Myofibroblasts are the major source of extracellular matrix components that accumulate during tissue fibrosis, and hepatic stellate cells (HSCs) are believed to be the major source of myofibroblasts in the liver. To date, robust systems to genetically manipulate these cells have not been developed. We report that Cre under control of the promoter of Pdgfrb (Pdgfrb-Cre) inactivates loxP-flanked genes in mouse HSCs with high efficiency. We used this system to delete the gene encoding α(v) integrin subunit because various α(v)-containing integrins have been suggested as central mediators of fibrosis in multiple organs. Such depletion protected mice from carbon tetrachloride-induced hepatic fibrosis, whereas global loss of β₃, β₅ or β₆ integrins or conditional loss of β₈ integrins in HSCs did not. We also found that Pdgfrb-Cre effectively targeted myofibroblasts in multiple organs, and depletion of the α(v) integrin subunit using this system was protective in other models of organ fibrosis, including pulmonary and renal fibrosis. Pharmacological blockade of α(v)-containing integrins by a small molecule (CWHM 12) attenuated both liver and lung fibrosis, including in a therapeutic manner. These data identify a core pathway that regulates fibrosis and suggest that pharmacological targeting of all α(v) integrins may have clinical utility in the treatment of patients with a broad range of fibrotic diseases.

An α v β 1 inhibitor attenuated pulmonary and liver fibrosis in mouse models.

Summary Microglia are resident immune cells of the central nervous system, yet their functions far exceed those related to immunology. From pruning neural synapses during development to preventing excessive neural activity throughout life, microglia are intimately involved in the brain’s most basic processes. Studies have reported a close interaction between microglia and endothelial cells, as well as both helpful and harmful roles for microglia at the blood-brain barrier (BBB) in the context of disease. However, much less work has been done to understand microglia-endothelial cell interactions in the healthy brain. Here, we aim to determine the role of microglia at the healthy BBB. We used the colony-stimulating factor 1 receptor (CSF1R) inhibitor PLX5622 to deplete microglia and analyzed BBB ultrastructure, permeability, and transcriptome. Interestingly, we found that, despite their direct contact with endothelial cells, microglia are not necessary for maintenance of BBB structure, function, or gene expression in the healthy brain. However, we found that PLX5622 treatment alters brain endothelial cholesterol metabolism, and this effect was independent from microglial depletion, suggesting PLX5622 has off-target effects on brain vasculature.

The recent proliferation of new Cre and CreER recombinase lines provides researchers with a diverse toolkit to study microglial gene function. To determine how best to apply these lines in studies of microglial gene function, a thorough and detailed comparison of their properties is needed. Here, we examined four different microglial CreER lines (Cx3cr1CreER(Litt), Cx3cr1CreER(Jung), P2ry12CreER, Tmem119CreER), focusing on (1) recombination specificity; (2) leakiness - degree of non-tamoxifen recombination in microglia and other cells; (3) efficiency of tamoxifen-induced recombination; (4) extra-neural recombination -the degree of recombination in cells outside the CNS, particularly myelo/monocyte lineages (5) off-target effects in the context of neonatal brain development. We identify important caveats and strengths for these lines which will provide broad significance for researchers interested in performing conditional gene deletion in microglia. We also provide data emphasizing the potential of these lines for injury models that result in the recruitment of splenic immune cells.

Microglia, the resident immune cells of the central nervous system, are intimately involved in the brain's most basic processes, from pruning neural synapses during development to preventing excessive neuronal activity throughout life. Studies have reported both helpful and harmful roles for microglia at the blood-brain barrier (BBB) in the context of disease. However, less is known about microglia-endothelial cell interactions in the healthy brain. To investigate the role of microglia at a healthy BBB, we used the colony-stimulating factor 1 receptor (CSF1R) inhibitor PLX5622 to deplete microglia and analyzed the BBB ultrastructure, permeability, and transcriptome. Interestingly, we found that, despite their direct contact with endothelial cells, microglia are not necessary for the maintenance of BBB structure, function, or gene expression in the healthy brain. However, we found that PLX5622 treatment alters brain endothelial cholesterol metabolism. This effect was independent from microglial depletion, suggesting that PLX5622 has off-target effects on brain vasculature.

As the resident macrophages of the brain and spinal cord, microglia are crucial for the phagocytosis of infectious agents, apoptotic cells and synapses. Developmentally, microglia originate from the embryonic yolk sac and serve important roles in the sculpting of neonatal neural circuits. During brain injury or infection, bone-marrow derived macrophages invade neural tissue, making it difficult to distinguish between invading macrophages and resident microglia. In addition to circulation-derived monocytes, other non-microglial central nervous system (CNS) macrophage subtypes include borderzone (meningeal and perivascular) and choroid plexus macrophages. To distinguish between resident microglia and these other CNS macrophage subtypes, we generated a P2ry12-CreER mouse line. P2RY12 is a microglial-specific nucleotide sensing GPCR that is important for microglial response to tissue damage. Using immunofluorescent labeling and flow cytometry experiments, we show that P2ry12-CreER recombination is exceptionally specific to parenchymal microglia. We also perform ribosome immunoprecipitations and transcriptional profiling of P2ry12-CreER recombined cells, using a Cre-dependent Rpl22-HA mouse line. By identifying genes enriched in this dataset that are not correspondingly enriched in a broader Cx3CR1-CreER; Rpl22 dataset, we isolate a number of borderzone macrophage-specific transcripts, including the gene PF4. Using a PF4-Cre mouse line, we show that PF4 expression robustly marks borderzone macrophages. Together, we demonstrate two new methods to genetically target distinct CNS macrophage subtypes.

