- Titel
- From Hair to Mind: Endocannabinoids in the perinatal context and their association with stress-related psychopathology
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1020959
- Erstveröffentlichung
- 2025
- Datum der Einreichung
- 12.09.2025
- Datum der Verteidigung
- 03.12.2025
- Abstract (DE)
- Hintergrund: Das Endocannabinoidsystem (ECS) reguliert emotionales Verhalten und die Stressreaktion. Endocannabinoidliganden (ECs) und die verwandten N-acylethanolamine (NAEs) sind Neuromodulatoren, deren Veränderungen mit der Pathophysiologie stressbedingter Erkrankungen, darunter Depression und posttraumatische Belastungsstörung (PTBS), in Verbindung gebracht werden. Veränderungen des ECS werden als vielversprechende Biomarker im Rahmen der Entstehung, Aufrechterhaltung und Behandlung dieser Erkrankungen diskutiert. Bisherige Forschung war mehrheitlich querschnittlich, hat den perinatalen Kontext vernachlässigt und sich auf kurzfristige Messungen, z. B. im Blut, fokussiert. Die Haaranalyse bietet eine einzigartige Ergänzung zu traditionellen Messmethoden, indem sie einen retrospektiven Einblick in langfristige EC/NAE-Konzentrationen über mehrere Wochen ermöglicht. Erhebliche Wissenslücken bestehen hinsichtlich der Stabilität der EC/NAE-Konzentrationen im Haar während der Perinatalperiode bei Eltern und Kindern, ihrer Rolle bei der postpartalen depressiven (PPD) Symptomatik der Eltern, der intergenerationalen Weitergabe sowie ihrer Rolle bei klinischer PTBS-Symptomatik und der Behandlungswirksamkeit. Fragestellungen: Dieses Dissertationsprojekt hatte das Ziel, die in Haarproben gemessenen Langzeitkonzentrationen von ECs und NAEs als potenzielle Biomarker in verschiedenen Forschungskontexten zu untersuchen. Basierend auf den drei Veröffentlichungen dieser kumulativen Dissertationen lauten die Forschungsfragen: (I) ob die EC/NAE-Konzentrationen im Haar von Müttern, Vätern und ihren Kindern vom dritten Schwangerschaftstrimester bis zwei Jahre nach der Geburt stabil bleiben, (II) ob über drei postpartale Messzeitpunkte hinweg die Haar-EC/NAE-Konzentrationen mit PPD-Symptomen auf der interindividuellen (between-person) und intraindividuellen (within-person) Ebene bei Müttern und Vätern assoziiert sind und ob die elterlichen PPD-Symptome intergenerationale Zusammenhänge mit den EC/NAE-Konzentrationen im Haar ihrer Kinder aufweisen, und (III) ob höhere EC/NAE-Werte im Haar zu Beginn einer traumafokussierten Behandlung und deren Anstieg im Behandlungsverlauf und bis zur 3-Monats-Katamnese mit einer größeren Verbesserung der PTBS-Symptome bei stationären Patientinnen mit PTBS assoziiert sind. Material und Methode: In allen Publikationen wurden die EC- (AEA, 1-AG/2-AG), NAE- (SEA, PEA, OEA) und Kortisolkonzentrationen aus 2- oder 3 cm langen Haarsegmenten mittels Flüssigkeitschromatographie-Tandem-Massenspektrometrie quantifiziert. Für Paper I und Paper II wurden Daten aus der prospektiven Kohortenstudie DREAM (DResdner Studie zu Elternschaft, Arbeit und Mentaler Gesundheit) und ihrer biologischen Teilstudie DREAMHAIR verwendet. Daten von N = 307 – 336 Müttern, N = 208 – 225 Vätern und N = 288 – 319 Kindern wurden einbezogen. Die Haarproben wurden im dritten Schwangerschaftstrimester oder kurz nach der Geburt (bei Kindern), acht Wochen, 14 Monate und 24 Monate nach der Geburt entnommen. Die Eltern füllten Fragebögen zu haarbezogenen Merkmalen sowie zu PPD-Symptomen (Edinburgh Postnatal Depression Scale) aus. Für Paper I wurde die Mehrfachtest- Konsistenz, relative Stabilität und absolute Stabilität der Haar-EC/NAE-Werte über den perinatalen Zeitraum für Eltern und ihre Kinder sowie die Korrelation der Haar-EC/NAE-Werte in Paaren und Eltern-Kind-Dyaden berechnet. Für Paper II wurden random intercept cross-lagged panel Modelle berechnet, um bidirektionale Zusammenhänge zwischen elterlichen PPD-Symptomen und den Haar-EC/NAE-Werten von Eltern (unter Berücksichtung von Haarcortisol) und Kindern zu