Rapamycin, an inhibitor of mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1), extends the life spans of yeast, flies, and mice. Calorie restriction, which increases life span and insulin sensitivity, is proposed to function by inhibition of mTORC1, yet paradoxically, chronic administration of rapamycin substantially impairs glucose tolerance and insulin action. We demonstrate that rapamycin disrupted a second mTOR complex, mTORC2, in vivo and that mTORC2 was required for the insulin-mediated suppression of hepatic gluconeogenesis. Further, decreased mTORC1 signaling was sufficient to extend life span independently from changes in glucose homeostasis, as female mice heterozygous for both mTOR and mLST8 exhibited decreased mTORC1 activity and extended life span but had normal glucose tolerance and insulin sensitivity. Thus, mTORC2 disruption is an important mediator of the effects of rapamycin in vivo.

Summary Rapamycin, an inhibitor of m TOR kinase, increased median lifespan of genetically heterogeneous mice by 23% (males) to 26% (females) when tested at a dose threefold higher than that used in our previous studies; maximal longevity was also increased in both sexes. Rapamycin increased lifespan more in females than in males at each dose evaluated, perhaps reflecting sexual dimorphism in blood levels of this drug. Some of the endocrine and metabolic changes seen in diet‐restricted mice are not seen in mice exposed to rapamycin, and the pattern of expression of hepatic genes involved in xenobiotic metabolism is also quite distinct in rapamycin‐treated and diet‐restricted mice, suggesting that these two interventions for extending mouse lifespan differ in many respects.

We know a great deal about the cellular response to starvation via AMPK, but less is known about the reaction to nutrient excess. Insulin resistance may be an appropriate response to nutrient excess, but the cellular sensors that link these parameters remain poorly defined. In the present study we provide evidence that mitochondrial superoxide production is a common feature of many different models of insulin resistance in adipocytes, myotubes, and mice. In particular, insulin resistance was rapidly reversible upon exposure to agents that act as mitochondrial uncouplers, ETC inhibitors, or mitochondrial superoxide dismutase (MnSOD) mimetics. Similar effects were observed with overexpression of mitochondrial MnSOD. Furthermore, acute induction of mitochondrial superoxide production using the complex III antagonist antimycin A caused rapid attenuation of insulin action independently of changes in the canonical PI3K/Akt pathway. These results were validated in vivo in that MnSOD transgenic mice were partially protected against HFD induced insulin resistance and MnSOD+/− mice were glucose intolerant on a standard chow diet. These data place mitochondrial superoxide at the nexus between intracellular metabolism and the control of insulin action potentially defining this as a metabolic sensor of energy excess.

The widely accepted oxidative stress theory of aging postulates that aging results from accumulation of oxidative damage. Surprisingly, data from the longest-living rodent known, naked mole-rats [MRs; mass 35 g; maximum lifespan (MLSP) > 28.3 years], when compared with mice (MLSP 3.5 years) exhibit higher levels of lipid peroxidation, protein carbonylation, and DNA oxidative damage even at a young age. We hypothesize that age-related changes in protein structural stability, oxidation, and degradation are abrogated over the lifespan of the MR. We performed a comprehensive study of oxidation states of protein cysteines [both reversible (sulfenic, disulfide) and indirectly irreversible (sulfinic/sulfonic acids)] in liver from young and old C57BL/6 mice (6 and 28 months) and MRs (2 and >24 years). Furthermore, we compared interspecific differences in urea-induced protein unfolding and ubiquitination and proteasomal activity. Compared with data from young mice, young MRs have 1.6 times as much free protein thiol groups and similar amounts of reversible oxidative damage to cysteine. In addition, they show less urea-induced protein unfolding, less protein ubiquitination, and higher proteasome activity. Mice show a significant age-related increase in cysteine oxidation and higher levels of ubiquitination. In contrast, none of these parameters were significantly altered over 2 decades in MRs. Clearly MRs have markedly attenuated age-related accrual of oxidation damage to thiol groups and age-associated up-regulation of homeostatic proteolytic activity. These pivotal mechanistic interspecies differences may contribute to the divergent aging profiles and strongly implicate maintenance of protein stability and integrity in successful aging.

The National Institute on Aging Interventions Testing Program (ITP) evaluates agents hypothesized to increase healthy lifespan in genetically heterogeneous mice. Each compound is tested in parallel at three sites, and all results are published. We report the effects of lifelong treatment of mice with four agents not previously tested: Protandim, fish oil, ursodeoxycholic acid (UDCA) and metformin – the latter with and without rapamycin, and two drugs previously examined: 17-α-estradiol and nordihydroguaiaretic acid (NDGA), at doses greater and less than used previously. 17-α-estradiol at a threefold higher dose robustly extended both median and maximal lifespan, but still only in males. The male-specific extension of median lifespan by NDGA was replicated at the original dose, and using doses threefold lower and higher. The effects of NDGA were dose dependent and male specific but without an effect on maximal lifespan. Protandim, a mixture of botanical extracts that activate Nrf2, extended median lifespan in males only. Metformin alone, at a dose of 0.1% in the diet, did not significantly extend lifespan. Metformin (0.1%) combined with rapamycin (14 ppm) robustly extended lifespan, suggestive of an added benefit, based on historical comparison with earlier studies of rapamycin given alone. The α-glucosidase inhibitor, acarbose, at a concentration previously tested (1000 ppm), significantly increased median longevity in males and 90th percentile lifespan in both sexes, even when treatment was started at 16 months. Neither fish oil nor UDCA extended lifespan. These results underscore the reproducibility of ITP longevity studies and illustrate the importance of identifying optimal doses in lifespan studies.

