Declining tissue nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) levels are linked to ageing and its associated diseases. However, the mechanism for this decline is unclear. Here, we show that pro-inflammatory M1-like macrophages, but not naive or M2 macrophages, accumulate in metabolic tissues, including visceral white adipose tissue and liver, during ageing and acute responses to inflammation. These M1-like macrophages express high levels of the NAD-consuming enzyme CD38 and have enhanced CD38-dependent NADase activity, thereby reducing tissue NAD levels. We also find that senescent cells progressively accumulate in visceral white adipose tissue and liver during ageing and that inflammatory cytokines secreted by senescent cells (the senescence-associated secretory phenotype, SASP) induce macrophages to proliferate and express CD38. These results uncover a new causal link among resident tissue macrophages, cellular senescence and tissue NAD decline during ageing and offer novel therapeutic opportunities to maintain NAD levels during ageing. Senescent cells in fat and liver are shown to attract M1-like macrophages with increased expression of the NAD-consuming enzyme CD38, leading to their local accumulation and providing a mechanism for the age-associated decline in tissue NAD+ levels.

Metabolism and aging are tightly connected. Alpha-ketoglutarate is a key metabolite in the tricarboxylic acid (TCA) cycle, and its levels change upon fasting, exercise, and aging. Here, we investigate the effect of alpha-ketoglutarate (delivered in the form of a calcium salt, CaAKG) on healthspan and lifespan in C57BL/6 mice. To probe the relationship between healthspan and lifespan extension in mammals, we performed a series of longitudinal, clinically relevant measurements. We find that CaAKG promotes a longer, healthier life associated with a decrease in levels of systemic inflammatory cytokines. We propose that induction of IL-10 by dietary AKG suppresses chronic inflammation, leading to health benefits. By simultaneously reducing frailty and enhancing longevity, AKG, at least in the murine model, results in a compression of morbidity.

Abstract Microgravity is associated with immunological dysfunction, though the mechanisms are poorly understood. Here, using single-cell analysis of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) exposed to short term (25 hours) simulated microgravity, we characterize altered genes and pathways at basal and stimulated states with a Toll-like Receptor-7/8 agonist. We validate single-cell analysis by RNA sequencing and super-resolution microscopy, and against data from the Inspiration-4 (I4) mission, JAXA (Cell-Free Epigenome) mission, Twins study, and spleens from mice on the International Space Station. Overall, microgravity alters specific pathways for optimal immunity, including the cytoskeleton, interferon signaling, pyroptosis, temperature-shock, innate inflammation (e.g., Coronavirus pathogenesis pathway and IL-6 signaling), nuclear receptors, and sirtuin signaling. Microgravity directs monocyte inflammatory parameters, and impairs T cell and NK cell functionality. Using machine learning, we identify numerous compounds linking microgravity to immune cell transcription, and demonstrate that the flavonol, quercetin, can reverse most abnormal pathways. These results define immune cell alterations in microgravity, and provide opportunities for countermeasures to maintain normal immunity in space.

e14562 Background: Mitochondrial dysfunction and stem cell exhaustion are hallmarks of aging, driving inflammation and limiting immune function. Likewise, cancer is characterized by repression of mitochondrial dynamics in tumor-infiltrating leukocytes that fosters terminal T cell exhaustion. Yet, interventions to reliably improve immune function are still lacking. Urolithin A (UA) is a postbiotic known to improve muscle function in aged adults upon oral intake. We have recently shown that UA induces mitophagy in human CD8+ cells to induce formation of T memory stem cells, while sensitizing murine cancer to immunotherapy. Methods: In this double-blind, prospective, placebo-controlled trial (NCT05735886) we sought to characterize for the first time the effects of UA on the human immune system. Fifty healthy participants aged 45-70 years were randomized (1:1) to an intervention of single-dose (1000mg) UA or placebo per day for a study duration of 28 days. Randomization was performed based on age, gender and BMI. Exclusion criteria were prior medical conditions, BMI >35 kg/m 2 , smoking, and intake of prescription medication or other dietary supplements. The primary end points of the study were changes in peripheral CD3+ cells, as well as alterations in mitochondrial activity in select immune populations of the peripheral blood as assessed by flow cytometry. Results: Intake of UA was safe and well-tolerated in the intervention cohort of 25 participants. After the study period, total peripheral lymphocytes and circulating NK cells were expanded in the UA group. Performing a complete immunophenotyping via spectral flow cytometry, we found that UA elicits immune remodeling characterized by broad changes of immune surface markers and mitochondrial measurements. CD8+ cells of participants in the intervention arm displayed greater mitochondrial mass, while preferably taking on a naive phenotype and expressing more Ki67. In addition, circulating monocytes exhibited a less inflammatory signature. UA intake reduced plasma levels of several proinflammatory cytokines. Conclusions: Collectively, our study constitutes an unprecedented intervention-based assessment of immune aging that globally characterizes the effect of UA on the immune system, proposing validation in future confirmatory studies and potential combination with cancer immunotherapy. Clinical trial information: NCT05735886 .

