Paradigm-shifting studies in the mouse have identified tissue macrophage heterogeneity as a critical determinant of immune responses. In contrast, surprisingly little is known regarding macrophage heterogeneity in humans. Macrophages within the mouse heart are partitioned into CCR2− and CCR2+ subsets with divergent origins, repopulation mechanisms, and functions. Here, we demonstrate that the human myocardium also contains distinct subsets of CCR2− and CCR2+ macrophages. Analysis of sex-mismatched heart transplant recipients revealed that CCR2− macrophages are a tissue-resident population exclusively replenished through local proliferation, whereas CCR2+ macrophages are maintained through monocyte recruitment and proliferation. Moreover, CCR2− and CCR2+ macrophages have distinct functional properties, analogous to reparative CCR2− and inflammatory CCR2+ macrophages in the mouse heart. Clinically, CCR2+ macrophage abundance is associated with left ventricular remodeling and systolic function in heart failure patients. Collectively, these observations provide initial evidence for the functional importance of macrophage heterogeneity in the human heart. Study of macrophage heterogeneity in human hearts reveals a subset of inflammatory macrophages that is associated with cardiac dysfunction in patients with heart failure.

Right ventricular failure (RVF) after left ventricular assist device (LVAD) implantation appears to be associated with increased mortality. However, the determination of which patients are at greater risk of developing postoperative RVF remains controversial and relatively unknown. We sought to determine the preoperative risk factors for the development of RVF after LVAD implantation. The data were obtained for 175 consecutive patients who had received an LVAD. RVF was defined by the need for inhaled nitric oxide for >/=48 hours or intravenous inotropes for >14 days and/or right ventricular assist device implantation. An RVF risk score was developed from the beta coefficients of the independent variables from a multivariate logistic regression model predicting RVF. Destination therapy (DT) was identified as the indication for LVAD implantation in 42% of our patients. RVF after LVAD occurred in 44% of patients (n = 77). The mortality rates for patients with RVF were significantly greater at 30, 180, and 365 days after implantation compared to patients with no RVF. By multivariate logistic regression analysis, 3 preoperative factors were significantly associated with RVF after LVAD implantation: (1) a preoperative need for intra-aortic balloon counterpulsation, (2) increased pulmonary vascular resistance, and (3) DT. The developed RVF risk score effectively stratified the risk of RV failure and death after LVAD implantation. In conclusion, given the progressively growing need for DT, the developed RVF risk score, derived from a population with a large percentage of DT patients, might lead to improved patient selection and help stratify patients who could potentially benefit from early right ventricular assist device implantation.

We prospectively investigated the causes of anemia in patients with advanced congestive heart failure (CHF).Anemia is common in patients with advanced CHF, and its etiology is generally considered to be multifactorial. However, despite its importance, precise information is lacking regarding the prevalence of putative etiologic factors.Patients who were hospitalized for decompensated advanced CHF and who were stabilized after their initial treatment underwent evaluation of "clinically significant" anemia, defined as a hemoglobin content <12 g/dl for men and <11.5 g/dl for women. Patients with a serum creatinine concentration >3 mg/dl or patients with concurrent diseases that are known to cause anemia were not included. The initial evaluation included measurements of vitamin B(12), folic acid, thyroid-stimulating hormone, erythropoietin, lactate dehydrogenase, Coombs test, multiple fecal occult tests, and bone marrow aspiration. Patients without diagnosis by these methods underwent red cell mass measurement with (51)Cr assay.The mean age of the 37 patients was 57.9 +/- 10.9 years and mean left ventricular ejection fraction 22.5 +/- 5.9%. Iron deficiency anemia was confirmed by bone marrow aspiration in 27 patients (73%), 2 patients (5.4%) had dilutional anemia, and 1 patient (2.7%) had drug-induced anemia. No specific cause was identified in 7 patients (18.9%) who were considered to have "anemia of chronic disease." Serum ferritin for the iron-deficient patients was not a reliable marker of iron deficiency in this population.In this group of patients, iron deficiency was the most common cause of anemia. The iron status of patients with end-stage chronic CHF should be thoroughly evaluated and corrected before considering other therapeutic interventions.

Cerebral cavernous malformation (CCM) is a life-threatening disorder in which blood vessels in the brain are prone to hemorrhage. Kevin Whitehead et al. now show that CCM2, mutations in which are associated with CCM, is needed for specific aspects of endothelial cell function involving RhoA GTPase. These defects can be partially restored by statin treatment, suggesting a potential therapeutic intervention for individuals with CCM. The role of CCM2 in the endothelium is also explored in another paper published in this issue of Nature Medicine, by Benjamin Kleaveland et al Cerebral cavernous malformation (CCM) is a common vascular dysplasia that affects both systemic and central nervous system blood vessels. Loss of function mutations in the CCM2 gene cause CCM. Here we show that targeted disruption of Ccm2 in mice results in failed lumen formation and early embryonic death through an endothelial cell autonomous mechanism. We show that CCM2 regulates endothelial cytoskeletal architecture, cell-to-cell interactions and lumen formation. Heterozygosity at Ccm2, a genotype equivalent to that in human CCM, results in impaired endothelial barrier function. On the basis of our biochemical studies indicating that loss of CCM2 results in activation of RHOA GTPase, we rescued the cellular phenotype and barrier function in heterozygous mice with simvastatin, a drug known to inhibit Rho GTPases. These data offer the prospect for pharmacological treatment of a human vascular dysplasia with a widely available and safe drug.