Abstract Choline is an essential nutrient that the human body needs in vast quantities for cell membrane synthesis, epigenetic modification, and neurotransmission. The brain has a particularly high demand for choline, but how it enters the brain has eluded the field for over fifty years. The MFS transporter FLVCR1 was recently determined to be a choline transporter, and while this protein is not highly expressed at the blood-brain barrier (BBB), its relative FLVCR2 is. Previous studies have shown that mutations in human Flvcr2 cause cerebral vascular abnormalities, hydrocephalus, and embryonic lethality, but the physiological role of FLVCR2 is unknown. Here, we demonstrate both in vivo and in vitro that FLVCR2 is a BBB choline transporter and is responsible for the majority of choline uptake into the brain. We also determine the structures of choline-bound FLVCR2 in the inward- and outward-facing states using cryo-electron microscopy to 2.49 and 2.77 Å resolution, respectively. These results reveal how the brain obtains choline and provide molecular-level insights into how FLVCR2 binds choline in an aromatic cage and mediates its uptake. Our work could provide a novel framework for the targeted delivery of neurotherapeutics into the brain.

Fibroblasts coordinate the response to tissue injury, directing organ regeneration versus scarring. In the central nervous system (CNS), fibroblasts are uncommon cells enriched at tissue borders, and their molecular, cellular, and functional interactions after brain injury are poorly understood. Here we define the fibroblast response to sterile brain damage across time and space. Early pro-fibrotic myofibroblasts infiltrated CNS lesions and were functionally and spatially organized by fibroblast TGF β signaling, pro-fibrotic macrophages and microglia, and perilesional brain glia that activated TGF β via integrin α v β 8 . Early myofibroblasts subsequently transitioned into a variety of late states, including meningeal and lymphocyte-interactive fibroblasts that persisted long term. Interruption of this dynamic fibroblast-macrophage-glial coordination impaired brain wound healing and the resolution of neuroinflammation, disrupted generation of late de novo CNS lymphocyte niches, and increased mortality in a stroke model. This work highlights an unexpected role of fibroblasts as coordinate regulators of CNS healing and neuroinflammation after brain injury.

ABSTRACT Enterocytes modulate the extent of postprandial lipemia, a potent risk factor for developing atherosclerotic disease, by storing dietary fats in cytoplasmic lipid droplets (cLDs). We have previously demonstrated that the integrin ligand MFGE8 links absorption of dietary fats with activation of triglyceride (TG) hydrolases that catabolize cLDs for chylomicron production. The hydrolase(s) responsible for mobilization of TG from diet-derived cLDs is unknown though recent evidence indicates that this process is independent of the canonical pathway of TG hydrolysis mediated by ATGL. Here we identify CES1D as the key hydrolase downstream of the MFGE8-αvβ5 integrin pathway that regulates catabolism of diet-drive cLDs. Mfge8 KO enterocytes have reduced CES1D transcript and protein levels and reduced protein levels of the transcription factor HNF4γ. Mice KO for Ces1d or Hnf4γ have decreased enterocyte TG hydrolase activity coupled with retention of TG in cLDs. Mechanistically, MFGE8-dependent fatty acid uptake through CD36 leads to stabilization of HNF4γ protein levels; HNF4γ then increases Ces1d transcription. Our work identifies a regulatory network by which MFGE8 and αvβ5 regulate the severity of postprandial lipemia by linking dietary fat absorption with protein stabilization of a transcription factor that increases expression of enterocyte TG hydrolases that catabolize diet-derived cLDs.

SUMMARY When viruses like SARS-CoV-2 infect cells, they reprogram the repertoire of cellular and viral transcripts that are being translated to optimize their strategy of replication, often targeting host translation initiation factors, particularly eIF4F complex consisting of eIF4E, eIF4G and eIF4A. A proteomic analysis of SARS-CoV-2/human proteins interaction revealed viral Nsp2 and initiation factor eIF4E2, but a role of Nsp2 in regulating translation is still controversial. HEK293T cells stably expressing Nsp2 were tested for protein synthesis rates of synthetic and endogenous mRNAs known to be translated via cap- or IRES-dependent mechanism under normal and hypoxic conditions. Both cap- and IRES-dependent translation were increased in Nsp2-expressing cells under normal and hypoxic conditions, especially mRNAs that require high levels of eIF4F. This could be exploited by the virus to maintain high translation rates of both viral and cellular proteins, particularly in hypoxic conditions as may arise in SARS-CoV-2 patients with poor lung functioning.