ABSTRACT Studies of the structural and molecular features of the lymphatic vasculature, which clears fluid, macromolecules and leukocytes from the tissue microenvironment, have largely relied on animal models, with limited information in human organs beyond traditional immunohistochemical assessment. Here, we use three-dimensional imaging and single-cell RNA-sequencing to study lymphatics in the human kidney. We found a hierarchical arrangement of lymphatic vessels within human kidneys, initiating along specialised nephron epithelium in the renal cortex and displaying a distinct, kidney-specific transcriptional profile. In chronic transplant rejection we found kidney allograft lymphatic expansion alongside a loss of structural hierarchy, with human leukocyte antigen-expressing lymphatic vessels infiltrating the medulla, presenting a putative target for alloreactive antibodies. This occurred concurrently with lymphatic vessels invading and interconnecting tertiary lymphoid structures at early stages of lymphocyte colonisation. Analysis of intercellular signalling revealed upregulation of co-inhibitory molecule-mediated CD4 + T cell-lymphatic crosstalk in rejecting kidneys, potentially acting to limit local alloimmune responses. Overall, we delineate novel structural and molecular features of human kidney lymphatics and reveal perturbations to their phenotype and transcriptome in the context of alloimmunity. SUMMARY Lymphatics regulate fluid balance and immune cell accumulation but are under-studied in human organs such as the kidney. Jafree and colleagues profiled human kidney lymphatics using three-dimensional imaging and single-cell RNA-sequencing, revealing structural and transcriptional perturbations in rejecting kidney transplants.

ABSTRACT Hallmarks of autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD), the most common hereditary kidney anomaly, include expanding fluid-filled epithelial cysts, inflammation, and fibrosis. Despite previous work showing the potential of vascular-based therapies, renal microvascular alterations in ADPKD, and their timing, are poorly understood. Using single-cell transcriptomics of human kidney microvasculature, we identify a population of endothelial cells adjacent to cysts in ADPKD. This pericystic endothelium, distinguishable by its expression of osteopontin (SPP1), has a distinct molecular profile compared to the common endothelial cell injury signature in other kidney diseases. SPP1 + pericystic endothelium was also present in an orthologous mouse model of ADPKD before overt kidney functional decline. By interrogating geometric, topological and fractal properties from three-dimensional imaging of early ADPKD mouse kidneys, we show that pericystic endothelium associates with disorganisation and non-uniformity of the renal cortical microvasculature. Concurrently, we detected region-specific reductions in cortical blood flow within ADPKD murine kidneys using arterial spin labelling. We conclude that ADPKD kidneys contain a unique subset of endothelium manifesting with aberrant remodelling and impaired blood perfusion. Its detection, prior to renal functional decline, advocates the vasculature as a therapeutic target to modulate or preserve renal function in early ADPKD.

Abstract Cardiotrophin‐1 (CT‐1), a member of the interleukin (IL)‐6 cytokine family, has renoprotective effects in mouse models of acute kidney disease and tubulointerstitial fibrosis, but its role in glomerular disease is unknown. To address this, we used the mouse model of nephrotoxic nephritis to test the hypothesis that CT‐1 also has a protective role in immune‐mediated glomerular disease. Using immunohistochemistry and analysis of single‐cell RNA‐sequencing data of isolated glomeruli, we demonstrate that CT‐1 is expressed in the glomerulus in male mice, predominantly in parietal epithelial cells and is downregulated in mice with nephrotoxic nephritis. Furthermore, analysis of data from patients revealed that human glomerular disease is also associated with reduced glomerular CT‐1 transcript levels. In male mice with nephrotoxic nephritis and established proteinuria, administration of CT‐1 resulted in reduced albuminuria, prevented podocyte loss, and sustained plasma creatinine, compared with mice administered saline. CT‐1 treatment also reduced fibrosis in the kidney cortex, peri‐glomerular macrophage accumulation and the kidney levels of the pro‐inflammatory mediator complement component 5a. In conclusion, CT‐1 intervention therapy delays the progression of glomerular disease in mice by preserving kidney function and inhibiting renal inflammation and fibrosis.