Background— Bleeding is an important cause of morbidity and mortality in patients with continuous-flow left ventricular assist devices (LVADs). Reduced pulsatility has been implicated as a contributing cause. The aim of this study was to assess the effects of different degrees of pulsatility on the incidence of nonsurgical bleeding. Methods and Results— The Utah Transplantation Affiliated Hospitals (U.T.A.H.) heart failure and transplant program databases were queried for patients with end-stage heart failure who required support with the continuous-flow LVAD HeartMate II (Thoratec Corp, Pleasanton, CA) between 2004 and 2012. Pulsatility was evaluated by means of the LVAD parameter pulsatility index (PI) and by the echocardiographic assessment of aortic valve opening during the first 3 months of LVAD support. PI was analyzed as a continuous variable and also stratified according to tertiles of all the PI measurements during the study period (low PI: <4.6, intermediate PI: 4.6–5.2, and high PI: >5.2). Major nonsurgical bleeding associated with a decrease in hemoglobin ≥2 g/dL (in the absence of hemolysis) was the primary end point. A total of 134 patients (median age of 60 [interquartile range: 49–68] years, 78% men) were included. Major bleeding occurred in 33 (25%) patients (70% gastrointestinal, 21% epistaxis, 3% genitourinary, and 6% intracranial). In multivariable analysis, PI examined either as a categorical variable, low versus high PI (hazard ratio, 4.06; 95% confidence interval, 1.35–12.21; P =0.04), or as a continuous variable (hazard ratio, 0.60; 95% confidence interval, 0.40–0.92; P =0.02) was associated with an increased risk of bleeding. Conclusions— Reduced pulsatility in patients supported with the continuous-flow LVAD HeartMate II is associated with an increased risk of nonsurgical bleeding, as evaluated by PI.

Diffuse systemic sclerosis is associated with high mortality; however, the pathogenesis of cardiac death in these patients is not clear.A 56-year-old Caucasian female patient presented with dyspnea and requested to donate her body to science in order to improve understanding of diffuse systemic sclerosis pathogenesis. She had extensive testing for dyspnea including pulmonary function tests, an echocardiogram, cardiac magnetic resonance imaging, and right heart catheterization to characterize her condition. Her case highlights the morbidity seen in this disease, including the presence of extensive skin thickening, digital ulcerations, and scleroderma renal crisis.In this case report, we present the finding of cardiac tissue metabolomics, which may indicate a problem with vasodilation as a contributor to cardiac death in diffuse systemic sclerosis. The use of autopsy and tissue metabolomics in rare disease may help clarify disease pathogenesis.

Abstract Recovery of cardiac function is the ultimate goal of heart failure therapy. Unfortunately, cardiac recovery remains a rare and poorly understood phemomenon. Herein, we performed single nucleus RNA-sequencing (snRNA-seq) from non-diseased donors and heart failure patients. By comparing patients who recovered LV systolic function following LV assist device implantation to those who did not recover and donors, we defined the cellular and transcriptional landscape and predictors of cardiac recovery. We sequenced 40 hearts and recovered 185,881 nuclei with 13 distinct cell types. Using pseudobulk differential expression analysis to explicate cell specific signatures of cardiac recovery, we observed that recovered cardiomyocytes do not revert to a normal state, and instead, retain transcriptional signatures observed in heart failure. Macrophages and fibroblasts displayed the strongest signatures of recovery. While some evidence of reversion to a normal state was observed, many heart failure associated genes remained elevated and recovery signatures were predominately indicative of a biological state that was unique from donor and heart failure conditions. Acquisition of recovery states was associated with improved LV systolic function. Pro-inflammatory macrophages and inflammatory signaling in fibroblasts were identified as negative predictors of recovery. We identified downregulation of RUNX1 transcriptional activity in macrophages and fibroblasts as a central event associated with and predictive of cardiac recovery. In silico perturbation of RUNX1 in macrophages and fibroblasts recapitulated the transcriptional state of cardiac recovery. This prediction was corroborated in a mouse model of cardiac recovery mediated by BRD4 inhibition where we observed a decrease in macrophage and fibroblast Runx1 expression, diminished chromatin accessibility within peaks linked to the Runx1 locus, and acquisition of recovery signatures. These findings suggest that cardiac recovery is a unique biological state and identify RUNX1 as a possible therapeutic target to facilitate cardiac recovery.

BACKGROUND: Cardiomyocytes in the adult human heart show a regenerative capacity, with an annual renewal rate of ≈0.5%. Whether this regenerative capacity of human cardiomyocytes is employed in heart failure has been controversial. METHODS: We determined cardiomyocyte renewal in 52 patients with advanced heart failure, 28 of whom received left ventricular assist device support. We measured the concentration of nuclear bomb test–derived 14 C in cardiomyocyte genomic DNA and performed mathematical modeling to establish cardiomyocyte renewal in heart failure with and without LVAD unloading. RESULTS: We show that cardiomyocyte generation is minimal in end-stage heart failure patients at rates 18 to 50× lower compared with the healthy heart. However, patients receiving left ventricle support device therapy, who showed significant functional and structural cardiac improvement, had a >6-fold increase in cardiomyocyte renewal relative to the healthy heart. CONCLUSIONS: Our findings reveal a substantial cardiomyocyte regeneration potential in human heart disease, which could be exploited therapeutically.

Despite impressive improvements in the care of patients with ST-segment elevation myocardial infarction, mortality remains high. Reperfusion is necessary for myocardial salvage, but the abrupt return of flow sets off a cascade of injurious processes that can lead to further necrosis. This has been termed myocardial ischemia-reperfusion injury and is the subject of this review. The pathologic and molecular bases for myocardial ischemia-reperfusion injury are increasingly understood and include injury from reactive oxygen species, inflammation, calcium overload, endothelial dysfunction, and impaired microvascular flow. A variety of pharmacologic strategies have been developed that have worked well in preclinical models and some have shown promise in the clinical setting. In addition, there are newer mechanical approaches including mechanical unloading of the heart prior to reperfusion that are in current clinical trials.