Taurine increases hippocampal neurogenesis in aging mice.

Aging is associated with increased inflammation and reduced hippocampal neurogenesis, which may in turn contribute to cognitive impairment. Taurine is a free amino acid found in numerous diets, with anti-inflammatory properties. Although abundant in the young brain, the decrease in taurine concentration with age may underlie reduced neurogenesis. Here, we assessed the effect of taurine on hippocampal neurogenesis in middle-aged mice. We found that taurine increased cell proliferation in the dentate gyrus through the activation of quiescent stem cells, resulting in increased number of stem cells and intermediate neural progenitors. Taurine had a direct effect on stem/progenitor cells proliferation, as observed in vitro, and also reduced activated microglia. Furthermore, taurine increased the survival of newborn neurons, resulting in a net increase in adult neurogenesis. Together, these results show that taurine increases several steps of adult neurogenesis and support a beneficial role of taurine on hippocampal neurogenesis in the context of brain aging.

Investigating the thymopoiesis stimulating property of interleukin-21 in aging mice

La vaccination est largement utilisée pour la génération de lymphocytes T spécifiques contre les tumeurs. Malheureusement, cette stratégie n'est pas adaptée aux personnes âgées car leur thymus régresse avec l'âge conduisant ainsi à une baisse dans la production de cellules T et à l'accumulation de cellules immunitaires âgées ayant des défauts liés à leurs stimulations. Comme il a été démontré auparavant que L’IL-21 est capable d’induire des fonctions thymiques, nous avons émis l’hypothèse que l’injection d’IL-21 à des souris âgées stimulera la thymopoïèse. Nos résultats montrent que l’administration de l’IL-21 augmente le nombre absolu de thymocytes chez les souris âgées et augmente la migration de ces cellules vers la périphérie ou ils contribuent à la diversité du TCR. De plus les cellules T en périphérie expriment un niveau plus élevé de miR181-a, et par conséquent moins de phosphatase comme SHP2, DUSP5/6 qui inhibent le TCR. En vaccinant des souris âgées avec le peptide Trp2, les souris traitées avec l’IL-21 montrent un retard dans la croissance des cellules B16 tumorales. Cette étude montre que l’IL-21 pourrait être utilisé comme stratégie pour le rétablissement du systeme immunitaire chez les personnes âgées.

Investigating the thymopoiesis stimulating property of interleukin-21 in aging mice

La vaccination est largement utilisée pour la génération de lymphocytes T spécifiques contre les tumeurs. Malheureusement, cette stratégie n'est pas adaptée aux personnes âgées car leur thymus régresse avec l'âge conduisant ainsi à une baisse dans la production de cellules T et à l'accumulation de cellules immunitaires âgées ayant des défauts liés à leurs stimulations. Comme il a été démontré auparavant que L’IL-21 est capable d’induire des fonctions thymiques, nous avons émis l’hypothèse que l’injection d’IL-21 à des souris âgées stimulera la thymopoïèse. Nos résultats montrent que l’administration de l’IL-21 augmente le nombre absolu de thymocytes chez les souris âgées et augmente la migration de ces cellules vers la périphérie ou ils contribuent à la diversité du TCR. De plus les cellules T en périphérie expriment un niveau plus élevé de miR181-a, et par conséquent moins de phosphatase comme SHP2, DUSP5/6 qui inhibent le TCR. En vaccinant des souris âgées avec le peptide Trp2, les souris traitées avec l’IL-21 montrent un retard dans la croissance des cellules B16 tumorales. Cette étude montre que l’IL-21 pourrait être utilisé comme stratégie pour le rétablissement du systeme immunitaire chez les personnes âgées.

Age-related association of rDNA and telomeres with the nuclear matrix in mouse hepatocytes

Transcribed sequences have been suggested to be associated with the nuclear matrix, differing from non-transcribing sequences, which have been reported to be contained in DNA loops. However, although a dozen of genes have their expression level affected by aging, data on chromatin-nuclear matrix interactions under this physiological condition are still scarce. In the present study, liver imprints from young, adult and old mice were subjected to FISH (fluorescence in situ hybridization) for 45S rDNA and telomeric sequences, with or without a lysis treatment to produce extended chromatin fibres. There was an increased amount of 45S rDNA sequences located in DNA loops as the animals grow older, while telomeric sequences were always observed in DNA loops irrespective of the animal age. We assume that active rRNA genes associate with the nuclear matrix, while DNA loops contain silent sequences. Transcription of each 45S rDNA repeat unit is suggested to be dependent on its interaction with the nuclear matrix.

