Apolipoprotein E receptor 2 (Apoer2), a member of the LDL receptor gene family, and its ligand Reelin control neuronal migration during brain development. Apoer2 is also essential for induction of long-term potentiation (LTP) in the adult brain. Here we show that Apoer2 is present in the postsynaptic densities of excitatory synapses where it forms a functional complex with NMDA receptors. Reelin signaling through Apoer2 markedly enhances LTP through a mechanism that requires the presence of amino acids encoded by an exon in the intracellular domain of Apoer2. This exon is alternatively spliced in an activity-dependent manner and is required for Reelin-induced tyrosine phosphorylation of NMDA receptor subunits. Mice constitutively lacking the exon perform poorly in learning and memory tasks. Thus, alternative splicing of Apoer2, a novel component of the NMDA receptor complex, controls the modulation of NMDA receptor activity, synaptic neurotransmission, and memory by Reelin.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by a progressive increase of pulmonary vascular resistance and obliterative pulmonary vascular remodeling that result in right heart hypertrophy, failure, and premature death. The underlying mechanisms of loss of distal capillary endothelial cells (ECs) and obliterative vascular lesion formation remain unclear. Our recent single-cell RNA sequencing, spatial transcriptomics analysis, RNASCOPE, and immunostaining analysis showed that arterial ECs accumulation and loss of capillary ECs were evident in human PAH patients and pulmonary hypertension (PH) rodents. Pseudotime trajectory analysis of the single-cell RNA sequencing data suggest that lung capillary ECs transit to arterial ECs during the development of PH. Our study also identified CXCL12 as the marker for arterial ECs in PH. Capillary EC lineage tracing approach using capillary specific-Dre;Tdtomato reporter mice demonstrated that capillary ECs gave rise to arterial ECs during PH development. Genetic deletion of HIF-2a or pharmacological inhibition of Notch4 normalized the arterial programming in PH. In conclusion, our study demonstrates that capillary endothelium transits to arterial endothelium through the HIF-2a-Notch4 pathway during the development of PAH. Thus, targeting arterial EC transition might be a novel approach for treating PAH patients.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a devastating disease characterized by obliterative vascular remodeling and persistent increase of vascular resistance, leading to right heart failure and premature death. Understanding the cellular and molecular mechanisms will help develop novel therapeutic approaches for PAH patients. Recent studies showed that FABP4 and FABP5 were expressed in ECs across multiple tissues and circulating FABP4 level was elevated in the PAH patients. However, the role of endothelial FABP4/5 in the pathogenesis of PAH remains undetermined.FABP4/5 expression was examined in pulmonary arterial endothelial cells (PAECs) and lung tissues from patients with idiopathic PAH (IPAH) and pulmonary hypertension (PH) rat models. Plasma proteome analysis was performed in human PAH samples. Echocardiography, hemodynamics, histology, and immunostaining were performed to evaluate the lung and heart PH phenotypes in Egln1Tie2Cre (CKO) mice and Egln1Tie2Cre/Fabp4-5-/- (TKO) mice. Bulk RNA sequencing (RNA-seq) and single-cell RNA-seq (scRNA-seq) analysis were performed to understand the cellular and molecular mechanisms of endothelial FABP4/5 mediated PAH pathogenesis.Both FABP4 and FABP5 were highly induced in ECs of CKO mice and PAECs from IPAH patients, and in whole lungs of PH rats. Plasma levels of FABP4/5 were upregulated in IPAH patients and directly correlated with severity of hemodynamics and biochemical parameters. Genetic deletion of both Fabp4 and 5 in CKO mice caused a reduction of right ventricular systolic pressure (RVSP) and RV hypertrophy, attenuated pulmonary vascular remodeling and prevented the right heart failure. Fabp4/5 deletion also normalized EC glycolysis, reduced ROS and HIF-2α expression, and decreased aberrant EC proliferation in CKO lungs.PH causes aberrant expression of FABP4/5 in pulmonary ECs which leads to enhanced ECs glycolysis and hyperproliferation, contributing to the accumulation of arterial ECs and vascular remodeling and exacerbating the disease.

Abstract Serotonin 2A receptors (5-HT 2A Rs) mediate the effects of psychedelic drugs. 5-HT 2A R agonists, such as (-)-2,5-dimethoxy-4-iodoamphetamine hydrochloride (DOI), that produce a psychedelic experience in humans induce a head-twitch response (HTR) behavior in rodents. However, it is unknown whether the activity of 5-HT 2A R expressing neurons is sufficient to produce the HTR in the absence of an agonist, or in which brain region 5-HT 2A Rs control the HTR. Here, we use an optogenetic approach to examine whether activation of 5-HT 2A R expressing neurons in the mouse prefrontal cortex (PFC) is sufficient to induce HTRs alone, or may augment the HTR produced by DOI, and if inhibition of these neurons prevents DOI-induced HTRs in mice. We crossed Htr2a -Cre mice to Cre-dependent optogenetic lines Ai32 (channelrhodopsin) and Ai39 (halorhodopsin) to selectively activate and inhibit (respectively) 5-HT 2A R-expressing neurons in the PFC of adult mice. We found that optogenetic stimulation of PFC 5-HT 2A R expressing neurons in the absence of an agonist does not increase HTRs in mice. In both male and female Ai32 mice that received vehicle, there was no difference in HTRs in mice that expressed Htr2a -Cre compared with control mice, indicating that optogenetic activation of 5-HT 2A R+ cells in the PFC was not sufficient to produce HTRs in the absence of an agonist. In female mice, activation of PFC 5-HT 2A R expressing neurons augmented the HTR produced by DOI. However, this result was not seen in male mice. In contrast, inhibition of 5-HT 2A R expressing neurons in the PFC prevented the increase in HTR produced by DOI in male, but not in female, mice. Together, these findings suggest that activation of 5-HT 2A Rs in the PFC is not sufficient to induce HTRs in the absence of a 5-HT 2A R agonist but is necessary for induction of HTRs by a 5-HT 2A R agonist in a sex-dependent manner.

2-Arachidonoylglycerol (2-AG) is the most prevalent endocannabinoid involved in maintaining brain homeostasis. Previous studies have demonstrated that inactivating monoacylglycerol lipase (MAGL), the primary enzyme responsible for degrading 2-AG in the brain, alleviates neuropathology and prevents synaptic and cognitive decline in animal models of neurodegenerative diseases. However, we show that selectively inhibiting 2-AG metabolism in neurons impairs cognitive function in mice. This cognitive impairment appears to result from decreased expression of synaptic proteins and synapse numbers, impaired long-term synaptic plasticity and cortical circuit functional connectivity, and diminished neurogenesis. Interestingly, the synaptic and cognitive deficits induced by neuronal MAGL inactivation can be counterbalanced by inhibiting astrocytic 2-AG metabolism. Transcriptomic analyses reveal that inhibiting neuronal 2-AG degradation leads to widespread changes in expression of genes associated with synaptic function. These findings suggest that crosstalk in 2-AG signaling between astrocytes and neurons is crucial for maintaining synaptic and cognitive functions and that excessive 2-AG in neurons alone is detrimental to cognitive function.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a devastating disease characterized by high blood pressure in the pulmonary arteries, which can potentially lead to heart failure over time. Previously, our lab found that endothelia-specific knockout of