Abstract Hyperglycaemia is common during acute coronary syndromes (ACS) irrespective of diabetic status and portends excess infarct size and mortality, but the mechanisms underlying this effect are poorly understood. We hypothesized that sodium/glucose linked transporter-1 (SGLT1) might contribute to the effect of high-glucose during ACS and examined this using an ex-vivo rodent heart model of ischaemia–reperfusion injury. Langendorff-perfused rat hearts were subjected to 35 min ischemia and 2 h reperfusion, with variable glucose and reciprocal mannitol given during reperfusion in the presence of pharmacological inhibitors of SGLT1. Myocardial SGLT1 expression was determined in rat by rtPCR, RNAscope and immunohistochemistry, as well as in human by single-cell transcriptomic analysis. High glucose in non-diabetic rat heart exacerbated reperfusion injury, significantly increasing infarct size from 45 ± 3 to 65 ± 4% at 11–22 mmol/L glucose, respectively ( p < 0.01), an association absent in diabetic heart (32 ± 1–37 ± 5%, p = NS). Rat heart expressed SGLT1 RNA and protein in vascular endothelium and cardiomyocytes, with similar expression found in human myocardium by single-nucleus RNA-sequencing. Rat SGLT1 expression was significantly reduced in diabetic versus non-diabetic heart (0.608 ± 0.08 compared with 1.116 ± 0.13 probe/nuclei, p < 0.01). Pharmacological inhibitors phlorizin, canagliflozin or mizagliflozoin in non-diabetic heart revealed that blockade of SGLT1 but not SGLT2, abrogated glucose-mediated excess reperfusion injury. Elevated glucose is injurious to the rat heart during reperfusion, exacerbating myocardial infarction in non-diabetic heart, whereas the diabetic heart is resistant to raised glucose, a finding which may be explained by lower myocardial SGLT1 expression. SGLT1 is expressed in vascular endothelium and cardiomyocytes and inhibiting SGLT1 abrogates excess glucose-mediated infarction. These data highlight SGLT1 as a potential clinical translational target to improve morbidity/mortality outcomes in hyperglycemic ACS patients.

Abstract The glomerulus mediates kidney ultrafiltration through specialised epithelial cells called podocytes which line a basement membrane shared with blood capillary endothelium. Cell-cell crosstalk is critical for glomerular function, but its investigation in childhood glomerular diseases has received little attention. WT1 encodes a transcription factor expressed in podocytes, whose heterozygous variants cause devastating kidney disease in childhood. We used single-cell RNA sequencing and ligand-receptor interaction analysis to resolve the glomerular transcriptional landscape of mice that carry an orthologous human mutation in WT1 ( Wt1 R394W/+ ). Podocytes were the most dysregulated cell type in early disease, with disrupted angiogenic signalling preceding glomerular capillary loss. Comparative analyses with additional murine and human glomerular disease datasets identified unique transcriptional changes in WT1 glomerular disease, reflecting a non-immunological pathology, whilst revealing a common injury signature across multiple glomerular diseases. Collectively, this work advocates vascular-based therapies over immunosuppressive drugs in the treatment of WT1 glomerular disease.

Abstract Plasma ultrafiltration in the kidney occurs across glomerular capillaries, which are surrounded by epithelial cells called podocytes. Podocytes have a unique shape maintained by a complex cytoskeleton, which becomes disrupted in glomerular disease resulting in defective filtration and albuminuria. Lack of endogenous thymosin β4 (TB4), an actin sequestering peptide, exacerbates glomerular injury and disrupts the organisation of the podocyte actin cytoskeleton, however, the effect of exogenous TB4 therapy on podocytopathy is unknown. Here, through interrogating single-cell RNA-sequencing data of isolated glomeruli we demonstrate that Adriamycin, a toxin which injures podocytes and leads to leakage of albumin in the urine of mice, results in reduced levels of podocyte TB4. Systemic administration of an adeno-associated virus vector encoding TB4 prevented Adriamycin-induced podocyte loss and albuminuria. Adriamycin injury was associated with disorganisation of the actin cytoskeleton in vitro , which was ameliorated by exogenous TB4. Furthermore, Adriamycin administration in mice was associated with increased prevalence of podocyte vesicles, a mechanism by which albumin may leak into the urine, which was also prevented by TB4. Collectively, we propose that TB4 gene therapy prevents podocyte injury and maintains glomerular filtration via modulation of the podocyte cytoskeleton thus presenting a novel treatment strategy for glomerular disease.

