Multi-Omics Characterization of Type 2 Diabetes Mellitus-Induced Cognitive Impairment in the db/db Mouse Model

代谢组 转录组 代谢组学 生物 肠道菌群 认知功能衰退 2型糖尿病 糖尿病 2型糖尿病 肠-脑轴 生物信息学 内分泌学 内科学 疾病 基因 遗传学 基因表达 医学 生物化学 痴呆
作者
Xiaoxuan Song,Zeyu Zhu,Xiaohang Qian,Xiaoli Liu,Shengdi Chen,Huidong Tang
出处
期刊:Molecules [MDPI AG]
卷期号:27 (6): 1904-1904 被引量:10
标识
DOI:10.3390/molecules27061904
摘要

Type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a complex metabolic disorder frequently accompanied by cognitive impairment. Contributing factors such as modern lifestyle, genetic predisposition, and gene environmental interactions have been postulated, but the pathogenesis remains unclear. In this study, we attempt to investigate the potential mechanisms and interventions underlying T2DM-induced cognitive deficits from the brain-gut axis perspective. A combined analysis of the brain transcriptome, plasma metabolome, and gut microbiota in db/db mice with cognitive decline was conducted. Transcriptome analysis identified 222 upregulated gene sets and 85 downregulated gene sets, mainly related to mitochondrial respiratory, glycolytic, and inflammation. In metabolomic analysis, a total of 75 significantly altered metabolites were identified, correlated with disturbances of glucose, lipid, bile acid, and steroid metabolism under disease state. Gut microbiota analysis suggested that the species abundance and diversity of db/db mice were significantly increased, with 23 significantly altered genus detected. Using the multi-omics integration, significant correlations among key genes (n = 33), metabolites (n = 41), and bacterial genera (n = 21) were identified. Our findings suggest that disturbed circulation and brain energy metabolism, especially mitochondrial-related disturbances, may contribute to cognitive impairment in db/db mice. This study provides novel insights into the functional interactions among the brain, circulating metabolites, and gut microbiota.
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