untersuchen. Für Paper III wurden Daten einer randomisierten kontrollierten Studie mit N = 54 stationären Patientinnen mit PTBS im Verlauf einer traumafokussierten Behandlung analysiert. Haarproben und Fragebögen zu PTBS-Symptomen (PTSD Checklist for DSM-5) wurden vor und nach der Behandlung sowie bei der 3-Monats-Katamnese erhoben. Depressions- und Angstsymptome wurden ausschließlich vor der Behandlung erfasst. Die Zusammenhänge zum Zeitpunkt vor der Behandlung wurden mit (partiellen) Korrelationen getestet, und es wurden longitudinale lineare gemischte Modelle berechnet, um zu untersuchen, ob die Haar-EC/NAE-Werte vor der Behandlung und ihr Anstieg im Verlauf mit einer Verbesserung der PTBS-Symptome im Behandlungsverlauf zusammenhingen. Ergebnisse: Paper I legte dar, dass elterliche Haar-EC/NAE-Konzentrationen eine niedrige Mehrfachtest-Konsistenz, eine schwankende relative Stabilität sowie signifikante positive Korrelationen zwischen elterlichen Konzentrationen zeigten. Zeitliche Muster zeigten, dass die Haar-EC/NAE-Werte von Müttern sich während der Perinatalperiode signifikant veränderten, während väterliche Werte stabil blieben. Die Haar-EC/NAE-Werte der Kinder zeigten bei allen Stabilitätsmaßen eine hohe Instabilität und wiesen signifikante positive Zusammenhänge sowohl mit mütterlichen als auch väterlichen Haar-EC/NAE-Werten auf. In Paper II wurde gezeigt, dass PPD-Symptome weder auf interindividueller noch auf intraindividueller Ebene mit den Haar-EC/NAE-Konzentrationen von Müttern und Vätern zusammenhingen, abgesehen davon, dass PPD-Symptome acht Wochen nach der Geburt mit niedrigeren AEA-Konzentrationen im Haar 14 Monate nach der Geburt assoziiert waren. Die Adjustierung für das Haarkortisol änderte die Zusammenhänge nicht. Explorative Analysen zeigten einen negativen Zusammenhang zwischen mütterlichen PPD-Symptomen acht Wochen und kindlichen Haar-OEA-Werten 14 Monate nach der Geburt, während es bei Vätern einen nicht signifikanten Trend für einen positiven Zusammenhang zwischen väterlichen PPD-Symptomen 14 Monate und kindlichen Haar-1-AG/2-AG-Werten 24 Monate nach der Geburt gab. Aus Paper III ergab sich, dass bei stationären Patientinnen mit PTBS vor der Behandlung niedrigere AEA-Werte im Haar mit mehr Depressions- und Angstsymptomen verbunden waren. Mehr PTBS-Symptome waren mit höheren AEA-Werten im Haar (bei Adjustierung für Depressionssymptome) und mehr traumatische Erfahrungen mit höheren NAE-Konzentrationen verbunden. Darüber hinaus reduzierten sich die PTBS-Symptome im Behandlungsverlauf und blieben bei Katamnese stabil, jedoch hing dies nicht mit den Haar-EC/NAE-Werten vor der Behandlung oder deren Veränderung während und nach der Behandlung zusammen. Schlussfolgerungen: Die Ergebnisse dieser Dissertation liefern neue Erkenntnisse, gestützt auf Längsschnittdesigns, großen Stichproben, Daten von Eltern und Kindern sowie einer naturalistischen klinischen Stichprobe: Die Befunde unterstreichen den Nutzen der Analyse von EC/NAE-Konzentrationen im Haar als wichtige Ergänzung, um das ECS in Menschen zu untersuchen. Im perinatalen Kontext verändert sich das ECS und kann zwischen Familienmitgliedern assoziiert sein, was auf mögliche umweltbedingte und/oder genetische Einflüsse hindeutet. Zusammenhänge zwischen den Haar-EC/NAE-Werten der Eltern und PPD-Symptomen waren inkonsistent und unabhängig von der langfristigen Kortisolausschüttung. Dennoch legen die Ergebnisse nahe, dass eine Verringerung der Haar-AEA-Werte nicht PPD-Symptomen vorausgehen sondern auf Veränderungen der PPD-Symptome folgen könnte. Die Befunde weisen ferner vorsichtig auf mögliche intergenerationale Zusammenhänge hin. Im klinischen Kontext zeigten sich spezifische Assoziationen von Haar-EC/NAE-Werten mit traumabedingten- sowie Depressions- und Angstsymptomen. Die Ergebnisse liefern keine Evidenz für die Eignung von Haar-EC/NAE-Werten als interventionsbezogene Biomarker bei PTBS. Weitere Forschung sollte sich mit verbleibenden grundlegenden Fragen zur Validität der Haar-EC/NAE-Konzentrationen befassen, mehrere Biomarker gleichzeitig untersuchen, und die Nützlichkeit von Bestandteilen des ECS als mögliche Biomarker-Kandidaten bei stressbedingten Psychopathologien weiter erforschen. PTBS und (postpartale) Depressionen stellen eine erhebliche Belastung für Betroffene (und die Familie) dar. Es ist wichtig, klinisch eine biopsychosoziale Perspektive einzunehmen und perinatal die Familie besonders zu fokussieren, um wirksame Behandlungen zu entwickeln und psychische Gesundheit langfristig zu fördern.
