ABSTRACT Objectives Thrombotic and microvascular complications are frequently seen in deceased COVID-19 patients. However, whether this is caused by direct viral infection of the endothelium or inflammation-induced endothelial activation remains highly contentious. Methods Here, we use patient autopsy samples, primary human endothelial cells and an in vitro model of the pulmonary epithelial-endothelial cell barrier to show that primary human endothelial cells express very low levels the SARS-CoV-2 receptor ACE2 and the protease TMPRSS2. Results Accordingly, endothelial cells can only be infected when SARS-CoV-2 is present at very high concentrations. However, this is not a productive infection (i.e. no infectious virus is produced) and viral entry induces an inflammatory response. We also show that SARS-CoV-2 does not infect endothelial cells in 3D vessels under flow conditions. We further demonstrate that in a co-culture model endothelial cells are not infected with SARS-CoV-2. They do however sense and respond to infection in the adjacent epithelial cells, increasing ICAM-1 expression and releasing pro-inflammatory cytokines. Conclusions Taken together, these data suggest that in vivo , endothelial cells are unlikely to be infected with SARS-CoV-2 and that infection is only likely to occur if the adjacent pulmonary epithelium is denuded (basolateral infection) or a high viral load is present in the blood (apical infection). In such a scenario, whilst SARS-CoV-2 infection of the endothelium can occur, it does not contribute to viral amplification. However, endothelial cells are still likely to play a key role in SARS-CoV-2 pathogenesis by sensing adjacent infection and mounting a pro-inflammatory response to SARS-CoV-2.

SUMMARY Adherens junctions allow cell contact to inhibit epithelial migration. But a long-standing puzzle is how locomotion is downregulated when E-cadherin adhesions form at surfaces perpendicular, but not those parallel, to the direction of migration. We now show that this arises from coupling between E-cadherin adhesions and the retrograde cortical flows of leader cells in migrating epithelia. At interfaces perpendicular to the direction of motion, such flows are antiparallel, which generates a tensile signal that induces the actin-binding domain of α-catenin to promote lateral growth of nascent adhesions and inhibit the lamellipodial activity necessary for migration. At interfaces parallel to the direction of motion, by contrast, cortical flows are aligned and no such mechanical inhibition takes place. Therefore, α-catenin mechanosensitivity in the clutch between E-cadherin and cortical F-actin allows cells to interpret the direction of motion via cortical flows and trigger the first signal for contact to inhibit locomotion.

Abstract Upon inflammation, leukocytes rapidly transmigrate across the endothelium to enter the inflamed tissue. Evidence accumulates that leukocytes use preferred exit sites, though it is not yet clear how these hotspots in the endothelium are defined and how they are recognized by the leukocyte. Using lattice light sheet microscopy, we discovered that leukocytes prefer endothelial membrane protrusions at cell junctions for transmigration. Phenotypically, these junctional membrane protrusions are present in an asymmetric manner, meaning that one endothelial cell shows the protrusion and the adjacent one does not. Consequently, leukocytes cross the junction by migrating underneath the protruding endothelial cell. These protrusions depend on Rac1 activity and by using a photo-activatable Rac1 probe, we could artificially generate local exit-sites for leukocytes. Overall, we have discovered a new mechanism that uses local induced junctional membrane protrusions to facilitate/steer the leukocyte escape/exit from inflamed vessel walls.

Endothelial cells lining the blood vessel wall communicate intricately with the surrounding extracellular matrix, translating mechanical cues into biochemical signals. Moreover, vessels require the capability to enzymatically degrade the matrix surrounding them, to facilitate vascular expansion. c-Src plays a key role in blood vessel growth, with its loss in the endothelium reducing vessel sprouting and focal adhesion signalling. Here, we show that constitutive activation of c-Src in endothelial cells results in rapid vascular expansion, operating independently of growth factor stimulation or fluid shear stress forces. This is driven by an increase in focal adhesion signalling and size, with enhancement of localised secretion of matrix metalloproteinases responsible for extracellular matrix remodelling. Inhibition of matrix metalloproteinase activity results in a robust rescue of the vascular expansion elicited by heightened c-Src activity. This supports the premise that moderating focal adhesion-related events and matrix degradation can counteract abnormal vascular expansion, with implications for pathologies driven by unusual vascular morphologies.