Rôle du facteur de transcription PITX1 dans la pathogenèse de l'arthrose.

L'arthrose ou ostéoarthrite (OA) est la plus commune des maladies chroniques associées au vieillissement. La multiplicité des loci et des polymorphismes associés à l'OA suggère l'implication de nombreuses voies de signalisation. La plupart des voies empruntées partagent des points en commun avec le processus d'ossification endochondrale. Dans l'arthrose, la réinitiation de ce processus pourrait être responsable de la dégradation du cartilage et de la présence d'ostéophytes. Un des gènes ayant fait surface autant dans l'OA que dans le développement musculosquelettique est PITX1. Contrairement à ce que son nom l'indique, PITX1 n'est pas seulement exprimé dans la glande pituitaire mais également dans l'os, le cartilage, les muscles et les fibroblastes. Pitx1 joue un rôle clé dans l'identité des membres inférieurs et son inactivation complète chez la souris mène à un phénotype ressemblant aux membres supérieurs. Moins sévère, son inactivation partielle provoque des symptômes apparentés à l'arthrose précoce chez la souris vieillissante. Chez l'humain, une perte d'expression de PITX1 est observée dans le cartilage OA de concert avec une augmentation des protéines EXTL3, REG1 et PARP1. Ces dernières pourraient favoriser la phase initiale de régénération associée à l'arthrose. Pour induire la prolifération des chondrocytes, de bas niveaux de PITX1 sont nécessaires. À l'inverse, de hauts niveaux de PITX1 pourraient prévenir la prolifération et être responsables du statut différencié des chondrocytes articulaires normaux. L'étude des mécanismes de régulation du gène PITX1 a mené à l'identification d'un co-répresseur, nommé prohibitine (PHB1), lié sur une région promotrice distale. PHB1 est normalement retrouvé au niveau des mitochondries mais son accumulation nucléaire semble corréler avec la perte de PITX1 et l'initiation de l'OA. Cette découverte pourrait avoir un impact sur le diagnostic et d'éventuels traitements visant à prévenir l'apparition de l'arthrose.

Trpv6 mediates intestinal calcium absorption during calcium restriction and contributes to bone homeostasis

Energy-dependent intestinal calcium absorption is important for the maintenance of calcium and bone homeostasis, especially when dietary calcium supply is restricted. The active form of vitamin D, 1,25-dihydroxyvitamin D(3) [1,25(OH)(2)D(3)], is a crucial regulator of this process and increases the expression of the transient receptor potential vanilloid 6 (Trpv6) calcium channel that mediates calcium transfer across the intestinal apical membrane. Genetic inactivation of Trpv6 in mice (Trpv6(-/-)) showed, however, that TRPV6 is redundant for intestinal calcium absorption when dietary calcium content is normal/high and passive diffusion likely contributes to maintain normal serum calcium levels. On the other hand, Trpv6 inactivation impaired the increase in intestinal calcium transport following calcium restriction, however without resulting in hypocalcemia. A possible explanation is that normocalcemia is maintained at the expense of bone homeostasis, a hypothesis investigated in this study. In this study, we thoroughly analyzed the bone phenotype of Trpv6(-/-) mice receiving a normal (approximately 1%) or low (approximately 0.02%) calcium diet from weaning onwards using micro-computed tomography, histomorphometry and serum parameters. When dietary supply of calcium is normal, Trpv6 inactivation did not affect growth plate morphology, bone mass and remodeling parameters in young adult or aging mice. Restricting dietary calcium had no effect on serum calcium levels and resulted in a comparable reduction in bone mass accrual in Trpv6(+/+) and Trpv6(-/-) mice (-35% and 45% respectively). This decrease in bone mass was associated with a similar increase in bone resorption, whereas serum osteocalcin levels and the amount of unmineralized bone matrix were only significantly increased in Trpv6(-/-) mice. Taken together, our findings indicate that TRPV6 contributes to intestinal calcium transport when dietary calcium supply is limited and in this condition indirectly regulates bone formation and/or mineralization.