- Abstract (EN)
- Background: The endocannabinoid system (ECS) is recognized as an important regulator of emotional behaviour and stress responses. Endocannabinoid ligands (ECs) and the related N-acylethanolamine (NAEs) are lipid neuromodulators whose alterations have been implicated in the pathophysiology of stress-related conditions, including depression and post-traumatic stress disorder (PTSD). ECS alterations may represent a promising biomarker to understand the development, maintenance, and treatment of these conditions. However, prior research has been mainly cross-sectional, has largely omitted the perinatal context, and has focused on short-term measurements such as in blood. Hair analysis offers a unique addition to traditional sampling methods to investigate the ECS by providing a retrospective window into long-term EC/NAE ligand concentrations over several weeks. Significant knowledge gaps remain regarding the stability of hair EC/NAE concentrations across the perinatal period in parents and children, their role in parental postpartum depressive (PPD) symptomatology, intergenerational transmission, and clinical PTSD psychopathology and treatment effectiveness. Research questions: This dissertation aimed to investigate long-term EC and NAE concentrations measured in hair samples as a potential biomarker across different research contexts. Based on the three publications of this cumulative dissertation, the research questions were (I) whether hair EC/NAE concentrations show stability from the third pregnancy trimester to two years after birth in mothers, fathers, and their children, (II) whether hair EC/NAE concentrations are associated with PPD symptoms at the between- and within-level in mothers and fathers and whether parental PPD symptoms show intergenerational associations with their child’s hair EC/NAE concentrations across three postpartum assessment points, and (III) whether higher pre-treatment hair EC/NAE levels and greater increases in hair EC/NAE levels across trauma-focused treatment and 3-month follow-up are associated with greater PTSD symptom improvement in female inpatients with PTSD. Material and Method: In all publications, EC (AEA, 1AG/2AG), NAE (SEA, PEA, OEA), and cortisol concentrations were quantified in 2 or 3 cm hair segments using Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. For Paper I and II, data from the prospective cohort study DREAM (Dresden Study on Parenting, Work, and Mental Health) and its biological sub-study DREAMHAIR were used, encompassing data from N = 307 – 336 mothers, N = 208 – 225 fathers, and N = 288 – 319 children. Hair samples were collected during the third pregnancy trimester or shortly after birth (for children), eight weeks, 14 months, and 24 months after birth. Parents completed questionnaires on hair-related characteristics and PPD symptoms (Edinburgh Postnatal Depression Scale). For Paper I, we calculated multiple-test consistency, relative stability, and absolute stability of hair ECs/NAEs across the perinatal period for mothers, fathers, and their children respectively and examined correlations between couples’ and parent-child dyads’ hair EC/NAE levels at each assessment point. For Paper II, we computed random intercept cross-lagged panel models to examine bidirectional associations between parental PPD symptoms and parental (adjusting for hair