Abstract Cellular senescence is a stress response that imposes stable cell-cycle arrest in damaged cells, preventing their propagation in tissues. However, senescent cells accumulate in tissues in advanced age, where they might promote tissue degeneration and malignant transformation. The extent of immune-system involvement in regulating age-related accumulation of senescent cells, and its consequences, are unknown. Here we show that Prf1 −/− mice with impaired cell cytotoxicity exhibit both higher senescent-cell tissue burden and chronic inflammation. They suffer from multiple age-related disorders and lower survival. Strikingly, pharmacological elimination of senescent-cells by ABT-737 partially alleviates accelerated aging phenotype in these mice. In LMNA +/G609G progeroid mice, impaired cell cytotoxicity further promotes senescent-cell accumulation and shortens lifespan. ABT-737 administration during the second half of life of these progeroid mice abrogates senescence signature and increases median survival. Our findings shed new light on mechanisms governing senescent-cell presence in aging, and could motivate new strategies for regenerative medicine.

The adaptive arm of the immune system has been suggested as an important factor in brain function. However, given the fact that interactions of neurons or glial cells with T lymphocytes rarely occur within the healthy CNS parenchyma, the underlying mechanism is still a mystery. Here we found that at the interface between the brain and blood circulation, the epithelial layers of the choroid plexus (CP) are constitutively populated with CD4(+) effector memory cells with a T-cell receptor repertoire specific to CNS antigens. With age, whereas CNS specificity in this compartment was largely maintained, the cytokine balance shifted in favor of the T helper type 2 (Th2) response; the Th2-derived cytokine IL-4 was elevated in the CP of old mice, relative to IFN-γ, which decreased. We found this local cytokine shift to critically affect the CP epithelium, triggering it to produce the chemokine CCL11 shown to be associated with cognitive dysfunction. Partial restoration of cognitive ability in aged mice, by lymphopenia-induced homeostasis-driven proliferation of memory T cells, was correlated with restoration of the IL-4:IFN-γ ratio at the CP and modulated the expression of plasticity-related genes at the hippocampus. Our data indicate that the cytokine milieu at the CP epithelium is affected by peripheral immunosenescence, with detrimental consequences to the aged brain. Amenable to immunomodulation, this interface is a unique target for arresting age-related cognitive decline.

Abstract Cellular senescence is a permanent state of cell cycle arrest that protects the organism from tumorigenesis and regulates tissue integrity upon damage and during tissue remodeling. However, accumulation of senescent cells in tissues during aging contributes to age‐related pathologies. A deeper understanding of the mechanisms regulating the viability of senescent cells is therefore required. Here, we show that the CDK inhibitor p21 ( CDKN 1A) maintains the viability of DNA damage‐induced senescent cells. Upon p21 knockdown, senescent cells acquired multiple DNA lesions that activated ataxia telangiectasia mutated ( ATM ) and nuclear factor ( NF )‐κB kinase, leading to decreased cell survival. NF ‐κB activation induced TNF ‐α secretion and JNK activation to mediate death of senescent cells in a caspase‐ and JNK ‐dependent manner. Notably, p21 knockout in mice eliminated liver senescent stellate cells and alleviated liver fibrosis and collagen production. These findings define a novel pathway that regulates senescent cell viability and fibrosis.

Cellular senescence limits proliferation of potentially detrimental cells, preventing tumorigenesis and restricting tissue damage. However, the function of senescence in nonpathological conditions is unknown. We found that the human placental syncytiotrophoblast exhibited the phenotype and expressed molecular markers of cellular senescence. During embryonic development, ERVWE1-mediated cell fusion results in formation of the syncytiotrophoblast, which serves as the maternal/fetal interface at the placenta. Expression of ERVWE1 caused cell fusion in normal and cancer cells, leading to formation of hyperploid syncytia exhibiting features of cellular senescence. Infection by the measles virus, which leads to cell fusion, also induced cellular senescence in normal and cancer cells. The fused cells activated the main molecular pathways of senescence, the p53- and p16–pRb-dependent pathways; the senescence-associated secretory phenotype; and immune surveillance-related proteins. Thus, fusion-induced senescence might be needed for proper syncytiotrophoblast function during embryonic development, and reuse of this senescence program later in life protects against pathological expression of endogenous fusogens and fusogenic viral infections.

The T-cell receptor (TCR) repertoire is formed by random recombinations of genomic precursor elements; the resulting combinatorial diversity renders unlikely extensive TCR sharing between individuals. Here, we studied CDR3β amino acid sequence sharing in a repertoire-wide manner, using high-throughput TCR-seq in 28 healthy mice. We uncovered hundreds of public sequences shared by most mice. Public CDR3 sequences, relative to private sequences, are two orders of magnitude more abundant on average, express restricted V/J segments, and feature high convergent nucleic acid recombination. Functionally, public sequences are enriched for MHC-diverse CDR3 sequences that were previously associated with autoimmune, allograft, and tumor-related reactions, but not with anti-pathogen-related reactions. Public CDR3 sequences are shared between mice of different MHC haplotypes, but are associated with different, MHC-dependent, V genes. Thus, despite their random generation process, TCR repertoires express a degree of uniformity in their post-genomic organization. These results, together with numerical simulations of TCR genomic rearrangements, suggest that biases and convergence in TCR recombination combine with ongoing selection to generate a restricted subset of self-associated, public CDR3 TCR sequences, and invite reexamination of the basic mechanisms of T-cell repertoire formation.