ABSTRACT The ability to quantify aging-related changes in histological samples is important, as it allows for evaluation of interventions intended to effect health span. We used a machine learning architecture that can be trained to detect and quantify these changes in the mouse kidney. Using additional held out data, we show validation of our model, correlation with scores given by pathologists using the Geropathology Research Network aging grading scheme, and its application in providing reproducible and quantifiable age scores for histological samples. Aging quantification also provides the insights into possible changes in image appearance that are independent of specific geropathology-specified lesions. Furthermore, we provide trained classifiers for H&E-stained slides, as well as tutorials on how to use these and how to create additional classifiers for other histological stains and tissues using our architecture.This architecture and combined resources allow for the high throughput quantification of mouse aging studies in general and specifically applicable to kidney tissues.

The process of aging is defined by the breakdown of critical maintenance pathways leading to an accumulation of damage and its associated phenotypes. Aging affects many systems and is considered the greatest risk factor for a number of diseases. Therefore, interventions aimed at establishing resilience to aging should delay or prevent the onset of age-related diseases. Recent studies have shown a three-drug cocktail consisting of rapamycin, acarbose, and phenylbutyrate delayed the onset of physical, cognitive, and biological aging phenotypes in old mice. To test the ability of this drug cocktail to impact Alzheimer’s disease (AD), an adeno-associated-viral vector model of AD was created. Mice were fed the drug cocktail 2 months prior to injection and allowed 3 months for phenotypic development. Cognitive phenotypes were evaluated through a spatial navigation learning task. To quantify neuropathology, immunohistochemistry was performed for AD proteins and pathways of aging. Results suggested the drug cocktail was able to increase resilience to cognitive impairment, inflammation, and AD protein aggregation while enhancing autophagy and synaptic integrity, preferentially in female cohorts. In conclusion, female mice were more susceptible to the development of early stage AD neuropathology and learning impairment, and more responsive to treatment with the drug cocktail in comparison to male mice. Translationally, a model of AD where females are more susceptible would have greater value as women have a greater burden and incidence of disease compared to men. These findings validate past results and provide the rationale for further investigations into enhancing resilience to early-stage AD by enhancing resilience to aging.

Abstract Pharmaceutical intervention of aging requires targeting multiple pathways, thus there is rationale to test combinations of drugs each targeting different but overlapping processes. In order to determine if combining drugs previously shown to improve lifespan would have greater impact than any individuyal drug, a diet containing rapamycin at 14 ppm, acarbose at 1000 ppm, and phenylbutyrate at 1000 ppm was fed to 20-month-old C57BL/6 and HET3 4-way cross mice of both sexes for three months. Mice fed the cocktail diet showed a strain and gender-dependent phenotype consistent with healthy aging including decreased body fat and blood glucose, improved cognition, and increased grip strength and walking ability compared to mice fed individual drug or control diets. A cocktail diet containing ½ dosing of each compound was overall less effective than the full dose. The composite age-related lesion score of heart, lungs, liver and kidney was decreased in mice fed the cocktail diet compared to mice fed individual drug or control diets suggesting an interactive advantage of the three drugs. Senescence and inflammatory cytokine levels in kidneys from mice fed the cocktail diet were lower than in kidneys from mice fed control diet, and consistent with low expression levels in kidneys from young untreated mice, suggesting the cocktail diet delayed aging partly by senolytic and anti-inflammatory effects.