Vascular aging has a central role in the pathogenesis of cardiovascular diseases contributing to increased mortality of older adults. There is increasing evidence that, in addition to the documented role of cell-autonomous mechanisms of aging, cell-nonautonomous mechanisms also play a critical role in the regulation of vascular aging processes. Our recent transcriptomic studies (Kiss T. et al. Geroscience. 2020;42(2):727–748) demonstrated that circulating anti-geronic factors from young blood promote vascular rejuvenation in aged mice. The present study was designed to expand upon the results of this study by testing the hypothesis that circulating pro-geronic factors also contribute to the genesis of vascular aging phenotypes. To test this hypothesis, through heterochronic parabiosis, we determined the extent to which shifts in the vascular transcriptome (RNA-seq) are modulated by the old systemic environment. We reanalyzed existing RNA-seq data, comparing the transcriptome in the aorta arch samples isolated from isochronic parabiont aged (20-month-old) C57BL/6 mice [A–(A); parabiosis for 8 weeks] and young isochronic parabiont (6-month-old) mice [Y–(Y)] and also assessing transcriptomic changes in the aortic arch in young (6-month-old) parabiont mice [Y–(A); heterochronic parabiosis for 8 weeks] induced by the presence of old blood derived from aged (20-month-old) parabionts. We identified 528 concordant genes whose expression levels differed in the aged phenotype and were shifted towards the aged phenotype by the presence of old blood in young Y–(A) animals. Among them, the expression of 221 concordant genes was unaffected by the presence of young blood in A–(Y) mice. GO enrichment analysis suggests that old blood-regulated genes may contribute to pathologic vascular remodeling. IPA Upstream Regulator analysis (performed to identify upstream transcriptional regulators that may contribute to the observed transcriptomic changes) suggests that the mechanism of action of pro-geronic factors present in old blood may include inhibition of pathways mediated by SRF (serum response factor), insulin-like growth factor-1 (IGF-1) and VEGF-A. In conclusion, relatively short-term exposure to old blood can accelerate vascular aging processes. Our findings provide additional evidence supporting the significant plasticity of vascular aging and the existence of circulating pro-geronic factors mediating pathological remodeling of the vascular smooth muscle cells and the extracellular matrix.

Abstract With a growing elderly population in the European Union, age-related diseases associated with unhealthy aging pose increasing public health challenges, including a loss of independence and heightened societal burdens. The Semmelweis Study, a prospective occupational cohort study in Hungary, seeks to identify determinants of unhealthy aging, focusing on the complex relationship between lifestyle, environmental, occupational factors, and the development of chronic age-associated diseases, including age-related vascular cognitive impairment (VCI). The primary objective of this pilot study was to establish a robust, high-throughput assessment methodology to comprehensively evaluate both peripheral and cerebrovascular health to provide a solid foundation for the forthcoming Semmelweis Study framework. The study involved 49 participants aged 23 to 87 years, and it assessed multi-domain cognitive performance through an automated battery of tests (CANTAB). Vascular health was comprehensively evaluated using laser speckle contrast imaging (LSCI), flow-mediated dilation (FMD), static and dynamic retinal vessel analysis (SVA, DVA), and measurements of vascular stiffness. The retinal microvasculature, which closely mirrors the cerebral circulation in anatomy, physiology, and pathophysiology, provided a unique window for examination. Optical imaging through SVA and DVA enables the identification of structural and functional changes in the central nervous system’s microcirculation, which are highly relevant to the pathogenesis of VCI. Subsequently, the collected measures were integrated into vascular health indices using principal component analysis (PCA) and the relationship to the age and cognitive status of study participants was explored. These comprehensive vascular health indices demonstrated a correlation not only with age but also with cognitive performance. This methodology holds promise for providing novel insights into the intricate interplay between vascular and cognitive health within the context of the Semmelweis Study.

Abstract Cerebral microhemorrhages (CMHs) are of paramount importance as they not only signify underlying vascular pathology but also have profound implications for cognitive function and neurological health, serving as a critical indicator for the early detection and management of vascular cognitive impairment (VCI). This study aimed to investigate the effects of hypertension-induced CMHs on gait dynamics in a mouse model, focusing on the utility of advanced gait metrics as sensitive indicators of subclinical neurological alterations associated with CMHs. To induce CMHs, we employed a hypertensive mouse model, using a combination of Angiotensin II and L-NAME to elevate blood pressure, further supplemented with phenylephrine to mimic transient blood pressure fluctuations. Gait dynamics were analyzed using the CatWalk system, with emphasis on symmetry indices for Stride Length (SL), Stride Time (ST), and paw print area, as well as measures of gait entropy and regularity. The study spanned a 30-day experimental period, capturing day-to-day variations in gait parameters to assess the impact of CMHs. Temporary surges in gait asymmetry, detected as deviations from median gait metrics, suggested the occurrence of subclinical neurological signs associated with approximately 50% of all histologically verified CMHs. Our findings also demonstrated that increases in gait entropy correlated with periods of increased gait asymmetry, providing insights into the complexity of gait dynamics in response to CMHs. Significant correlations were found between SL and ST symmetry indices and between these indices and the paw print area symmetry index post-hypertension induction, indicating the interdependence of spatial and temporal aspects of gait affected by CMHs. Collectively, advanced gait metrics revealed sensitive, dynamic alterations in gait regulation associated with CMHs, resembling the temporal characteristics of transient ischemic attacks (TIAs). This underscores their potential as non-invasive indicators of subclinical neurological impacts. This study supports the use of detailed gait analysis as a valuable tool for detecting subtle neurological changes, with implications for the early diagnosis and monitoring of cerebral small vessel disease (CSVD) in clinical settings.