Régulation épigénétique de la défense antioxydante et de l'Angiopoietin-like 2 dans le contexte du vieillissement et des maladies cardiovasculaires

Suite à l’exposition à des facteurs de risque incluant la malnutrition, la dyslipidémie, la sédentarité et les désordres métaboliques, les maladies cardiovasculaires (MCV) sont caractérisées par un état pro-oxydant et pro-inflammatoire, et une dérégulation de l’expression de divers facteurs responsables de l’homéostasie de l’environnement rédox et inflammatoire. L’implication d’enzymes antioxydantes telles que les superoxyde dismutases (SOD) et les glutathion peroxydases (Gpx), ainsi que la contribution de médiateurs pro-inflammatoires tels que l’angiopoietin-like 2 (Angptl2) ont été rapportées dans le cadre des MCV. Toutefois, les mécanismes moléculaires sensibles aux facteurs de risque et menant au développement des MCV sont peu connus. L’épigénétique est un mécanisme de régulation de l’expression génique sensible aux stimuli extracellulaires et pourrait donc contribuer au développement des MCV. La méthylation de l’ADN est un des mécanismes épigénétiques pouvant varier tant de manière gène-spécifique qu’à l’échelle génomique, et la conséquence de tels changements sur l’expression des gènes ciblés dépend du site de méthylation. Puisqu’il a été démontré que des variations au niveau de la méthylation de l’ADN peuvent être associées à divers contextes pathologiques incluant les MCV, le but de nos travaux était d’étudier le lien entre la méthylation de gènes antioxydants et pro-inflammatoires avec leurs répercussions fonctionnelles biologiques en présence de facteurs de risques associés aux MCV, tels que le vieillissement, la dyslipidémie et la sédentarité. Dans la première étude, nous avons observé que dans l’artère fémorale de souris vieillissantes, la méthylation au niveau du promoteur du gène Sod2, codant pour l’enzyme antioxydante superoxyde dismutase de type 2 (SOD2 ou MnSOD), diminue avec l’âge. Ceci serait associé à l’induction de l’expression de MnSOD, renforçant ainsi la défense antioxydante endogène. Le vieillissement étant associé à une accumulation de la production de radicaux libres, nous avons étudié la vasodilatation dépendante de l’endothélium qui est sensible au stress oxydant. Nous avons observé que la capacité vasodilatatrice globale a été maintenue chez les souris âgées, aux dépens d’une diminution des facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) et d’une contribution accentuée de la voie du monoxyde d’azote (NO). Nous avons ensuite utilisé deux approches visant à réduire les niveaux de stress oxydant in vivo, soit la supplémentation avec un antioxydant, la catéchine, et l’exposition chronique à de l’exercice physique volontaire. Ces interventions ont permis de prévenir à la fois les changements au niveau de la fonction endothéliale et de l’hypométhylation de Sod2. Cette première étude démontre donc la sensibilité de la méthylation de l’ADN à l’environnement rédox. Dans la deuxième étude, nous avons démontré une régulation de l’expression de l’enzyme antioxydante glutathion peroxydase 1 (Gpx1) en lien avec la méthylation de son gène codant, Gpx1, dans un contexte de dyslipidémie sévère. Nos résultats démontrent que dans le muscle squelettique de souris transgéniques sévèrement dyslipidémiques (LDLr-/-; hApoB+/+), Gpx1 est hyperméthylé, ce qui diminue l’expression de Gpx1 et affaiblit la défense antioxydante endogène. Chez ces souris, l’exercice physique chronique a permis d’augmenter l’expression de Gpx1 en lien avec une hypométhylation transitoire de son gène. Cette étude démontre que le stress oxydant associé à la dyslipidémie sévère altère les mécanismes de défense antioxydante, en partie via un mécanisme épigénétique. De plus, on observe également que l’exercice physique permet de renverser ces effets et peut induire des changements épigénétiques, mais de manière transitoire. La troisième étude avait pour but d’étudier la régulation de l’Angptl2, une protéine circulante pro-inflammatoire, dans le contexte des MCV. Nous avons observé que chez des patients coronariens, la concentration circulante d’Angptl2 est significativement plus élevée que chez des sujets sains et ce, en lien avec une hypométhylation de son gène, ANGPTL2, mesurée dans les leucocytes circulants. Nous sommes les premiers à démontrer qu’en réponse à l’environnement pro-inflammatoire associé à une MCV, l’expression de l’Angptl2 est stimulée par un mécanisme épigénétique. Nos études ont permis d’identifier des nouvelles régions régulatrices différentiellement méthylées situées dans les gènes impliqués dans la défense antioxydante, soit Sod2 en lien avec le vieillissement et Gpx1 en lien avec la dyslipidémie et l’exercice. Nous avons également démontré un mécanisme de régulation de l’Angptl2 dépendant de la méthylation d’ANGPTL2 et ce, pour la première fois dans un contexte de MCV. Ces observations illustrent la nature dynamique de la régulation épigénétique par la méthylation de l’ADN en réponse aux stimuli environnementaux. Nos études contribuent ainsi à la compréhension et l’identification de mécanismes moléculaires impliqués dans le développement du phénotype pathologique suite à l’exposition aux facteurs de risque, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques.

