercializa, todavía se utiliza principalmente en la industria veterinaria.

La evidencia clínica en humanos es actualmente limitada. Los datos humanos más relevantes incluyen un ensayo controlado aleatorizado en pacientes con ICD (multicéntrico, Corea) y un estudio abierto o controlado de 30 días sobre la reducción de la endotoxemia dietética. La abrumadora mayoría de la evidencia publicada corresponde a especies de animales agrícolas (aves de corral, cerdos, peces), donde la base de evidencia es considerablemente más extensa. Sus beneficios podrían extrapolarse a los humanos en el futuro, pero los ensayos controlados aleatorizados rigurosos y con poder estadístico adecuado en poblaciones humanas siguen siendo escasos. Se recomienda precaución al interpretar los hallazgos en animales o in vitro como evidencia de beneficio clínico en humanos.

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