Lymphatic vessels are complex three-dimensional (3D) structures that facilitate tissue fluid clearance and regulate immune responses in health and inflammatory contexts. Recent advances in wholemount immunolabelling and 3D imaging have provided insights into organ-specific heterogeneity of lymphatic structure and function. However, the visualisation of lymphatic vessels deep within an intact organ remains a challenge. We hypothesised that nanobodies, single-domain antibodies raised in camelid species, would result in improved labelling of lymphatics in intact mouse organs, without loss of information due to organ sectioning or inadequate penetration. We generated and characterised nanobody clones targeting lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor 1 (LYVE1), a marker of lymphatic capillaries. Nanobodies were superior at penetrating whole mouse organs and enhanced labelling of lymphatics compared with a conventional anti-LYVE1 polyclonal antibody. Utilising this new tool, we found that kidney lymphatics; an organ in which labelling of lymphatics is challenging, have spatially restricted LYVE1 expression compared with lymphatics of skin, heart, and lung. The timing of this LYVE1 spatial restriction coincides with the the early postnatal period in mice. Our findings highlight an unexpected, organ-specific characteristic of kidney lymphatic vessels, whilst providing a novel experimental tool for characterisation, isolation, or perturbation of lymphatic vessels in health and disease.

Abstract WT1 encodes a podocyte transcription factor whose variants can cause an untreatable glomerular disease in early childhood. Although WT1 regulates many podocyte genes, it is poorly understood which of them are initiators in disease and how they subsequently influence other cell‐types in the glomerulus. We hypothesised that this could be resolved using single‐cell RNA sequencing (scRNA‐seq) and ligand‐receptor analysis to profile glomerular cell–cell communication during the early stages of disease in mice harbouring an orthologous human mutation in WT1 ( Wt1 R394W/+ ). Podocytes were the most dysregulated cell‐type in the early stages of Wt1 R394W/+ disease, with disrupted angiogenic signalling between podocytes and the endothelium, including the significant downregulation of transcripts for the vascular factors Vegfa and Nrp1. These signalling changes preceded glomerular endothelial cell loss in advancing disease, a feature also observed in biopsy samples from human WT1 glomerulopathies. Addition of conditioned medium from murine Wt1 R394W/+ primary podocytes to wild‐type glomerular endothelial cells resulted in impaired endothelial looping and reduced vascular complexity. Despite the loss of key angiogenic molecules in Wt1 R394W/+ podocytes, the pro‐vascular molecule adrenomedullin was upregulated in Wt1 R394W/+ podocytes and plasma and its further administration was able to rescue the impaired looping observed when glomerular endothelium was exposed to Wt1 R394W/+ podocyte medium. In comparative analyses, adrenomedullin upregulation was part of a common injury signature across multiple murine and human glomerular disease datasets, whilst other gene changes were unique to WT1 disease. Collectively, our study describes a novel role for altered angiogenic signalling in the initiation of WT1 glomerulopathy. We also identify adrenomedullin as a proangiogenic factor, which despite being upregulated in early injury, offers an insufficient protective response due to the wider milieu of dampened vascular signalling that results in endothelial cell loss in later disease. © 2024 The Author(s). The Journal of Pathology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of The Pathological Society of Great Britain and Ireland.

Mutations in the SNX14 gene cause spinocerebellar ataxia, autosomal recessive 20 (SCAR20) in both humans and dogs. SCAR20 is understood to involve subcellular disruption to autophagy and lipid metabolism. Previously reported studies on the phenotypic consequences of SNX14 mutations have been limited to in vitro investigation of patient-derived dermal fibroblasts, laboratory engineered cell lines and developmental analysis of zebrafish morphants. In addition, studies have investigated the biochemical roles of SNX14 homologues Snz ( Drosophila ) and Mdm1 (yeast) which have demonstrated an important role during lipid biogenesis. This study investigates the impact of constitutive Snx14 mutations in laboratory species: mice and zebrafish. Loss of SNX14 in mice was found to be embryonic lethal around mid-gestation. This is due to placental pathology that involves severe disruption to syncytiotrophoblast cell differentiation. Zebrafish carrying a homozygous, maternal zygotic snx14 genetic loss-of-function mutation contrasts with other vertebrates, being both viable and anatomically normal. Whilst no obvious behavioural effects were observed, elevated levels of neutral lipids and phospholipids resemble previously reported effects on lipid homeostasis in other species. The biochemical role of SNX14 therefore appears largely conserved through evolution while the overall consequences of loss of function varies considerably between species. New mouse and zebrafish models therefore provide valuable insights into the functional importance of SNX14 with distinct opportunities for investigating its cellular and metabolic function in vivo .* SCAR20 : spinocerebellar ataxia, autosomal recessive 20 FAs : fatty acids ER : endoplasmic reticulum LDs : lipid droplets MZ : maternal zygotic EZRC : European Zebrafish Resource Center OPT : optical projection tomography HREM : high resolution episcopic microscopy dpf : days post fertilisation QTOF : quadrupole time-of-flight