Το εντερικό μικροβίωμα είναι ένα σύνθετο και δυναμικό οικοσύστημα με καθοριστικό ρόλο στην ανθρώπινη φυσιολογία και τη διατήρηση της ομοιόστασης. Στην παρούσα εργασία, αναλύονται οι βασικές του λειτουργίες, οι οποίες εκτείνονται από τη ρύθμιση του μεταβολισμού και την ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης έως την επικοινωνία μέσω του άξονα εντέρου-εγκεφάλου. Σκοπό αυτής της εργασίας, αποτελεί η διερεύνηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ διατροφής και μικροβιακής σύνθεσης, εξετάζοντας πώς τα μακροθρεπτικά συστατικά και τα διατροφικά πρότυπα διαμορφώνουν το μικροβίωμα. Η Μεσογειακή Διατροφή αναδεικνύεται ως το πλέον ευεργετικό πρότυπο για την προαγωγή της μικροβιακής ποικιλότητας και της ευβίωσης, σε αντίθεση με πρότυπα που οδηγούν σε παθολογικές καταστάσεις, όπως η Δυτικού Τύπου δίαιτα. Η απώλεια της ισορροπίας του οικοσυστήματος έχει συσχετιστεί με την εμφάνιση δυσβίωσης και παθολογικών καταστάσεων, όπως τα μεταβολικά νοσήματα, οι καρδιαγγειακές παθήσεις και οι φλεγμονώδεις νόσοι του εντέρου. Για την αποσαφήνιση της αλληλεπίδρασης διατροφής-μικροβιώματος, η εργασία παρουσιάζει τις σύγχρονες τεχνικές (αλληλούχιση του γονιδίου 16S rRNA, Shotgun μεταγονιδιωματική, πολυ-ωμικές τεχνολογίες), οι οποίες επιτρέπουν τη μελέτη των βακτηριακών πληθυσμών στο εντερικό οικοσύστημα. Η πρακτική εφαρμογή αυτών των τεχνικών αναδεικνύεται μέσα από δύο αντιπροσωπευτικές μελέτες, οι οποίες εξετάζουν την επίδραση των διαιτητικών ινών και της μεταμόσχευσης μικροβιώματος κοπράνων στη μικροβιακή σύσταση και λειτουργία του εντέρου. Η εργασία καταλήγει στο ότι η συνεχής βελτιστοποίηση των τεχνικών ανάλυσης, αποτελεί τη βάση για τη μελλοντική ανάπτυξη εξατομικευμένων θεραπευτικών παρεμβάσεων με βάση τη διατροφή.

The gut microbiome is a complex and dynamic ecosystem that plays a pivotal role in human physiology and the maintenance of homeostasis. This thesis analyzes its core functions, ranging from metabolic regulation and the enhancement of immune response to communication via the gut-brain axis. The aim of this thesis is to investigate the interaction between diet and microbial composition, examining how macronutrients and various dietary patterns shape the microbiome. The Mediterranean Diet emerges as the most beneficial pattern for promoting microbial diversity and eubiosis, in contrast to patterns that lead to pathological states, such as the Western Diet. The loss of ecosystem balance has been associated with the onset of dysbiosis and pathological conditions, including metabolic disorders, cardiovascular diseases, and inflammatory bowel diseases. To clarify the diet-microbiome interaction, this work presents modern analytical techniques (16S rRNA gene sequencing, shotgun metagenomics, multi-omics technologies) that allow the study of bacterial populations within the intestinal ecosystem. The practical application of these techniques is highlighted through two representative studies that examine the impact of dietary fibers and fecal microbiota transplantation on both the microbial composition and functional capacity of the gut. The thesis concludes that the continuous optimization of analytical techniques provides the foundation for the future development of personalized therapeutic interventions based on nutrition.