Cytochrome b5 reductases (CYB5R) are required for the elongation and desaturation of fatty acids, cholesterol synthesis and mono-oxygenation of cytochrome P450 enzymes, all of which are associated with protection against metabolic disorders. However, the physiological role of CYB5R in the context of metabolism, healthspan and aging remains ill-defined. We generated CYB5R-overexpressing flies (CYB5R-OE) and created a transgenic mouse line overexpressing CYB5R3 (CYB5R3-Tg) in the C57BL/6J background to investigate the function of this class of enzymes as regulators of metabolism and age-associated pathologies. Gender- and/or stage-specific induction of CYB5R, and pharmacological activation of CYB5R with tetrahydroindenoindole extended fly lifespan. Increased expression of CYB5R3 was associated with significant improvements in several metabolic parameters that resulted in modest lifespan extension in mice. Diethylnitrosamine-induced liver carcinogenesis was reduced in CYB5R3-Tg mice. Accumulation of high levels of long-chain polyunsaturated fatty acids, improvement in mitochondrial function, decrease in oxidative damage and inhibition of chronic pro-inflammatory pathways occurred in the transgenic animals. These results indicate that CYB5R represents a new target in the study of genes that regulate lipid metabolism and healthspan.

Abstract Neutrophils are the most abundant leukocytes in the blood, with numbers further increasing with age. Despite their essential role as a primary line of defense, neutrophils can contribute to tissue damage and age-related diseases 1 and a high neutrophil-to-lymphocyte ratio predicts all causes of mortality in the elderly 2–5 . However, the precise mechanisms driving enhanced neutrophil generation during ageing remain poorly understood. Here, we show that a subset of CD4 + T cells with a cytotoxic phenotype (CD4 + CTLs) producing the chemokine CCL5 and harbouring dysfunctional mitochondria, infiltrate the bone marrow and induce granulopoiesis in aged mice. During ageing, hematopoietic stem cells upregulate CCR5, the primary receptor for CCL5, and its deficiency limits the T cell-mediated induction of granulopoiesis and neutrophil output. Treatment with the FDA-approved CCR5 inhibitor Maraviroc decreases granulopoiesis and lowers the levels of circulatory and tissue-infiltrating neutrophils, ameliorating multiple ageing biomarkers and improving functional outcomes in aged mice. These findings suggest that age-associated alterations in T cells reduce health outcomes by remodelling the bone marrow niche and enhancing neutrophil generation. Consequently, interventions to disrupt the interplay between T cells and hematopoietic stem cells hold substantial therapeutic potential to ameliorate age-associated diseases.

DNA hydroxymethylation (5hmC), the most abundant oxidative derivative of DNA methylation, is typically enriched at enhancers and gene bodies of transcriptionally active and tissue-specific genes. Although aberrant genomic 5hmC has been implicated in age-related diseases, its functional role in aging remains unknown. Here, using mouse liver and cerebellum as model organs, we show that 5hmC accumulates in gene bodies associated with tissue-specific function and restricts the magnitude of gene expression changes with age. Mechanistically, 5hmC decreases the binding of splicing associated factors and correlates with age-related alternative splicing events. We found that various age-related contexts, such as prolonged quiescence and senescence, drive the accumulation of 5hmC with age. We provide evidence that this age-related transcriptionally restrictive function is conserved in mouse and human tissues. Our findings reveal that 5hmC regulates tissue-specific function and may play a role in longevity.

Epigenetic alterations are a key hallmark of aging but have been limitedly explored in tissues. Here, using naturally aged murine liver as a model and extending to other quiescent tissues, we find that aging is driven by temporal chromatin alterations that promote a refractory cellular state and compromise cellular identity. Using an integrated multi-omics approach, and the first direct visualization of aged chromatin we find that globally, old cells show H3K27me3-driven broad heterochromatinization and transcription suppression. At the local level, site-specific loss of H3K27me3 over promoters of genes encoding developmental transcription factors leads to expression of otherwise non-hepatocyte markers. Interestingly, liver regeneration reverses H3K27me3 patterns and rejuvenates multiple molecular and physiological aspects of the aged liver.

ABSTRACT BACKGROUND Dysregulated proteostasis leading to accumulation of misfolded proteins, electron-dense aggregates (lipofuscin, LF), desmin preamyloid oligomers (PAOs), and proteotoxic stress is a hallmark of aging. We investigated how efficiently proteostatic adaptations to chronic cardiac cyclic adenosine monophosphate (cAMP)-dependent stress change with aging, in mice harboring a marked, cardiac-specific over-expression of adenylyl cyclase VIII (TG AC8 ). METHODS Protein quality control (PQC) mechanisms (ubiquitin proteasome system (UPS) and autophagy), including mitophagy, in TG AC8 and wild time littermates (WT) were evaluated in left ventricle (LV) at 3-4 months and at 17-21 months of age. Autophagy flux was evaluated in response to the lysosomotropic agent chloroquine (CQ), and protein synthesis was assessed according to the SUnSET puromycin method. RESULTS At 3-4 months of age, established autophagy markers such as the microtubule-associated protein 1 light chain 3 (LC3), p62, and their phospho-forms in TG AC8 LV were modulated to result in a more efficient autophagy. Flux was increased compared to WT. Lysosome performance (cathepsin L1 activity) in TG AC8 was also significantly increased, confirming higher cargo degradation and a more efficient proteostasis at 3-4 months. In advanced age, however, insufficiency of PQC mechanisms, manifested by a reduced proteasome activity, and an unbalanced autophagic flux, accelerated for markers such as LC3A and p62 within the context of a slower overall flux, led to an increase in the accumulation of aggresomes (increased ratio of insoluble/soluble protein fractions). In addition, although at 3-4 months canonical mitophagy signaling was increased (receptors PARKIN, p62-S403 and p62-S349 were upregulated) and non-canonical mitophagy signaling not engaged (receptor FKBP8 was decreased), both were upregulated at 18-21 months of age in TG AC8 , as protein levels of all receptors remained elevated. In old TG AC8 , the markedly impaired mitophagy, accompanied by the accumulation of lipofuscin (LF) bodies of aberrant sizes and brownish-to black pigment, increased concentration of cardiac preamyloid oligomers (PAOs) and elevated levels of cleaved desmin, tagged for ubiquitination, were characteristics of the age-effect compared to young TG AC8 . The rate of protein synthesis and levels of soluble aggregates were decreased, consequences of “normal” aging. CONCLUSIONS Proteostasis maintains cardiac health in TG AC8 in youth (3-4 months), but a long-term exposure to chronic pathophysiologic states that increase cardiac ubiquitination and stress, in response to sustained activation of the AC/cAMP/PKA/Ca 2+ axis, results in severely dysregulated proteostasis in TG AC8 vs WT, and is associated with proteostatic insufficiency, and accelerated cardiac aging. GRAPHIC ABSTRACT A graphic abstract is available for this article. GRAPHIC ABSTRACT/DIAGRAM Table. Proteostasis in young and aged TG AC8 in the context of cardiac stress in response to cardiac-specific constitutive stimulation of the AC/cAMP/PKA/Ca 2+ axis by α-MHC-driven AC8 overexpression.