Oxidative stress has been implicated in the etiology of age-related muscle loss (sarcopenia). However, the underlying mechanisms by which oxidative stress contributes to sarcopenia have not been thoroughly investigated. To directly examine the role of chronic oxidative stress in vivo, we used a mouse model that lacks the antioxidant enzyme CuZnSOD (Sod1). Sod1(-/-) mice are characterized by high levels of oxidative damage and an acceleration of sarcopenia. In the present study, we demonstrate that muscle atrophy in Sod1(-/-) mice is accompanied by a progressive decline in mitochondrial bioenergetic function and an elevation of mitochondrial generation of reactive oxygen species. In addition, Sod1(-/-) muscle exhibits a more rapid induction of mitochondrial-mediated apoptosis and loss of myonuclei. Furthermore, aged Sod1(-/-) mice show a striking increase in muscle mitochondrial content near the neuromuscular junctions (NMJs). Despite the increase in content, the function of mitochondria is significantly impaired, with increased denervated NMJs and fragmentation of acetylcholine receptors. As a consequence, contractile force in aged Sod1(-/-) muscles is greatly diminished. Collectively, we show that Sod1(-/-) mice display characteristics of normal aging muscle in an accelerated manner and propose that the superoxide-induced NMJ degeneration and mitochondrial dysfunction are potential mechanisms of sarcopenia.

Maximum lifespan of a species is the oldest that individuals can survive, reflecting the genetic limit of longevity in an ideal environment. Here we report methylation-based models that accurately predict maximum lifespan (r=0.89), gestational time (r=0.96), and age at sexual maturity (r=0.87), using cytosine methylation patterns collected from over 12,000 samples derived from 192 mammalian species. Our epigenetic maximum lifespan predictor corroborated the extended lifespan in growth hormone receptor knockout mice and rapamycin treated mice. Across dog breeds, epigenetic maximum lifespan correlates positively with breed lifespan but negatively with breed size. Lifespan-related cytosines are located in transcriptional regulatory regions, such as bivalent chromatin promoters and polycomb-repressed regions, which were hypomethylated in long-lived species. The epigenetic estimators of maximum lifespan and other life history traits will be useful for characterizing understudied species and for identifying interventions that extend lifespan.

ABSTRACT DNA methylation data have been successfully used to develop highly accurate estimators of age (“epigenetic clocks”) in many mammalian species. With a view of extending such epigenetic clocks to all primate species, we analyzed DNA methylation profiles of 2400 tissues derived from 37 primate species including 11 haplorhine species (baboons, marmosets, vervets, rhesus macaque, chimpanzees, gorillas, orangutan, humans) and 26 strepsirrhine species (suborders Lemuriformes and Lorisiformes). From these we present here, pan-primate epigenetic clocks which are highly accurate for all primates including humans (age correlation R=0.98). We also carried out in-depth analysis of baboon DNA methylation profiles and generated five epigenetic clocks for baboons (Olive-yellow baboon hybrid), one of which, the pan-tissue epigenetic clock, was trained on seven tissue types (fetal cerebral cortex, adult cerebral cortex, cerebellum, adipose, heart, liver, and skeletal muscle) with ages ranging from late fetal life to 22.8 years of age. To facilitate translation of findings in baboons to humans, we further constructed two dual-species, human-baboon clocks. We also identified and present here, epigenetic predictors of sex that apply to all primate species. Low overlap can be observed between age- and sex-related CpGs. Overall, this study advances our understanding of conserved age- and sex-related epigenetic changes in primates, and provides biomarkers to study the aging of all primate species with the facility to readily translate any findings between primate species.

Abstract Canagliflozin (Cana) is an inhibitor of the sodium glucose transporter 2 (SGLT2), and is thought to act by blocking renal reuptake and intestinal absorption of glucose. Cana is FDA-approved for treatment of diabetes, and affords protection from cardiovascular and kidney diseases. In the context of the mouse Interventions Testing Program, genetically heterogeneous mice were given chow containing 180 ppm Cana at 7 months of age until their death. Cana extended median survival of male mice by 14%, with p < 0.001 by log-rank test. Cana also increased by 9% the age for 90 th percentile survival (p < 0.001 by Wang/Allison test), with parallel effects seen at each of three test sites. Cana did not alter the distribution of inferred cause of death, nor of incidental pathology findings at end-of-life necropsies. No benefits were seen in female mice. The lifespan benefit of Cana is likely to reflect blunting of peak glucose levels, because similar longevity effects are seen in mice given acarbose, a diabetes drug that blocks glucose surges through a distinct mechanism, i.e. slowing breakdown of carbohydrate in the intestine. Interventions that control daily peak glucose levels deserve attention as possible preventive medicines to protect from a wide range of late-life neoplastic and degenerative diseases.

There is a critical need to generate age- and sex-specific survival curves to characterize chronological aging consistently across nonhuman primates (NHP) used in biomedical research. Accurate measures of chronological aging are essential for inferences into genetic, demographic, and physiological variables driving differences in NHP lifespan within and between species. Understanding NHP lifespans is relevant to public health because unraveling the demographic, molecular, and clinical bases of health across the life course in translationally relevant NHP species is fundamentally important to the study of human aging. Data from more than 110,000 captive individual NHP were contributed by 15 major research institutions to generate sex-specific Kaplan-Meier survival curves using uniform methods in 12 translational aging models: