Can extracellular particles from different Bacillus spp. strains contribute to the inhibition and synergistic effect against Salmonella Heidelberg strains isolated from poultry?
Publicado: 15/01/2026 - 10:42
Última modificação: 15/01/2026 - 10:42
Convidamos a todos para a Defesa da Dissertação de Mestrado da discente do nosso programa, Isabelle Ezequiel Pedrosa.
A defesa pública ocorrerá no dia 26/01/2026 às 11h:00 no formato híbrido, presencial no Anfiteatro do Hospital Veterinário/UFU e online com acesso através do link:
https://meet.google.com/uuy-kqvs-vq
Será apresentado o trabalho com título: Can extracellular particles from different Bacillus spp. strains contribute to the inhibition and synergistic effect against Salmonella Heidelberg strains isolated from poultry?
Resumo: O papel das partículas extracelulares (EPs) na comunicação bacteriana e na patogênese tem recebido atenção crescente, embora estudos relacionados a cepas probióticas ainda sejam escassos. Este estudo avaliou os efeitos inibitórios dependentes da cepa e as interações sinérgicas das EPs produzidas por Bacillus cereus (BC), Bacillus subtilis (BS) e Bacillus licheniformis (BL) contra Salmonella Heidelberg (SH). As cepas de Bacillus foram cultivadas individualmente e em combinação, seus sobrenadantes livres de células (CFS) foram coletados, e as EPs foram separadas da fração solúvel em água e não particulada (WS-NP) por meio de ultracentrifugação e ultrafiltração. As EPs foram caracterizadas quanto ao teor proteico, concentração de partículas e distribuição de tamanho, e análises metabolômicas foram realizadas para avaliar assinaturas metabólicas específicas das cepas e de suas combinações. Por fim, a atividade antimicrobiana contra Salmonella Heidelberg (SH) foi avaliada. As EPs apresentaram heterogeneidade pronunciada, com diâmetros variando de 142,3 a 367,4 nm e rendimentos superiores a 10¹⁰ partículas/mL. A microscopia eletrônica de transmissão confirmou a coexistência de subpopulações de partículas vesiculares e não vesiculares. Funcionalmente, as EPs exibiram atividade antimicrobiana dependente da cepa e da combinação. As combinações duplas de EPs (BL+BS e BL+BC) apresentaram fortes efeitos sinérgicos contra SH13, alcançando até 99% de inibição do crescimento, enquanto a combinação das três cepas mostrou eficácia reduzida. Todos os tratamentos com EPs reduziram SH18 em aproximadamente 2 log CFU/mL, enquanto a inibição de SH06 foi mais limitada (~1 log CFU/mL). A análise metabolômica identificou 61 metabólitos, dos quais 23 foram diferencialmente expressos entre os grupos. Grande parte dos metabólitos foi especialmente associada à atividade antimicrobiana e ao quorum sensing, e foi observado que algumas combinações de cepas de Bacillus mostraram expressão de metabólitos não expressos nas cepas isoladas, fornecendo insights sobre a base metabólica das interações mediadas por EPs. Esses achados evidenciam, de maneira geral, a inibição de SH mediada por EPs de forma dependente das cepas probiótica e patogênica, destacando o papel essencial das
EPs na supressão bacteriana e a complexa interação entre compostos ativos, que podem resultar em efeitos inibitórios e sinergia na inibição dos patógenos.
Palavras-chave: bactérias probióticas, sinergismo, antimicrobiano, cepa-dependente, vesículas extracelulares.
Abstract: The role of extracellular particles (EPs) in bacterial communication and pathogenesis has gained increasing attention, although studies related to probiotic strains remain scarce. This study evaluated the strain-dependent inhibitory and synergistic effects of EPs produced by Bacillus cereus (BC), Bacillus subtilis (BS), and Bacillus licheniformis (BL) against Salmonella Heidelberg (SH). Bacillus strains were cultured individually and in combination, their cell-free supernatants (CFS) were collected, and EPs were separated from the water-soluble, non-particulate (WS-NP) fraction using ultracentrifugation and ultrafiltration. EPs were characterized in terms of protein content, particle concentration, and size distribution, and metabolomic profiling was performed to assess strain- and combination-specific metabolic signatures. Finally, antimicrobial activity against SH was assessed. The EPs exhibited pronounced heterogeneity, with particle diameters ranging from 142.3 to 367.4 nm and high yields exceeding 10¹⁰ particles/mL. Transmission electron microscopy confirmed the coexistence of vesicular and non-vesicular particle subpopulations. Functionally, dual EP combinations (BL+BS and BL+BC) showed synergistic effects against SH13, achieving up to 99% growth inhibition. All EPs treatments reduced SH18 by approximately 2 log CFU/mL, while inhibition of SH06 was more limited (~1 log CFU/mL). Metabolomic profiling identified 61 metabolites, 23 of which were differentially expressed among groups, particularly with antimicrobial and quorum sensing activity, providing insight into the metabolic basis underlying EP-mediated interactions. Overall, these findings demonstrate strain-dependent EP-mediated inhibition of SH and their synergistic effects, highlighting the critical role of probiotic bacteria EPs in inhibition and the contribution of their active components to this proces.
Keywords: probiotic bacteria, synergism, antimicrobial, strain-dependent, pathogen inhibition.