Pulmonary arterial hypertension (PAH) is characterized by vasoconstriction and vascular remodeling. Recent studies have revealed that immune and inflammatory responses play a crucial role in pathogenesis of idiopathic PAH.To systematically evaluate the number and cross-sectional distribution of inflammatory cells in different sizes of pulmonary arteries from explanted lungs of patients with idiopathic PAH versus healthy donor lungs and to demonstrate functional relevance by blocking stromal-derived factor-1 by the Spiegelmer NOX-A12 in monocrotaline-induced pulmonary hypertension in rats.Immunohistochemistry was performed on lung tissue sections from patients with idiopathic PAH and healthy donors. All positively stained cells in whole-lung tissue sections, surrounding the vessels, and in the different compartments of the vessels were counted. To study the effects of blocking SDF-1, rats with monocrotaline-induced pulmonary hypertension were treated with NOX-A12 from Day 21 to Day 35 after monocrotaline administration.We found a significant increase of the perivascular number of macrophages (CD68(+)), macrophages/monocytes (CD14(+)), mast cells (toluidine blue(+)), dendritic cells (CD209(+)), T cells (CD3(+)), cytotoxic T cells (CD8(+)), and helper T cells (CD4(+)) in vessels of idiopathic PAH lungs compared with control subjects. FoxP3(+) mononuclear cells were significantly decreased. In the monocrotaline model, the NOX-A12-induced reduction of mast cells, CD68(+) macrophages, and CD3(+) T cells was associated with improvement of hemodynamics and pulmonary vascular remodeling.Our findings reveal altered perivascular inflammatory cell infiltration in pulmonary vascular lesions of patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension. Targeting attraction of inflammatory cells by blocking stromal-derived factor-1 may be a novel approach for treatment of PAH.

Recent studies indicate that tumor-associated macrophages (MΦ) with an M2 phenotype can influence cancer progression and metastasis, but the regulatory pathways remain poorly characterized.This study investigated the role of tumor-associated MΦ in lung cancer.Coculturing of MΦ with mouse Lewis lung carcinoma (LLC1) and 10 different human lung cancer cell lines (adenocarcinoma, squamous cell carcinoma, and large cell carcinoma) caused up-regulation of CCR2/CCL2 and CX3CR1/CX3CL1 in both the cancer cells and the MΦ.In the MΦ-tumor cell system, IL-10 drove CCR2 and CX3CR1 up-regulation, whereas CCL1, granulocyte colony-stimulating factor, and MIP1α were required for the up-regulation of CCL2 and CX3CL1. Downstream phenotypic effects included enhanced LLC1 proliferation and migration and MΦ M2 polarization. In vivo, MΦ depletion (clodronate, MΦ Fas-induced apoptosis mice) and genetic ablation of CCR2 and CX3CR1 all inhibited LLC1 tumor growth and metastasis, shifted tumor-associated MΦ toward M1 polarization, suppressed tumor vessel growth, and enhanced survival (metastasis model). Furthermore, mice treated with CCR2 antagonist mimicked genetic ablation of CCR2, showing reduced tumor growth and metastasis. In human lung cancer samples, tumor MΦ infiltration and CCR2 expression correlated with tumor stage and metastasis.Tumor-associated MΦ play a central role in lung cancer growth and metastasis, with bidirectional cross-talk between MΦ and cancer cells via CCR2 and CX3CR1 signaling as a central underlying mechanism. These findings suggest that the therapeutic strategy of blocking CCR2 and CX3CR1 may prove beneficial for halting lung cancer progression.

