Nitric oxide generated by endothelial nitric oxide synthase (eNOS) plays an important role in maintaining cardiovascular homeostasis. Under various pathological conditions, abnormal expression of eNOS contributes to endothelial dysfunction and the development of cardiovascular diseases. A variety of pathological stimuli has been reported to decrease eNOS expression mainly through decreasing eNOS mRNA stability by regulating the binding of several cytosolic proteins to the cis-acting sequences within eNOS mRNA 3' untranslated regions. However, the detailed mechanisms remain elusive. Because microRNAs inhibit gene expression through binding to the 3' untranslated regions of their target mRNAs, microRNAs may be the important posttranscriptional modulators of eNOS expression. Here, we provided evidence that eNOS is a direct target of miR-155. Overexpression of miR-155 decreased, whereas inhibition of miR-155 increased, eNOS expression and NO production in human umbilical vein endothelial cells and acetylcholine-induced endothelium-dependent vasorelaxation in human internal mammary arteries. Inflammatory cytokines including tumor necrosis factor-α increased miR-155 expression. Inhibition of miR-155 reversed tumor necrosis factor-α-induced downregulation of eNOS expression and impairment of endothelium-dependent vasorelaxation. Moreover, we observed that simvastatin attenuated tumor necrosis factor-α-induced upregulation of miR-155 and ameliorated the effects of tumor necrosis factor-α on eNOS expression and endothelium-dependent vasodilation. Simvastatin decreased miR-155 expression through interfering mevalonate-geranylgeranyl-pyrophosphate-RhoA signaling pathway. These findings indicated that miR-155 is an essential regulator of eNOS expression and endothelium-dependent vasorelaxation. Inhibition of miR-155 may be a new therapeutic approach to improve endothelial dysfunction during the development of cardiovascular diseases.

Intrauterine adhesions (IUA) are the most common cause of uterine infertility and are caused by endometrium fibrotic regeneration following severe damage to the endometrium. Although current stem cell treatment options using different types of autologous stem cells have exhibited some beneficial outcomes in IUA patients, the reported drawbacks include variable therapeutic efficacies, invasiveness and treatment unavailability. Therefore, the development of new therapeutic stem cell treatments is critical to improving clinical outcomes. Twenty-six patients who suffered from infertility caused by recurrent IUA were enrolled in this prospective, non-controlled, phase I clinical trial with a 30-month follow-up. During the procedure, 1 × 107 umbilical cord-derived mesenchymal stromal cells (UC-MSCs), loaded onto a collagen scaffold, were transplanted into the uterine cavity following an adhesion separation procedure. Medical history, physical examination, endometrial thickness, intrauterine adhesion score and the biological molecules related to endometrial proliferation and differentiation were assessed both before and 3 months after cell therapy. No treatment-related serious adverse events were found. Three months after the operation, the average maximum endometrial thickness in patients increased, and the intrauterine adhesion score decreased compared to those before the treatment. A histological study showed the upregulation of ERα (estrogen receptor α), vimentin, Ki67 and vWF (von Willebrand factor) expression levels and the downregulation of ΔNP63 expression level, which indicates an improvement in endometrial proliferation, differentiation and neovascularization following treatment. DNA short tandem repeat (STR) analysis showed that the regenerated endometrium contained patient DNA only. By the end of the 30-month follow-up period, ten of the 26 patients had become pregnant, and eight of them had delivered live babies with no obvious birth defects and without placental complications, one patient in the third trimester of pregnancy, and one had a spontaneous abortion at 7 weeks. Transplanting clinical-grade UC-MSCs loaded onto a degradable collagen scaffold into the uterine cavity of patients with recurrent IUA following adhesiolysis surgery is a safety and effective therapeutic method. Clinicaltrials.gov . NCT02313415 , Registered December 6, 2014.

