Diversiteetti (Shannonin indeksi)

Shannon-indeksi on vertailukohta ("Gold Standard") suoliston ekosysteemisi monimuotoisuuden arvioimiseksi. Se ei ainoastaan kerro, kuinka monta eri lajia sinulla on (rikkaus), vaan myös arvioi, ovatko niiden populaatiot tasapainossa (tasapuolisuus). Korkea indeksi on synonyymi sitkeälle ja vahvalle mikrobiomille, joka pystyy suojaamaan sinua sairauksilta ja sopeutumaan muutoksiin, kun taas matala indeksi on yleinen merkki dysbioosista.

Tämän käsitteen ymmärtämiseksi kuvittele kaksi metsää:

• Metsä A: Siinä on 100 puuta, mutta 99 on mäntyjä ja vain 1 on tammi.
• Metsä B: Siinä on 100 puuta, jotka jakautuvat tasaisesti 10 eri lajin kesken (tammet, pyökit, männystä jne.).

Vaikka molemmissa on 100 puuta, Metsä B on paljon monimuotoisempi ja kestävämpi. Jos tauti hyökkää mäntyjä vastaan, Metsä A kuolee, mutta Metsä B selviää.

Suolistosi toimii samalla tavalla. Shannonin indeksi mittaa tätä monimutkaisuutta. Haemme ekosysteemiä, joka on rikas eri lajeista ja jossa mikään laji ei dominoi väkivaltaisesti muita. Tämä monimutkaisuus takaa, että mitä tahansa tapahtuu (stressi, ruokavalio, matkustus), suolistosi jatkaa toimintaansa oikein.

Monimuotoisuus on luultavasti tärkein yksittäinen indikaattori suoliston pitkäaikaisesta terveydestä.

Monimuotoinen ekosysteemi täyttää kaikki käytettävissä olevat ravintoniisit, "sulkiessaan ovet" tunkeutuville patogeeneille (kuten Salmonella tai C. difficile), koska ne eivät yksinkertaisesti löydä tilaa tai ruokaa kasvuun.

Lisäksi korkea monimuotoisuus takaa toiminnallisen redundanssin. Jos jokin bakteerilaji puuttuu tai epäonnistuu, toiset voivat suorittaa sen tehtäviä (kuten vitamiinien tuotantoa), pitäen aineenvaihduntasi vakaana.

Monimuotoisuuden väheneminen (ekosysteemin yksinkertaistuminen) on johdonmukaisin löydös lähes kaikissa moderneissa kroonisissa sairauksissa, mukaan lukien liikalihavuus, tyypin 2 diabetes, tulehduksellinen suolistosairaus tai allergiat.

Alfa-diversiteetti lasketaan käyttämällä Shannon-Wienerin indeksia (H'), informaatioteoriasta johdettua mittaria, joka yhdistää kaksi osatekijää:

• Lajirikkaus (S): Havaittujen yksilöllisten taksonien kokonaismäärä.
• Pieloun tasaisuus (J'): Suhteellisten runsausten jakautumisen tasaisuus.

Laskenta suoritetaan metagenomisprofiiloinnin tuottaman lajitasoisen taksonomisen runsauden taulukon perusteella. Matemaattisesti se rankaisee sekä lajien puuttumisesta että muutaman lajin liiallisesta hallitsevuudesta. Absoluuttinen arvo (ihanteellisesti 3.0–4.5 ihmisen suolistossa) normalisoidaan ja esitetään persentiilinä verrattuna terveeseen vertailuryhmään.