ObjectiveThis review focuses on the criteria for assessing osteoarthritis (OA) in the guinea pig at the macroscopic and microscopic levels, and recommends particular assessment criteria to assist standardization in the conduct and reporting of preclinical trails in guinea pig models of OA.MethodsA review was conducted of all OA studies from 1958 until the present that utilized the guinea pig. The PubMed database was originally searched August 1, 2006 using the following search terms: guinea pig and OA. We continued to check the database periodically throughout the process of preparing this chapter and the final search was conducted January 7, 2009. Additional studies were found in a review of abstracts from the OsteoArthritis Research Society International (OARSI) conferences, Orthopaedic Research Society (ORS) conferences, and literature related to histology in other preclinical models of OA reviewed for relevant references. Studies that described or used systems for guinea pig joint scoring on a macroscopic, microscopic, or ultrastructural basis were included in the final comprehensive summary and review. General recommendations regarding methods of OA assessment in the guinea pig were derived on the basis of a comparison across studies and an inter-rater reliability assessment of the recommended scoring system.ResultsA histochemical-histological scoring system (based on one first introduced by H. Mankin) is recommended for semi-quantitative histological assessment of OA in the guinea pig, due to its already widespread adoption, ease of use, similarity to scoring systems used for OA in humans, its achievable high inter-rater reliability, and its demonstrated correlation with synovial fluid biomarker concentrations. Specific recommendations are also provided for histological scoring of synovitis and scoring of macroscopic lesions of OA.ConclusionsAs summarized herein, a wealth of tools exist to aid both in the semi-quantitative and quantitative assessment of OA in the guinea pig and provide a means of comprehensively characterizing the whole joint organ. In an ongoing effort at standardization, we recommend specific criteria for assessing the guinea pig model of OA as part of an OARSI initiative, termed herein the OARSI-HISTOgp recommendations.

The adenovirus E1A gene product, the simian virus 40 large tumor antigen, and the human papillomavirus E7 protein share a short amino acid sequence that constitutes a domain required for the transforming activity of these proteins. These sequences are also required for these proteins to bind to the retinoblastoma gene product (pRb). Recent experiments have shown that E1A can dissociate complexes containing the transcription factor E2F bound to pRb, dependent on this conserved sequence element. We now show that the E7 protein and the simian virus 40 large tumor antigen can dissociate the E2F-pRb complex, dependent on this conserved sequence element. We also find that the E2F-pRb complex is absent in various human cervical carcinoma cell lines that either express the E7 protein or harbor an RB1 mutation, suggesting that the loss of the E2F-pRb interaction may be an important aspect in human cervical carcinogenesis. We suggest that the ability of E1A, the simian virus 40 large tumor antigen, and E7 to dissociate the E2F-pRb complex may be a common activity of these viral proteins that has evolved to stimulate quiescent cells into a proliferating state so that viral replication can proceed efficiently. In circumstances in which a lytic infection does not proceed, the consequence of this action may be to initiate the oncogenic process in a manner analogous to the mutation of the RB1 gene.

Osteoarthritis (OA) is a chronic and slowly progressive disease for which biomarkers may be able to provide a more rapid indication of therapeutic responses to therapy than is currently available; this could accelerate and facilitate OA drug discovery and development programs. The goal of this document is to provide a summary and guide to the application of in vitro (biochemical and other soluble) biomarkers in the development of drugs for OA and to outline and stimulate a research agenda that will further this goal.The Biomarkers Working Group representing experts in the field of OA biomarker research from both academia and industry developed this consensus document between 2007 and 2009 at the behest of the Osteoarthritis Research Society International Federal Drug Administration initiative (OARSI FDA initiative).This document summarizes definitions and classification systems for biomarkers, the current outcome measures used in OA clinical trials, applications and potential utility of biomarkers for development of OA therapeutics, the current state of qualification of OA-related biomarkers, pathways for biomarker qualification, critical needs to advance the use of biomarkers for drug development, recommendations regarding practices and clinical trials, and a research agenda to advance the science of OA-related biomarkers.Although many OA-related biomarkers are currently available they exist in various states of qualification and validation. The biomarkers that are likely to have the earliest beneficial impact on clinical trials fall into two general categories, those that will allow targeting of subjects most likely to either respond and/or progress (prognostic value) within a reasonable and manageable time frame for a clinical study (for instance within 1-2 years for an OA trial), and those that provide early feedback for preclinical decision-making and for trial organizers that a drug is having the desired biochemical effect. As in vitro biomarkers are increasingly investigated in the context of specific drug treatments, advances in the field can be expected that will lead to rapid expansion of the list of available biomarkers with increasing understanding of the molecular processes that they represent.

