Senescence is a state of indefinite cell cycle arrest associated with aging, cancer, and age-related diseases. Here, using label-based mass spectrometry, ribosome profiling and nanopore direct RNA sequencing, we explore the coordinated interaction of translational and transcriptional programs of human cellular senescence. We find that translational deregulation and a corresponding maladaptive integrated stress response (ISR) is a hallmark of senescence that desensitizes senescent cells to stress. We present evidence that senescent cells maintain high levels of eIF2α phosphorylation, typical of ISR activation, but translationally repress production of the stress response transcription factor 4 (ATF4) by ineffective bypass of the inhibitory upstream open reading frames. Surprisingly, ATF4 translation remains inhibited even after acute proteotoxic and amino acid starvation stressors, resulting in a highly diminished stress response. Furthermore, absent a response, stress augments the senescence secretory phenotype, thus intensifying a proinflammatory state that exacerbates disease. Our results reveal a novel mechanism that senescent cells exploit to evade an adaptive stress response and remain viable.

Ifosfamide and other oxazaphosphorines can result in hemorrhagic cystitis, a constellation of complications caused by acrolein metabolites. We previously showed that a single dose of IPSE, a schistosome-derived host modulatory protein, can ameliorate ifosfamide-related cystitis; however, the exact mechanisms underlying this urotoxic effect and its prevention are not fully understood. To provide insights into IPSE's protective mechanism, we undertook transcriptional profiling of bladders from ifosfamide-treated mice, with or without IPSE pretreatment. Following ifosfamide challenge, there was upregulation of a range of pro-inflammatory genes. The pro-inflammatory pathway involving the IL-1β, TNF-α and IL-6 triad via NF-κB and STAT3 signaling pathways was identified as the key driver of inflammation. The NRF2-mediated oxidative stress response pathway, which regulates both Hmox1-mediated heme homoeostasis and expression of antioxidant enzymes, was highly activated. Anti-inflammatory and cellular proliferation cascades implicated in tissue repair, namely Wnt, Hedgehog and PPAR pathways, were downregulated. IPSE administration before ifosfamide injection resulted in significant downregulation of major proinflammatory pathways including the triad of IL-1β, TNF-α and IL-6 pathways, the interferon signaling pathway, and less apparent reduction in oxidative stress responses. Taken together, we have identified signatures of acute phase inflammation and oxidative stress responses in the ifosfamide-injured bladder, which are reversed by pretreatment with IPSE, a parasite derived anti-inflammatory molecule. In addition to providing new insights into the underlying mechanism of IPSE's therapeutic effects, this work has revealed several pathways that could be therapeutically targeted to prevent and treat ifosfamide-induced hemorrhagic cystitis.

Introduction: Recurrent urinary tract infections have been linked to increased risk of bladder cancer, suggesting a potential role of the urinary microbiome in bladder cancer pathogenesis. Objective: Compare the urinary microbiomes in mice with and without bladder. Methods: Longitudinal study of mice exposed to a dilute bladder-specific carcinogen (0.05% n-butyl-n-(4-hydroxybutyl) nitrosamine, BBN mice, n=10), and control mice (n=10). Urine was sampled monthly from individual mice for 4 months. Microbial DNA was extracted from the urine, and the V4 region of the 16S rRNA gene sequenced. Animals were sacrificed and their bladders harvested for histopathology. Bladder sections were graded by a blinded pathologist. The composition and diversity of the urinary microbiome were compared between the BBN and control mice. Metabolic pathway analysis was completed using PICRUST. Results: Bladder histology in the BBN group showed normal tissue with inflammation (BBN-normal, n=5), precancerous pathologies, (BBN-precancerous, n=3), and invasive cancer (BBN-cancer, n=2). Alpha diversity did not differ between the mice exposed to BBN and the control mice at any timepoint. There were no differences in the urinary microbiomes between the BBN and control mice at baseline. At month 4, mice exposed to BBN had higher proportion of both Gardnerella and Bifidobacterium compared to control mice. There were no differences in proportions of specific bacteria between either the BBN-precancer or BBN-cancer and controls at month 4. However, the BBN-normal mice had higher proportions of Gardnerella, Haemophilus, Bifidobacterium, and Ureaplasma Actinobaculum, and lower proportions of Actinomyces, compared to control mice at month 4. Functional pathway analysis demonstrated increases in genes related to purine metabolism, phosphotransferase systems, peptidases, protein folding, and bacterial toxins in the BBN-mice compared to control mice at month 4. Conclusion: Mice exposed to 4 months of BBN, a bladder-specific carcinogen, have distinct urine microbial profiles compared to control mice.

Caloric restriction (CR) slows biological aging and prolongs healthy lifespan in model organisms. Findings from CALERIE-2™ – the first ever randomized, controlled trial of long-term CR in healthy, non-obese humans – broadly supports a similar pattern of effects in humans. To expand our understanding of the molecular pathways and biological processes underpinning CR effects in humans, we generated a series of genomic datasets from stored biospecimens collected from n=218 participants during the trial. These data constitute the first publicly-accessible genomic data resource for a randomized controlled trial of an intervention targeting the biology of aging. Datasets include whole-genome SNP genotypes, and three-timepoint-longitudinal DNA methylation, mRNA, and small RNA datasets generated from blood, skeletal muscle, and adipose tissue samples (total sample n=2327). The CALERIE Genomic Data Resource described in this article is available from the Aging Research Biobank. This multi-tissue, multi-omic, longitudinal data resource has great potential to advance translational geroscience.

ABSTRACT Background Physical activity is essential for maintaining muscle mitochondrial function and aerobic capacity. The molecular mechanisms underlying such protective effects are incompletely understood, in part because it is difficult to separate the effects of disease status and physical activity. We explored the association of human skeletal muscle transcriptomic with four measures of energetics and mitochondria oxidative capacity in healthy individuals. Methods Using RNA sequencing of vastus lateralis muscle biopsies from 82 GESTALT participants (52 males, aged 22–89 years), we explored gene and splicing variant expression profiles associated with self‐reported physical activity, peak oxygen consumption (VO 2 peak), muscle oxidative capacity (kPCr) and mitochondrial respiration (Mit‐O 2 flux). The effect of aging on gene expression was examined in participants with low and high VO 2 peak. Results The four measures of energetics were negative correlated with age and generally intercorrelated. We identified protein‐coding genes associated with four energetic measures adjusting for age, muscle fiber‐ratio, sex and batch effect. Mitochondrial pathways were overrepresented across all energetic variables, albeit with little overlap at the gene level. Alternative spliced transcript isoforms associated with energetics were primarily enriched for cytoplasmic ribonucleoprotein granules. The splicing pathway was up‐regulated with aging in low but not in high fitness participants, and transcript isoforms detected in the low fitness group pertain to processes such as cell cycle regulation, RNA/protein localization, nuclear transport and catabolism. Conclusions A consistent mitochondrial signature emerged across all energetic measures. Alternative splicing was enhanced in older, low fitness participants supporting the energy‐splicing axis hypothesis. The identified splicing variants were enriched in pathways involving the accumulation of ribonucleoproteins in cytoplasmic granules, whose function remains unclear. Further research is needed to understand the function of these proteoforms in promoting adaptation to low energy availability.