Formulaciones antimicrobianas basadas en exometabolitos de bacterias ácido-lácticas como una estrategia multiblanco contra Escherichia coli multirresistente a fármacos

Abstract

Antecedentes/Objetivos: El incremento global de infecciones bacterianas multirresistentes (MDR) pone de manifiesto la necesidad urgente de alternativas antimicrobianas eficaces y sostenibles. Este estudio investiga la actividad antimicrobiana de formulaciones basadas en exometabolitos (ExAFs), derivadas de sobrenadantes libres de células (CFS) de bacterias ácido-lácticas (BAL) nativas, aplicadas de forma individual o en combinación, contra la cepa de Escherichia coli MDR L1PEag1. Métodos: Catorce ExAFs fueron evaluadas en cuanto a su actividad inhibitoria mediante ensayos de tiempo–muerte (time–kill), y el daño estructural en las células bacterianas fue analizado mediante microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM/TEM). La formulación más potente fue caracterizada adicionalmente mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC–MS/MS), empleando un enfoque de adquisición secuencial por ventanas de todos los espectros de masas de iones fragmento teóricos (SWATH) para el perfilado metabolómico no dirigido. Resultados: Entre las formulaciones evaluadas, E10, compuesta por CFS de Weissella cibaria UTNGt21O, mostró la mayor actividad inhibitoria (zona de inhibición: 17,12 ± 0,22 mm), seguida de E1 (CFS de Lactiplantibacillus plantarum Gt28L y Lactiplantibacillus plantarum Gt2, 3:1 v/v) y E2 (CFS de Gt28L + EPS de Gt2, 3:1 v/v). Los ensayos de tiempo–muerte demostraron una actividad bactericida rápida y dependiente de la dosis: E1 y E10 lograron una reducción >98 % en los recuentos viables en 2–3 h a 1× CMI, mientras que E2 mantuvo una inhibición del 98,24 % durante 18 h a 0,25× CMI. Los análisis por SEM y TEM revelaron un daño ultraestructural significativo, incluyendo disrupción de la membrana, condensación citoplasmática y desintegración intracelular, lo cual es consistente con un mecanismo de acción dirigido a la membrana. El perfil metabolómico de E10 identificó 22 metabolitos bioactivos, incluyendo lincomicina, el péptido rico en prolina Val–Leu–Pro–Val–Pro–Gln, múltiples flavonoides y loperamida. Varios compuestos mostraron similitud estructural con péptidos sintetizados ribosomalmente y modificados postraduccionalmente (RiPPs), incluyendo lantipéptidos y lasopéptidos, lo que sugiere un mecanismo antimicrobiano multifacético. Conclusiones: Estos hallazgos posicionan a las ExAFs, particularmente E10, como candidatos antimicrobianos prometedores, ricos en péptidos y de origen biológico, para aplicaciones en seguridad alimentaria o terapéuticas. La coocurrencia de análogos de RiPPs y metabolitos secundarios en la formulación sugiere el potencial de efectos bactericidas complementarios o multimodales, posicionando estos compuestos como alternativas ecológicas prometedoras para combatir patógenos multirresistentes.