ObjectiveThrough binding to folate receptor-β (FR-β), the new 99mTc–EC20 (Etarfolatide) imaging technique detects activated but not resting macrophages in vivo. The goal of this study was to investigate macrophage-related inflammation in osteoarthritis (OA).MethodsTwenty-five individuals (50 knees) with symptomatic OA of at least one knee underwent SPECT-CT imaging of both knees and planar imaging of the whole body after injection of Etarfolatide. Scans and knee radiographs were scored blinded to clinical information including knee and other joint site pain severity. Measures of association controlled for age, gender, body mass index (BMI) and employed repeated measures to adjust for correlation between knees.DesignActivated macrophages were present in the majority (76%) of knees. The quantity of knee-related macrophages was significantly associated with knee pain severity (R = 0.60, P < 0.0001) and radiographic knee OA severity including joint space narrowing (R = 0.68, P = 0.007), and osteophyte (R = 0.66, P = 0.001). Macrophages were also localized to joints commonly affected by OA including hand finger joints (12%), thumb bases (28%), shoulders (26%), great toes (18%) and ankles (12%). The presence of joint pain at fingers, wrists, ankles and great toes was significantly positively associated with presence of activated macrophages at these sites (P < 0.0001–0.04).ConclusionsThis study provides the first direct in vivo evidence for macrophage involvement in OA in a substantial proportion of human knees. The association of quantity of activated macrophages with radiographic knee OA severity and joint symptoms suggests that drugs targeting macrophages and macrophage-associated inflammatory pathways may have the potential to be both symptom and structure modifying.

Uric acid (UA) is known to activate the NLRP3 (Nacht, leucine-rich repeat and pyrin domain containing protein 3) inflammasome. When activated, the NLRP3 (also known as NALP3) inflammasome leads to the production of IL-18 and IL-1β. In this cohort of subjects with knee osteoarthritis (OA), synovial fluid uric acid was strongly correlated with synovial fluid IL-18 and IL-1β. Synovial fluid uric acid and IL-18 were strongly and positively associated with OA severity as measured by both radiograph and bone scintigraphy, and synovial fluid IL-1β was associated with OA severity but only by radiograph. Furthermore, synovial fluid IL-18 was associated with a 3-y change in OA severity, on the basis of the radiograph. We conclude that synovial fluid uric acid is a marker of knee OA severity. The correlation of synovial fluid uric acid with the two cytokines (IL-18 and IL-1β) known to be produced by uric acid-activated inflammasomes and the association of synovial fluid IL-18 with OA progression, lend strong support to the potential involvement of the innate immune system in OA pathology and OA progression.

To investigate a targeted set of biochemical biomarkers as predictors of clinically relevant osteoarthritis (OA) progression.Eighteen biomarkers were measured at baseline, 12 months (M) and 24 M in serum (s) and/or urine (u) of cases (n=194) from the OA initiative cohort with knee OA and radiographic and persistent pain worsening from 24 to 48 M and controls (n=406) not meeting both end point criteria. Primary analyses used multivariable regression models to evaluate the association between biomarkers (baseline and time-integrated concentrations (TICs) over 12 and 24 M, transposed to z values) and case status, adjusted for age, sex, body mass index, race, baseline radiographic joint space width, Kellgren-Lawrence grade, pain and pain medication use. For biomarkers with adjusted p<0.1, the c-statistic (area under the curve (AUC)), net reclassification index and the integrated discrimination improvement index were used to further select for hierarchical multivariable discriminative analysis and to determine the most predictive and parsimonious model.The 24 M TIC of eight biomarkers significantly predicted case status (ORs per 1 SD change in biomarker): sCTXI 1.28, sHA 1.22, sNTXI 1.25, uC2C-HUSA 1.27, uCTXII, 1.37, uNTXI 1.29, uCTXIα 1.32, uCTXIβ 1.27. 24 M TIC of uCTXII (1.47-1.72) and uC2C-Human Urine Sandwich Assay (HUSA) (1.36-1.50) both predicted individual group status (pain worsening, joint space loss and their combination). The most predictive and parsimonious combinatorial model for case status consisted of 24 M TIC uCTXII, sHA and sNTXI (AUC 0.667 adjusted). Baseline uCTXII and uCTXIα both significantly predicted case status (OR 1.29 and 1.20, respectively).Several systemic candidate biomarkers hold promise as predictors of pain and structural worsening of OA.

