Our recent studies suggest that 1,25-dihydroxyvitamin D 3 functions as an endocrine suppressor of renin biosynthesis. Genetic disruption of the vitamin D receptor (VDR) results in overstimulation of the renin-angiotensin system (RAS), leading to high blood pressure and cardiac hypertrophy. Consistent with the higher heart-to-body weight ratio, the size of left ventricular cardiomyocytes in VDR knockout (KO) mice was markedly increased compared with wild-type (WT) mice. As expected, levels of atrial natriuretic peptide (ANP) mRNA and circulating ANP were also increased in VDRKO mice. Treatment of VDRKO mice with captopril reduced cardiac hypertrophy and normalized ANP expression. To investigate the role of the cardiac RAS in the development of cardiac hypertrophy, the expression of renin, angiotensinogen, and AT-1a receptor in the heart was examined by real-time RT-PCR and immunostaining. In VDRKO mice, the cardiac renin mRNA level was significantly increased, and this increase was further amplified by captopril treatment. Consistently, intense immunostaining was detected in the left ventricle of captopril-treated WT and VDRKO mice by use of an anti-renin antibody. Levels of cardiac angiotensinogen and AT-1a receptor mRNAs were unchanged in the mutant mice. These data suggest that the cardiac hypertrophy seen in VDRKO mice is a consequence of activation of both the systemic and cardiac RAS and support the notion that 1,25-dihydroxyvitamin D 3 regulates cardiac functions, at least in part, through the RAS.

Background— A variety of studies carried out using either human subjects or laboratory animals suggest that vitamin D and its analogues possess important beneficial activity in the cardiovascular system. Using Cre-Lox technology we have selectively deleted the vitamin D receptor (VDR) gene in the cardiac myocyte in an effort to better understand the role of vitamin D in regulating myocyte structure and function. Methods and Results— Targeted deletion of the exon 4 coding sequence in the VDR gene resulted in an increase in myocyte size and left ventricular weight/body weight versus controls both at baseline and following a 7-day infusion of isoproterenol. There was no increase in interstitial fibrosis. These knockout mice demonstrated a reduction in end-diastolic and end-systolic volume by echocardiography, activation of the fetal gene program (ie, increased atrial natriuretic peptide and alpha skeletal actin gene expression), and increased expression of modulatory calcineurin inhibitory protein 1 (MCIP1), a direct downstream target of calcineurin/nuclear factor of activated T cell signaling. Treatment of neonatal cardiomyocytes with 1,25-dihydroxyvitamin D partially reduced isoproterenol-induced MCIP1 mRNA and protein levels and MCIP1 gene promoter activity. Conclusions— Collectively, these studies demonstrate that the vitamin D-VDR signaling system possesses direct, antihypertrophic activity in the heart. This appears to involve, at least in part, suppression of the prohypertrophic calcineurin/NFAT/MCIP1 pathway. These studies identify a potential mechanism to account for the reported beneficial effects of vitamin D in the cardiovascular system.

Summary The development of the human neocortex is a highly dynamic process and involves complex cellular trajectories controlled by cell-type-specific gene regulation 1 . Here, we collected paired single-nucleus chromatin accessibility and transcriptome data from 38 human neocortical samples encompassing both the prefrontal cortex and primary visual cortex. These samples span five main developmental stages, ranging from the first trimester to adolescence. In parallel, we performed spatial transcriptomic analysis on a subset of the samples to illustrate spatial organization and intercellular communication. This atlas enables us to catalog cell type-, age-, and area-specific gene regulatory networks underlying neural differentiation. Moreover, combining single-cell profiling, progenitor purification, and lineage-tracing experiments, we have untangled the complex lineage relationships among progenitor subtypes during the transition from neurogenesis to gliogenesis in the human neocortex. Specifically, we find a tripotential intermediate progenitor subtype termed Tri-IPC responsible for the local production of GABAergic neurons. Furthermore, by integrating our atlas data with large-scale GWAS data, we created a disease-risk map highlighting enriched ASD risk in second-trimester intratelencephalic projection neurons. Our study sheds light on the gene regulatory landscape and cellular dynamics of the developing human neocortex.

The development of the human neocortex is highly dynamic, involving complex cellular trajectories controlled by gene regulation1. Here we collected paired single-nucleus chromatin accessibility and transcriptome data from 38 human neocortical samples encompassing both the prefrontal cortex and the primary visual cortex. These samples span five main developmental stages, ranging from the first trimester to adolescence. In parallel, we performed spatial transcriptomic analysis on a subset of the samples to illustrate spatial organization and intercellular communication. This atlas enables us to catalogue cell-type-specific, age-specific and area-specific gene regulatory networks underlying neural differentiation. Moreover, combining single-cell profiling, progenitor purification and lineage-tracing experiments, we have untangled the complex lineage relationships among progenitor subtypes during the neurogenesis-to-gliogenesis transition. We identified a tripotential intermediate progenitor subtype—tripotential intermediate progenitor cells (Tri-IPCs)—that is responsible for the local production of GABAergic neurons, oligodendrocyte precursor cells and astrocytes. Notably, most glioblastoma cells resemble Tri-IPCs at the transcriptomic level, suggesting that cancer cells hijack developmental processes to enhance growth and heterogeneity. Furthermore, by integrating our atlas data with large-scale genome-wide association study data, we created a disease-risk map highlighting enriched risk associated with autism spectrum disorder in second-trimester intratelencephalic neurons. Our study sheds light on the molecular and cellular dynamics of the developing human neocortex. Tripotential intermediate progenitor cells are responsible for the local production of GABAergic neurons, oligodendrocyte precursor cells and astrocytes in the human neocortex.