The analysis of steroid hormones in hair is increasingly used in the field of stress-related research to obtain a retrospective index of integrated long-term hormone secretion. Here, most laboratories have so far relied on immunochemical assays originally developed for salivary analyses. Although these assays are fast and easy to perform, they have a reduced reliability and specificity due to cross-reactivity with other substances and are limited to the detection of one hormone at a time. Here, we report the development of a LC–MS/MS-based method for simultaneous identification of endogenous concentrations of seven steroid hormones (cortisol, cortisone, testosterone, progesterone, corticosterone, dehydroepiandrosterone (DHEA) and androstenedione) in human hair. Hair samples were washed with isopropanol and steroid hormones were extracted from 10 mg whole, nonpulverized hair by methanol incubation. A column switching strategy for on-line solid phase extraction (SPE) was applied, followed by analyte detection on an AB Sciex API 5000 QTrap mass spectrometer. Results indicated linearity of the method for all steroids over ranges of 0.09–90 pg/mg (0.9–900 pg/mg for DHEA) with correlation coefficients ranging between 0.9995 and 0.9999. Intra- and inter-assay coefficients of variation were between 3.7 and 9.1%. The limits of quantification (LOQ) were below (or equal to) 0.1 pg/mg for all steroids, except of DHEA for which the LOQ was 0.9 pg/mg. An analysis of 30 natural hair samples (15 men/15 women) using this method confirmed that all steroid hormones could be quantified at endogenous levels in each individual. In addition, the use of whole hair samples and on-line SPE resulted in a significant reduction in sample throughput times, increasing the applicability of this method for research questions where a larger number of samples needs to be processed.

Hypothalamic-pituitary-adrenal axis reactivity to acute stimulation is frequently assessed by repeated sampling of salivary cortisol. Researchers often strive to distinguish between individuals who show (responders) and those do not show (nonresponders) cortisol responses. For this, fixed threshold classification criteria, such as a 2.5-nmol/l baseline-to-peak increase, are frequently used. However, the performance of such criteria has not been systematically evaluated.Repeated salivary cortisol data from 504 participants exposed to either the Trier Social Stress Test (TSST; n = 309) or a placebo protocol (n = 195) were used for analyses. To obtain appropriate classifications of cortisol responders versus nonresponders, a physiologically plausible, autoregressive latent trajectory (ALT) mixture model was fitted to these data. Response classifications according to the ALT model and information on the experimental protocol (TSST versus placebo TSST) were then used to evaluate the performance of different proposed classifier proxies by receiver operating characteristics.Moment structure of cortisol time series was adequately accounted for by the proposed ALT model. The commonly used 2.5-nmol/l criterion was found to be overly conservative, resulting in a high rate of 16.5% false-negative classifications. Lowering this criterion to 1.5 nmol/l or using a percentage baseline-to-peak increase of 15.5% as a threshold yielded improved performance (39.3% and 26.7% less misclassifications, respectively).Alternative classification proxies (1.5 nmol/l or 15.5% increase) are able to effectively distinguish between cortisol responders and nonresponders and should be used in future research, whenever statistical response class allocation is not feasible.

To inform the future use of hair cortisol measurement, we have investigated influences of potential confounding variables (natural hair colour, frequency of hair washes, age, sex, oral contraceptive (OC) use and smoking status) on hair cortisol levels. The main study sample comprised 360 participants (172 women) covering a wide range of ages (1–91 years; mean = 25.95). In addition, to more closely examine influences of natural hair colour and young age on hair cortisol levels, two additional samples comprising 69 participants with natural blond or dark brown hair (hair colour sample) as well as 28 young children and 34 adults (young age sample) were recruited. Results revealed a lack of an effect for natural hair colour, OC use, and smoking status on hair cortisol levels (all p's >0.10). No influence of frequency of hair washes was seen for proximal hair segments (p = 0.335) but for the third hair segment indicating lower cortisol content (p = 0.008). We found elevated hair cortisol levels in young children and older adults (p < 0.001). Finally, men showed higher hair cortisol levels than women (p = 0.002). The present data indicate that hair cortisol measurement provides a useful tool in stress-related psychobiological research when applied with the consideration of possible confounders including age and sex.