Introduction: Vascular retinopathy, characterised by abnormal blood vessel growth in the retina, frequently results in vision impairment or loss. Neovascular tufts, a distinctive pathological feature of this condition, are highly leaky blood vessel structures, exacerbating secondary complications. Despite their clinical significance, the mechanisms underlying tuft development are not fully elucidated, posing challenges for effective management and treatment of vascular retinopathy. In this study, we investigate the role of c-Src in neovascular tuft formation. Although c-Src has been acknowledged as a pivotal regulator in developmental angiogenesis within the retinal vasculature, its specific role in governing pathological retinal angiogenesis remains to be fully understood. Methods: We utilised the Oxygen-Induced Retinopathy (OIR) model to induce the formation of neovascular tufts in both Cre-mediated vascular specific c-Src knockout mice and their wildtype littermates. Subsequently, we conducted high-resolution imaging and analysis of isolated retinas, to elucidate the precise role of c-Src in the formation of vascular tufts. Results: c-Src depletion demonstrated a significant reduction in the formation of neovascular tufts within the OIR model, underscoring the pivotal role of c-Src in pathological retinal angiogenesis. Notably, this decrease in tuft formation was observed independently of any alterations in cell death, cell proliferation or cell adhesion and the absence of c-Src did not impact tuft pericyte coverage and junctional morphology. Conclusion: These findings underscore the critical role of c-Src in the pathogenesis of neovascular tufts in vascular retinopathy. Understanding the molecular mechanisms involving c-Src may offer valuable insights for the development of targeted therapies aimed at mitigating vision-threatening complications associated with retinopathy.

YAP/TAZ signaling is crucial for sprouting angiogenesis and vascular homeostasis through the regulation of endothelial remodeling. Thus far the underlying molecular mechanisms that explain how YAP/TAZ control the vasculature remain unclear. We here identify Deleted-in- Liver-Cancer-1 (DLC1) as a direct transcriptional target of the activated YAP/TAZ-TEAD complex in the endothelium. Substrate stiffening and VEGF stimuli promote the endothelial expression of DLC1. DLC1 expression is dependent on the presence of YAP and TAZ, and constitutive activation of YAP efficiently promotes expression of DLC1. We show that DLC1 limits F-actin fiber formation, integrin-based focal adhesion lifetime and integrin-mediated traction forces. Depletion of endothelial DLC1 strongly perturbs cell polarization in directed collective migration and inhibits the formation of angiogenic sprouts. Importantly, the inability of YAP-depleted endothelial cells to collectively migrate and form angiogenic sprouts can be rescued by ectopic expression of DLC1. Together, these findings reveal that DLC1 fills a hitherto missing link between YAP/TAZ signaling and endothelial dynamics during angiogenesis.

Endothelial cells lining the blood vessel wall communicate intricately with the surrounding extracellular matrix, translating mechanical cues into biochemical signals. Moreover, vessels require the capability to enzymatically degrade the matrix surrounding them, to facilitate vascular expansion. c-Src plays a key role in blood vessel growth, with its loss in the endothelium reducing vessel sprouting and focal adhesion signalling. Here, we show that constitutive activation of c-Src in endothelial cells results in rapid vascular expansion, operating independently of growth factor stimulation or fluid shear stress forces. This is driven by an increase in focal adhesion signalling and size, with enhancement of localised secretion of matrix metalloproteinases responsible for extracellular matrix remodelling. Inhibition of matrix metalloproteinase activity results in a robust rescue of the vascular expansion elicited by heightened c-Src activity. This supports the premise that moderating focal adhesion-related events and matrix degradation can counteract abnormal vascular expansion, with implications for pathologies driven by unusual vascular morphologies.