cortisol) and child hair ECs/NAEs. For Paper III, we analysed data from a randomized-controlled trial including N = 54 female inpatients with PTSD over the course of trauma-focused treatment. Hair samples and questionnaires on PTSD symptoms (PTSD Checklist for DSM-5) were collected at pre-treatment, post-treatment, and 3-month follow-up. Depressive and anxiety symptoms were only measured at pre-treatment. Pre-treatment associations were tested with (partial) correlations and longitudinal linear mixed models were computed to test whether pre- treatment hair EC/NAE levels and hair EC/NAE level increases were associated with PTSD symptom improvement across treatment. Results: Findings of Paper I demonstrated poor multiple-test consistency and variable relative stability in parental hair EC/NAE concentrations, with significant positive correlations between maternal and paternal levels. Distinct temporal patterns emerged with maternal hair ECs/NAEs changing significantly across the perinatal period, while paternal levels remained stable. Children’s hair EC/NAE levels evidenced high instability across all measures, showing significant positive associations with both maternal and paternal hair EC/NAE levels. Results from Paper II suggested that PPD symptoms were not associated with hair EC/NAE levels in mothers and fathers at either the between-person or within-person level, apart from PPD symptoms eight weeks after birth being associated with lower hair AEA levels at 14 months after birth. Adjusting for hair cortisol did not alter associations. Exploratory analyses indicated a negative association between maternal PPD symptoms eight weeks after birth and child hair OEA levels at 14 months, while a non-significant trend for a positive association between paternal PPD symptoms at 14 months and child hair 1-AG/2-AG levels at 24 months after birth emerged. Findings of Paper III showed that in female inpatients with PTSD at pre-treatment, lower hair AEA levels were associated with higher depressive and anxiety symptoms. Higher PTSD symptoms were associated with higher hair AEA (when adjusting for depressive symptoms) and more traumatic experiences with higher NAE concentrations. Moreover, while PTSD symptoms reduced across treatment, remaining stable at 3-month follow-up, this was unrelated to pre-treatment hair EC/NAE levels or their changes across treatment and follow-up. Conclusions: The findings of this dissertation provide novel insights, based on longitudinal designs, large samples, data from parents and children, and a naturalistic clinical sample: Findings highlight the utility of hair EC/NAE analysis as a relevant addition to investigate the ECS in humans. In the perinatal context, the ECS changes and may be related between family members, suggesting possible shared environmental and/or genetic influences. Associations between parental hair ECs/NAEs and PPD symptoms were inconsistent and independent of long-term cortisol secretion. Still, findings tentatively suggest that rather than preceding PPD symptoms, reductions in hair AEA may follow changes in PPD symptoms. Results further carefully indicated possible intergenerational associations. In the clinical context, findings indicated distinct associations of hair ECs/NAEs with trauma-related and depressive and anxiety symptoms, yet results did not support their utility as intervention-related biomarkers in PTSD. Future research should address remaining fundamental questions pertaining to the validity of hair EC/NAE concentrations, examine multiple biomarkers simultaneously, and continue to investigate ECS components as biomarker candidates in stress-related psychopathology. PTSD and (postpartum) depression represent significant burdens for the individual (and the family) and it is important to adopt a biopsychosocial perspective clinically, as well as a family lens perinatally, to support effective treatments and facilitate mental health long-term.
