Multi-omics insights into functional alterations of the liver in insulin-deficient diabetes mellitus

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Mattias Backman - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Florian Flenkenthaler - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Andreas Blutke - , Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (Autor:in)
  • Maik Dahlhoff - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Erik Ländström - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Simone Renner - , Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.), Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • J. Philippou-Massier - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Stefan Krebs - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Birgit Rathkolb - , Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.), Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (Autor:in)
  • Cornelia Prehn - , Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (Autor:in)
  • Michal Grzybek - , Deutsches Zentrum für Diabetesforschung - Paul Langerhans Institut Dresden (Partner: HMGU), Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Ünal Coskun - , Deutsches Zentrum für Diabetesforschung - Paul Langerhans Institut Dresden (Partner: HMGU), Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)
  • Michael Rothe - , Lipidomix GmbH (Autor:in)
  • J. Adamski - , Technische Universität München, National University of Singapore, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (Autor:in)
  • Martin Hrabĕ de Angelis - , Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.), Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, Technische Universität München (Autor:in)
  • Rüdiger Wanke - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Thomas Fröhlich - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Georg J. Arnold - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Helmut Blum - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Eckhard Wolf - , Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), Deutsches Zentrum für Diabetesforschung (DZD e.V.) (Autor:in)

Abstract

Objective: The liver regulates the availability of insulin to other tissues and is the first line insulin response organ physiologically exposed to higher insulin concentrations than the periphery. Basal insulin during fasting inhibits hepatic gluconeogenesis and glycogenolysis, whereas postprandial insulin peaks stimulate glycogen synthesis. The molecular consequences of chronic insulin deficiency for the liver have not been studied systematically.

Methods: We analyzed liver samples of a genetically diabetic pig model (MIDY) and of wild-type (WT) littermate controls by RNA sequencing, proteomics, and targeted metabolomics/lipidomics.

Results: Cross-omics analyses revealed increased activities in amino acid metabolism, oxidation of fatty acids, ketogenesis, and gluconeogenesis in the MIDY samples. In particular, the concentrations of the ketogenic enzyme 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase 2 (HMGCS2) and of retinol dehydrogenase 16 (RDH16), which catalyzes the first step in retinoic acid biogenesis, were highly increased. Accordingly, elevated levels of retinoic acid, which stimulates the expression of the gluconeogenic enzyme phosphoenolpyruvate carboxykinase (PCK1), were measured in the MIDY samples. In contrast, pathways related to extracellular matrix and inflammation/pathogen defense response were less active than in the WT samples.

Conclusions: The first multi-omics study of a clinically relevant diabetic large animal model revealed molecular signatures and key drivers of functional alterations of the liver in insulin-deficient diabetes mellitus. The multi-omics data set provides a valuable resource for comparative analyses with other experimental or clinical data sets.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)30-44
Seitenumfang15
FachzeitschriftMolecular metabolism
Jahrgang26
PublikationsstatusVeröffentlicht - Aug. 2019
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 31221621
ORCID /0000-0003-4375-3144/work/142255275
ORCID /0000-0003-2083-0506/work/148607262

Schlagworte

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ASJC Scopus Sachgebiete

Schlagwörter

  • Insulin deficiency, Lipidome, Liver, Metabolome, Proteome, Transcriptome

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