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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-545673
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.54567
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 18 August 2023 |
| Referee: | Prof. apl Dr. Stefan Wüst |
| Date of exam: | 12 July 2023 |
| Institutions: | Human Sciences > Institut für Psychologie > Lehrstuhl für Psychologie VII (Medizinische Psychologie, Psychologische Diagnostik und Methodenlehre) - Prof. Dr. Brigitte Kudielka |
| Projects (Historical): | DFG WU 392/9-1 |
| Keywords: | chronic stress, ambulatory assessment, neuropeptide S and neuropeptide S receptor, gene-environment interaction, polygenic scores, depression, neuroticism, quasi-experimental design, cortisol awakening response, perceived stress levels, prospective and longitudinal design |
| Dewey Decimal Classification: | 100 Philosophy & psychology > 150 Psychology |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 54567 |
Abstract (English)
Although it is widely accepted that chronic stress is a substantial risk factor for several disorders, little is known about the biopsychological mechanisms underlying this stress-disease link. Furthermore, there is substantial evidence that individuals differ regarding their stress responses and their susceptibility to stressful life events. As genetic factors contribute significantly to these ...
Abstract (English)
Although it is widely accepted that chronic stress is a substantial risk factor for several disorders, little is known about the biopsychological mechanisms underlying this stress-disease link. Furthermore, there is substantial evidence that individuals differ regarding their stress responses and their susceptibility to stressful life events. As genetic factors contribute significantly to these differences, the investigation of genetic factors and their interaction with the environmental factor ‘chronic stress exposure’ was of special interest in the present thesis. The LawSTRESS project, a study with a prospective-longitudinal (quasi-) experimental design and an in-depth phenotyping may helps to unravel mechanisms underlying the interplay between genetic factors and stress.
In total, 452 law students were included in the following analyses. The stress group (SG) consisted of students experiencing a long-lasting and significant stress period, namely the preparation for the first state examination for law students (n = 226) whereas the control group (CG) consisted of law students in earlier semesters, experiencing normal study-related workload (n = 226). Students have been studied over a 13-months period. The study protocol included six sampling points with the first assessment (t1) taking place twelve months, the second (t2) three months and the third (t3) one week prior to the exam. Timepoint four (t4) took place during the exam and timepoints five and six (t5, t6) one week and one month after the exam. To assess chronic stress responses a multimodal and multidimensional approach was applied. The main outcome variable was stress perception in daily life which was measured at high frequency and in an ecological valid manner with repeated ambulatory assessments (AA) on each sampling point. In 204 students the assessment of perceived stress was combined with the measurement of the cortisol awakening response (CAR) which is a well-established marker of cortisol regulation in psychoneuroendocrinology. Further stress-related variables were assessed via online-questionnaires at each timepoint except t4.
In Study I the effects of the chronic exam stress on psychological well-being of the students were investigated. Furthermore, the association between daily life stress and the CAR over this long-lasting stress phase was analyzed. As hypothesized, significant differences were observed between the SG and the CG. The SG showed increases in perceived stress levels, anxiety and depression symptoms, sleep disturbances as well as in facets of perceived chronic stress. Furthermore, the SG showed a blunted CAR at t4. No association was found between repeatedly measured perceived stress levels and the alterations in the CAR.
Additionally, gene-environment interaction (GxE) effects were examined. To overcome well known limitations of previous candidate gene and single marker studies, two methods analyzing the effects of multiple genetic variants simultaneously were applied. The main objective of Study II was to investigate the relevance of the a priori selected candidate gene system neuropeptide S (NPS) and its receptor (NPSR1). Gene-set analyses (GSA) examining the joint association of 936 SNPs of NPS and NPSR1 were conducted. Contrary to our assumption no association was found between genetic variability in the NPS/NPSR1 system and changes in perceived stress levels and anxiety symptoms. However, a significant GxE was found regarding the CAR. The association between genetic variability in the NPS/NPSR1 system and the CAR seems to be stress-sensitive and only becomes visible under the environmental condition ‘chronic stress exposure’. In Study III explorative polygenic score (PGS) analyses were conducted. We investigated the genetic disposition to depression and neuroticism, respectively. Contrary to our assumptions, no association between the PGS for depression and the stress-related variables, namely perceived stress, depression symptoms as well as parameters of the CAR, were found. However, regarding the PGS for neuroticism a significant GxE was found for perceived stress levels. Individuals with a higher genetic disposition to neuroticism reported higher perceived stress and showed greater increases over the stressful period, thus they were more sensitive to stress.
