Summary The impact of cellular senescence onto aging of organisms is not fully clear, not at least because of the scarcity of reliable data on the mere frequency of senescent cells in aging tissues. Activation of a DNA damage response including formation of DNA damage foci containing activated H2A.X (γ‐H2A.X) at either uncapped telomeres or persistent DNA strand breaks is the major trigger of cell senescence. Therefore, γ‐H2A.X immunohistochemistry (IHC) was established by us as a reliable quantitative indicator of senescence in fibroblasts in vitro and in hepatocytes in vivo and the age dependency of DNA damage foci accumulation in ten organs of C57Bl6 mice was analysed over an age range from 12 to 42 months. There were significant increases with age in the frequency of foci‐containing cells in lung, spleen, dermis, liver and gut epithelium. In liver, foci‐positive cells were preferentially found in the centrilobular area, which is exposed to higher levels of oxidative stress. Foci formation in the intestine was restricted to the crypts. It was not associated with either apoptosis or hyperproliferation. That telomeres shortened with age in both crypt and villus enterocytes, but telomeres in the crypt epithelium were longer than those in villi at all ages were confirmed by us. Still, there was no more than random co‐localization between γ‐H2A.X foci and telomeres even in crypts from very old mice, indicating that senescence in the crypt enterocytes is telomere independent. The results suggest that stress‐dependent cell senescence could play a causal role for aging of mice.

Senescent cells produce and secrete various bioactive molecules including interleukins, growth factors, matrix-degrading enzymes and reactive oxygen species (ROS). Thus, it has been proposed that senescent cells can damage their local environment, and a stimulatory effect on tumour cell growth and invasiveness has been documented. However, it was unknown what effect, if any, senescent cells have on their normal, proliferation-competent counterparts. We show here that senescent cells induce a DNA damage response, characteristic for senescence, in neighbouring cells via gap junction-mediated cell-cell contact and processes involving ROS. Continuous exposure to senescent cells induced cell senescence in intact bystander fibroblasts. Hepatocytes bearing senescence markers clustered together in mice livers. Thus, senescent cells can induce a bystander effect, spreading senescence towards their neighbours in vitro and, possibly, in vivo.

Objectives The Newcastle 85+ Study aims to systematically study the clinical, biological, and psychosocial attributes of an unselected cohort of 85 year olds and to examine subsequent health trajectories as the cohort ages; health at baseline is reported. Design Cross sectional analysis of baseline data from a cohort study. Setting Newcastle upon Tyne and North Tyneside primary care trusts, United Kingdom. Participants 1042 people born in 1921 and registered with the participating general practices. Main outcome measures Detailed health assessment and review of general practice records (disease, medication, and use of general practice services); participants could decline elements of the protocol. Results Of the 1453 eligible people, 851 (58.6%) were recruited to health assessment plus record review, 188 (12.9%) to record review only, and 3 (0.2%) to health assessment only. Data from record review are reported on a maximum of 1030 and from health assessment on a maximum of 853; individual denominators differ owing to withdrawal and missing values. Of the health assessment sample (n=853), 62.1% (n=530) were women and 10.4% (n=89) were in institutional care. The most prevalent diseases were hypertension (57.5%, 592/1030) and osteoarthritis (51.8%, 534/1030). Moderate or severe cognitive impairment was present in 11.7% (96/824) of participants, severe or profound urinary incontinence in 21.3% (173/813), hearing impairment in 59.6% (505/848), and visual impairment in 37.2% (309/831). Health assessment identified participants with possible disease but without a previous diagnosis in their medical record for hypertension (25.1%, 206/821), ischaemic heart disease (12.6%, 99/788), depression (6.9%, 53/772), dementia (6.7%, 56/840), and atrial fibrillation (3.8%, 30/788). Undiagnosed diabetes mellitus and thyroid disease were rare (1%, 7/717 and 6/762, respectively). A median of 3 (interquartile range 1-8) activities of daily living were undertaken with difficulty. Overall, 77.6% (646/832) of participants rated their health compared with others of the same age as good, very good, or excellent. High contact rates in the previous year with general practitioners (93.8%, 960/1024) were recorded. Women had significantly higher disease counts (medians: women 5, men 4; P=0.033) and disability scores (medians: women 4, men 2; P=0.0006) than men, but were less likely to have attended outpatient clinics in the previous three months (women 29% (150/524), men 37% (118/320), odds ratio 0.7, 95% confidence interval 0.5 to 0.9). Conclusions This large cohort of 85 year olds showed good levels of both self rated health and functional ability despite significant levels of disease and impairment. Hypertension, ischaemic heart disease, atrial fibrillation, depression, and dementia may be underdiagnosed. Notable differences were found between the sexes: women outnumbered men and had more disease and disability.

