Domande e risposte ecologia del microbiota umano

Microbiota e microbioma

Il microbiota è l'insieme di tutti i microrganismi che vivono in uno specifico habitat. Esistono diversi tipi di microbiota: orale, cutaneo, vaginale ecc. Il microbioma ha due definizioni: una più ristretta che è l'insieme dei geni e genomi dei membri del microbiota e l'altra che è un intero habitat dove vivono i microrganismi (mo) e comprende mo, genomi e ambiente.

Read e OTU

Le read sono generate dal sequenziamento e corrispondono a un frammento di DNA sequenziato. Per attribuire un significato tassonomico, le read aventi similarità del 97% sono raggruppate in OTU. L'OTU è un'unità tassonomica fittizia creata per fini pratici raggruppando sequenze di gene 16S RNA (read) usando una soglia di similarità del 97%. Il pacchetto di read si chiama OTU. Le OTU raggruppano microrganismi appartenenti allo stesso genere.

Biodiversità

La biodiversità è costituita da richness che è il numero di unità tassonomiche presenti in un habitat, eveness che misura la distribuzione delle abbondanze delle unità tassonomiche (quanto sono vicine in quantità le varie unità tassonomiche), e l'abbondanza relativa che misura il numero di ciascuna unità tassonomica rispetto al numero totale.

Alfa diversità

Alfa diversità serve per calcolare la diversità intracampione ed è descritta attraverso degli indici calcolati considerando richness, eveness e curve di rarefazione. Una bassa alfa diversità significa basse richness e eveness, e nel microbiota intestinale un valore basso è tipico di stati patologici.

Curve di rarefazione

Le curve di rarefazione rappresentano il numero di unità tassonomiche diverse in funzione del numero di individui. Le curve crescono rapidamente all'inizio, poi raggiungono un plateau quando rimangono specie più rare da campionare. Le curve di rarefazione permettono di capire se il sequenziamento è adeguato per descrivere l'ecosistema che si sta studiando, quindi ciò dipende dal numero di read generate.

Beta diversità

Beta diversità serve per calcolare la diversità inter-campione e descrive le differenze esistenti nella composizione tassonomica di due ecosistemi.

Ridondanza funzionale

La ridondanza funzionale è collegata al concetto di stabilità funzionale e significa che batteri diversi svolgono le stesse funzioni. La grossa variabilità a livello tassonomico non si riscontra anche nelle funzioni, quindi è collegata al concetto di stabilità funzionale: bisogna perdere un maggior numero di taxa affinché venga alterata la funzionalità dell'ecosistema (si ha un mantenimento delle funzioni nonostante le perturbazioni).

Community state

I community state sono stati di equilibrio stabili che subiscono fluttuazioni e perturbazioni nel tempo (in equilibrio dinamico) e definiscono l'ecosystem service. Un community state è caratterizzato da resilienza e resistenza.

Ecosystem service, resistenza, resilienza

Resistenza indica quando un ecosistema microbico durante una perturbazione non cambia il suo stato di equilibrio. Resilienza indica quando un ecosistema microbico durante una perturbazione muta ma poi è capace di tornare nello stato di equilibrio iniziale. L'ecosystem service è un rapporto mutualistico tra microbiota e ospite e rappresenta tutte le funzioni che la comunità microbica può fare per il suo ospite e viceversa.

Disbiosi

Disbiosi descrive uno stato della comunità microbica che porta alla perdita di equilibrio tra ospite e microbiota. La disbiosi si verifica quando il microbiota contribuisce alla manifestazione di una malattia, e deve esserci un nesso causale dimostrato tra presenza di mo e patologia.

Microbiota cutaneo

I parametri di diversità della cute variano a seconda della regione cutanea considerata. Mediamente, l'alfa diversità della cute di un singolo soggetto (non cumulativa) non è alta (molto minore rispetto a cavità orale e intestino). In certe aree, i batteri presenti sono molto diversi da persona a persona, quindi la diversità cumulativa (sommando i batteri di più persone diverse) è alta. Esso ha anche una elevata beta diversità per l'elevata variabilità interpersonale. Inoltre, ha una bassa Spearman correlation perché i mo cambiano nel tempo. Nelle aree sebacee è presente Propionibacterium, mentre in quelle umide Cornyebacterium e Staphilococcus, e la comunità fungina in tutti i siti del corpo è Malassezia.

Microbiota vaginale

Il microbiota vaginale ha un'alfa diversità molto bassa, infatti è predominato da Lactobacilli e una beta diversità molto alta per la sua elevata variabilità interpersonale.