Hepatic fibrosis develops as a response to chronic liver injury and almost exclusively occurs in a proinflammatory environment. However, the role of inflammatory mediators in fibrogenic responses of the liver is only poorly understood. We therefore investigated the role of CC chemokines and their receptors in hepatic fibrogenesis. The CC chemokines MIP-1α, MIP-1β, and RANTES and their receptors CCR1 and CCR5 were strongly upregulated in 2 experimental mouse models of fibrogenesis. Neutralization of CC chemokines by the broad-spectrum CC chemokine inhibitor 35k efficiently reduced hepatic fibrosis, and CCR1- and CCR5-deficient mice displayed substantially reduced hepatic fibrosis and macrophage infiltration. Analysis of fibrogenesis in CCR1- and CCR5-chimeric mice revealed that CCR1 mediates its profibrogenic effects in BM-derived cells, whereas CCR5 mediates its profibrogenic effects in resident liver cells. CCR5 promoted hepatic stellate cell (HSC) migration through a redox-sensitive, PI3K-dependent pathway. Both CCR5-deficient HSCs and CCR1- and CCR5-deficient Kupffer cells displayed strong suppression of CC chemokine–induced migration. Finally, we detected marked upregulation of RANTES, CCR1, and CCR5 in patients with hepatic cirrhosis, confirming activation of the CC chemokine system in human fibrogenesis. Our data therefore support a role for the CC chemokine system in hepatic fibrogenesis and suggest distinct roles for CCR1 and CCR5 in Kupffer cells and HSCs.

Background Interleukin ( IL )‐1β, IL ‐18, and downstream IL ‐6 are key inflammatory cytokines in the pathogenesis of coronary artery disease. Colchicine is believed to block the NLRP 3 inflammasome, a cytosolic complex responsible for the production of IL ‐1β and IL ‐18. In vivo effects of colchicine on cardiac cytokine release have not been previously studied. This study aimed to (1) assess the local cardiac production of inflammatory cytokines in patients with acute coronary syndromes ( ACS ), stable coronary artery disease and in controls; and (2) determine whether acute administration of colchicine inhibits their production. Methods and Results Forty ACS patients, 33 with stable coronary artery disease, and 10 controls, were included. ACS and stable coronary artery disease patients were randomized to oral colchicine treatment (1 mg followed by 0.5 mg 1 hour later) or no colchicine, 6 to 24 hours prior to cardiac catheterization. Blood samples from the coronary sinus, aortic root (arterial), and lower right atrium (venous) were collected and tested for IL ‐1β, IL ‐18, and IL ‐6 using ELISA . In ACS patients, coronary sinus levels of IL ‐1β, IL ‐18, and IL ‐6 were significantly higher than arterial and venous levels ( P =0.017, <0.001 and <0.001, respectively). Transcoronary (coronary sinus‐arterial) gradients for IL ‐1β, IL ‐18, and IL ‐6 were highest in ACS patients and lowest in controls ( P =0.077, 0.033, and 0.014, respectively). Colchicine administration significantly reduced transcoronary gradients of all 3 cytokines in ACS patients by 40% to 88% ( P =0.028, 0.032, and 0.032, for IL ‐1β, IL ‐18, and IL ‐6, respectively). Conclusions ACS patients exhibit increased local cardiac production of inflammatory cytokines. Short‐term colchicine administration rapidly and significantly reduces levels of these cytokines.