Abstract Various posttranslational modifications (PTMs) have been implicated in endometrial stromal cell (EnSC) differentiation, but the potential role of PTM crosstalk has not been identified. Here, we report that protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) is indispensable for human endometrial decidualization, functioning as a key regulator of decidualization defect in recurrent implantation failure (RIF) patients. Uterine-selective deletion of Prmt5 led to defective embryo implantation in mice due to impaired EnSC decidualization. Mechanistically, we find that PRMT5 catalyzes symmetric dimethylation of orphan nuclear receptor Nur77 at arginine 346, which in turn promotes Nur77 nuclear localization and increases its transcriptional activity in EnSC. Moreover, we demonstrate that PRMT5-mediated Nur77 methylation antagonizes AKT-induced phosphorylation of Nur77 at serine 351 in the transition from proliferation to differentiation of EnSC and disruption of the balance between methylation and phosphorylation of Nur77 is essentially involved in the endometrium of RIF patients. Furthermore, by modulating the methylation-phosphorylation of Nur77 and its transcriptional activity, we rescued impaired decidualization in RIF, further highlighting the critical role of the PRMT5/AKT/Nur77 complex in uterine receptivity to embryo implantation.

Abstract STUDY QUESTION Does abnormal serotonin homeostasis contribute to impaired endometrial decidualization in patients with recurrent implantation failure (RIF)? SUMMARY ANSWER Abnormal serotonin homeostasis in patients with RIF, which is accompanied by decreased monoamine oxidase (MAO) expression, affects the decidualization of endometrial stromal cells and leads to embryo implantation failure. WHAT IS KNOWN ALREADY Previous studies have indicated that the expression of MAO, which metabolizes serotonin, is reduced in the endometrium of patients with RIF, and serotonin can induce disruption of implantation in rats. However, whether abnormal serotonin homeostasis leads to impaired decidualization in patients with RIF and, if so, the mechanism involved, remains unclear. STUDY DESIGN, SIZE, DURATION Endometrial samples from 25 patients with RIF and 25 fertile patients were used to investigate the expression levels of monoamine oxidase A (MAOA), monoamine oxidase B (MAOB) and serotonin. We isolated human endometrial stromal cells to investigate the role of MAOA, MAOB and serotonin in inducing decidualization in vitro and further explored the underlying mechanism using RNA sequencing (RNA-seq) and liquid chromatography-mass spectrometry (LC/MS) analyses. PARTICIPANTS/MATERIALS, SETTING, METHODS The levels of serotonin in the endometrium of patients with RIF were detected by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and immunohistofluorescence, and the key genes involved in abnormal serotonin metabolism were analysed via combination with single-cell sequencing data. The effects of MAOA or MAOB on the decidualization of stromal cells were investigated using an in vitro human endometrial stromal cell-induced decidualization model and a mouse artificially induced decidualization model. The potential mechanisms by which MAOA and MAOB regulate decidualization were explored by RNA-seq and LC/MS analysis. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE We found that women with RIF have abnormal serotonin metabolism in the endometrium and attenuated MAO in endometrial stromal cells. Endometrial decidualization was accompanied by increased MAO in vivo and in vitro. However attenuated MAO caused an increased local serotonin content in the endometrium, impairing stromal cell decidualization. RNA-seq and LC/MS analyses showed that abnormal lipid metabolism, especially phosphatidylcholine metabolism, was involved in the defective decidualization caused by MAO deficiency. Furthermore, decidualization defects were rescued by phosphatidylcholine supplementation. LARGE SCALE DATA RNA-seq information and raw data can be found at NCBI Bioproject number PRJNA892255. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION This study revealed that impaired serotonin metabolic homeostasis and abnormally reduced MAO expression were among the reasons for RIF. However, the source and other potential functions of serotonin in the endometrium remain to be further explored. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS This study provides new insights into the mechanisms of serotonin homeostasis in human endometrial decidualization and new biomarkers or targets for the treatment of patients with RIF. STUDY FUNDING/COMPETING INTEREST(S) X.Sheng. is supported by grants from the National Natural Science Foundation of China (82001629), the Youth Program of Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20200116), and Jiangsu Province Postdoctoral Research Funding (2021K277B). H.Sun. is supported by grants from the National Natural Science Foundation of China (82030040). G.Yan. is supported by grants from the National Natural Science Foundation of China (82171653). The authors declare no conflicts of interest.

