Maternal exposure to stress during pregnancy is associated with significant alterations in offspring neurodevelopment and elevated maternal glucocorticoids likely play a central role in mediating these effects. Placental 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (HSD11B2) buffers the impact of maternal glucocorticoid exposure by converting cortisol/corticosterone into inactive metabolites. However, previous studies indicate that maternal adversity during the prenatal period can lead to a down-regulation of this enzyme. In the current study, we examined the impact of prenatal stress (chronic restraint stress during gestational days 14–20) in Long Evans rats on HSD11B2 mRNA in the placenta and fetal brain (E20) and assessed the role of epigenetic mechanisms in these stress-induced effects. In the placenta, prenatal stress was associated with a significant decrease in HSD11B2 mRNA, increased mRNA levels of the DNA methyltransferase DNMT3a, and increased DNA methylation at specific CpG sites within the HSD11B2 gene promoter. Within the fetal hypothalamus, though we find no stress-induced effects on HSD11B2 mRNA levels, prenatal stress induced decreased CpG methylation within the HSD11B2 promoter and increased methylation at sites within exon 1. Within the fetal cortex, HSD11B2 mRNA and DNA methylation levels were not altered by prenatal stress, though we did find stress-induced elevations in DNMT1 mRNA in this brain region. Within individuals, we identified CpG sites within the HSD11B2 gene promoter and exon 1 at which DNA methylation levels were highly correlated between the placenta and fetal cortex. Overall, our findings implicate DNA methylation as a mechanism by which prenatal stress alters HSD11B2 gene expression. These findings highlight the tissue specificity of epigenetic effects, but also raise the intriguing possibility of using the epigenetic status of placenta to predict corresponding changes in the brain.

As New York City became an international epicenter of the novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, telehealth was rapidly integrated into prenatal care at Columbia University Irving Medical Center, an academic hospital system in Manhattan. Goals of implementation were to consolidate in-person prenatal screening, surveillance, and examinations into fewer in-person visits while maintaining patient access to ongoing antenatal care and subspecialty consultations via telehealth virtual visits. The rationale for this change was to minimize patient travel and thus risk for COVID-19 exposure. Because a large portion of obstetric patients had underlying medical or fetal conditions placing them at increased risk for adverse outcomes, prenatal care telehealth regimens were tailored for increased surveillance and/or counseling. Based on the incorporation of telehealth into prenatal care for high-risk patients, specific recommendations are made for the following conditions, clinical scenarios, and services: (1) hypertensive disorders of pregnancy including preeclampsia, gestational hypertension, and chronic hypertension; (2) pregestational and gestational diabetes mellitus; (3) maternal cardiovascular disease; (4) maternal neurologic conditions; (5) history of preterm birth and poor obstetrical history including prior stillbirth; (6) fetal conditions such as intrauterine growth restriction, congenital anomalies, and multiple gestations including monochorionic placentation; (7) genetic counseling; (8) mental health services; (9) obstetric anesthesia consultations; and (10) postpartum care. While telehealth virtual visits do not fully replace in-person encounters during prenatal care, they do offer a means of reducing potential patient and provider exposure to COVID-19 while providing consolidated in-person testing and services. KEY POINTS: · Telehealth for prenatal care is feasible.. · Telehealth may reduce coronavirus exposure during prenatal care.. · Telehealth should be tailored for high risk prenatal patients..

Objective: Increased risk of psychopathology is observed in children exposed to maternal prenatal distress, and elevated maternal cortisol and epigenetic regulation of placental glucocorticoid-pathway genes are potential mechanisms. The authors examined maternal distress and salivary cortisol in relation to fetal movement and heart rate (“coupling”) and DNA methylation of three glucocorticoid pathway genes—HSD11B2, NR3C1, and FKBP5—in term placentas. Method: Mood questionnaires and salivary cortisol were collected from 61 women between 24–27 gestational weeks, and fetal assessment was conducted at 34–37 weeks. Placental CpG methylation in the three genes was analyzed using 450K Beadchips and bisulfite sequencing; correlations between maternal and fetal variables and DNA methylation were tested; and maternal distress effects on fetal behavior via DNA methylation were investigated. Results: Perceived stress (Perceived Stress Scale), but not cortisol, was associated with altered CpG methylation in placentas. In the highest tertile of the Perceived Stress Scale, the Beadchip data revealed modestly elevated methylation of HSD11B2, associated with lower fetal coupling (β=−0.51), and modestly elevated methylation of FKBP5, also with lower fetal coupling (β=−0.47). These increases in methylation were validated by bisulfite sequencing, where they occurred in a minority of clones. Conclusions: This is the first study to link the effects of pregnant women's distress on the fetus and epigenetic changes in placental genes. Since increased DNA methylation in HSD11B2 and FKBP5 are seen in a minority of bisulfite sequencing clones, these epigenetic changes, and functional consequences, may affect subpopulations of placental cells.