Age-related frailty is an increasing societal challenge with growing emphasis on identifying its underlying pathophysiology and prospects for intervention. We report findings from the first comprehensive study of frailty and biomarkers of inflammation, immunosenescence and cellular ageing in the very old. Using cross-sectional data from the Newcastle 85+ Study (n = 845, aged 85), frailty was operationalized by the Fried and Rockwood models and biomarker associations explored using regression analysis. We confirmed the importance of inflammatory markers (IL-6, TNF-alpha, CRP, neutrophils) in frailty in the very old, previously established only in younger–old populations. Limited evidence was found for immunosenescence in frailty; although total lymphocyte count was inversely related, no association was found with the immune risk profile and the inverse associations observed with memory/naïve CD8 T and B cell ratios were in the opposite direction to that expected. We found no association with frailty in the very old for CMV sero-positivity, telomere length, markers of oxidative stress or DNA damage and repair. The Fried and Rockwood frailty models measure different albeit overlapping concepts yet biomarker associations were generally consistent between models. Difficulties in operationalizing the Fried model, due to high levels of co-morbidity, limit its utility in the very old.

Abstract

 To determine the most important drivers of successful ageing at extreme old age, we combined community-based prospective cohorts: Tokyo Oldest Old Survey on Total Health (TOOTH), Tokyo Centenarians Study (TCS) and Japanese Semi-Supercentenarians Study (JSS) comprising 1554 individuals including 684 centenarians and (semi-)supercentenarians, 167 pairs of centenarian offspring and spouses, and 536 community-living very old (85 to 99years). We combined z scores from multiple biomarkers to describe haematopoiesis, inflammation, lipid and glucose metabolism, liver function, renal function, and cellular senescence domains. In Cox proportional hazard models, inflammation predicted all-cause mortality with hazard ratios (95% CI) 1.89 (1.21 to 2.95) and 1.36 (1.05 to 1.78) in the very old and (semi-)supercentenarians, respectively. In linear forward stepwise models, inflammation predicted capability (10.8% variance explained) and cognition (8^.6% variance explained) in (semi-)supercentenarians better than chronologic age or gender. The inflammation score was also lower in centenarian offspring compared to age-matched controls with Δ (95% CI)=−0.795 (−1.436 to −0.154). Centenarians and their offspring were able to maintain long telomeres, but telomere length was not a predictor of successful ageing in centenarians and semi-supercentenarians. We conclude that inflammation is an important malleable driver of ageing up to extreme old age in humans.

The relationship between age-related frailty and the underlying processes that drive changes in health is currently unclear. Considered individually, most blood biomarkers show only weak relationships with frailty and ageing. Here, we examined whether a biomarker-based frailty index (FI-B) allowed examination of their collective effect in predicting mortality compared with individual biomarkers, a clinical deficits frailty index (FI-CD), and the Fried frailty phenotype.We analyzed baseline data and up to 7-year mortality in the Newcastle 85+ Study (n = 845; mean age 85.5). The FI-B combined 40 biomarkers of cellular ageing, inflammation, haematology, and immunosenescence. The Kaplan-Meier estimator was used to stratify participants into FI-B risk strata. Stability of the risk estimates for the FI-B was assessed using iterative, random subsampling of the 40 FI-B items. Predictive validity was tested using Cox proportional hazards analysis and discriminative ability by the area under receiver operating characteristic (ROC) curves.The mean FI-B was 0.35 (SD, 0.08), higher than the mean FI-CD (0.22; SD, 0.12); no participant had an FI-B score <0.12. Higher values of each FI were associated with higher mortality risk. In a sex-adjusted model, each one percent increase in the FI-B increased the hazard ratio by 5.4 % (HR, 1.05; CI, 1.04-1.06). The FI-B was more powerful for mortality prediction than any individual biomarker and was robust to biomarker substitution. The ROC analysis showed moderate discriminative ability for 7-year mortality (AUC for FI-CD = 0.71 and AUC for FI-B = 0.66). No individual biomarker's AUC exceeded 0.61. The AUC for combined FI-CD/FI-B was 0.75.Many biological processes are implicated in ageing. The systemic effects of these processes can be elucidated using the frailty index approach, which showed here that subclinical deficits increased the risk of death. In the future, blood biomarkers may indicate the nature of the underlying causal deficits leading to age-related frailty, thereby helping to expose targets for early preventative interventions.