Mild cognitive impairment (MCI) is a prodromal stage of dementia. Understanding the mechanistic changes from healthy aging to MCI is critical for comprehending disease progression and enabling preventative intervention.

Abstract Aging plays a pivotal role in the pathogenesis of cerebral small vessel disease (CSVD), contributing to the onset and progression of vascular cognitive impairment and dementia (VCID). In older adults, CSVD often leads to significant pathological outcomes, including blood–brain barrier (BBB) disruption, which in turn triggers neuroinflammation and white matter damage. This damage is frequently observed as white matter hyperintensities (WMHs) in neuroimaging studies. There is mounting evidence that older adults with atherosclerotic vascular diseases, such as peripheral artery disease, ischemic heart disease, and carotid artery stenosis, face a heightened risk of developing CSVD and VCID. This review explores the complex relationship between peripheral atherosclerosis, the pathogenesis of CSVD, and BBB disruption. It explores the continuum of vascular aging, emphasizing the shared pathomechanisms that underlie atherosclerosis in large arteries and BBB disruption in the cerebral microcirculation, exacerbating both CSVD and VCID. By reviewing current evidence, this paper discusses the impact of endothelial dysfunction, cellular senescence, inflammation, and oxidative stress on vascular and neurovascular health. This review aims to enhance understanding of these complex interactions and advocate for integrated approaches to manage vascular health, thereby mitigating the risk and progression of CSVD and VCID.

Age-related cerebromicrovascular endothelial dysfunction underlies the initiation and progression of cognitive dysfunction and dementia, thus increasing the susceptibility of older adults to such conditions. Normal brain function requires dynamic adjustment of cerebral blood flow to meet the energetic demands of active neurons, which is achieved the homeostatic mechanism neurovascular coupling (NVC). In this context, therapeutical strategies aimed at rescuing or preserving NVC responses can delay the incidence or mitigate the severity of age-related cognitive dysfunction, and time-restricted eating (TRE) is a potential candidate for such a strategy. Studies have reported that TRE can improve cardiometabolic risk factors in older adults. However, the effect of TRE on cerebrovascular endothelial function remains unexplored. Thus, this protocol outlines the study procedures to test our hypothesis that a 6-month TRE regimen of 10-h eating window will improve NVC responses and endothelial function in community-dwelling older adults. This is a single-arm, open-label interventional trial. We aim to recruit 32 adults aged 55-80 years. Participants are instructed to maintain a TRE regimen of 10 h of free eating followed by 14 h of fasting for 6 months. Before and after fasting, participants are assessed for cognitive performance, peripheral micro- and macrovascular endothelial function, and NVC responses, as well as for several confounding factors, including body composition, dietary, and physical activity data. We expect that 6 months of TRE will improve NVC response and endothelial function in older adults compared with baseline, and that these improvements will be accompanied by improvements in cognitive performance. The study proposed herein will provide critical insight into a new potential therapeutical strategy for targeting age-related cognitive dysfunction. Ultimately, slowing down or alleviating cognitive decline will translate into improved quality of life and longer healthspan for aging adults. This study was prospectively registered at ClinicalTrials.gov (NCT06019195) on August 24, 2023.

Introduction Growing aging populations pose new challenges to public health as the number of people living with dementia grows in tandem. To alleviate the burden of dementia, prodromal signs of cognitive impairment must be recognized and risk factors reduced. In this context, non-invasive techniques may be used to identify early changes and monitor disease progression. Dynamic retinal vessel analysis (DVA) provides an opportunity to measure retinal vasoreactivity in a way that may be comparable to cerebral vasoreactivity, thus providing a window to the brain. Methods We conducted a literature search on PubMed and Scopus to identify studies utilizing DVA to describe retinal vasoreactivity in central nervous system diseases and compare it with brain function and structure. We included original papers with full text in English. Results We identified 11 studies, of which most employed a cross-sectional design (91%). Studies on cerebrovascular diseases reported that retinal vasoreactivity decreased in patient populations compared with that of healthy controls. Studies on cognitive impairment and dementia yielded mixed results, at least in part due to high population heterogeneity. There is also evidence for the association between DVA and brain and cognition parameters such as cerebral blood flow velocity, cerebral microvascular diffusivity, and cognitive function score. Discussion The reviewed papers on DVA and brain function, despite the mixed results, have demonstrated the relationship between retinal vasoreactivity and cerebrovascular function and cognition. Heterogeneity in study populations, procedures, and analyses make comparisons difficult. Studies with larger sample size, clear description of the population and methods, and standardized DVA analysis are needed to elucidate the eye–brain connection and to enhance the translational and clinical applications of DVA.