Comprender la diversidad alfa

El microbioma intestinal humano está compuesto por miles de millones de microorganismos que, en conjunto, forman un ecosistema sumamente complejo. Un término que aparece con frecuencia en la investigación sobre el microbioma es la diversidad alfa. Este término se refiere a la diversidad bacteriana de su microbioma; en otras palabras, a cuántos microorganismos diferentes hay en su intestino y con qué uniformidad se distribuyen.

En la ciencia moderna del microbioma, la diversidad alfa se considera uno de los indicadores más importantes de la estabilidad y la resiliencia del microbioma intestinal. Los estudios sugieren que la reducción de la diversidad bacteriana suele asociarse con cambios en la flora intestinal, los patrones de estilo de vida occidental, la exposición a antibióticos y diversas afecciones relacionadas con la salud¹.

Pero ¿qué significa exactamente la diversidad bacteriana? ¿Y por qué los científicos de todo el mundo muestran cada vez más interés en ella?

¿Qué significa la diversidad alfa?

La diversidad alfa describe la diversidad de microorganismos en una única muestra, en este caso, su microbioma intestinal.

Intervienen dos factores principales:

• Cuántos microorganismos diferentes hay

• Con qué uniformidad se distribuyen estos microorganismos

Por lo general, se considera que un microbioma intestinal que contiene muchas especies bacterianas diferentes es más diverso que uno dominado por solo unos pocos grupos.

Puede pensar en ello como en un ecosistema forestal:

Por lo general, se considera que un bosque con muchas plantas, insectos y animales diferentes es más estable que un ecosistema con solo unas pocas especies. Actualmente, los investigadores aplican un concepto similar al microbioma humano.

Lo que hace que esto sea especialmente fascinante:

El microbioma intestinal contiene en conjunto millones de genes microbianos, una cantidad de información genética significativamente mayor que la del propio genoma humano².

¿Por qué es importante la diversidad bacteriana?

Una elevada diversidad bacteriana suele asociarse con un ecosistema microbiano más estable. Los científicos suelen denominar esto «resiliencia» microbiana: la capacidad del microbioma para responder a los factores estresantes y recuperarse después³.

Estos factores estresantes pueden incluir:

• Antibióticos

• Infecciones

• Estrés

• Privación de sueño

• Cambios importantes en la dieta

• Procesos inflamatorios

Diferentes microorganismos desempeñan distintas funciones en el intestino. Algunos producen ácidos grasos de cadena corta, como el butirato, mientras que otros ayudan a descomponer la fibra dietética o interactúan con el sistema inmunitario⁴.

Cuando la diversidad disminuye, el equilibrio de esta red microbiana puede alterarse.

Sin embargo, es importante entender lo siguiente:

Una elevada diversidad alfa no significa automáticamente que sea «saludable», y una menor diversidad no indica automáticamente una enfermedad. El microbioma es muy individual y siempre debe interpretarse en un contexto biológico más amplio.

¿Por qué está disminuyendo la diversidad bacteriana en muchas personas?

Muchos investigadores creen ahora que el estilo de vida occidental moderno afecta al microbioma con mayor intensidad de lo que se suponía anteriormente⁵.

Los estudios muestran que las personas que viven en países industrializados suelen tener una menor diversidad microbiana en comparación con las poblaciones que mantienen un estilo de vida tradicional⁶.

Algunos científicos ya describen esto como una posible «pérdida de diversidad del microbioma» en las sociedades occidentales.

Resulta especialmente interesante:

El microbioma responde de forma sorprendentemente dinámica a los factores del estilo de vida. Incluso solo unos días de consumo de alimentos altamente procesados o bajos en fibra pueden provocar cambios medibles en la composición bacteriana⁷.

¿Qué papel desempeña la fibra?

La fibra dietética se considera uno de los factores que más influyen en muchas bacterias intestinales. Numerosos microorganismos utilizan la fibra como fuente de alimento y la fermentan.

Este proceso produce ácidos grasos de cadena corta, como:

• Butirato

• Acetato

• Propionato

Estos subproductos metabólicos se estudian intensamente en relación con la función de la barrera intestinal, la regulación inmunitaria y la estabilidad microbiana⁸.

En particular, las llamadas bacterias productoras de butirato son un foco principal de la investigación moderna sobre el microbioma, entre ellas:

• Faecalibacterium prausnitzii

• Roseburia

• Eubacterium rectale

Muchos de estos microorganismos se benefician de una dieta rica en fibra⁹.

Antibióticos y diversidad alfa

Uno de los factores conocidos que más influyen en la diversidad bacteriana es la exposición a antibióticos.

Los antibióticos pueden afectar no solo a las bacterias dañinas, sino también a gran parte del microbioma intestinal natural. Los estudios muestran que la diversidad alfa puede reducirse significativamente tras el uso de antibióticos¹⁰.

La rapidez con la que el microbioma se recupera varía enormemente entre las personas.

