Significance Because obese people are at an increased risk of many age-related diseases, it is a plausible hypothesis that obesity increases the biological age of some tissues and cell types. However, it has been difficult to detect such an accelerated aging effect because it is unclear how to measure tissue age. Here we use a recently developed biomarker of aging (known as “epigenetic clock”) to study the relationship between epigenetic age and obesity in several human tissues. We report an unexpectedly strong correlation between high body mass index and the epigenetic age of liver tissue. This finding may explain why obese people suffer from the early onset of many age-related pathologies, including liver cancer.

Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is the most common chronic liver disorder in industrialized countries. Liver samples from morbidly obese patients (n = 45) with all stages of NAFLD and controls (n = 18) were analyzed by array-based DNA methylation and mRNA expression profiling. NAFLD-specific expression and methylation differences were seen for nine genes coding for key enzymes in intermediate metabolism (including PC, ACLY, and PLCG1) and insulin/insulin-like signaling (including IGF1, IGFBP2, and PRKCE) and replicated by bisulfite pyrosequening (independent n = 39). Transcription factor binding sites at NAFLD-specific CpG sites were >1,000-fold enriched for ZNF274, PGC1A, and SREBP2. Intraindividual comparison of liver biopsies before and after bariatric surgery showed NAFLD-associated methylation changes to be partially reversible. Postbariatric and NAFLD-specific methylation signatures were clearly distinct both in gene ontology and transcription factor binding site analyses, with >400-fold enrichment of NRF1, HSF1, and ESRRA sites. Our findings provide an example of treatment-induced epigenetic organ remodeling in humans.