Régulation épigénétique de la défense antioxydante et de l'Angiopoietin-like 2 dans le contexte du vieillissement et des maladies cardiovasculaires

Suite à l’exposition à des facteurs de risque incluant la malnutrition, la dyslipidémie, la sédentarité et les désordres métaboliques, les maladies cardiovasculaires (MCV) sont caractérisées par un état pro-oxydant et pro-inflammatoire, et une dérégulation de l’expression de divers facteurs responsables de l’homéostasie de l’environnement rédox et inflammatoire. L’implication d’enzymes antioxydantes telles que les superoxyde dismutases (SOD) et les glutathion peroxydases (Gpx), ainsi que la contribution de médiateurs pro-inflammatoires tels que l’angiopoietin-like 2 (Angptl2) ont été rapportées dans le cadre des MCV. Toutefois, les mécanismes moléculaires sensibles aux facteurs de risque et menant au développement des MCV sont peu connus. L’épigénétique est un mécanisme de régulation de l’expression génique sensible aux stimuli extracellulaires et pourrait donc contribuer au développement des MCV. La méthylation de l’ADN est un des mécanismes épigénétiques pouvant varier tant de manière gène-spécifique qu’à l’échelle génomique, et la conséquence de tels changements sur l’expression des gènes ciblés dépend du site de méthylation. Puisqu’il a été démontré que des variations au niveau de la méthylation de l’ADN peuvent être associées à divers contextes pathologiques incluant les MCV, le but de nos travaux était d’étudier le lien entre la méthylation de gènes antioxydants et pro-inflammatoires avec leurs répercussions fonctionnelles biologiques en présence de facteurs de risques associés aux MCV, tels que le vieillissement, la dyslipidémie et la sédentarité. Dans la première étude, nous avons observé que dans l’artère fémorale de souris vieillissantes, la méthylation au niveau du promoteur du gène Sod2, codant pour l’enzyme antioxydante superoxyde dismutase de type 2 (SOD2 ou MnSOD), diminue avec l’âge. Ceci serait associé à l’induction de l’expression de MnSOD, renforçant ainsi la défense antioxydante endogène. Le vieillissement étant associé à une accumulation de la production de radicaux libres, nous avons étudié la vasodilatation dépendante de l’endothélium qui est sensible au stress oxydant. Nous avons observé que la capacité vasodilatatrice globale a été maintenue chez les souris âgées, aux dépens d’une diminution des facteurs hyperpolarisants dérivés de l’endothélium (EDHF) et d’une contribution accentuée de la voie du monoxyde d’azote (NO). Nous avons ensuite utilisé deux approches visant à réduire les niveaux de stress oxydant in vivo, soit la supplémentation avec un antioxydant, la catéchine, et l’exposition chronique à de l’exercice physique volontaire. Ces interventions ont permis de prévenir à la fois les changements au niveau de la fonction endothéliale et de l’hypométhylation de Sod2. Cette première étude démontre donc la sensibilité de la méthylation de l’ADN à l’environnement rédox. Dans la deuxième étude, nous avons démontré une régulation de l’expression de l’enzyme antioxydante glutathion peroxydase 1 (Gpx1) en lien avec la méthylation de son gène codant, Gpx1, dans un contexte de dyslipidémie sévère. Nos résultats démontrent que dans le muscle squelettique de souris transgéniques sévèrement dyslipidémiques (LDLr-/-; hApoB+/+), Gpx1 est hyperméthylé, ce qui diminue l’expression de Gpx1 et affaiblit la défense antioxydante endogène. Chez ces souris, l’exercice physique chronique a permis d’augmenter l’expression de Gpx1 en lien avec une hypométhylation transitoire de son gène. Cette étude démontre que le stress oxydant associé à la dyslipidémie sévère altère les mécanismes de défense antioxydante, en partie via un mécanisme épigénétique. De plus, on observe également que l’exercice physique permet de renverser ces effets et peut induire des changements épigénétiques, mais de manière transitoire. La troisième étude avait pour but d’étudier la régulation de l’Angptl2, une protéine circulante pro-inflammatoire, dans le contexte des MCV. Nous avons observé que chez des patients coronariens, la concentration circulante d’Angptl2 est significativement plus élevée que chez des sujets sains et ce, en lien avec une hypométhylation de son gène, ANGPTL2, mesurée dans les leucocytes circulants. Nous sommes les premiers à démontrer qu’en réponse à l’environnement pro-inflammatoire associé à une MCV, l’expression de l’Angptl2 est stimulée par un mécanisme épigénétique. Nos études ont permis d’identifier des nouvelles régions régulatrices différentiellement méthylées situées dans les gènes impliqués dans la défense antioxydante, soit Sod2 en lien avec le vieillissement et Gpx1 en lien avec la dyslipidémie et l’exercice. Nous avons également démontré un mécanisme de régulation de l’Angptl2 dépendant de la méthylation d’ANGPTL2 et ce, pour la première fois dans un contexte de MCV. Ces observations illustrent la nature dynamique de la régulation épigénétique par la méthylation de l’ADN en réponse aux stimuli environnementaux. Nos études contribuent ainsi à la compréhension et l’identification de mécanismes moléculaires impliqués dans le développement du phénotype pathologique suite à l’exposition aux facteurs de risque, ce qui ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques.