Algunos grupos bacterianos se regeneran relativamente rápido, mientras que otros pueden requerir semanas o incluso meses, y algunos cambios podrían persistir a largo plazo¹¹.

Esta es una de las razones por las que el concepto de resiliencia microbiana es cada vez más importante en la investigación del microbioma.

¿Qué dice la investigación sobre la diversidad alfa?

La investigación moderna del microbioma investiga la diversidad bacteriana en muchas áreas diferentes, entre ellas:

• Síndrome del intestino irritable (SII)

• Función de la barrera intestinal y «intestino permeable»

• Salud metabólica

• Procesos inflamatorios

• El eje intestino-cerebro

• Nutrición y estilo de vida

Es importante destacar que los investigadores ya no se limitan a clasificar las bacterias como «buenas» o «malas». En cambio, se centran cada vez más en el ecosistema microbiano en su conjunto y en su estabilidad funcional¹².

Las modernas tecnologías de secuenciación shotgun ahora proporcionan información significativamente más profunda sobre la diversidad bacteriana y la composición microbiana que los métodos anteriores¹³.

¿Cómo se analiza la diversidad alfa?

Los análisis modernos del microbioma utilizan tecnologías de secuenciación basadas en ADN para visualizar la diversidad microbiana en el intestino.

En Bactera utilizamos una tecnología avanzada de secuenciación shotgun. A diferencia de los métodos tradicionales de 16S, la secuenciación shotgun no analiza únicamente regiones marcadoras bacterianas seleccionadas, sino que examina grandes porciones del ADN microbiano total. Esto permite detectar muchos más microorganismos y patrones microbianos¹⁴.

Con nuestro enfoque Microbiome 360°, analizamos:

• Diversidad bacteriana

• Composición microbiana

• Hongos y virus

• Potencialidades microbianas funcionales

• Genes de resistencia a antibióticos

Conclusión

La diversidad alfa se considera ahora uno de los conceptos centrales de la investigación moderna del microbioma. Describe la diversidad bacteriana de su microbioma intestinal y puede aportar información sobre la estabilidad y la resiliencia de este complejo ecosistema.

La dieta, los antibióticos, el estrés, el sueño y los factores del estilo de vida pueden influir en la diversidad bacteriana, a menudo más rápido de lo que muchas personas se dan cuenta.

Al mismo tiempo, la investigación muestra cada vez más que:

El microbioma no está compuesto por bacterias «buenas» o «malas» aisladas, sino por una red sumamente compleja de microorganismos que, en conjunto, dan forma a su ecosistema microbiano.

Precisamente por eso el análisis moderno y de alta resolución del microbioma es cada vez más importante. ¿Tiene curiosidad por saber cómo es su propia diversidad? Descubra cómo funciona el análisis de la flora intestinal.

Referencias científicas

1. Wilmanski T, Diener C, Rappaport N, et al. Gut microbiome pattern reflects healthy ageing and predicts survival in humans. Nature Metabolism. 2021;3:274–286.

2. Almeida A, Nayfach S, Boland M, et al. A unified catalog of 204,938 reference genomes from the human gut microbiome. Nature Biotechnology. 2021;39:105–114.

3. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, et al. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature. 2022 update review.

4. Fan Y, Pedersen O. Gut microbiota in human metabolic health and disease. Nature Reviews Microbiology. 2021;19:55–71.

5. Gacesa R, Kurilshikov A, Vich Vila A, et al. Environmental factors shaping the gut microbiome in a Dutch population. Nature. 2022;604:732–739.

6. Sonnenburg ED, Sonnenburg JL. The ancestral and industrialized gut microbiota and implications for human health. Nature Reviews Microbiology. 2021;19:383–394.

7. Asnicar F, Berry SE, Valdes AM, et al. Microbiome connections with host metabolism and habitual diet from 1,098 deeply phenotyped individuals. Nature Medicine. 2021;27:321–332.

8. De Filippo C, Pasolli E, Ercolini D. The Mediterranean diet and human gut microbiome: nutritional interventions for improving host health. Gut Microbes. 2022;14(1):2045048.

9. Makki K, Deehan EC, Walter J, et al. The impact of dietary fiber on gut microbiota in host health and disease. Cell Host & Microbe. 2023;31(2):204–223.

10. Dethlefsen L, Relman DA. Incomplete recovery and individualized responses of the human distal gut microbiota to repeated antibiotic perturbation. Updated microbiome analyses 2021.

11. Palleja A, Mikkelsen KH, Forslund SK, et al. Recovery of gut microbiota after antibiotics depends on host and environmental factors. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2021.

12. Cryan JF, O’Riordan KJ, Cowan CSM, et al. The microbiota-gut-brain axis. Physiological Reviews. 2023;103:1485–1564.

13. Quince C, Walker AW, Simpson JT, et al. Shotgun metagenomics, from sampling to analysis. Nature Biotechnology. 2021 update review.

14. Knight R, Vrbanac A, Taylor BC, et al. Best practices for analysing microbiomes. Nature Reviews Microbiology. 2022;20:483–496.