In conclusion, the present dissertation showed that the preparation for and exposure to the first state examination was a considerable burden for law students and was accompanied by alterations of psychological well-being as well as a blunted CAR. The presented design seems to constitute a good model to investigate chronic stress responses. Regarding the identification of genetic factors related to chronic stress responses, we found an association between the NPS/NPSR1 system and alteration of the CAR as well as an association between perceived stress levels and the genetic disposition to neuroticism. Besides the relatively small sample size, we conclude that our study contributed to the research on the interaction of genetic factors and stress regulation in humans. However, replication and more research are needed to evaluate our approach. We assume that the combination of in-depth phenotyping, quasi-experimental design, and the application of GSA and PGS analyses is a promising approach complementing large-scale genome-wide association and genome-wide environment interaction studies. Especially the growing digitalization enabling more researchers to use AA combined with the PGS approach offers great potential to reveal genetic underpinnings of chronic stress responses.
Translation of the abstract (German)
Obwohl allgemein anerkannt ist, dass chronischer Stress einen wesentlichen Risikofaktor für verschiedene Erkrankungen darstellt, ist nur wenig über die biopsychologischen Mechanismen bekannt, die diesem Zusammenhang zugrunde liegen. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass Menschen unterschiedlich auf Stress und belastende Lebensereignisse reagieren. Da genetische Faktoren ...
Translation of the abstract (German)
Obwohl allgemein anerkannt ist, dass chronischer Stress einen wesentlichen Risikofaktor für verschiedene Erkrankungen darstellt, ist nur wenig über die biopsychologischen Mechanismen bekannt, die diesem Zusammenhang zugrunde liegen. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass Menschen unterschiedlich auf Stress und belastende Lebensereignisse reagieren. Da genetische Faktoren wesentlich zu diesen Unterschieden beitragen, war die Untersuchung genetischer Faktoren und ihrer Wechselwirkung mit dem Umweltfaktor "chronische Stressbelastung" von besonderem Interesse für die vorliegende Arbeit. Das LawSTRESS-Projekt, eine Studie mit einem prospektiv-längsschnittlichen (quasi-) experimentellen Design und einer detaillierten Phänotypisierung, kann dabei helfen das Zusammenspiel zwischen genetischen Faktoren und Stressmechanismen zu erforschen.
Insgesamt wurden 452 Jurastudierenden in die folgenden Analysen einbezogen. Die Stressgruppe (SG) bestand aus Studenten, die eine langanhaltende und signifikante Stressphase erlebten, nämlich die Vorbereitung auf das erste juristische Staatsexamen (n = 226). Die Kontrollgruppe (KG) bestand aus Jurastudierenden in früheren Semestern, die eine normale studienbezogene Arbeitsbelastung erlebten (n = 226). Die Studierenden wurden über einen Zeitraum von 13 Monaten untersucht. Das Studienprotokoll umfasste sechs Erhebungszeitpunkte, wobei die erste Erhebung (t1) zwölf Monate, die zweite (t2) drei Monate und die dritte (t3) eine Woche vor der Prüfung stattfand. Der vierte Zeitpunkt (t4) fand während der Prüfung statt und die Zeitpunkte fünf und sechs (t5, t6) eine Woche und einen Monat nach der Prüfung. Zur Bewertung chronischer Stressreaktionen wurde ein multimodaler und multidimensionaler Ansatz angewandt. Die Hauptvariable war die Stresswahrnehmung im Alltag, die mehrmals pro Tag und auf ökologisch valide Weise mit ambulanten Assessments (AA) zu jedem Messzeitpunkt erfasst wurde. Bei 204 Studierenden wurde die Bewertung des Stressempfindens mit der Messung der Cortisolaufwachreaktion (CAR) kombiniert, einem in der Psychoneuroendokrinologie gut etablierten Marker der Cortisol Regulation. Weitere stressbezogene Variablen wurden mittels Online-Fragebögen zu jedem Zeitpunkt außer t4 erfasst.
