Many sight-threatening diseases have two critical phases, vessel loss followed by hypoxia-driven destructive neovascularization. These diseases include retinopathy of prematurity and diabetic retinopathy, leading causes of blindness in childhood and middle age affecting over 4 million people in the United States. We studied the influence of ω-3- and ω-6-polyunsaturated fatty acids (PUFAs) on vascular loss, vascular regrowth after injury, and hypoxia-induced pathological neovascularization in a mouse model of oxygen-induced retinopathy1. We show that increasing ω-3-PUFA tissue levels by dietary or genetic means decreased the avascular area of the retina by increasing vessel regrowth after injury, thereby reducing the hypoxic stimulus for neovascularization. The bioactive ω-3-PUFA-derived mediators neuroprotectinD1, resolvinD1 and resolvinE1 also potently protected against neovascularization. The protective effect of ω-3-PUFAs and their bioactive metabolites was mediated, in part, through suppression of tumor necrosis factor-α. This inflammatory cytokine was found in a subset of microglia that was closely associated with retinal vessels. These findings indicate that increasing the sources of ω-3-PUFA or their bioactive products reduces pathological angiogenesis. Western diets are often deficient in ω-3-PUFA, and premature infants lack the important transfer from the mother to the infant of ω-3-PUFA that normally occurs in the third trimester of pregnancy2. Supplementing ω-3-PUFA intake may be of benefit in preventing retinopathy.

The mouse model of oxygen-induced retinopathy (OIR) has been widely used in studies related to retinopathy of prematurity, proliferative diabetic retinopathy and in studies evaluating the efficacy of antiangiogenic compounds. In this model, 7-d-old (P7) mouse pups with nursing mothers are subjected to hyperoxia (75% oxygen) for 5 d, which inhibits retinal vessel growth and causes significant vessel loss. On P12, mice are returned to room air and the hypoxic avascular retina triggers both normal vessel regrowth and retinal neovascularization (NV), which is maximal at P17. Neovascularization spontaneously regresses between P17 and P25. Although the OIR model has been the cornerstone of studies investigating proliferative retinopathies, there is currently no harmonized protocol to assess aspects of angiogenesis and treatment outcome. In this protocol we describe standards for mouse size, sample size, retinal preparation, quantification of vascular loss, vascular regrowth, NV and neovascular regression.

Angiogenesis is controlled by physical interactions between cells and extracellular matrix as well as soluble angiogenic factors, such as VEGF. However, the mechanism by which mechanical signals integrate with other microenvironmental cues to regulate neovascularization remains unknown. Here we show that the Rho inhibitor, p190RhoGAP (also known as GRLF1), controls capillary network formation in vitro in human microvascular endothelial cells and retinal angiogenesis in vivo by modulating the balance of activities between two antagonistic transcription factors, TFII-I (also known as GTF2I) and GATA2, that govern gene expression of the VEGF receptor VEGFR2 (also known as KDR). Moreover, this new angiogenesis signalling pathway is sensitive to extracellular matrix elasticity as well as soluble VEGF. This is, to our knowledge, the first known functional cross-antagonism between transcription factors that controls tissue morphogenesis, and that responds to both mechanical and chemical cues.

Autoimmune uveitis is a major cause of blindness in the working-age population of developed countries. Experimental autoimmune uveitis (EAU) depends on activation of interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) specific CD4

Abstract Microglia, the resident immune cell of the central nervous system (CNS), play a pivotal role in facilitating neurovascular development through mechanisms that are not fully understood. This current work resolves a previously unknown role for microglia in facilitating the developmental pruning of the astrocytic template resulting in a spatially organized retinal superficial vascular bed. Mechanistically, our study identified that local microglial expression of complement (C)3 and C3aR is necessary for the regulation of astrocyte patterning and vascular growth during retinal development. Ablation of retinal microglia and deficiency of C3 or C3aR reduced developmental pruning and clearance of astrocytic bodies leading to increased astrocyte density, altered vascular patterning, and elevated gene expression levels of extracellular matrix proteins involved in vascular growth during retinal development. These data demonstrate that C3/C3aR signaling is an important checkpoint required for the finetuning of vascular density during neuroretinal development.

Abstract The neuroretinal vascular system is comprised of three interconnected layers. The initial superficial vascular plexus formation is guided by astrocytes around birth in mice. The formation of the deep and intermediate vascular plexuses occurs in the second postnatal week and is driven by Müller-cell-derived angiogenic signaling. Previously, we reported that microglia play an important role in regulating astrocyte density during superficial vascular plexus formation. Here, we investigated the role for microglia in regulating Müller-cell-dependent inner retinal vascular development. Results from this study show that microglia closely interact with Müller cells and the growing inner retinal vasculature. Depletion of microglia resulted in reduced inner retinal vascular layers densities and decreased Vegfa isoforms transcript levels. RNA-seq analysis further revealed that microglial depletion significantly reduced specific Müller cell maturation markers including glutamine synthetase, responsible for glutamine biosynthesis, which is needed for angiogenesis. Thus, our study reveals an important role for microglia in Müller cell maturation and inner retinal angiogenesis.