The angiogenic function of endothelial cells is regulated by numerous mechanisms, but the impact of long noncoding RNAs (lncRNAs) has hardly been studied. We set out to identify novel and functionally important endothelial lncRNAs.Epigenetically controlled lncRNAs in human umbilical vein endothelial cells were searched by exon-array analysis after knockdown of the histone demethylase JARID1B. Molecular mechanisms were investigated by RNA pulldown and immunoprecipitation, mass spectrometry, microarray, several knockdown approaches, CRISPR-Cas9, assay for transposase-accessible chromatin sequencing, and chromatin immunoprecipitation in human umbilical vein endothelial cells. Patient samples from lung and tumors were studied for MANTIS expression.A search for epigenetically controlled endothelial lncRNAs yielded lncRNA n342419, here termed MANTIS, as the most strongly regulated lncRNA. Controlled by the histone demethylase JARID1B, MANTIS was downregulated in patients with idiopathic pulmonary arterial hypertension and in rats treated with monocrotaline, whereas it was upregulated in carotid arteries of Macaca fascicularis subjected to atherosclerosis regression diet, and in endothelial cells isolated from human glioblastoma patients. CRISPR/Cas9-mediated deletion or silencing of MANTIS with small interfering RNAs or GapmeRs inhibited angiogenic sprouting and alignment of endothelial cells in response to shear stress. Mechanistically, the nuclear-localized MANTIS lncRNA interacted with BRG1, the catalytic subunit of the switch/sucrose nonfermentable chromatin-remodeling complex. This interaction was required for nucleosome remodeling by keeping the ATPase function of BRG1 active. Thereby, the transcription of key endothelial genes such as SOX18, SMAD6, and COUP-TFII was regulated by ensuring efficient RNA polymerase II machinery binding.MANTIS is a differentially regulated novel lncRNA facilitating endothelial angiogenic function.

Macrophage accumulation is not only a characteristic hallmark but is also a critical component of pulmonary artery remodeling associated with pulmonary hypertension (PH). However, the cellular and molecular mechanisms that drive vascular macrophage activation and their functional phenotype remain poorly defined. Using multiple levels of in vivo (bovine and rat models of hypoxia-induced PH, together with human tissue samples) and in vitro (primary mouse, rat, and bovine macrophages, human monocytes, and primary human and bovine fibroblasts) approaches, we observed that adventitial fibroblasts derived from hypertensive pulmonary arteries (bovine and human) regulate macrophage activation. These fibroblasts activate macrophages through paracrine IL-6 and STAT3, HIF1, and C/EBPβ signaling to drive expression of genes previously implicated in chronic inflammation, tissue remodeling, and PH. This distinct fibroblast-activated macrophage phenotype was independent of IL-4/IL-13-STAT6 and TLR-MyD88 signaling. We found that genetic STAT3 haplodeficiency in macrophages attenuated macrophage activation, complete STAT3 deficiency increased macrophage activation through compensatory upregulation of STAT1 signaling, and deficiency in C/EBPβ or HIF1 attenuated fibroblast-driven macrophage activation. These findings challenge the current paradigm of IL-4/IL-13-STAT6-mediated alternative macrophage activation as the sole driver of vascular remodeling in PH, and uncover a cross-talk between adventitial fibroblasts and macrophages in which paracrine IL-6-activated STAT3, HIF1α, and C/EBPβ signaling are critical for macrophage activation and polarization. Thus, targeting IL-6 signaling in macrophages by completely inhibiting C/EBPβ or HIF1α or by partially inhibiting STAT3 may hold therapeutic value for treatment of PH and other inflammatory conditions characterized by increased IL-6 and absent IL-4/IL-13 signaling.

In recent years, major advances have been made in the understanding of the cellular and molecular mechanisms driving pulmonary vascular remodelling in various forms of pulmonary hypertension, including pulmonary arterial hypertension, pulmonary hypertension associated with left heart disease, pulmonary hypertension associated with chronic lung disease and hypoxia, and chronic thromboembolic pulmonary hypertension. However, the survival rates for these different forms of pulmonary hypertension remain unsatisfactory, underscoring the crucial need to more effectively translate innovative scientific knowledge into healthcare interventions. In these proceedings of the 7th World Symposium on Pulmonary Hypertension, we delve into recent developments in the field of pathology and pathophysiology, prioritising them while questioning their relevance to different subsets of pulmonary hypertension. In addition, we explore how the latest omics and other technological advances can help us better and more rapidly understand the myriad basic mechanisms contributing to the initiation and progression of pulmonary vascular remodelling. Finally, we discuss strategies aimed at improving patient care, optimising drug development, and providing essential support to advance research in this field.