Role of kinin B1 and B2 receptors in memory consolidation during the aging process of mice

Under physiological conditions, elderly people present memory deficit associated with neuronal loss. This pattern is also associated with Alzheimer`s disease but, in this case, in a dramatically intensified level. Kinin receptors have been involved in neurodegeneration and increase of amyloid-beta concentration, associated with Alzheimer`s disease (AD). Considering these findings, this work evaluated the role of kinin receptors in memory consolidation during the aging process. Male C57BI/6 (wt), knock-out B1 (koB1) or B2 (koB2) mice (3, 6, 12 and 18-month-old - mo; n = 10 per group) were submitted to an acquisition session, reinforcement to learning (24 h later: test 1) and final test (7 days later: test 2), in an active avoidance apparatus, to evaluate memory. Conditioned avoidance responses (CAR, % of 50 trials) were registered. In acquisition sessions, similar CAR were obtained among age matched animals from all strains. However, a significant decrease in CAR was observed throughout the aging process (3mo: 8.8 +/- 2.3%; 6mo: 4.1 +/- 0.6%; 12mo: 2.2 +/- 0.6%, 18mo: 3.6 +/- 0.6%, P < 0.01), indicating a reduction in the learning process. In test 1, as expected, memory retention increased significantly (P < 0.05) in all 3- and 6-month-old animals as well as in 12-month-old-wt and 12-month-old-koB1 (P < 0.01), compared to the training session. However, 12-month-old-koB2 and all 18-month-old animals did not show an increase in memory retention. In test 2, 3- and 6-month-old wt and koB1 mice of all ages showed a significant improvement in memory (P < 0.05) compared to test 1. However, 12-month-old wt and koB2 mice of all ages showed no difference in memory retention. We suggest that, during the aging process, the B1 receptor could be involved in neurodegeneration and memory loss. Nevertheless, the B2 receptor is apparently acting as a neuroprotective factor. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