Significance Despite decades of prenatal programming research showing that “the womb may be more important than the home” with respect to offspring health outcomes, no studies of which we are aware have considered multiple indicators of maternal stress to identify the types of maternal stress that most influence developing offspring. This study’s key contributions include the use of a data-driven procedure to specify types of maternal stress—psychological and subclinical physical health indicators—that predict offspring outcomes including sex at birth, risk of preterm birth, and fetal neurodevelopment. Social support is a key factor differentiating the stress groups and a malleable intervention target to improve offspring outcomes.

Associations between in utero exposure to maternal SARS-CoV-2 infection and neurodevelopment are speculated, but currently unknown.To examine the associations between maternal SARS-CoV-2 infection during pregnancy, being born during the COVID-19 pandemic regardless of maternal SARS-CoV-2 status, and neurodevelopment at age 6 months.A cohort of infants exposed to maternal SARS-CoV-2 infection during pregnancy and unexposed controls was enrolled in the COVID-19 Mother Baby Outcomes Initiative at Columbia University Irving Medical Center in New York City. All women who delivered at Columbia University Irving Medical Center with a SARS-CoV-2 infection during pregnancy were approached. Women with unexposed infants were approached based on similar gestational age at birth, date of birth, sex, and mode of delivery. Neurodevelopment was assessed using the Ages & Stages Questionnaire, 3rd Edition (ASQ-3) at age 6 months. A historical cohort of infants born before the pandemic who had completed the 6-month ASQ-3 were included in secondary analyses.Maternal SARS-CoV-2 infection during pregnancy and birth during the COVID-19 pandemic.Outcomes were scores on the 5 ASQ-3 subdomains, with the hypothesis that maternal SARS-CoV-2 infection during pregnancy would be associated with decrements in social and motor development at age 6 months.Of 1706 women approached, 596 enrolled; 385 women were invited to a 6-month assessment, of whom 272 (70.6%) completed the ASQ-3. Data were available for 255 infants enrolled in the COVID-19 Mother Baby Outcomes Initiative (114 in utero exposed, 141 unexposed to SARS-CoV-2; median maternal age at delivery, 32.0 [IQR, 19.0-45.0] years). Data were also available from a historical cohort of 62 infants born before the pandemic. In utero exposure to maternal SARS-CoV-2 infection was not associated with significant differences on any ASQ-3 subdomain, regardless of infection timing or severity. However, compared with the historical cohort, infants born during the pandemic had significantly lower scores on gross motor (mean difference, -5.63; 95% CI, -8.75 to -2.51; F1,267 = 12.63; P<.005), fine motor (mean difference, -6.61; 95% CI, -10.00 to -3.21; F1,267 = 14.71; P < .005), and personal-social (mean difference, -3.71; 95% CI, -6.61 to -0.82; F1,267 = 6.37; P<.05) subdomains in fully adjusted models.In this study, birth during the pandemic, but not in utero exposure to maternal SARS-CoV-2 infection, was associated with differences in neurodevelopment at age 6 months. These early findings support the need for long-term monitoring of children born during the COVID-19 pandemic.

Abstract Using a high-throughput mitochondrial phenotyping platform to quantify multiple mitochondrial features among molecularly-defined immune cell subtypes, we quantify the natural variation in citrate synthase, mitochondrial DNA copy number (mtDNAcn), and respiratory chain enzymatic activities in human neutrophils, monocytes, B cells, and naïve and memory T lymphocyte subtypes. In mixed peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from the same individuals, we show to what extent mitochondrial measures are confounded by both cell type distributions and contaminating platelets. Cell subtype-specific measures among women and men spanning 4 decades of life indicate potential age- and sex-related differences, including an age-related elevation in mtDNAcn, which are masked or blunted in mixed PBMCs. Finally, a proof-of-concept, repeated-measures study in a single individual validates cell type differences and also reveals week-to-week changes in mitochondrial activities. Larger studies are required to validate and mechanistically extend these findings. These mitochondrial phenotyping data build upon established immunometabolic differences among leukocyte sub-populations, and provide foundational quantitative knowledge to develop interpretable blood-based assays of mitochondrial health.