Summary Mutations in DNA methyltransferase 3 alpha (DNMT3A) are the most frequent driver of clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP), and associated with higher risk of cardiovascular disease and pro-inflammatory activation of immune cells. Here, we investigated the mechanisms underlying DNMT3A CHIP-associated inflammatory phenotypes in macrophages. We show that monocytes of DNMT3A CHIP-driver mutation carriers are associated with DNA hypomethylation of succinate dehydrogenase A (SDHA) and an altered tricarboxylic acid cycle metabolite profile. Silencing of DNMT3A in monocytes increased SDHA and elevated mitochondria complex II activity. The secreted complex II product, malate, further increased inflammatory activation in wild type monocytes to further augment inflammation in a paracrine manner. Pharmacological inhibition of SDHA (using dimethyl malonate) in mice harboring DNMT3A mutations in hematopoietic stem cells ameliorated the inflammatory response and improved cardiac function after myocardial infarction. Thus, interfering with the altered metabolic state may provide a new therapeutic option to dampen inflammatory activation in DNMT3A CHIP carrying patients.

Abstract DNA:DNA:RNA triplexes that are formed through Hoogsteen base-pairing have been observed in vitro , but the extent to which these interactions occur in cells and how they impact cellular functions remains elusive. Using a combination of bioinformatic techniques, RNA/DNA pulldown and biophysical studies, we set out to identify functionally important DNA:DNA:RNA triplex-forming long non-coding RNAs (lncRNA) in human endothelial cells. The lncRNA HIF1α-AS1 was retrieved as a top hit. Endogenous HIF1α-AS1 reduced the expression of numerous genes, including EPH Receptor A2 and Adrenomedullin through DNA:DNA:RNA triplex formation by acting as an adapter for the repressive human silencing hub complex (HUSH). Moreover, the oxygen-sensitive HIF1α-AS1 was down-regulated in pulmonary hypertension and loss-of-function approaches not only resulted in gene de-repression but also enhanced angiogenic capacity. As exemplified here with HIF1α-AS1, DNA:DNA:RNA triplex formation is a functionally important mechanism of trans-acting gene expression control.

Flow-activated transcription factor Krüppel-like factor 2 (KLF2) signaling is compromised in pulmonary arterial hypertension (PAH). We aimed to identify KLF2-induced endothelium-protective exosomal microRNAs of potential therapeutic significance. Eight exosomal microRNAs elevated by KLF2 but reduced in PAH were transfected into human pulmonary artery endothelial cells. Of these, only miR-181a-5p and miR-324-5p had anti-apoptotic, anti-inflammatory and anti-proliferative effect on endothelial cells and reduced proliferation of vascular smooth muscle cells in vitro. RNA sequencing of miRNA-transfected HPAECs revealed reduced expression of multiple genes implicated in vascular remodelling, including ETS-1, NOTCH4, ACTA2, TNF-α, IL-1, MMP10, MAPK and NFATC2. KLF2, miR-181a-5p and miR-324-5p were reduced, while their target genes were elevated in blood-derived endothelial colony forming cells and lung tissues from idiopathic and heritable PAH patients with disabling KLF2 mutation and Sugen/hypoxia mice. Supplementation of miR-181a-5p and miR-324-5p or silencing of their target genes attenuated proliferative and angiogenic responses in endothelial cells from idiopathic PAH and prevented development of pulmonary hypertension in Sugen/hypoxia mice. This study highlights potential therapeutic role of KLF2-induced exosomal microRNAs in PAH.