Abstract Background Dietary high fructose (HFr) is a known metabolic disruptor contributing to development of obesity and diabetes in Western societies. Initial molecular changes from exposure to HFr on liver metabolism may be essential to understand the perturbations leading to insulin resistance and abnormalities in lipid and carbohydrate metabolism. We studied vervet monkeys ( Clorocebus aethiops sabaeus ) fed a HFr (n=5) or chow diet (n=5) for 6 weeks, and obtained clinical measures of liver function, blood insulin, cholesterol and triglycerides. In addition, we performed untargeted global transcriptomics, proteomics, and metabolomics analyses on liver biopsies to determine the molecular impact of a HFr diet on coordinated pathways and networks that differed by diet. Results We show that integration of omics data sets improved statistical significance for some pathways and networks, and decreased significance for others, suggesting that multiple omics datasets enhance confidence in relevant pathway and network identification. Specifically, we found that sirtuin signaling and a peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPARA) regulatory network were significantly altered in hepatic response to HFr. Integration of metabolomics and miRNAs data further strengthened our findings. Conclusions Our integrated analysis of three types of omics data with pathway and regulatory network analysis demonstrates the usefulness of this approach for discovery of molecular networks central to a biological response. In addition, metabolites aspartic acid and docosahexaenoic acid (DHA), protein ATG3, and genes ATG7, HMGCS2 link sirtuin signaling and the PPARA network suggesting molecular mechanisms for altered hepatic gluconeogenesis from consumption of a HFr diet.

The liver is critical for functions that support metabolism, immunity, digestion, detoxification, and vitamin storage. Aging is associated with severity and poor prognosis of various liver diseases such as nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD). Previous studies have used multi-omic approaches to study liver diseases or to examine the effects of aging on the liver. However, to date, no studies have used an integrated omics approach to investigate aging-associated molecular changes in the livers of healthy female nonhuman primates. The goal of this study was to identify molecular changes associated with healthy aging in the livers of female baboons (

Abstract Age is a prominent risk factor for cardiometabolic disease, often leading to heart structural and functional changes. However, precise molecular mechanisms underlying cardiac remodeling and dysfunction exclusively resulting from physiological aging remain elusive. Previous research demonstrated age‐related functional alterations in baboons, analogous to humans. The goal of this study is to identify early cardiac molecular alterations preceding functional adaptations, shedding light on the regulation of age‐associated changes. Unbiased transcriptomics of left ventricle samples are performed from female baboons aged 7.5–22.1 years (human equivalent ≈30–88 years). Weighted‐gene correlation network and pathway enrichment analyses are performed, with histological validation. Modules of transcripts negatively correlated with age implicated declined metabolism‐oxidative phosphorylation, tricarboxylic acid cycle, glycolysis, and fatty‐acid β‐oxidation. Transcripts positively correlated with age suggested a metabolic shift toward glucose‐dependent anabolic pathways, including hexosamine biosynthetic pathway (HBP). This shift is associated with increased glycosaminoglycan synthesis, modification, precursor synthesis via HBP, and extracellular matrix accumulation, verified histologically. Upregulated extracellular matrix‐induced signaling coincided with glycosaminoglycan accumulation, followed by cardiac hypertrophy‐related pathways. Overall, these findings revealed a transcriptional shift in metabolism favoring glycosaminoglycan accumulation through HBP before cardiac hypertrophy. Unveiling this metabolic shift provides potential targets for age‐related cardiac diseases, offering novel insights into early age‐related mechanisms.

Abstract The prefrontal cortex (PFC) has been implicated as a key brain region responsible for age-related cognitive decline. Little is known about aging-related molecular changes in PFC that may mediate these effects. To date, no studies have used untargeted discovery methods with integrated analyses to determine PFC molecular changes in healthy female primates. We quantified PFC changes associated with healthy aging in female baboons by integrating multiple omics data types (transcriptomics, proteomics, metabolomics) from samples across the adult age span. Our integrated omics approach using unbiased weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) to integrate data and treat age as a continuous variable, revealed highly interconnected known and novel pathways associated with PFC aging. We found GABA tissue content associated with these signaling pathways, providing one potential biomarker to assess PFC changes with age. These highly coordinated pathway changes during aging may represent early steps for aging-related decline in PFC functions, such as learning and memory, and provide potential biomarkers to assess cognitive status in humans.

Age is a prominent risk factor for cardiometabolic disease, and often leads to heart structural and functional changes. However, precise molecular mechanisms underlying cardiac remodeling and dysfunction resulting from physiological aging per se remain elusive. Understanding these mechanisms requires biological models with optimal translation to humans. Previous research demonstrated that baboons undergo age-related reduction in ejection fraction and increased heart sphericity, mirroring changes observed in humans. The goal of this study was to identify early cardiac molecular alterations that precede functional adaptations, shedding light on the regulation of age-associated changes. We performed unbiased transcriptomics of left ventricle (LV) samples from female baboons aged 7.5-22.1 years (human equivalent ~30-88 years). Weighted-gene correlation network and pathway enrichment analyses were performed to identify potential age-associated mechanisms in LV, with histological validation. Myocardial modules of transcripts negatively associated with age were primarily enriched for cardiac metabolism, including oxidative phosphorylation, tricarboxylic acid cycle, glycolysis, and fatty-acid β-oxidation. Transcripts positively correlated with age suggest upregulation of glucose uptake, pentose phosphate pathway, and hexosamine biosynthetic pathway (HBP), indicating a metabolic shift towards glucose-dependent anabolic pathways. Upregulation of HBP commonly results in increased glycosaminoglycan precursor synthesis. Transcripts involved in glycosaminoglycan synthesis, modification, and intermediate metabolism were also upregulated in older animals, while glycosaminoglycan degradation transcripts were downregulated with age. These alterations would promote glycosaminoglycan accumulation, which was verified histologically. Upregulation of extracellular matrix (ECM)-induced signaling pathways temporally coincided with glycosaminoglycan accumulation. We found a subsequent upregulation of cardiac hypertrophy-related pathways and an increase in cardiomyocyte width. Overall, our findings revealed a transcriptional shift in metabolism from catabolic to anabolic pathways that leads to ECM glycosaminoglycan accumulation through HBP prior to upregulation of transcripts of cardiac hypertrophy-related pathways. This study illuminates cellular mechanisms that precede development of cardiac hypertrophy, providing novel potential targets to remediate age-related cardiac diseases.