Abstract cigarette smoke (CS) invokes an inflammatory response involving increased levels of circulating cytokines and chemokines, vascular dysfunction, and atherosclerosis. The role of sex and nicotine in CS effects in cardiovascular function and atherosclerosis is unexplored. To assess the role of sex, male and female C57Bl/6 WT (wild type) and ApoE -/- mice were exposed to CS and nicotine for 16 weeks to bridge this literature gap. Heart rate and endothelial function were measured in the aorta of WT mice, while plasma levels of lipids, cytokines and chemokines and aortic plaque burden was assessed in ApoE -/- mice. CS increased heart rate to similar levels in both sexes and induced a stronger impairment in endothelial function in males and more plaque in females than nicotine. Females showed a higher necrotic core area at basal compared with males, while males had a higher calcification area than females by CS. Senescence-associated GLB1/μ-galactosidase (SA-GLB1) activity was elevated similarly in both sexes by both treatments. Total cholesterol (TC) was elevated by CS in both sexes. CS increased triglycerides (TG), very-low density lipoprotein (VLDL) and high-density lipoprotein (HDL) only in males and low-density lipoprotein (LDL) only in females. Interleukin 17A (IL17A) was upregulated by CS and nicotine in both sexes, while CS upregulated C-X-C motif chemokine ligand 5 (CXCL5/LIX) and interleukin 1 alpha (IL1A) in males and females, respectively. Additionally, nicotine metabolism showed sex specific responses to nicotine, but not smoking. Overall, we identified sex-specific pro-atherogenic responses to CS in the lipid profile, plaque area and composition and inflammatory markers. Males present a stronger impairment in endothelia dysfunction in WT mice, while females a stronger plaque burden in ApoE -/- mice exposed to CS. Elevated HDL and estrogens in males may offer partial protection against the harmful effects of CS. In contrast, elevated LDL and a pro-inflammatory state may promote a stronger pro-atherogenic phenotype in females exposed to CS.

Abstract Declines in vascular integrity are potential contributors to Alzheimer’s disease (AD) as these result in increased blood-brain barrier permeability and, as a consequence, accelerate neuroinflammation and cognitive impairment. Roundabout guidance receptor 4 (Robo4) is primarily expressed in endothelial cells and stabilizes the vasculature, and thus, has the potential to protect the brain in AD. To study the effect of Robo4 on neuroinflammation and cognitive function in the context of AD, we compared Robo4 knockout and wildtype mice crossed with mice with and without AD mutations (APP/tau). We found that the knockout of Robo4 led to greater astrocyte activation, as demonstrated by GFAP content, but this was dependent on the brain region studied. The knockout of Robo4 also led to greater activated microglia, as assessed by Iba1 content, but only in the presence of AD-related mutations. We found that AD mutations, but not Robo4, were associated with cognitive dysfunction measured by a nest-building test. In contrast, Robo4 deletion, but not AD mutations, was associated with impaired motor coordination. Lastly, Robo4 deletion was associated with greater arterial stiffness, but this trend did not reach statistical significance. In summary, these results demonstrate that Robo4 impacts neuroinflammation, motor coordination, and arterial stiffness, however, the impact on neuroinflammation is dependent on the presence/absence of AD-related mutations and the brain region examined.

Abstract Adiponectin, a hormone highly abundant in circulation, has many beneficial effects in atherosclerosis; however, gene deficiency of this hormone or its receptor have shown detrimental effects on plaque burden in mice. Our objective was to understand the role of sex and aging in the effects of adiponectin deficiency on plaque content, inflammation, and the mechanisms regulating the phenotype of adipoq -/- vascular smooth muscle cells (VSMCs). Even a 50% reduction in the expression of adiponectin led to a plaque reduction in males and an increase in females, compared with apoe -/- controls. Plaque reduction may be attributable to chemokines upregulated in males and downregulated in females. Changes in plaque were not attributed to changes in cholesterol or cardiovascular disease (CVD) markers. In old mice, both genotypes and sexes accumulated more plaque than apoe -/- . RNA sequencing of VSMCs from male mice in vitro uncovered a critical role for adiponectin in AKT signaling, regulation of the extracellular matrix, and TGF-β signaling. Upregulation of AKT activity mediated proliferation and migration of adipoq -/- cells. Activation of AMPK with metformin or AdipoRon reduced AKT-dependent proliferation and migration of adipoq -/- cells but did not improve the expression of contractile genes. Anti-atherogenic mechanisms targeted the ECM in adipoq -/- cells, downregulating MMP2 and 9 and upregulating decorin. Our study uncovered sex and age-dependent effects of adiponectin deficiency in atherosclerosis.

Cigarette smoke (CS) invokes an inflammatory response associated with vascular dysfunction and atherosclerosis. The role of sex and nicotine in CS effects on cardiovascular function and atherosclerosis is unexplored.