In Studie I wurden die Auswirkungen des chronischen Prüfungsstresses auf das psychische Wohlbefinden der Studierenden untersucht. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen Alltagsstress und der CAR über diese lang andauernde Stressphase analysiert. Wie vermutet, wurden signifikante Unterschiede zwischen der SG und der KG festgestellt. Die SG zeigte einen Anstieg des wahrgenommenen Stressniveaus, der Angst- und Depressionssymptome, der Schlafstörungen sowie verschiedener Facetten des wahrgenommenen chronischen Stresses. Darüber hinaus zeigte die SG eine abgeschwächte CAR an t4. Es wurde kein Zusammenhang zwischen dem wiederholt gemessenen wahrgenommenen Stressniveau und den Veränderungen in der CAR festgestellt.
Zusätzlich wurden Gen-Umwelt-Interaktionen (GxE) untersucht. Früherer Studien mit Kandidatengenen und einzelnen Markern unterliegen bekannten Limitationen. Daher wurden zwei Methoden angewandt, welche die Auswirkungen mehrerer genetischer Varianten gleichzeitig analysieren. Das Hauptziel von Studie II war die Untersuchung des a priori ausgewählten Kandidatengensystems Neuropeptid S (NPS) und seines Rezeptors (NPSR1). Es wurden Gen-set-Analysen (GSA) durchgeführt, in denen die gemeinsame Assoziation von 936 genetischen Varianten von NPS und NPSR1 analysiert wurden. Entgegen unserer Annahme wurde kein Zusammenhang zwischen der genetischen Variabilität im NPS/NPSR1-System und den Veränderungen im wahrgenommenen Stressniveaus und den Angstsymptome gefunden. Es wurde jedoch ein signifikanter GxE in Bezug auf die CAR gefunden. Der Zusammenhang zwischen der genetischen Variabilität im NPS/NPSR1-System und der CAR scheint stressempfindlich zu sein und wird nur unter der Umweltbedingung "chronische Stressbelastung" sichtbar.
In Studie III wurden explorative polygene Score-Analysen (PGS) durchgeführt. Wir untersuchten die genetische Veranlagung zu Depression bzw. Neurotizismus. Entgegen unseren Annahmen wurde kein Zusammenhang zwischen dem PGS für Depression und den stressbezogenen Variablen, nämlich wahrgenommener Stress, Depressionssymptome sowie Parameter der CAR, gefunden. Für den PGS für Neurotizismus wurde jedoch ein signifikanter GxE für das Stressempfinden gefunden. Personen mit einer höheren genetischen Veranlagung für Neurotizismus berichteten über ein höheres Stressempfinden und zeigten einen stärkeren Anstieg während der stressigen Zeit, waren also empfindlicher gegenüber Stress.
Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die Vorbereitung auf das erste Staatsexamen für Jurastudierende eine erhebliche Belastung darstellt und mit Veränderungen des psychischen Wohlbefindens sowie einer abgeflachten CAR einhergeht. Das vorgestellte Design scheint ein gutes Modell zu sein, um chronische Stressreaktionen zu untersuchen. Hinsichtlich der Identifizierung genetischer Faktoren, die mit chronischen Stressreaktionen in Zusammenhang stehen, fanden wir einen Zusammenhang zwischen dem NPS/NPSR1-System und der Veränderung der CAR sowie einen Zusammenhang zwischen dem wahrgenommenen Stressniveau und der genetischen Disposition für Neurotizismus. Trotz der kleinen Stichprobengröße kommen wir zu dem Schluss, dass unsere Studie einen Beitrag zur Erforschung der Wechselwirkung zwischen genetischen Faktoren und Stressregulation beim Menschen geleistet hat. Es sind jedoch Replikationen und weitere Untersuchungen erforderlich, um unseren Ansatz zu bewerten. Wir gehen davon aus, dass die Kombination aus einer detaillierten Phänotypisierung, dem quasi-experimentellem Design und der Anwendung von GSA- und PGS-Analysen ein vielversprechender Ansatz ist, um groß angelegte genomweite Assoziations- und frührere GxE Studien zu ergänzen. Insbesondere die zunehmende Digitalisierung, die es mehr Forscher*innen ermöglicht, AA in Kombination mit dem PGS-Ansatz zu nutzen, bietet ein großes Potenzial, die genetischen Grundlagen chronischer Stressreaktionen aufzudecken.
Metadata last modified: 20 Sep 2023 06:49
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