How to keep the brain awake? : pharmacogenomics and aging effects on sleep-wake regulation in inbred mice

ABSTRACT : Genetic approach in the sleep field is at the beginning of its wide expansion. Transitions between sleep and wakefulness, and the maintenance of these states are driven by complex neurobiologic mechanisms with reciprocal interactions. Impairment in both transitions and maintenance of behavioral states leads to debilitating conditions. The major symptom being excessive daytime sleepiness, characterizing most sleep disorders but also a wide variety of psychiatric and neurologic disorders, as well as the elderly. Until now, most wake-promoting drugs available directly (e.g., amphetamines and possibly modafinil) or indirectly (e.g., caffeine) provokes dopamine release which is believed to influence the abuse potential of these drugs. The effects of genetic components were assessed here, on drug-induced wakefulness and age-related sleep changes in three inbred mouse strains [AKR/J, C57BL/6J, DBA/2J] that differ in their major sleep phenotypes. Three wake-promoting drugs were used; d-amphetamine, a classical stimulant, modafinil, the most widely-prescribed stimulant, and YKP-10A, a novel wake-promoting agent with antidepressant proprieties. Electrical activity (Electroencephalogram) and gene expression of the brain were assessed and indicate a highly genotype-dependant response to wake promotion and subsequent recovery sleep. Aging effects on sleep-wake regulation were also strongly influenced by genetic determinants. By assessing the age-dependant effects at several time points (from 3 months to 2 years old mice), we found a strong genetic effect on vigilance states. These studies demonstrate a critical role for genetic factors neglected till now in the fields of pharmacology and aging effects on vigilance states.

Aging reduces the primary humoral response and the in vitro cytokine production in mice

Aging is accompanied by a decrease in several physiological functions that make older individuals less responsive to environmental challenges. In the present study, we analyzed the immune response of female BALB/c mice (N = 6) of different ages (from 2 to 96 weeks) and identified significant age-related alterations. Immunization with hapten-protein (trinitrophenyl-bovine serum albumin) conjugates resulted in lower antibody levels in the primary and secondary responses of old mice (72 weeks old). Moreover, young mice (2, 16, and 32 weeks old) maintained specific antibodies in their sera for longer periods after primary immunization than did old mice. However, a secondary challenge efficiently induced memory in old mice, as shown by the increased antibody levels in their sera. The number of CD4+ and CD8+ T cells in the spleen increased until 8 weeks of age but there was no change in the CD4+/CD8+ ratio with aging. Splenic T cells from old mice that had or had not been immunized were less responsive to concanavalin-A and showed reduced cytokine production compared to young mice (IL-2: 57-127 vs 367-1104 pg/mL, IFN-g: 2344-12,836 vs 752-23,106 pg/mL and IL-10: 393-2172 vs 105-2869 pg/mL in old and young mice, respectively). These data suggest that there are significant changes in the organization of the immune system throughout life. However, the relevance of these alterations for the functioning of the immune system is unknown.

Orexin restores aging-related brown adipose tissue dysfunction in male mice

The aging process causes an increase in percent body fat, but the mechanism remains unclear. In the present study we examined the impact of aging on brown adipose tissue (BAT) thermogenic activity as potential cause for the increase in adiposity. We show that aging is associated with interscapular BAT morphologic abnormalities and thermogenic dysfunction. In vitro experiments revealed that brown adipocyte differentiation is defective in aged mice. Interscapular brown tissue in aged mice is progressively populated by adipocytes bearing white morphologic characteristics. Aged mice fail to mobilize intracellular fuel reserves from brown adipocytes and exhibit deficiency in homeothermy. Our results suggest a role for orexin (OX) signaling in the regulation of thermogenesis during aging. Brown fat dysfunction and age-related assimilation of fat mass were accelerated in mice in which OX-producing neurons were ablated. Conversely, OX injections in old mice increased multilocular morphology, increased core body temperature, improved cold tolerance, and reduced adiposity. These results argue that BAT can be targeted for interventions to reverse age-associated increase in fat mass.

