Bachelor thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2021

Bipolar Disorder (BD) is a mental illness that is defined in extreme mood swings, called mania and depression. While in mania, there is an increased mood and activity, in depression the patients have emotional lows and commonly suicidal thoughts. These mood swings are an extreme burden for the suffering patient, along with relatives and friends. To find a cure, further research in the connection between the gut and the brain has to be done. One attempt is the fecal microbiota transplantation (FMT), which is the introduction of purified feces from one individual into another. A changed composition of the gut microbiota (GM) alone could lead to diseases or in the case of FMT to a cure. With Clostridium difficile infections this has been proven as a successful therapy. However, in mental health disorders there have not been such results due to the lack of research. It has already been shown that the alteration of the microbiome is connected to certain mental illnesses. In Parkinson's disease, major depression, developmental disorders, such as autism, and BD, there are results indicating that the composition of gut bacteria changes. Nevertheless, studies on FMT to cure humans with mental illnesses have not been executed to this day. The aim of the presented study was to show the link between gut microbiota and bipolar disorder using FMT from a patient with the disorder into female C57BI/6J mice. The hypothesis was that, if BD is linked to the GM, the experimental animals will show abnormal behavior in behavioral tests after the transfer. Especially an anxiety-like behavior would be expected. To see a difference in behavior, there was an experimental group that was given the stool sample of a female patient with bipolar disorder and a control group that was given the sample of a healthy female. After that, common experiments to show anxiety-like behavior in the bipolar mice were executed. The used tests were elevated plus maze (EPM) and open field test (OFT), which show anxiety to open areas and light/dark test (LDT), which show anxiety to bright areas. The results of the study showed an anxiety-like behavior of the experimental group in the EPM and OFT, however not in the LDT. This could be explained because of the different applications of the tests. In conclusion, there is a tendency for increased anxiety in the mice with FMT from the bipolar disorder patient. This supports the hypothesis that BD is influenced by the microbiome. Next steps of research will be to understand how exactly the brain and the GM are connected and influence each other in the mental disease

Bachelorarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2021

Bipolare Störung ist eine psychische Erkrankung, die sich in extremen Stimmungsschwankungen zwischen Manie und Depression äußert. Während bei der Manie eine erhöhte Stimmung und Aktivität zu beobachten sind, kommt es bei der Depression zu Antriebslosigkeit und häufig zu Selbstmordgedanken. Diese Stimmungsschwankungen sind für den Erkrankten, aber auch für Angehörige und Freunde eine extreme Belastung. Um eine Heilung finden zu können, sollte die Verbindung zwischen Darm und Gehirn noch weiter erforscht werden. Ein Ansatz für eine Behandlung ist der fäkaler Mikrobiomtransfer (FMT), bei dem aufgereinigte Fäkalien von einer Person in den Darm einer anderen gebracht werden. Das Darmmikrobiom hat einen so starken Einfluss auf den Körper, dass allein eine veränderte Zusammensetzung zu Krankheiten oder, im Falle der FMT, zu einer Heilung von Krankheiten führen kann. Bei Patienten mit Clostridium difficile Infektionen hat sich die FMT bereits als erfolgreiche Therapie mit wenig Nebenwirkungen erwiesen. Im Zusammenhang einigen psychischen Erkrankungen wurde bereits erwiesen, dass die Veränderung des Mikrobioms eine Rolle spielt. Bei Parkinson, Depressionen, Entwicklungsstörungen, wie Autismus, und bipolarer Störung gibt es bereits Ergebnisse, die zeigen, dass die Zusammensetzung der Darmbakterien von der in gesunden Menschen abweicht. Jedoch ist eine Behandlung mit FMT noch nicht vollständig ausgereift. Ziel der präsentierten Studie war es, den Zusammenhang zwischen Darmmikrobiota und bipolarer Störung aufzuzeigen, indem mit dem aufgereinigten Stuhl einer Patientin mit dieser Krankheit eine FMT in weibliche C57BI/6J-Mäuse durchgeführt wurde. Die Hypothese war, dass die Versuchstiere nach dem Transfer ein abnormales Verhalten in Verhaltenstests zeigen würden, wenn bipolare Störung mit der GM zusammenhängt. Im Falle eines Zusammenhangs wäre ein ängstliches Verhalten der experimentellen Gruppe zu erwarten. Um einen Unterschied im Verhalten festzustellen, wurde einer Versuchsgruppe die Stuhlprobe eines weiblichen Patienten mit bipolarer Störung und einer Kontrollgruppe die Stuhlprobe einer gesunden Frau verabreicht. Anschließend wurden Verhaltensexperimente durchgeführt, damit ein verändertes Verhalten erkannt werden kann. Dies wurde mit dem häufig verwendeten „open field test“ (OFT), dem „elevated pluz maze“ (EPM) und dem „light/dark test“ (LDT) erreicht. Alle diese Experimente zielen auf das natürliche Verhalten von Mäusen ab offene Areale, beziehungsweise im Fall des LDT sehr helle Flächen, zu meiden. Die Ergebnisse zeigten ein ängstliches Verhalten der Versuchsgruppe im EPM und im OFT, jedoch nicht im LDT. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Tests auf unterschiedliche Verhaltensaspekte der Mäuse anknüpfen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei Mäusen, bei denen die FMT von der Patientin mit bipolarer Störung durchgeführt wurde, eine erhöhte Tendenz zu ängstlichem Verhalten besteht. Daraus lässt sich ein Zusammenhang zwischen dem Mikrobiom und der bipolaren Störung ableiten. In weiteren Projekten sollte die genaue Verbindung zwischen Gehirn und Darm erforscht werden, um zu verstehen, wie man die Krankheit am besten behandeln könnte.

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