ABSTRACT Background High-density lipoprotein (HDL) nanoagents have unrealized potential for atherosclerosis theranostics. Porphyrin-lipid HDL mimetic nanoparticles (Por-HDL-NPs) incorporate porphyrin-lipid which permits near infrared fluorescence imaging and positron emission tomography (PET) through chelation of Copper-64 ( 64 Cu). The outer shell contains apolipoprotein A-I mimetic peptide R4F that interacts with scavenger receptor SR-BI, enabling macrophage targeting and therapeutic effects. We leveraged the theranostic properties of Por-HDL-NPs for testing in atherosclerosis. Methods and Results In vitro , Por-HDL-NPs were internalised by immortalised bone marrow-derived macrophages (iBMDMs), visualised via fluorescence microscopy and flow cytometry. Por-HDL-NPs increased cholesterol efflux from [ 3 H]-cholesterol-loaded iBMDMs, (49%, P <0.05), compared to reconstituted HDL. Incubation of iBMDMs with Por-HDL-NPs reduced mRNA levels of inflammatory mediators Il-1β (88%), Il-18 (54%) and Ccl5 (75%), and protein secretion of IL-1β (69%) and CCL5 (82%), P <0.05. Por-HDL-NPs suppressed inflammasome components Nlrp3 (69%) and Asc (36%), P <0.05. Studies using siRNA deletion of SR-B1 and methyl-β-cyclodextrin, revealed the anti-inflammatory properties of Por-HDL-NPs were independent of SR-B1 and cholesterol efflux. However, Por-HDL-NPs suppressed activation of inflammatory transcription factor NF-κB (53%, P <0.05). In Apoe -/- mice, PET imaging showed 64 Cu-Por-HDL-NPs localised in hearts and detected increases in plaque over time with high-cholesterol diet. Por-HDL-NP fluorescence was visualised in aortic sinus plaques, co-localised with CD68 + macrophages, and by fluorescence IVIS imaging in aortic arch plaque. Por-HDL-NP-treated mice had smaller early-stage (22%) and unstable plaques (52%) and fewer circulating monocytes (32%) than control PBS-treated mice, P <0.05 for all. Conclusions Por-HDL-NPs have theranostic properties, exhibiting both multi-modal imaging capabilities for identifying plaque and athero-protective therapeutic effects. Clinical Perspective: What is new? Porphyrin high-density lipoprotein (HDL) mimetic nanoparticles (Por-HDL-NPs) have theranostic application in atherosclerosis. Por-HDL-NPs are internalized by macrophages in vitro and plaque macrophages in vivo , enabling the visualization of atherosclerosis by both positron emission tomography and multiple fluorescence imaging modalities. Por-HDL-NPs exhibit atheroprotective effects and suppress inflammation, promote cholesterol efflux, reduce atherosclerotic plaque development and lower the number of circulating monocytes. What are the clinical implications? The PET imaging and plaque targeting capabilities of Por-HDL-NPs have implications for improved non-invasive tracking of human atherosclerosis development. The excellent fluorescence imaging and plaque targeting properties of Por-HDL-NPs have clinical significance for improved detection of early-stage plaque using intravascular imaging strategies. Por-HDL-NPs provide therapeutic capabilities that target plaque directly, independent of lipid-lowering, suggestive of their potential to provide benefit on top of current lipid-lowering strategies.

While blood-contacting materials are widely deployed in medicine in vascular stents, catheters, and cannulas, devices fail in situ because of thrombosis and restenosis. Furthermore, microbial attachment and biofilm formation is not an uncommon problem for medical devices. Even incremental improvements in hemocompatible materials can provide significant benefits for patients in terms of safety and patency as well as substantial cost savings. Herein, a novel but simple strategy is described for coating a range of medical materials, that can be applied to objects of complex geometry, involving plasma-grafting of an ultrathin hyperbranched polyglycerol coating (HPG). Plasma activation creates highly reactive surface oxygen moieties that readily react with glycidol. Irrespective of the substrate, coatings are uniform and pinhole free, comprising O─C─O repeats, with HPG chains packing in a fashion that holds reversibly binding proteins at the coating surface. In vitro assays with planar test samples show that HPG prevents platelet adhesion and activation, as well as reducing (>3 log) bacterial attachment and preventing biofilm formation. Ex vivo and preclinical studies show that HPG-coated nitinol stents do not elicit thrombosis or restenosis, nor complement or neutrophil activation. Subcutaneous implantation of HPG coated disks under the skin of mice shows no evidence of toxicity nor inflammation.

