Abstract Children’s cognitive functioning and educational performance are socially stratified. Social inequality, including classism and racism, may operate partly via epigenetic mechanisms that modulate neurocognitive development. Following preregistered analyses of data from 1,183 8-to 19-year-olds from the Texas Twin Project, we examined whether salivary DNA-methylation measures of inflammation (DNAm-CRP), cognitive functioning (Epigenetic-g), and pace of biological aging (DunedinPoAm) are socially stratified and associated with performance on tests of cognitive functions. We find that children growing up in more disadvantaged families and neighborhoods and children from marginalized racial/ethnic groups exhibit DNA-methylation profiles associated with higher chronic inflammation, lower cognitive functioning, and faster pace of biological aging. These salivary DNA-methylation profiles were associated with processing speed, general executive function, perceptual reasoning, verbal comprehension, reading, and math. Given that the DNA-methylation measures we examined were originally developed in adults, our results suggest that social inequalities may produce in children molecular signatures that, when observed in adults, are associated with chronic inflammation, advanced aging, and reduced cognitive function. Salivary DNA-methylation profiles might be useful as a surrogate endpoint in assessing the effectiveness of psychological and economic interventions that aim to reduce negative effects of childhood social inequality on lifespan development. Significance Statement Children’s cognitive functioning differs by dimensions of social inequality, such as class and race. Epigenetic mechanisms that regulate gene expression might be critically involved in the biological embedding of environmental privilege and adversity. We find that children growing up in more disadvantaged families and neighborhoods and from marginalized racial/ethnic groups exhibit higher chronic inflammation, lower cognitive functioning, and a faster pace of biological aging, as indicated by novel salivary DNA-methylation measures. These DNA-methylation measures of higher inflammation, lower cognitive functioning, and a faster pace of biological aging were, in turn, associated with performance on multiple cognitive tests. DNA-methylation measures might be useful as a surrogate endpoint in evaluation of programs to address the childhood social determinants of lifelong cognitive disparities.

Abstract Atypical regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis is a putative mechanism underlying the association between exposure to early life stress (ELS) and the subsequent development of mental and physical health difficulties. Recent research indicates that puberty is a period of HPA-axis plasticity during which the effects of exposure to ELS on cortisol regulation may change. In particular, increases in the sex hormones that drive pubertal maturation, including dehydroepiandrosterone (DHEA) and testosterone, may be implicated in pubertal recalibration of cortisol regulation. In the current study, we examined the associations among levels of objectively-rated threat-related ELS and salivary waking cortisol, DHEA, and testosterone in a sample of 178 adolescents (55% female) who were in early puberty at baseline (Tanner stages 1-3; mean Tanner stage[SD]=1.93[0.64]; mean age[SD]=11.42[1.04]) and were followed up approximately two years later (mean Tanner stage[SD]=3.46[0.86]; mean age[SD]=13.38[1.06]). Using multi-level modeling, we disaggregated the effects of between-individual levels and within-individual increases in pubertal stage and sex hormones on change in cortisol. Controlling for between-individual differences in average pubertal stage, the association between levels of cortisol and DHEA was more strongly positive among adolescents who evidenced greater within-individual increases in pubertal stage across time. Both higher average levels and greater within-individual increases in DHEA and testosterone were associated with increases in cortisol across time, indicating positive coupling of developmental changes in these hormones; however, coupling was attenuated in adolescents who were exposed to more severe threat-related ELS prior to puberty. These findings advance our understanding of the development of the HPA-axis and its association with childhood environmental risk during puberty.

Deviations in neurodevelopment may underlie the association between lower childhood socioeconomic status and difficulties in cognitive and socioemotional domains. Most previous investigations of the association between childhood socioeconomic status and brain morphology have used cross-sectional designs with samples that span wide age ranges, occluding effects specific to adolescence. Sex differences in the association between childhood socioeconomic status and neurodevelopment may emerge or intensify during adolescence. We used tensor-based morphometry, a whole brain approach, to examine sex differences in the cross-sectional association between normative variation in family income-to-needs ratio (INR) and cortical and subcortical gray and white matter volume during early adolescence (ages 9-13 years, N=147), as well as in the longitudinal association between in INR and change in volume from early to later adolescence (ages 11-16 years, N=109). Biological sex interacted with INR to explain variation in volume in several areas cross-sectionally and longitudinally. Effects were primarily in cortical gray matter areas, including regions of the association cortex and sensorimotor processing areas. Effect sizes tended to be larger in boys than in girls. Biological sex may be an important variable to consider in analyses of the effects of family income on structural neurodevelopment during adolescence.Highlights