Neuropsychopharmacologia Hungarica

Volume 18, Issue 4, December 2016 [translated version]

Original paper

Potential salivary biomarkers and their genetic effects in a pilot study of adolescent boys with externalizing problems

Nóra Angyal1, József Halász2,3, Gergely Mészáros2, Judit Krisztina Kovács4, Emese Kruk1 and Zsófia Nemoda1

 


 

1 Institute of Medical Chemistry, Molecular Biology and Pathobiochemistry, Semmelweis University, Budapest, Hungary

2 Vadaskert Child Psychiatry Hospital, Budapest, Hungary

3 Óbuda University, Alba Regia Faculty, Székesfehérvár, Hungary

4 Laboratory of Molecular Neuroendocrinology, Institute of Experimental Medicine of the Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary


Aims: Beside the well-known stress response marker cortisol, salivary alpha-amylase is receiving increasing attention. Numerous studies have investigated the potential biomarker properties of cortisol mirroring abnormal hypothalamic-pituitary-adrenal axis activity in connection to both internalizing and externalizing behavior problems. The other major physiological system involved in stress reactivity, the sympathetic nervous system activity can be also measured by the surrogate marker of salivary alpha-amylase. Most of the studies applied a stressful situation to obtain inter-individual differences in stress-reactivity, although differences in the baseline level of cortisol have been also shown in relation to externalizing problems. To test the relevance of another (easier) biomarker, we selected to study baseline circadian salivary cortisol and alpha-amylase levels among adolescent boys with externalizing problems. Methods: Saliva samples were collected at 3 time-points (morning, noon, evening) during 3 consecutive days from 37 inpatient boys (mean age 12.4±1.0). Cortisol and alpha-amylase levels were measured by enzyme-linked immunosorbent and kinetic enzyme assays, respectively. Genetic variants in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and the norepinephrine transporter or catecholamine metabolizing enzymes were tested for potential moderating effects at these salivary biomarkers. Results: Saliva cortisol showed the classical diurnal fluctuation in boys with externalizing problems (possibly from a lower morning level), but it was not modified by the presence of either conduct, oppositional defiant or attention-deficit/hyperactivity disorder. The diurnal fluctuation of the salivary alpha-amylase levels was also typical, but the presence of conduct disorder was associated with significantly lower alpha-amylase activity (p=0.024) among boys with externalizing problems. The catechol-O-methyltransferase Val158Met (rs4680) polymorphism had an additional effect on salivary alpha-amylase: boys with homozygote genotypes had lower alpha-amylase activity at all 3 time-points compared to Val/Met heterozygotes (p=0.045). Conclusions: Our preliminary data suggest that salivary alpha-amylase might be used to further characterize subgroups within externalizing problems, however, this biomarker might be modified by certain genetic polymorphisms.
(Neuropsychopharmacol Hung 2016; 18(4): 173–179)

Keywords:
alpha-amylase, conduct disorder, cortisol, externalizing behavior, stress

 

Eredeti közlemény

Externalizációs problémákkal küzdő serdülő fiúk nyál biomarkereinek azonosítása és ezek genetikai befolyásoltsága

Angyal Nóra1, Halász József2,3, Mészáros Gergely2, Kovács Krisztina Judit4, Kruk Emese1 és Nemoda Zsófia1

1 Institute of Medical Chemistry, Molecular Biology and Pathobiochemistry, Semmelweis University, Budapest, Hungary
2 Vadaskert Child Psychiatry Hospital, Budapest, Hungary
3 Óbuda University, Alba Regia Faculty, Székesfehérvár, Hungary
4 Laboratory of Molecular Neuroendocrinology, Institute of Experimental Medicine of the Hungarian Academy of Sciences, Budapest, Hungary


Célkitűzés: A jól ismert stresszmarker kortizol mellett a nyál alfa-amiláz enzimje is egyre nagyobb figyelmet kap napjainkban. Számos tanulmány vizsgálta a kortizol mint potenciális biomarker tulajdonságait externalizáló és internalizáló viselkedési problémákban a hipo­talamusz-hipofízis-mellékvese tengely kóros működésével kapcsolatosan. A stressz válaszreakcióban szerepet játszó másik fiziológiai rendszer, a szimpatikus idegrendszer működése vizsgálható a nyál alfa-amiláz enzimen keresztül. Az eddigi tanulmányok többsége teszt-szituációban vizsgálta a stresszreaktivitás egyéni különbségeit, bár externalizáló zavarok esetében a kortizol-alapszintekben is megfigyeltek különbségeket. Egy egyszerűbb biomarker tesztelésére nyál kortizol- és alfa-amiláz alapszinteket tanulmányoztunk externalizáló viselkedési problémákkal küzdő serdülő fiúk csoportjában. Módszer: A nyálmintákat három időpontban (reggel, délben, este), három egymást követő napon gyűjtöttük 37 bent fekvő fiú betegtől (átlagéletkor 12,4±1,0). A kortizol- és alfa-amiláz-szinteket enzim-kapcsolt immunszorbens, illetve kinetikus enzimreakción alapuló kitekkel mértük. A hipotalamusz-hipofízis-mellékvese tengely, a noradrenalin transzporter, valamint a katekolamint metabolizáló enzimek genetikai variánsainak lehetséges módosító hatásait is vizsgáltuk e két nyálbiomarker tekintetében. Eredmények: A nyál kortizolszintje a klasszikus napszaki ingadozást mutatta az externalizáló problémákkal küzdő fiúk körében, és nem mutatott eltérést sem a figyelemhiányos hiperaktivitási, sem az oppozíciós, sem a viselkedészavar tekintetében. A nyál alfa-amiláz-szintje szintén tipikus napszaki ingadozást mutatott, viszont a viselkedészavar jelenléte szignifikánsan alacsonyabb alfa-amiláz aktivitást eredményezett (p=0,024) az externalizáló problémákkal küzdő fiúk körében. A katekol-O-metiltranszferáz Val158Met (rs4680) polimorfizmusa szintén befolyásolta az alfa-amiláz szintet: a homozigóta fiúk mindhárom vizsgálati pontban alacsonyabb alfa-amiláz aktivitást mutattak, mint a Val/Met heterozigóták (p=0,045). Következtetés: Előzetes adataink arra utalnak, hogy a nyálból mérhető alfa-amiláz szintek alapján elkülöníthetők egyes alcsoportok az externalizáló viselkedés problémákon belül, azonban ezt a biomarkert egyes genetikai polimorfizmusok is befolyásolhatják.
(Neuropsychopharmacol Hung 2016; 18(4): 173–179)

Kulcsszavak:
alfa-amiláz, viselkedészavar, kortizol, externalizációs zavarok, stressz