Psychosocial stress experience and DNA methylation in humans - implications for stress-adaptation and -resilience

Abstract: Background: Psychosocial stress, especially early in life, is a risk factor for mental disorders. Recent evidence suggests that stress-related changes in epigenetic patterns, including DNA methylation, could mediate this association.
Aim: to examine a potential association between psychosocial stress exposure and DNA methylation of two stress-related genes: the oxytocin receptor (OXTR) and the brain-derived neurotrophic factor (BDNF).
Methods: We investigated DNA methylation in three target sequences: OXTR1, OXTR2 and BDNF. The psychosocial stressors included: (1) maternal stress during pregnancy (prenatal stress, N=39); (2) low versus high maternal care during childhood (maternal care, N=85) and (3) acute psychosocial stress (N=83). In the prenatal stress study, DNA methylation of OXTR1 was quantified in cord-blood cells. In the maternal care and acute psychosocial stress study, DNA methylation of OXTR1, OXTR2 and BDNF was quantified in peripheral blood cells of adults.
Results: (1) Several indicators of increased prenatal stress predicted higher DNA methylation of OXTR1. (2) Adults reporting low maternal care showed increased OXTR2 DNA methylation compared to those reporting high maternal care. (3) Exposure to acute psychosocial stress was associated with dynamic changes in DNA methylation of OXTR – DNA methylation increased from pre- to post-stress in OXTR1 and decreased from post-stress to follow up in OXTR1 and OXTR2. Some of these changes might have been due to variations in blood cell count.
Discussion: Exposure to psychosocial stress was associated with target sequence-specific changes in OXTR DNA methylation. These results could contribute to our understanding of epigenetic processes involved in stress-adaptation. ---------- Zusammenfassung:

Hintergrund: Psychosozialer Stress, insbesondere während der frühen Entwicklung, ist ein
Risikofaktor für psychische Erkrankungen. Dieser Zusammenhang könnte durch stress- assoziierte epigenetische Veränderungen, z.B. in der DNA Methylierung, mediiert werden.
Ziel: ein potentieller Zusammenhang zwischen verschiedenen psychosozialen Stressoren und der DNA Methylierung zweier stress-assoziierter Gene zu untersuchen: dem Oxytozin Rezeptor (OXTR) und dem Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF).
Methode: DNA Methylierung wurde in drei DNA Zielsequenzen gemessen: OXTR1, OXTR2 und BDNF. Die untersuchten psychosozialen Stressoren waren: (1) mütterlicher Stress während der Schwangerschaft (pränataler Stress, N=39); (2) mütterliche Zuwendung in der Kindheit (N=85) und (3) akuter psychosozialer Stress im Erwachsenenalter (N=83). In der Studie zu pränatalem Stress wurde DNA Methylierung von OXTR1 im Nabelschnurblut gemessen; in den Studien zu mütterlicher Zuwendung und akutem psychosoziale Stress wurde DNA Methylierung von OXTR1, OXTR2 und BDNF in peripherem Blut gemessen.
Resultate: (1) Mehrere Indikatoren von pränatalem Stress sagten eine stärkere OXTR1 DNA Methylierung vorher. (2) Erwachsene, welche von wenig mütterlicher Zuwendung berichteten, hatten eine stärkere Methylierung in OXTR2 im Vergleich zu denjenigen mit mehr Zuwendung. (3) Akuter psychosozialer Stress war mit dynamischen Veränderungen in OXTR DNA Methylierung assoziiert: eine Erhöhung von Prä-Stress zu Post-Stress in OXTR1 und eine Erniedrigung von Post-Stress zu Follow-Up in OXTR1 und OXTR2, wobei einige dieser Veränderungen allenfalls durch Variationen in der Blutzell-Verteilung zustande kamen.
Diskussion: Psychosozialer Stress war assoziiert mit Veränderungen in der DNA Methylierung des OXTR. Die Resultate könnten zu einem besseren Verständnis von epigenetischen Stress-Adaptionsmechanismen beitragen.