Abstract Resting functional MRI studies of the infant brain are increasingly becoming an important tool in developmental neuroscience. Whereas the test-retest reliability of functional connectivity (FC) measures derived from resting fMRI data have been characterized in the adult and child brain, similar assessments have not been conducted in infants. In this study, we examined the intra-session test-retest reliability of FC measures from 119 infant brain MRI scans from four neurodevelopmental studies. We investigated edge-level and subject-level reliability within one MRI session (between and within runs) measured by the Intraclass correlation coefficient (ICC). First, using an atlas-based approach, we examined whole-brain connectivity as well as connectivity within two common resting fMRI networks – the default mode network (DMN) and the sensorimotor network (SMN). Second, we examined the influence of run duration, study site, and scanning manufacturer (e.g., Philips and General Electric) on ICCs. Lastly, we tested spatial similarity using the Jaccard Index from networks derived from independent component analysis (ICA). Consistent with resting fMRI studies from adults, our findings indicated poor edge-level reliability (ICC = 0.14 - 0.18), but moderate-to-good subject-level intra-session reliability for whole-brain, DMN, and SMN connectivity (ICC = 0.40 - 0.78). We also found significant effects of run duration, site, and scanning manufacturer on reliability estimates. Some ICA-derived networks showed strong spatial reproducibility (e.g., DMN, SMN, and Visual Network), and were labelled based on their spatial similarity to analogous networks measured in adults. These networks were reproducibly found across different study studies. However, other ICA-networks (e.g. Executive Control Network) did not show strong spatial reproducibility, suggesting that the reliability and/or maturational course of functional connectivity may vary by network. In sum, our findings suggest that developmental scientist may be on safe ground examining the functional organization of some major neural networks (e.g. DMN and SMN), but judicious interpretation of functional connectivity is essential to its ongoing success. Highlights Infant functional connectivity (FC) shows poor edge-level reliability (ICCs) However, subject-level infant FC estimates show good-to-excellent ICCs Spatial reproducibility is better for some resting networks (DMN, SMN) than others (ECN) Reliability estimates differ across study site and MRI scanner Conclusion - Infant FC can be a reliable measurement, but judicious use is needed

Abstract We are increasingly aware of the effects of ethnoracial stress on health, with emerging interest in the potential for intergenerational transmission before birth. Here, we investigate the effect of maternal prenatal discrimination and acculturation experiences on fetal growth, birth outcomes, and functional connectivity in the infant brain. In pregnant adolescent women, we collected self-report measures of acculturation (tailored to an adolescent and Latinx population), discrimination, and maternal distress (i.e., stress and depressive symptoms; n=165). Fetal growth were obtained via electronic health records (n=92), and infant amygdala seed connectivity was assessed using functional magnetic resonance imaging (n=38). We found that greater maternal prenatal assimilation to the host culture was associated with slower fetal growth, lower gestational age at birth, and weaker amygdala-fusiform connectivity. Maternal prenatal discrimination was associated with weaker amygdala-prefrontal connectivity. Together, these results suggest intergenerational effects of ethnoracial stressors on the growth and neural development of future generations.

Adverse childhood experiences (ACEs), potentially traumatic experiences occurring before the age of 18 years, are associated with epigenetic aging later in life and may be transmitted across generations.

Few human studies have assessed the association of prenatal maternal immune activation (MIA) with measures of brain development and psychiatric risk in newborn offspring. Our goal was to identify the effects of MIA during the 2nd and 3rd trimesters of pregnancy on newborn measures of brain metabolite concentrations, tissue microstructure, and motor development. This was a prospective longitudinal cohort study conducted with nulliparous pregnant women who were aged 14 to 19 years and recruited in their 2nd trimester, as well as their children who were followed through 14 months of age. MIA was indexed by maternal interleukin-6 (IL-6) and C-reactive protein (CRP) in both trimesters of pregnancy. Primary outcomes included: (1) newborn brain metabolite concentrations as ratios to creatine (N-acetylaspartate (NAA)/creatine (Cr) and choline (Cho)/Cr) measured using Magnetic Resonance Spectroscopy; (2) newborn fractional anisotropy and mean diffusivity, measured using Diffusion Tensor Imaging; and (3) indices of motor development, assessed prenatally and postnatally at ages 4- and 14-months. Maternal IL-6 and CRP levels associated significantly with both metabolites in the putamen, thalamus, insula, and the internal capsule. Maternal IL-6 associated significantly with fractional anisotropy in the putamen, caudate, thalamus, insula, and precuneus, and with mean diffusivity in the inferior parietal and middle temporal gyrus. CRP associated significantly with fractional anisotropy in the thalamus, insula, and putamen. Significant associations were found in common regions across imaging modalities, though the direction of associations differed by immune marker. In addition, both maternal IL-6 and CRP (in both trimesters) prenatally associated significantly with offspring motor development at 4- and 14-months of age. The left thalamus mediated effects of IL-6 on postnatal motor development. These findings demonstrate that levels of MIA in mid- to late pregnancy in a generally healthy sample associate with tissue characteristics in newborn brain regions that primarily support motor integration and coordination, as well as behavioral regulation. Those brain effects may contribute to differences in motor development.