Oestrogen produces diverse biological effects through binding to the oestrogen receptor (ER)1. The ER is a steroid hormone nuclear receptor, which, when bound to oestrogen, modulates the transcriptional activity of target genes2. Controversy exists, however, concerning whether ER has a role outside the nucleus3, particularly in mediating the cardiovascular protective effects of oestrogen4. Here we show that the ER isoform, ERα, binds in a ligand-dependent manner to the p85α regulatory subunit of phosphatidylinositol-3-OH kinase (PI(3)K). Stimulation with oestrogen increases ERα-associated PI(3)K activity, leading to the activation of protein kinase B/Akt and endothelial nitric oxide synthase (eNOS). Recruitment and activation of PI(3)K by ligand-bound ERα are independent of gene transcription, do not involve phosphotyrosine adapter molecules or src-homology domains of p85α, and extend to other steroid hormone receptors. Mice treated with oestrogen show increased eNOS activity and decreased vascular leukocyte accumulation after ischaemia and reperfusion injury. This vascular protective effect of oestrogen was abolished in the presence of PI(3)K or eNOS inhibitors. Our findings define a physiologically important non-nuclear oestrogen-signalling pathway involving the direct interaction of ERα with PI(3)K.

The epoxyeicosatrienoic acids (EETs) are products of cytochrome P450 epoxygenases that have vasodilatory properties similar to that of endothelium-derived hyperpolarizing factor. The cytochrome P450 isoform CYP2J2 was cloned and identified as a potential source of EETs in human endothelial cells. Physiological concentrations of EETs or overexpression of CYP2J2 decreased cytokine-induced endothelial cell adhesion molecule expression, and EETs prevented leukocyte adhesion to the vascular wall by a mechanism involving inhibition of transcription factor NF-kappaB and IkappaB kinase. The inhibitory effects of EETs were independent of their membrane-hyperpolarizing effects, suggesting that these molecules play an important nonvasodilatory role in vascular inflammation.

Homeostatic regulation of neutrophil production is thought to match neutrophil elimination to maintain approximately constant numbers in the blood. Here, we show that IL-17, a cytokine that regulates granulopoiesis through G-CSF, is made by γδ T cells and unconventional αβ T cells. These neutrophil-regulatory T cells (Tn) are expanded in mice that lack leukocyte adhesion molecules, which have neutrophilia and defective neutrophil trafficking. Normal neutrophils migrate to tissues, where they become apoptotic and are phagocytosed by macrophages and dendritic cells. This curbs phagocyte secretion of IL-23, a cytokine controlling IL-17 production by Tn cells. Adoptive transfer of wild-type, but not adhesion molecule-deficient, neutrophils into mice deficient in β2 integrins transiently decreases neutrophilia and reduces levels of serum IL-17. Antibody blockade of the p40 subunit of IL-23 reduces neutrophil numbers in wild-type mice. These findings identify a major homeostatic mechanism for the regulation of neutrophil production in vivo.

L-selectin, a cell adhesion molecule expressed by leukocytes, mediates the attachment of lymphocytes to high endothelial venules (HEV) of peripheral lymph nodes and mediates the earliest interactions between leukocytes and activated vascular endothelium. Mice possessing a mutant L-selectin gene that results in the complete loss of cell surface receptor expression were generated by gene targeting. Lymphocytes from these mice did not bind to peripheral lymph node HEV and these mice had a severe reduction in the number of lymphocytes localized to peripheral lymph nodes. Short-term homing experiments demonstrated that L-selectin was also involved in lymphocyte migration to mucosal lymph nodes, Peyer's patches, and spleen. Furthermore, significant defects in leukocyte rolling and neutrophil migration into the peritoneum in response to an inflammatory stimulus were observed. Thus, L-selectin plays an essential role in leukocyte homing to lymphoid tissues and sites of inflammation.

