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Different effects of bariatric surgery on epigenetic plasticity in skeletal muscle of individuals with and without type 2 diabetes - 11/07/24

Doi : 10.1016/j.diabet.2024.101561 
Leona Kovac a, b, c, Sofiya Gancheva c, d, e, Markus Jähnert a, c, Ratika Sehgal a, c, Lucia Mastrototaro c, e, Matthias Schlensak f, Frank A. Granderath f, Kilian Rittig g, Michael Roden c, d, e, Annette Schürmann a, c, g, , Sabine Kahl c, d, e, #, Meriem Ouni a, c, #
a Department of Experimental Diabetology, German Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbrueck, Arthur-Scheunert-Allee 114-116, Nuthetal, Germany 
b Research Group Molecular and Clinical Life Science of Metabolic Diseases, Faculty of Health Sciences Brandenburg, University of Potsdam, Brandenburg, Germany 
c German Center for Diabetes Research (DZD e.V.), Neuherberg, Germany 
d Department of Endocrinology and Diabetology, Medical Faculty and University Hospital Düsseldorf, Heinrich-Heine-University Düsseldorf, Düsseldorf, Germany 
e Institute for Clinical Diabetology, German Diabetes Center, Leibniz Center for Diabetes Research, Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany 
f Obesity and Reflux Center, Neuwerk Hospital, Mönchengladbach, Germany 
g Institute of Nutritional Science, University of Potsdam, Brandenburg, Germany 

Corresponding author at: Department of Experimental Diabetology, German Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbruecke (DIfE), Arthur-Scheunert-Allee 114-116, Nuthetal, Germany.Department of Experimental DiabetologyGerman Institute of Human Nutrition Potsdam-Rehbruecke (DIfE)Arthur-Scheunert-Allee 114-116NuthetalGermany

Abstract

Aim

Bariatric surgery is highly effective for the treatment of obesity in individuals without (OB1) and in those with type 2 diabetes (T2D2). However, whether bariatric surgery triggers similar or distinct molecular changes in OB and T2D remains unknown. Given that individuals with type 2 diabetes often exhibit more severe metabolic deterioration, we hypothesized that bariatric surgery induces distinct molecular adaptations in skeletal muscle, the major site of glucose uptake, of OB and T2D after surgery-induced weight loss.

Methods

All participants (OB, n = 13; T2D, n = 13) underwent detailed anthropometry before and one year after the surgery. Skeletal muscle biopsies were isolated at both time points and subjected to transcriptome and methylome analyses using a comprehensive bioinformatic pipeline.

Results

Before surgery, T2D had higher fasting glucose and insulin levels but lower whole-body insulin sensitivity, only glycemia remained higher in T2D than in OB after surgery. Surgery-mediated weight loss affected different subsets of genes with 2,013 differentially expressed in OB and 959 in T2D. In OB differentially expressed genes were involved in insulin, PPAR signaling and oxidative phosphorylation pathways, whereas ribosome and splicesome in T2D. LASSO regression analysis revealed distinct candidate genes correlated with improvement of phenotypic traits in OB and T2D. Compared to OB, DNA methylation was less affected in T2D in response to bariatric surgery. This may be due to increased global hydroxymethylation accompanied by decreased expression of one of the type 2 diabetes risk gene, TET2, encoding a demethylation enzyme in T2D.

Conclusion

OB and T2D exhibit differential skeletal muscle transcriptome responses to bariatric surgery, presumably resulting from perturbed epigenetic flexibility.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Bariatric surgery, DNA hydroxymethylation, Marker genes, TET2, Transcriptomics

Abbreviations : BMI, HbA1C, T2D, OB, W0, W52, KEGG, LASSO, TET2, DEG, DMG


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Vol 50 - N° 5

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