Circulating levels of soluble Receptor for Advanced Glycation End-products (sRAGE) decrease with aging and may predict age-related cardiac remodeling

Background: Aging is an unavoidable risk factor in later life that can influence the onset and progression of many diseases. In fact, the high incidence of cardiovascular diseases in the elderly is mainly attributable to cardiac remodelling associated to physiological intrinsic aging. RAGE is a multi-ligand receptor involved in many age-related disorders. Its soluble isoform (sRAGE) acts as a decoy receptor being able to block the activation of the membrane-bound receptor, and its circulation levels have been found altered in several chronic and acute pathologies. The role of RAGE isoforms in aging and, in particular, cardiac senescence has never been investigated. Moreover, the finding of reliable biomarkers able to assess individual health status of subjects has important applications in prevention, diagnosis, and disease management. In this context, the aim of this study was to ascertain whether sRAGE is a biomarker of aging and age-related cardiac remodelling, and evaluate the contribution of RAGE isoforms to cardiac aging. Results: Serum of male and female from 20 to 92 years old healthy subjects was collected and sRAGE levels were evaluated by ELISA. We found a significant decrease of circulating sRAGE in males while only a trend in females. Accordingly, we observed a strong correlation of sRAGE with chronological age in male but not in female subjects. Male and female mice at different age (2.5-12-22-months, Young, Middle Age (MA) and Old, respectively) undergone 2D-echocardiography to determine the left ventricle (LV) dimensions and function during aging. Serum sRAGE similarly declines from the Young to the MA group in both sexes, and inversely correlate with LV dimensions and function, preferentially in males. No detectable amount of RAGE protein was found in LV at all ages. Rage-/- mice displayed a significant increase of LV volumes and diameters in diastole and systole, and a concomitant decrease in ejection fraction (EF) and fractional shortening (FS), compared to age-matched wt animals during aging with the strongest differences present between the MA groups. Moreover, MA Rage-/- mice exhibited higher deposition of collagen and expression of heart failure marker genes (BNP and Ankrd1) in respect to the wt counterpart. Conversely, no differences in cardiomyocytes size were observed at any age between the two genotypes. Finally, microarray functional annotation analysis based on the interaction between age-genotype revealed that the chronic lack of RAGE affected the expression of genes associated to contractile fibre function, antigen presenting process and adaptive immunity, insulin pathway, cell death and apoptosis. We also found a correlation between LV volumes and diameters in diastole and systole and differentially expressed genes involved in several processes like muscle contraction, fibrosis, wound healing and regulation of apoptosis. Conclusions: Our results indicate that sRAGE is a serum biomarker of healthy aging and age-related cardiac remodeling, preferentially in males. The absence of RAGE in mice exacerbates adverse cardiac remodeling with age. We propose that, among RAGE isoforms, sRAGE may play a pivotal role in cardiac senescence.

Background: L'invecchiamento è un inevitabile fattore di rischio in età avanzata che può influenzare l'insorgenza e la progressione di diverse malattie. Infatti, l'elevata incidenza di malattie cardiovascolari negli anziani è principalmente imputabile al fisiologico rimodellamento cardiaco associato ad un invecchiamento intrinseco. RAGE è un recettore capace di legare diverse molecole e coinvolto in molte malattie legate all'età. La sua isoforma solubile (sRAGE) agisce come un recettore decoy bloccando l'attivazione del recettore legato alla membrana, e suoi livelli circolanti sono stati trovati alterati in diverse patologie croniche ed acute. Il ruolo delle isoforme di RAGE durante l’invecchiamento e, in particolare, nell’invecchiamento cardiaco, non è mai stato studiato. Inoltre, la scoperta di biomarcatori affidabili in grado di valutare lo stato di salute individuale dei soggetti ha importanti applicazioni nel campo della prevenzione, della diagnosi e della gestione della malattia. In tale contesto, lo scopo di questo studio è stato quello di verificare se sRAGE sia un biomarcatore di invecchiamento e di rimodellamento cardiaco legato all’invecchiamento, e valutare il contributo delle isoforme RAGE nell’invecchiamento cardiaco. Risultati: È stato collezionato il siero di soggetti sani, di entrambi i sessi, di età compresa tra i 20 e i 92 anni ed i livelli di sRAGE sono stati valutati mediante ELISA. Abbiamo trovato una significativa diminuzione di sRAGE circolante nei maschi, mentre solo una tendenza nelle femmine. Di conseguenza, abbiamo osservato una forte correlazione di sRAGE con l'età cronologica nei soggetti maschi, ma non nei soggetti di sesso femminile. Topi maschi e femmine a diverse età (2.5-12-22 mesi, Giovani, adulti (MA) e Vecchi, rispettivamente) sono stati sottoposti a ecocardiografia 2D per determinare le dimensioni e la funzione del ventricolo sinistro (LV) durante l'invecchiamento. sRAGE serico diminuisce in maniera simile in entrambi i sessi tra il gruppo Giovani e il gruppo MA, e correla inversamente con le dimensioni e la funzione del LV, in particolare nei machi. Nessuna quantità rilevabile di RAGE è stata trovata nei lisati proteici del LV a tutte le età. Topi Rage-/- hanno mostrato un significativo aumento dei volumi e dei diametri del LV in diastole e in sistole, ed una concomitante diminuzione della frazione di eiezione (EF) e di accorciamento (FS), rispetto agli animali Rage+/+ di pari età durante l'invecchiamento con le più forti differenze presenti tra i gruppi MA. Inoltre, topi MA Rage-/- hanno mostrato la maggiore deposizione di collagene e l’aumento dell'espressione di geni marcatori di scompenso cardiaco (BNP e Ankrd1) rispetto alla controparte Rage+/+. Al contrario, nessuna differenza in termini di dimensioni dei cardiomiociti è stata osservata a qualsiasi età tra i due genotipi. Infine, l’analisi funzionale di annotazione del microarray, basata sull'interazione fra età-genotipo, ha rivelato che la mancanza cronica di RAGE influenza l'espressione di geni associati alla funzione contrattile, al processo di presentazione dell'antigene e dell'immunità adattativa, del pathway dell’insulina, della morte cellulare e dell’apoptosi. Abbiamo anche trovato una correlazione tra i volumi e i diametri del LV in diastole e in sistole e i geni differenzialmente espressi, i quali sono coinvolti in diversi processi come la contrazione muscolare, la fibrosi e la regolazione dell'apoptosi. Conclusioni: I nostri risultati indicano che sRAGE è un biomarcatore serico di invecchiamento sano e di rimodellamento cardiaco legato all'età, preferenzialmente nei maschi. L'assenza di RAGE aggrava l’avverso rimodellamento cardiaco legato all'età. Proponiamo che, tra le isoforme RAGE, sRAGE possa giocare un ruolo fondamentale nell’invecchiamento cardiaco.