Comprendere la diversità alfa

Il microbioma intestinale umano è composto da miliardi di microrganismi che insieme formano un ecosistema estremamente complesso. Un termine che appare frequentemente nella ricerca sul microbioma è diversità alfa. Questo si riferisce alla diversità batterica all'interno del tuo microbioma, in altre parole, a quanti diversi microrganismi sono presenti nel tuo intestino e a quanto siano distribuiti uniformemente.

Nella scienza moderna del microbioma, la diversità alfa è considerata uno dei marcatori più importanti per la stabilità e la resilienza del microbioma intestinale. Gli studi suggeriscono che una ridotta diversità batterica è spesso associata a cambiamenti nella flora intestinale, agli stili di vita occidentali, all'esposizione agli antibiotici e a varie condizioni legate alla salute¹.

Ma cosa significa esattamente la diversità batterica? E perché gli scienziati di tutto il mondo vi sono sempre più interessati?

Cosa significa diversità alfa?

La diversità alfa descrive la diversità dei microrganismi all'interno di un singolo campione, in questo caso, il tuo microbioma intestinale.

Due fattori principali giocano un ruolo:

• Quanti diversi microrganismi sono presenti

• Quanto uniformemente questi microrganismi sono distribuiti

Un microbioma intestinale contenente molte specie batteriche diverse è generalmente considerato più diversificato di uno dominato da solo pochi gruppi.

Puoi pensarci come a un ecosistema forestale:

Una foresta con molte piante, insetti e animali diversi è solitamente considerata più stabile di un ecosistema con solo poche specie. I ricercatori ora applicano un concetto simile al microbioma umano.

Ciò che lo rende particolarmente affascinante:

Il microbioma intestinale contiene collettivamente milioni di geni microbici, significativamente più informazioni genetiche rispetto al genoma umano stesso².

Perché la diversità batterica è importante?

Un'elevata diversità batterica è spesso associata a un ecosistema microbico più stabile. Gli scienziati si riferiscono spesso a questo come "resilienza" microbica: la capacità del microbioma di rispondere agli stressor e riprendersi in seguito³.

Questi stressor possono includere:

• Antibiotici

• Infezioni

• Stress

• Privazione del sonno

• Maggiori cambiamenti dietetici

• Processi infiammatori

Diversi microrganismi svolgono diverse funzioni all'interno dell'intestino. Alcuni producono acidi grassi a catena corta come il butirrato, mentre altri aiutano a scomporre le fibre alimentari o interagiscono con il sistema immunitario⁴.

Quando la diversità diminuisce, l'equilibrio all'interno di questa rete microbica può cambiare.

Tuttavia, è importante capire:

Un'elevata diversità alfa non significa automaticamente "sano", e una minore diversità non indica automaticamente una malattia. Il microbioma è altamente individuale e deve essere sempre interpretato all'interno di un contesto biologico più ampio.

Perché la diversità batterica sta diminuendo in molte persone?

Molti ricercatori ora ritengono che il moderno stile di vita occidentale influenzi il microbioma più fortemente di quanto si pensasse in precedenza⁵.

Gli studi mostrano che le persone che vivono nei paesi industrializzati hanno spesso una minore diversità microbica rispetto alle popolazioni che vivono tradizionalmente⁶.

Alcuni scienziati descrivono già questo come una possibile "perdita di diversità del microbioma" nelle società occidentali.

Particolarmente interessante:

Il microbioma risponde in modo sorprendentemente dinamico ai fattori legati allo stile di vita. Anche solo pochi giorni di consumo di cibi altamente trasformati o a basso contenuto di fibre possono portare a cambiamenti misurabili nella composizione batterica⁷.

Quale ruolo svolge la fibra?

La fibra alimentare è considerata uno dei fattori più importanti che influenzano molti batteri intestinali. Numerosi microrganismi usano la fibra come fonte di cibo e la fermentano.

Questo processo produce acidi grassi a catena corta come:

• Butirrato

• Acetato

• Propionato

Questi sottoprodotti metabolici sono studiati intensamente in relazione alla funzione della barriera intestinale, alla regolazione immunitaria e alla stabilità microbica⁸.

In particolare, i cosiddetti batteri produttori di butirrato sono un focus principale della moderna ricerca sul microbioma, tra cui:

• Faecalibacterium prausnitzii

• Roseburia

• Eubacterium rectale

Molti di questi microrganismi traggono beneficio da una dieta ricca di fibre⁹.

Antibiotici e diversità alfa

Uno dei fattori più forti noti che influenza la diversità batterica è l'esposizione agli antibiotici.

Gli antibiotici possono influenzare non solo i batteri nocivi, ma anche ampie parti del microbioma intestinale naturale. Gli studi mostrano che la diversità alfa può essere significativamente ridotta dopo l'uso di antibiotici¹⁰.

La velocità con cui il microbioma si riprende varia notevolmente tra gli individui.

Alcuni gruppi batterici si rigenerano relativamente rapidamente, mentre altri possono richiedere settimane o persino mesi e alcuni cambiamenti potrebbero persistere a lungo termine¹¹.

Questa è una delle ragioni per cui il concetto di resilienza microbica sta diventando sempre più importante nella ricerca sul microbioma.

Cosa dice la ricerca sulla diversità alfa?

La moderna ricerca sul microbioma indaga la diversità batterica in molti campi diversi, tra cui:

• Sindrome dell'intestino irritabile (IBS)

• Funzione della barriera intestinale e "intestino permeabile"

• Salute metabolica

• Processi infiammatori

• L'asse intestino-cervello

• Nutrizione e stile di vita

È importante notare che i ricercatori non classificano più semplicemente i batteri come "buoni" o "cattivi". Invece, si concentrano sempre più sull'intero ecosistema microbico e sulla sua stabilità funzionale¹².

Le moderne tecnologie di sequenziamento shotgun ora forniscono intuizioni significativamente più profonde sulla diversità batterica e sulla composizione microbica rispetto ai metodi più vecchi¹³.

Come viene analizzata la diversità alfa?

Le moderne analisi del microbioma utilizzano tecnologie di sequenziamento basate sul DNA per visualizzare la diversità microbica nell'intestino.

In Bactera, utilizziamo una tecnologia avanzata di sequenziamento shotgun. A differenza dei metodi tradizionali 16S, il sequenziamento shotgun non analizza solo regioni marcatori batteriche selezionate, ma esamina invece ampie porzioni del DNA microbico totale. Ciò consente il rilevamento di molti più microrganismi e modelli microbici¹⁴.

Con il nostro approccio Microbiome 360°, analizziamo:

• Diversità batterica

• Composizione microbica

• Funghi e virus

• Potenziali microbici funzionali

• Geni di resistenza agli antibiotici

Conclusione

La diversità alfa è ora considerata uno dei concetti centrali nella moderna ricerca sul microbioma. Descrive la diversità batterica del tuo microbioma intestinale e può fornire intuizioni su quanto questo complesso ecosistema sia stabile e resiliente.

Dieta, antibiotici, stress, sonno e fattori legati allo stile di vita possono influenzare la diversità batterica, spesso più velocemente di quanto molte persone si rendano conto.

Allo stesso tempo, la ricerca mostra sempre più:

Il microbioma non consiste in batteri "buoni" o "cattivi" isolati, ma piuttosto in una rete altamente complessa di microrganismi che insieme plasmano il tuo ecosistema microbico.

Questo è esattamente il motivo per cui l'analisi moderna ad alta risoluzione del microbioma sta diventando sempre più importante. Curioso di sapere come appare la tua diversità? Scopri come funziona l'analisi della flora intestinale.

Riferimenti scientifici

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.