Abstract Macrophages are a key and heterogeneous cell population involved in endometrial repair and regeneration during the menstrual cycle, but their role in the development of intrauterine adhesion (IUA) and sequential endometrial fibrosis remains unclear. Here, we reported that CD301+ macrophages were significantly increased and showed their most active interaction with profibrotic cells in the endometria of IUA patients compared with the normal endometria by single-cell RNA sequencing, bulk RNA sequencing and experimental verification. Increasing CD301+ macrophages promoted the differentiation of endometrial stromal cells into myofibroblasts and resulted in extracellular matrix accumulation, which destroyed the physiological architecture of endometrial tissue, drove endometrial fibrosis and ultimately led to female infertility or adverse pregnancy outcomes. Mechanistically, CD301+ macrophages secreted GAS6 to activate the AXL/NF-κB pathway, up-regulating the profibrotic protein synthesis. Targeted deletion of CD301+ macrophages or inhibition of AXL by Bemcentinib blunted the pathology and improved the outcomes of pregnancy in mice, supporting the therapeutic potential of targeting CD301+ macrophages for treating endometrial fibrosis.

Summary Embryo implantation requires temporospatial maternal-embryo dialog to regulate the interactions between an activated blastocyst and a receptive endometrium; however, the details of the related cell-specific coordination is largely unknown because of the cellular complexity and dynamic developmental processes of both the embryo and endometrium during peri-implantation. By comparing single-cell RNA (scRNA) data obtained from entire uteri of pregnant and pseudo-pregnant mice with embryos that were in the oviduct (dpc2.5 days post-coitum [dpc]) or had entered the uterus (after 3.5 dpc), we found a maternal estrogen and progesterone signaling-dependent functional differentiation process in which progesterone induced estrogen-responsive luminal epithelial cells to differentiate into two new types of epithelial cells: adhesion epithelial cells (AECs) and supporting epithelial cells (SECs) on 2.5 dpc. In addition to maternal signaling data, the uterine scRNA and corresponding embryo bulk sequencing data were obtained, and analyses revealed that embryonic Pdgfa and Efna3/4 signaling activated AECs and SECs, enhancing the attachment of embryos to the endometrium after implantation. Specifically, embryonic signaling induced additional transformation of AECs by preventing adjacent AECs, but not AECs away from the embryo in the implantation chamber, from undergoing apoptosis. Furthermore, we demonstrated that epithelial cell differentiation and related regulatory signaling were largely conserved in humans and mice. In the human endometrium, developmental defects of SOX9-positive epithelial cells similar to luminal epithelial cells were related to thin endometrium. Our work provides comprehensive and systematic information on endometrial luminal epithelial cell development directed by maternal and embryonic signaling, which is important for endometrial receptivity and embryo implantation.

Abstract Follicle development is a complex dynamic process. The follicles are encapsulated in the stroma, and once the follicle develops, the follicle moves from the cortex to the medulla and finally to the cortex to ovulate in the process of continuous growth. Many of these processes cannot be explained with the follicle alone. Through single-cell and spatial transcriptome sequencing at key time points of follicular development in mice after birth, we found that ovarian stromal cells are not only one of the main cell groups that make up the ovary but that their cell population and spatial location are also closely related to follicular development. Through analysis of cell communication, it was found that ovarian stromal cells were the main transmitters of intercellular communication, and many of the signals they sent were received by granulosa cells and oocytes to participate in follicle development. Ovarian stromal cells are not a homogeneous cell population. We combined single cell types with their spatial location information to divide ovarian stromal cells into four types, namely, structural stromal cells, perifollicular stromal cells, stromal progenitor cells, and steroidogenic stromal cells, each of which plays a different function in follicle development. Indepth studies of the different spatial locations and different types of stromal cells will expand our understanding of follicle development dynamics, leading to new targets and novel approaches for the treatment of ovarian-related diseases.