- Freie Schlagwörter (DE)
- Endocannabinoidsystem, Haaranalyse, PTBS, Postpartale Depression, Familien
- Freie Schlagwörter (EN)
- Endocannabinoid system, Hair analysis, PTSD, Postpartum depression, Families
- Klassifikation (DDC)
- 610
- Klassifikation (RVK)
- CU 3040
- GutachterIn
- Professorin Susan Garthus-Niegel
- Professorin Anna-Lena Zietlow
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Technische Universität Dresden, Dresden
- Version / Begutachtungsstatus
- publizierte Version / Verlagsversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1020959
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 06.02.2026
- Dokumenttyp
- Dissertation
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0- Inhaltsverzeichnis
LIST OF FIGURES 1 LIST OF ABBREVIATIONS 2 SUMMARY 4 ZUSAMMENFASSUNG 7 1. BACKGROUND 10 1.1 Relevance 10 1.2 The Endocannabinoid System (ECS) 11 1.2.1 Components of the ECS 14 1.2.2 ECS mechanisms of action 17 1.2.3 General physiological roles of the ECS 17 1.2.4 The ECS and stress regulation 18 1.2.5 The ECS across life stages and sex differences 25 1.3 Measurement of ECS components in humans 28 1.3.1 Traditional methods to assess EC/NAE ligands 29 1.3.2 Hair analysis of EC/NAE ligands 31 1.4 The ECS and (postpartum) depression 39 1.4.1 Postpartum depression 39 1.4.2 PPD aetiology and biomarker research 44 1.4.3 Intergenerational effects of PPD 49 1.4.4 ECS in depression 51 1.4.5 ECS in Postpartum Depression 57 1.5 The ECS and Posttraumatic Stress Disorder 57 1.5.1 Posttraumatic stress disorder (PTSD) 57 1.5.2 Cognitive models of PTSD 60 1.5.3 Neurobiological processes in PTSD and the ECS 62 1.5.4 Clinical evidence of ECS signalling in PTSD 67 1.5.5 Treatment of PTSD and biomarkers 69 2. OBJECTIVES 73 3. PUBLICATIONS 76 Paper I 77 Paper II 92 Paper III 159 4. DISCUSSION 178 4.1 Key Findings 178 4.2 Interpretation of the results 180 4.2.1 Paper I 180 4.2.2 Paper II 184 4.2.3 Paper III 192 4.3 Strengths and Limitations 198 4.3.1 Key strengths 198 4.3.2 Relevant limitations 200 4.4 Potential clinical relevance and research needs 205 4.4.1 Hair ECs/NAEs as biomarkers in stress-related psychopathology 205 4.4.2 Hair ECs/NAEs and the treatment of stress-related psychopathology 207 4.4.3 Adopting a family lens in perinatal mental health research 207 4.5 Future methodological directions 208 4.5.1 Longitudinal research 209 4.5.2 Methodological advances 210 4.5.3 Cross-system interactions 210 4.5.4 A transdiagnostic approach 212 7. REFERENCES 213 APPENDIX 1: Declaration of own contribution to the publications 271 APPENDIX 2: Other publications from my time as a doctoral student 273 APPENDIX 3: Consent of the publishers for the use of the publications in the context of the dissertation 277 APPENDIX 4: Erklärungen zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 278 APPENDIX 5: Bestätigung über Einhaltung der aktuellen gesetzlichen Vorgaben 280