Epigenetic clocks are age predictors that use machine-learning models trained on DNA CpG methylation values to predict chronological or biological age. Increases in predicted epigenetic age relative to chronological age (epigenetic age acceleration) are connected to aging-associated pathologies, and changes in epigenetic age are linked to canonical aging hallmarks. However, epigenetic clocks rely on training data from bulk tissues whose cellular composition changes with age. Here, we found that human naive CD8+ T cells, which decrease in frequency during aging, exhibit an epigenetic age 15–20 years younger than effector memory CD8+ T cells from the same individual. Importantly, homogenous naive T cells isolated from individuals of different ages show a progressive increase in epigenetic age, indicating that current epigenetic clocks measure two independent variables, aging and immune cell composition. To isolate the age-associated cell intrinsic changes, we created an epigenetic clock, the IntrinClock, that did not change among 10 immune cell types tested. IntrinClock shows a robust predicted epigenetic age increase in a model of replicative senescence in vitro and age reversal during OSKM-mediated reprogramming. IntrinClock is an epigenetic clock that is resistant to potential confounds arising from age-dependent changes in immune cell composition and can robustly predict epigenetic aging in multiple contexts.

Abstract Epigenetic clocks are age predictors that use machine-learning models trained on DNA CpG methylation values to predict chronological or biological age. Increases in predicted epigenetic age relative to chronological age (epigenetic age acceleration) are connected to aging-associated pathologies, and changes in epigenetic age are linked to canonical aging hallmarks. However, epigenetic clocks rely on training data from bulk tissues whose cellular composition changes with age. We found that human naive CD8 + T cells, which decrease during aging, exhibit an epigenetic age 15–20 years younger than effector memory CD8 + T cells from the same individual. Importantly, homogenous naive T cells isolated from individuals of different ages show a progressive increase in epigenetic age, indicating that current epigenetic clocks measure two independent variables, aging and immune cell composition. To isolate the age-associated cell intrinsic changes, we created a new clock, the IntrinClock, that did not change among 10 immune cell types tested. IntrinClock showed a robust predicted epigenetic age increase in a model of replicative senescence in vitro and age reversal during OSKM-mediated reprogramming.

Decline in tissue NAD levels during aging is linked to aging and its associated diseases. However, the mechanism for aging-associated NAD decline remains unclear. Here we report that pro-inflammatory M1-like macrophages, but not naïve or M2 macrophages, accumulate in metabolic tissues including visceral white adipose tissue and the liver during aging. Remarkably, these M1-like macrophages highly express the NAD consuming enzyme CD38 and have enhanced CD38-dependent NADase activity. We also find that senescent cells progressively accumulate in visceral white adipose tissue during aging and that inflammatory cytokines found in the supernatant from senescent cells (Senescence associated secretory proteins, SASP) induce macrophages to proliferate and to express CD38. These results highlight a new causal link between visceral tissue senescence and tissue NAD decline during aging and represent a novel therapeutic opportunity targeting maintenance of NAD levels during aging.

Abstract Post-translational modifications, such as lysine acetylation, regulate the activity of diverse proteins across many cellular compartments. Protein deacetylation in mitochondria is catalyzed by the enzymatic activity of the NAD+-dependent deacetylase sirtuin 3 (SIRT3), however it remains unclear whether corresponding mitochondrial acetyltransferases exist. We used a bioinformatics approach to search for mitochondrial proteins with an acetyltransferase catalytic domain, and identified a novel splice variant of ELP3 (mt-ELP3) of the elongator complex, which localizes to the mitochondrial matrix in mammalian cells. Unexpectedly, mt-ELP3 does not mediate mitochondrial protein acetylation but instead induces a post-transcriptional modification of mitochondrial-transfer RNAs (mt-tRNAs). Overexpression of mt-ELP3 leads to the protection of mt-tRNAs against the tRNA-specific RNase angiogenin, increases mitochondrial translation, and furthermore increases expression of OXPHOS complexes. This study thus identifies mt-ELP3 as a non-canonical mt-tRNA modifying enzyme.

Bone fracture is one of the most globally prevalent injuries, with an estimated 189 million bone fractures occurring annually. Delayed union or nonunion occurs in up to 15% of fractures and involves the interruption or complete failure of bone continuity following fracture. Preclinical testing is essential to support the translation of novel strategies to promote improved fracture repair treatment, but there is a paucity of small animal models that recapitulate clinical attributes associated with delayed fracture healing. This study explores whether the

Summary Mammalian female reproductive lifespan is typically significantly shorter than life expectancy and is associated with a decrease in ovarian NAD+ levels. However, the mechanisms underlying this loss of ovarian NAD+ are unclear. Here, we show that CD38, a NAD+ consuming enzyme, is expressed in the ovarian extrafollicular space, primarily in immune cells, and its levels increase with reproductive age. Reproductively young mice lacking CD38 exhibit larger primordial follicle pools, elevated ovarian NAD+ levels, and increased fecundity relative to wild type controls. This larger ovarian reserve results from a prolonged window of follicle formation during early development. However, the beneficial effect of CD38 loss on reproductive function is not maintained at advanced age. Our results demonstrate a novel role of CD38 in regulating ovarian NAD+ metabolism and establishing the ovarian reserve, a critical process that dictates a female’s reproductive lifespan.