Cerebral white matter lesions (WML) encompass axonal loss and demyelination, and the pathogenesis is assumed to be small vessel disease (SVD)-related ischemia. However, WML may also result from the activation of Wallerian degeneration as a consequence of cortical Alzheimer’s disease (AD) pathology, i.e. hyperphosphorylated tau (HPτ) and amyloid-beta (Aβ) deposition. WML seen in AD have a posterior predominance compared to non-demented individuals but it is unclear whether the pathological and molecular signatures of WML differ between these two groups. We investigated differences in the composition and aetiology of parietal WML from AD and non-demented controls. Parietal WML tissue from 55 human post-mortem brains (AD, n = 27; non-demented controls, n = 28) were quantitatively assessed for axonal loss and demyelination, as well as for cortical HPτ and Aβ burden and SVD. Biochemical assessment included Wallerian degeneration protease calpain and the myelin-associated glycoprotein (MAG) to proteolipid protein (PLP) ratio (MAG:PLP) as a measure of hypoperfusion. WML severity was associated with both axonal loss and demyelination in AD, but only with demyelination in controls. Calpain was significantly increased in WML tissue in AD, whereas MAG:PLP was significantly reduced in controls. Calpain levels were associated with increasing amounts of cortical AD-pathology but not SVD. We conclude that parietal WML seen in AD differ in their pathological composition and aetiology compared to WML seen in aged controls: WML seen in AD may be associated with Wallerian degeneration that is triggered by cortical AD-pathology, whereas WML in aged controls are due to ischaemia. Hence, parietal WML as seen on MRI should not invariably be interpreted as a surrogate biomarker for SVD as they may be indicative of cortical AD-pathology, and therefore, AD should also be considered as the main underlying cause for cognitive impairment in cases with parietal WML.

Tay-Sachs and Sandhoff diseases (GM2 gangliosidosis) are autosomal recessive disorders of lysosomal function that cause fatal and progressive neurodegeneration in infants and young children. Impaired hydrolysis catalysed by β-hexosaminidase A (HexA) leads to the accumulation of its specific substrate, GM2 ganglioside, in neuronal lysosomes. Despite the development of a florid storage phenotype, the role of autophagy and its regulation by the mammalian target of rapamycin (mTOR) has yet to be explored in the neuropathogenesis. Accordingly, we investigated the effects on autophagy and lysosomal integrity using skin fibroblasts obtained from patients with Tay-Sachs and Sandhoff diseases. Pathological autophagosomes, with enhanced expression of the p62/SQSTM1 protein, suggested impaired autophagic flux, an abnormality confirmed by electron microscopy and biochemical studies revealing the accelerated release of mature cathepsins and HexA into the cytosol, indicating increased lysosomal permeability. GM2 fibroblasts showed inappropriately diminished mTOR signalling with reduced basal mTOR activity. Accordingly, provision of a positive nutrient signal by L-arginine supplementation partially restored mTOR activity and ameliorated the cytopathological abnormalities - and immediately suggests an avenue for therapeutic exploration in this cruel disease. We also contend that the expression of autophagy/lysosome/mTOR-associated molecules may prove useful peripheral biomarkers for facile monitoring of systemic treatment of GM2 gangliosidosis and neurodegenerative disorders that affect the lysosomal function and disrupt autophagy