Investigating the stress-protective effects of Mycobacterium vaccae administration in a mouse model of PTSD

Abstract

Nella società moderna, lo stress psicosociale cronico rappresenta un fattore di rischio per molte malattie somatiche e mentali, quali il disturbo da stress post-traumatico (DSPT). Come noto, questi disturbi stress-correlati sono comunemente caratterizzati da infiammazione. Lo stress, infatti, attiva il sistema immunitario e promuove infiammazione cronica “low-grade”. A questo proposito, si è ipotizzato che diversi approcci basati sull’immunoregolazione possano essere protettivi contro le patologie stress-correlate. In accordo con l’ipotesi dei “Vecchi amici”, l’aumento dell’incidenza di disturbi infiammatori può essere dovuta a un ridotto contatto con microorganismi aventi proprietà antinfiammatorie immunoregolatorie, con cui gli esseri umani sono stati in contatto nel corso dell’evoluzione. Tra questi microorganismi vi è il Mycobacterium vaccae (M. vaccae), un saprofita ambientale con proprietà immunoregolatorie e protettivo dallo stress. Studi precedenti hanno mostrato come la somministrazione di M. Vaccae determini effetti positivi sull’infiammazione indotta dallo stress e sull’ansia generalizzata prodotta durante il paradigma Chronic subordinate colony (CSC) housing, un modello murino per il DSPT. La dimensione dell’effetto dipende in modo lieve dalla modalità di somministrazione (sottocutanea, intranasale) e dal momento di somministrazione del batterio (prima o dopo l’esposizione allo stress cronico). Quindi, lo scopo di questa tesi è stato quello di verificare se gli effetti protettivi dallo stress dati da M. vaccae somministrato per via intragastrica potessero essere potenziati in base all’istante di somministrazione (prima o durante lo stress cronico). In questa tesi è stato mostrato che M. vaccae per via intragastrica determina leggeri effetti protettivi dallo stress: differenze sono state osservate tra i vari gruppi, dipendendo da quando il batterio era stato somministrato rispetto all’esposizione al paradigma CSC. Ad ogni modo, le scoperte di questo lavoro ampliano la conoscenza generale in merito all’utilizzo di approcci bio-immunoregolatori per promuovere resilienza allo stress.

In modern society, chronic psychosocial stress represents a risk factor for many somatic, as well as mental disorders, such as inflammatory bowel disease and posttraumatic stress disorder (PTSD). Of note, these stress-related disorders share inflammation as a common background. Stress is also known to activate the immune system and to promote chronic low-grade inflammation. Thus, immunoregulatory-based approaches are hypothesized to be protective against stress-associated pathologies. According to the “Old Friends hypothesis”, the increased incidence in inflammatory disorders in modern day society may stem from a reduced contact with microorganisms with immunoregulatory – and therefore – anti-inflammatory properties with which humans came into daily contact during evolutionary times. One such microorganisms is Mycobacterium vaccae (M. vaccae), an environmental saprophyte with immunoregulatory and stress protective properties. Previous studies have shown that M. vaccae administration has positive effects on stress-induced inflammation and general anxiety in the chronic subordinate colony housing (CSC) paradigm, a mouse model of PTSD, with the effect size being slightly dependent on the route of administration (subcutaneous, intranasal) and on the time of administration (prior to or during chronic psychosocial stress exposure). Therefore, the aim of this thesis was to assess whether the stress protective effects of intragastric (i.g.) administered M. vaccae can be potentiated given prior to or during chronic psychosocial stress exposure. In the present thesis it was shown that i.g. M. vaccae determines mild stress-protective effects on mice: differences were observed between groups, depending on whether the bacterium was administered prior to- or during- CSC exposure. However, overall the findings of this work broaden the general knowledge on using bioimmunoregulatory approaches to promote stress resilience.