Objective: Impaired angiogenic responses to ischemia underlie diabetic vascular complications. Reconstituted high-density lipoproteins (rHDL) have proangiogenic effects in diabetes. The pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4)/pyruvate dehydrogenase complex (PDC) axis is an oxygen-conserving mechanism that preserves EC functions in hypoxia. We aimed to determine the role of the PDK4/PDC axis in angiogenesis, the effect of diabetes on its regulation in response to ischemia, and in the proangiogenic properties of rHDL. Approach and Results: In a murine wound healing model, PDK4 and pPDC were elevated early (24h) post induction of wound ischemia in non-diabetic wounds, which did not occur in diabetic mice. Topical rHDL rescued this impairment, enhancing PDK4 (68%, P<0.05) and pPDC (165%, P<0.01) in diabetic wounds. In parallel, wound neovascularization (62%, P<0.05) and closure (154%, P<0.0001) were increased in diabetic rHDL-treated wounds. In vitro, PDK4 and pPDC levels were increased in ECs exposed to hypoxia (65%, 70% respectively, P<0.05). High glucose did not elicit a further step-wise induction in PDK4/pPDC, with aberrant increases in mitochondrial respiration (19%, P<0.05), coupled with impaired EC angiogenic functions. Importantly, rHDL increased PDK4 and pPDC two-fold, returning mitochondrial respiration and EC angiogenic functions to normal glucose levels. In vitro, PDK4 siRNA knockdown attenuated the proangiogenic effects of rHDL. In vivo PDK4 inhibition ameliorated topical rHDL-mediated increases in wound angiogenesis and closure. Using chromatin immunoprecipitation, rHDL increased forkhead box O1 (FOXO1) binding to the PDK4 promoter and suppressed FOXO1 phosphorylation, presenting FOXO1 as a mechanism for the induction of PDK4 by rHDL. Conclusion: The PDK4/PDC axis response to ischemia is impaired in diabetes and important for the proangiogenic effects of rHDL.

Background: Yolk sac (YS) progenitors are a source of macrophages and endothelial cells in some tissues that are thought to be maintained postnatally by self-renewal in their differentiated states. How this is achieved remains poorly understood. Methods and Results: Single-cell digests from mouse aortas selectively formed macrophage colony-forming units (CFU-M) in methylcellulose, which self-renewed in secondary cultures from single cells. CFU-M comprised a homogeneous population of Lin-CD45+/LoCD11b-F4/80-Sca-1+c-Kit+ progenitor cells that co-expressed fractalkine receptor (CX3CR1) and colony stimulating factor-1 receptor (CSF1R). These progenitors displayed high proliferative activity from adult aorta even at steady state. Flt3Cre lineage mapping revealed their independence from Flt3+ bone marrow hematopoietic progenitor cells. They were especially abundant in neonatal aorta, with subsequent age-related decline, suggesting prenatal seeding, which was confirmed by finding their emergence in YS after embryonic day (E) 7.5 and from aorta-gonad-mesonephros by E10.5. Inducible fate-mapping using Csf1rMer-iCre-Mer and Cx3cr1YFP-creER mice established that these progenitors originate from an E8.5 CSF1R+ and E8.5-9.5 CX3CR1+ source, together with macrophages and endothelial cells in the aortic wall. Complementary differentiation studies revealed aortic progenitors to be vasculogenic and bipotent for macrophages and endothelium, contributing to adventitial neovascularization in aortic ring assays and forming perfused blood vessels and macrophages after transfer into ischemic hindlimb. Single-cell RNA sequencing showed their relatively homogeneous myelopoietic and angiogenic gene expression profile without expression of mature myeloid or endothelial genes. Finally, we found that aortic progenitors also express angiotensin converting enzyme (ACE) and angiotensin II receptor, AGTR2, and established regulatory roles for angiotensin II, which augmented their proliferative, self-renewal and differentiation properties in vitro and expansion in aorta in vivo. Conclusion: Our discovery of aortic endothelial-macrophage progenitors adds to the recognized fate of YS progenitors in postnatal tissues. These bipotent cells may help explain the local renewal of YS-derived tissue-resident macrophages and endothelial cells after birth.

Abstract Atherosclerosis is the build-up of fatty plaques within blood vessel walls, which can occlude the vessels and cause strokes or heart attacks. It gives rise to both structural and biomolecular changes in the vessel walls. Current single-modality imaging techniques each measure one of these two aspects but fail to provide insight into the combined changes. To address this, our team has developed a dual-modality imaging system which combines optical coherence tomography (OCT) and fluorescence imaging that is optimized for a porphyrin lipid nanoparticle that emits fluorescence and targets atherosclerotic plaques. Atherosclerosis-prone apolipoprotein ( Apo ) e -/- mice were fed a high cholesterol diet to promote plaque development in descending thoracic aortas. Following infusion of porphyrin lipid nanoparticles in atherosclerotic mice, the fiber-optic probe was inserted into the aorta for imaging, and we were able to robustly detect a porphyrin lipid-specific fluorescence signal that was not present in saline-infused control mice. We observed that the nanoparticle fluorescence colocalized in areas of CD68 + macrophages. These results demonstrate that our system can detect the fluorescence from nanoparticles, providing complementary biological information to the structural information obtained from simultaneously acquired OCT.