XRCC1 haploinsufficiency in mice has little effect on aging, but adversely modifies exposure-dependent susceptibility

Oxidative DNA damage plays a role in disease development and the aging process. A prominent participant in orchestrating the repair of oxidative DNA damage, particularly single-strand breaks, is the scaffold protein XRCC1. A series of chronological and biological aging parameters in XRCC1 heterozygous (HZ) mice were examined. HZ and wild-type (WT) C57BL/6 mice exhibit a similar median lifespan of similar to 26 months and a nearly identical maximal life expectancy of similar to 37 months. However, a number of HZ animals (7 of 92) showed a propensity for abdominal organ rupture, which may stem from developmental abnormalities given the prominent role of XRCC1 in endoderm and mesoderm formation. For other end-points evaluated-weight, fat composition, blood chemistries, condition of major organs, tissues and relevant cell types, behavior, brain volume and function, and chromosome and telomere integrity-HZ mice exhibited by-and-large a normal phenotype. Treatment of animals with the alkylating agent azoxymethane resulted in both liver toxicity and an increased incidence of precancerous lesions in the colon of HZ mice. Our study indicates that XRCC1 haploinsufficiency in mammals has little effect on chronological longevity and many key biological markers of aging in the absence of environmental challenges, but may adversely affect normal animal development or increase disease susceptibility to a relevant genotoxic exposure.

Metabolomics Reveals Aging-associated Attenuation of Noninvasive Radiation Biomarkers in Mice: Potential Role of Polyamine Catabolism and Incoherent DNA Damage-repair

Development of methods for rapid screening and stratification of subjects after exposure is an integral part of countermeasures against radiation. The potential demographic and exposure history-related heterogeneity of exposed populations warrants robust biomarkers that withstand and reflect such differences. In this study, the effect of aging and repeated exposure on the metabolic response to sublethal irradiation was examined in mice using UPLC-ESI-QTOF mass spectrometry. Aging attenuated postexposure elevation in excretions of DNA damage biomarkers as well as N(1)-acetylspermidine. Although N(1)-acetylspermidine and 2'-deoxyuridine elevation was highly correlated in all age groups, xanthine and N(1)-acetylspermidine elevation was poorly correlated in older mice. These results may reflect the established decline in DNA damage-repair efficiency associated with aging and indicate a novel role for polyamine metabolism in the process. Although repeated irradiation at long intervals did not affect the elevation of N(1)-acetylspermidine, 2'-deoxyuridine, and xanthine, it did significantly attenuate the elevation of 2'-deoxycytidine and thymidine compared to a single exposure. However, these biomarkers were found to identify exposed subjects with accuracy ranging from 82% (xanthosine) to 98% (2'-deoxyuridine), irrespective of their age and exposure history. This indicates that metabolic biomarkers can act as robust noninvasive signatures of sublethal radiation exposure.

Aging accentuates and bone marrow transplantation ameliorates metabolic defects in Fabry disease mice

Fabry disease is an X-linked metabolic disorder caused by a deficiency of α-galactosidase A (α-Gal A). The enzyme defect leads to the systemic accumulation of glycosphingolipids with α-galactosyl moieties consisting predominantly of globotriaosylceramide (Gb3). In patients with this disorder, glycolipid deposition in endothelial cells leads to renal failure and cardiac and cerebrovascular disease. Recently, we generated α-Gal A gene knockout mouse lines and described the phenotype of 10-week-old mice. In the present study, we characterize the progression of the disease with aging and explore the effects of bone marrow transplantation (BMT) on the phenotype. Histopathological analysis of α-Gal A −/0 mice revealed subclinical lesions in the Kupffer cells in the liver and macrophages in the skin with no gross lesions in the endothelial cells. Gb3 accumulation and pathological lesions in the affected organs increased with age. Treatment with BMT from the wild-type mice resulted in the clearance of accumulated Gb3 in the liver, spleen, and heart with concomitant elevation of α-Gal A activity. These findings suggest that BMT may have a potential role in the management of patients with Fabry disease.