Abstract The geroscience hypothesis proposes that therapy to slow or reverse molecular changes that occur with aging can delay or prevent multiple chronic diseases and extend healthy lifespan 1–3 . Caloric restriction (CR), defined as lessening caloric intake without depriving essential nutrients 4 , results in changes in molecular processes that have been associated with aging, including DNA methylation (DNAm) 5–7 , and is established to increase healthy lifespan in multiple species 8,9 . Here we report the results of a post hoc analysis of the influence of CR on DNAm measures of aging in blood samples from the Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy (CALERIE) trial, a randomized controlled trial in which n = 220 adults without obesity were randomized to 25% CR or ad libitum control diet for 2 yr (ref. 10 ). We found that CALERIE intervention slowed the pace of aging, as measured by the DunedinPACE DNAm algorithm, but did not lead to significant changes in biological age estimates measured by various DNAm clocks including PhenoAge and GrimAge. Treatment effect sizes were small. Nevertheless, modest slowing of the pace of aging can have profound effects on population health 11–13 . The finding that CR modified DunedinPACE in a randomized controlled trial supports the geroscience hypothesis, building on evidence from small and uncontrolled studies 14–16 and contrasting with reports that biological aging may not be modifiable 17 . Ultimately, a conclusive test of the geroscience hypothesis will require trials with long-term follow-up to establish effects of intervention on primary healthy-aging endpoints, including incidence of chronic disease and mortality 18–20 .

National and international recommendations of healthy body mass index (BMI) are primarily based on evidence in young and middle-aged populations, with an insufficient representation of the oldest old (aged ≥80 years). Here, we report associations between BMI and mortality risk in 27,026 community-dwelling oldest old (mean age, 92.7 ± 7.5 years) in China from 1998 to 2018. Nonlinear curves showed reverse J-shaped associations of BMI with cardiovascular disease (CVD), non-CVD and all-cause mortality, with a monotonic decreased risk up to BMIs in the overweight and mild obesity range and flat hazard ratios thereafter. Compared to normal weight, overweight and obesity were significantly associated with decreased non-CVD and all-cause mortality, but not with CVD mortality. Similar associations were found for waist circumference. Our results lend support to the notion that optimal BMI in the oldest old may be around the overweight or mild obesity range and challenge the application of international and national guidelines on optimal BMI in this age group.

Abstract Background There is limited understanding regarding prospective associations of insomnia symptoms and trajectories with functional disability. We aimed to investigate the associations of insomnia symptoms and trajectories with functional disability. Method A total of 13 197 participants were eligible from the Health and Retirement Study. Insomnia symptoms included non-restorative sleep, difficulty initiating sleep, early morning awakening, and difficulty maintaining sleep. We also identified four distinct trajectories of insomnia symptoms: low, decreasing, increasing, and high insomnia symptoms. Functional status was assessed through activities of daily living (ADL) and instrumental activities of daily living (IADL). Results Participants experiencing one (HR, 1.21; 95% CI, 1.13–1.29), two (HR, 1.43; 95% CI, 1.29–1.57), or three to four (HR, 1.41; 95% CI, 1.25–1.60) insomnia symptoms had a higher risk of ADL disability than asymptomatic respondents. Similarly, participants with one or more insomnia symptoms had a higher risk of IADL disability. Furthermore, using the trajectory with low insomnia symptoms as the reference, decreasing insomnia symptoms (HR, 1.22; 95% CI, 1.12–1.34), increasing insomnia symptoms (HR, 1.21; 95% CI, 1.05–1.41), and high insomnia symptoms (HR, 1.36; 95% CI, 1.18–1.56) were all associated with an increased risk of ADL disability. Conclusion Both a single measurement and dynamic trajectory of insomnia symptoms are associated with the onset of ADL disability. Increased awareness and management of insomnia symptoms may contribute to the prevention of functional disability occurrence.

ABSTRACT BACKGROUND Calorie restriction (CR) increases healthy lifespan and is accompanied by slowing or reversal of aging-associated DNA methylation (DNAm) changes in animal models. In the Comprehensive Assessment of Long-term Effects of Reducing Intake of Energy (CALERIE™) human trial we evaluated associations of CR and changes in whole-blood DNAm. METHODS CALERIE™ randomized 220 healthy, non-obese adults in a 2:1 allocation to two years of CR or ad libitum (AL) diet. The average CR in the treatment group through 24-months of follow-up was 12%. Whole blood (baseline, 12 and 24 month) DNAm profiles were measured. Epigenome-wide association study (EWAS) analysis tested CR-induced changes from baseline to 12- and 24-months in the n=197 participants with available DNAm data. RESULTS No CpG-site-specific changes with CR reached epigenome-wide significance (FDR<0.05). Secondary analyses of CpG sites identified in published EWAS suggest, we found that CR induced DNAm changes opposite those associated with body mass index (BMI) and smoking (p<0.003 at 12- and 24-month follow-ups). In contrast, CR altered DNAm at chronological-age associated CpG sites in the direction of older age (p<0.003 at 12- and 24-month follow-ups). CONCLUSION Although individual CpG site DNAm changes in response to CR were not identified, analyses of sets CpGs identified in prior EWAS revealed CR-induced changes to blood DNAm. Altered CpG sets were enriched for insulin-production, glucose-tolerance, inflammation, and DNA-binding and -regulation pathways, several of which are known to be modified by CR. DNAm changes may contribute to CR effects on aging.