CC chemokine receptor 2 (CCR2) is a prominent receptor for the monocyte chemoattractant protein (MCP) group of CC chemokines. Mice generated by gene targeting to lack CCR2 exhibit normal leukocyte rolling but have a pronounced defect in MCP-1-induced leukocyte firm adhesion to microvascular endothelium and reduced leukocyte extravasation. Constitutive macrophage trafficking into the peritoneal cavity was not significantly different between CCR2-deficient and wild-type mice. However, after intraperitoneal thioglycollate injection, the number of peritoneal macrophages in CCR2-deficient mice did not rise above basal levels, whereas in wild-type mice the number of macrophages at 36 h was ≈3.5 times the basal level. The CCR2-deficient mice showed enhanced early accumulation and delayed clearance of neutrophils and eosinophils. However, by 5 days neutrophils and eosinophils in both CCR2-deficient and wild-type mice had returned to near basal levels, indicating that resolution of this inflammatory response can occur in the absence of macrophage influx and CCR2-mediated activation of the resident peritoneal macrophages. After intravenous injection with yeast β-glucan, wild-type mice formed numerous large, well-defined granulomas throughout the liver parenchyma, whereas CCR2-deficient mice had much fewer and smaller granulomas. These results demonstrate that CCR2 is a major regulator of induced macrophage trafficking in vivo .

Rationale: It is assumed that atherosclerotic arteries contain several macrophage subsets endowed with specific functions. The precise identity of these subsets is poorly characterized as they have been defined by the expression of a restricted number of markers. Objective: We have applied single-cell RNA sequencing as an unbiased profiling strategy to interrogate and classify aortic macrophage heterogeneity at the single-cell level in atherosclerosis. Method and Results: We performed single-cell RNA sequencing of total aortic CD45 + cells extracted from the nondiseased (chow fed) and atherosclerotic (11 weeks of high-fat diet) aorta of low-density lipoprotein receptor–deficient ( Ldlr −/− ) mice. Unsupervised clustering singled out 13 distinct aortic cell clusters. Among the myeloid cell populations, resident-like macrophages with a gene expression profile similar to aortic resident macrophages were found in healthy and diseased aortas, whereas monocytes, monocyte-derived dendritic cells, and 2 populations of macrophages were almost exclusively detectable in atherosclerotic aortas, comprising inflammatory macrophages showing enrichment in Il1b and previously undescribed TREM2 hi (triggered receptor expressed on myeloid cells 2) macrophages showing enrichment in Trem2 . Differential gene expression and gene ontology enrichment analyses revealed specific gene expression patterns distinguishing these 3 macrophage subsets and monocyte-derived dendritic cells and uncovered putative functions of each cell type. Notably, TREM2 hi macrophages seemed to be endowed with specialized functions in lipid metabolism and catabolism and presented a gene expression signature reminiscent of osteoclasts, suggesting a role in lesion calcification. TREM2 expression was moreover detected in human lesional macrophages. Importantly, these macrophage populations were present also in advanced atherosclerosis and in Apoe −/− aortas, indicating relevance of our findings in different stages of atherosclerosis and mouse models. Conclusions: These data unprecedentedly uncovered the transcriptional landscape and phenotypic heterogeneity of aortic macrophages and monocyte-derived dendritic cells in atherosclerotic and identified previously unrecognized macrophage populations and their gene expression signature, suggesting specialized functions. Our findings will open up novel opportunities to explore distinct myeloid cell populations and their functions in atherosclerosis.