Although exposure to supraphysiological levels of glucocorticoids is known to contribute to the development of the metabolic syndrome (MetS), the importance of physiological variation in basal cortisol secretion is less clear. This issue can be addressed by using hair cortisol analysis, which for the first time allows the assessment of long-term integrated hormone levels.We used the analysis of cortisol in hair (hairF) to examine associations of long-term cortisol levels with prevalence of MetS and individual cardiometabolic parameters in a large occupational cohort. In additional exploratory analyses, we also studied cardiometabolic associations with hair cortisone levels.Participants included 1258 employees of a large aerospace company (aged 16-64 years; 84.8% males) who partook in a voluntary health assessment.The first 3 cm of scalp-near hair were analyzed for glucocorticoid concentrations using liquid chromatography tandem mass spectrometry. Relevant cardiometabolic risk factors were assessed and MetS was diagnosed (according to 2009 international task force criteria).A higher prevalence of MetS was seen in individuals falling into the third (odds ratio 1.71, 95% confidence interval 1.08-2.69) or fourth hairF quartile (odds ratio 2.42, 95% confidence interval 1.55-3.75) compared with the first quartile, in fully adjusted analyses. HairF also showed positive associations with weight-related anthropometric measures (body mass index, waist to hip ratio, waist circumference) and glycated hemoglobin. The exploratory analysis of hair cortisone also indicated relevant associations with cardiometabolic parameters.Normal physiological differences in long-term cortisol secretion, as assessed in hair, show relevant relationships with MetS and individual cardiometabolic parameters.

Objective This study aimed to investigate the effect of regular contemplative mental training on endocrine and psychological indices of long-term stress. Methods An open-label efficacy trial that comprised three distinct 3-month long modules targeting attention and interoception, socioaffective, or sociocognitive abilities through dyadic exercises and secularized meditation practices was conducted with healthy adults. Participants underwent the training for 3 or 9 months, or were assigned to a retest control cohort. Chronic stress indices were assayed at four time points: pretraining and after 3, 6, and 9 months. The main outcome measures were cortisol (HC) and cortisone (HE) concentration in hair and self-reported long-term stress. Results Of 362 initially randomized individuals, 30 dropped out before study initiation (n = 332; mean [SD] age = 40.7 [9.2] years; 197 women). Hair-based glucocorticoid assays were available from n = 227, and questionnaire data from n = 326. Results from three separate training cohorts (TC1–3) revealed consistent decreases in HC and HE levels over the first three (TC3) to 6 months (TC1 and TC2) of training, with no further reduction at the final 9-month mark (baseline to end of training differences, HC, TC1: t(355) = 2.59, p = .010, contrast estimate (est.) [SE] = 0.35 [0.14]; HC, TC2: t(363) = 4.06, p < .001, est. = 0.48 [0.12]; HC, TC3: t(368) = 3.18, p = .002, est. = 0.41 [0.13]; HE, TC1: t(435) = 3.23, p = .001, est. = 0.45 [0.14]; HE, TC2: t(442) = 2.60, p = .010, est. = 0.33 [0.13]; HE, TC3: t(446) = 4.18, p < .001, est. = 0.57 [0.14]). Training effects on HC increased with individual compliance (practice frequency), and effects on both HC and HE were independent of training content and unrelated to change in self-reported chronic stress. Self-reported stress, and cortisol-to-dehydroepiandrosterone ratios as an exploratory endpoint, were also reduced, albeit less consistently. Conclusions Our results point to the reduction of long-term cortisol exposure as a mechanism through which meditation-based mental training may exert positive effects on practitioners’ health. Trial Registration: ClinicalTrials.gov identifier: NCT01833104.

Abstract Objective This study had the objective to investigate the effect of regular contemplative mental training on endocrine indices of long-term stress. Methods An open-label efficacy trial comprising three distinct 3-month modules targeting attention and interoception, socio-affective or socio-cognitive abilities through dyadic exercises and secularised meditation practices was designed and carried out in 332 healthy meditation-naive adults. Participants underwent the training for up to 9 months or were assigned to a retest control cohort. Chronic stress indices were assayed at four timepoints, i.e., pre-training and following each module. The main outcome measures were cortisol and cortisone concentration in hair and self-reported chronic stress Results N=362 initial individuals were randomized, of whom n=30 dropped out before study initiation, n=4 before first sampling and n=2 were excluded. N=99 participants did not provide hair samples. Data from three separate training cohorts revealed consistent decreases in hair cortisol and cortisone levels over the training period. This effect increased with practice frequency, was independent of training content and not associated with change in self-reported chronic stress. Conclusions Our results point to the reduction of long-term cortisol exposure as a mechanism via which contemplative mental training may exert positive effects on practitioners’ health. Trial registration ClinicalTrials.gov identifier: NCT01833104