Leukocyte recruitment into inflammatory sites is initiated by a reversible transient adhesive contact with the endothelium called leukocyte rolling, which is thought to be mediated by the selectin family of adhesion molecules. Selectin-mediated rolling precedes inflammatory cell emigration, which is significantly impaired in both P- and L-selectin gene-deficient mice. We report here that approximately 13% of all leukocytes passing venules of the cremaster muscle of wild-type mice roll along the endothelium at < 20 min after surgical dissection. Rolling leukocyte flux fraction reaches a maximum of 28% at 40-60 min and returns to 13% at 80-120 min. In P-selectin-deficient mice, rolling is absent initially and reaches 5% at 80-120 min. Rolling flux fraction in L-selectin-deficient mice is similar to wild type initially and declines to 5% at 80-120 min. In both wild-type and L-selectin-deficient mice, initial leukocyte rolling (0-60 min) is completely blocked by the P-selectin monoclonal antibody (mAb) RB40.34, but unaffected by L-selectin mAb MEL-14. Conversely, rolling at later time points (60-120 min) is inhibited by mAb MEL-14 but not by mAb RB40.34. After treatment with tumor necrosis factor (TNF)-alpha for 2 h, approximately 24% of all passing leukocytes roll in cremaster venules of wild-type and P-selectin gene-deficient mice. Rolling in TNF-alpha-treated mice is unaffected by P-selectin mAb or E-selectin mAb 10E9.6. By contrast, rolling in TNF-alpha-treated P-selectin-deficient mice is completely blocked by L-selectin mAb. These data show that P-selectin is important during the initial induction of leukocyte rolling after tissue trauma. At later time points and in TNF-alpha-treated preparations, rolling is largely L-selectin dependent. Under the conditions tested, we are unable to find evidence for involvement of E-selectin in leukocyte rolling in mice.

Interleukin (IL)-17 signaling has been implicated in lung and skin fibrosis. We examined the role of IL-17 signaling in the pathogenesis of liver fibrosis in mice.Using cholestatic and hepatotoxic models of liver injury, we compared the development of liver fibrosis in wild-type mice with that of IL-17RA(-/-) mice and of bone marrow chimeric mice devoid of IL-17 signaling in immune and Kupffer cells (IL-17RA(-/-) to wild-type and IL-17A(-/-) to wild-type mice) or liver resident cells (wild-type to IL-17RA(-/-) mice).In response to liver injury, levels of Il-17A and its receptor increased. IL-17A increased appeared to promote fibrosis by activating inflammatory and liver resident cells. IL-17 signaling facilitated production of IL-6, IL-1, and tumor necrosis factor-α by inflammatory cells and increased the expression of transforming growth factor-1, a fibrogenic cytokine. IL-17 directly induced production of collagen type I in hepatic stellate cells by activating the signal transducer and activator of transcription 3 (Stat3) signaling pathway. Mice devoid of Stat3 signaling in hepatic stellate cells (GFAPStat3(-/-) mice) were less susceptible to fibrosis. Furthermore, deletion of IL-23 from immune cells attenuated liver fibrosis, whereas deletion of IL-22 exacerbated fibrosis. Administration of IL-22 and IL-17E (IL-25, a negative regulator of IL-23) protected mice from bile duct ligation-induced liver fibrosis.IL-17 induces liver fibrosis through multiple mechanisms in mice. Reagents that block these pathways might be developed as therapeutics for patients with cirrhosis.

Corticosteroids have been shown to exert beneficial effects in the treatment of acute myocardial infarction, but the precise mechanisms underlying their protective effects are unknown. Here we show that high-dose corticosteroids exert cardiovascular protection through a novel mechanism involving the rapid, non-transcriptional activation of endothelial nitric oxide synthase (eNOS). Binding of corticosteroids to the glucocorticoid receptor (GR) stimulated phosphatidylinositol 3-kinase and protein kinase Akt, leading to eNOS activation and nitric oxide–dependent vasorelaxation. Acute administration of pharmacological concentrations of corticosteroids in mice led to decreased vascular inflammation and reduced myocardial infarct size following ischemia and reperfusion injury. These beneficial effects of corticosteroids were abolished by GR antagonists or eNOS inhibitors in wild-type mice and were completely absent in eNOS-deficient (Nos3−/−) mice. The rapid activation of eNOS by the non-nuclear actions of GR, therefore, represents an important cardiovascular protective effect of acute high-dose corticosteroid therapy.