High blood pressure (BP) continues to be a major, poorly controlled but modifiable risk factor for cardiovascular death. Among key Western lifestyle factors, a diet poor in fiber is associated with prevalence of high BP. The impact of lack of prebiotic fiber and the associated mechanisms that lead to higher BP are unknown. Here we show that lack of prebiotic dietary fiber leads to the development of a hypertensinogenic gut microbiota, hypertension and its complications, and demonstrate a role for G-protein coupled-receptors (GPCRs) that sense gut metabolites.One hundred seventy-nine mice including C57BL/6J, gnotobiotic C57BL/6J, and knockout strains for GPR41, GPR43, GPR109A, and GPR43/109A were included. C57BL/6J mice were implanted with minipumps containing saline or a slow-pressor dose of angiotensin II (0.25 mg·kg-1·d-1). Mice were fed diets lacking prebiotic fiber with or without addition of gut metabolites called short-chain fatty acids ([SCFA)] produced during fermentation of prebiotic fiber in the large intestine), or high prebiotic fiber diets. Cardiac histology and function, BP, sodium and potassium excretion, gut microbiome, flow cytometry, catecholamines and methylation-wide changes were determined.Lack of prebiotic fiber predisposed mice to hypertension in the presence of a mild hypertensive stimulus, with resultant pathological cardiac remodeling. Transfer of a hypertensinogenic microbiota to gnotobiotic mice recapitulated the prebiotic-deprived hypertensive phenotype, including cardiac manifestations. Reintroduction of SCFAs to fiber-depleted mice had protective effects on the development of hypertension, cardiac hypertrophy, and fibrosis. The cardioprotective effect of SCFAs were mediated via the cognate SCFA receptors GPR43/GPR109A, and modulated L-3,4-dihydroxyphenylalanine levels and the abundance of T regulatory cells regulated by DNA methylation.The detrimental effects of low fiber Westernized diets may underlie hypertension, through deficient SCFA production and GPR43/109A signaling. Maintaining a healthy, SCFA-producing microbiota is important for cardiovascular health.

Abstract Cardiovascular disease is one of the most significant causes of death globally, especially in regions where unhealthy diets are prevalent and dietary fibre intake is low. 1,2 Fibre, particularly prebiotic types that feed gut microbes, is essential for maintaining healthy gut microbial ecosystems. 3 One assumption has been that cardiovascular health relates directly to lifestyle choices in adult life. Here, we show in mice that some of these benefits operate from the prenatal stage and relate to the diet and gut microbiome of the mother. Intake of fibre during pregnancy shaped the mothers’ gut microbiome, which had a lasting founding effect on the offspring’s microbial composition and function. Maternal fibre intake during pregnancy significantly changed the cardiac cellular and molecular landscape in the offspring, protecting them against the development of cardiac hypertrophy, remodelling, and inflammation. These suggest a role for foetal exposure to maternal-derived gut microbial metabolites, which are known to cross the placenta and drive epigenetic changes. Maternal fibre intake led to foetal epigenetic reprogramming of the atrial natriuretic peptide gene ( Nppa ), protective against heart failure. These results underscore the importance of dietary intake and the gut microbiome of the mother during pregnancy for cardiovascular disease in the offspring.

Protein phosphatase 2A (PP2A) enzymes containing the regulatory subunit isoform B55α (PP2A-B55α) suppress HDAC5/MEF2 signalling in cardiac myocytes, implicating B55α in the transcriptional regulation of cardiac growth and fibrosis. The role of B55α in the heart has not been investigated. In this study, we generated and characterised two loss-of-function mouse models, with global or cardiomyocyte-specific disruption of the gene encoding B55α (Ppp2r2a). Mice with global homozygous knockout of B55α died in utero , but cardiac morphology was unremarkable compared with wildtype littermates. Mice with global heterozygous knockout of B55α had thinner left ventricular walls compared with wildtype mice at 12 months of age, an effect that was more pronounced in males. Mice with cardiomyocyte-specific deletion of B55α displayed normal cardiac morphology at 10-12 weeks of age, demonstrating that cardiomyocyte B55α is not required for postnatal heart growth. Despite no obvious morphological differences, gene expression analyses revealed extensive remodelling of the cardiac transcriptome in male, but not female, mice. In males, B55α knockout increased the expression of genes associated with extracellular matrix composition, and downregulated genes associated with mitochondrial energy production. This study reveals a sexually dimorphic role for B55α in postnatal cardiac transcriptional regulation and provides a foundation for future work investigating the role of B55α in cardiac stress settings.

ABSTRACT Cardiac fibrosis is a major cause of cardiac dysfunction. Recently, single-cell genomic approaches have revealed in unprecedented resolution the orchestrated cellular responses driving cardiac fibrosis. Yet, the fibrosis-causing phenotypes that emerge in the heart following non-ischemic cardiac stress, and the transcriptional circuits that govern cell identity and drive fibrosis, are not well understood. Applying a paired multiomic approach, we reveal key transcriptional circuits, in mouse and human hearts, which are associated with fibrosis development following non-ischemic cardiac insults, independent of disease model, species or biological sex. Strikingly, we find the key regulatory events driving fibrosis are reversible at the single-cell transcriptional and epigenomic level, further pointing to key factors regulating fibrosis development and resolution. The transcriptional regulators identified in this study represent promising targets to ameliorate the development of fibrosis in the context of chronic stressors such as aging and hypertension.

Abstract Background Long ncRNAs (lncRNAs) are known to influence numerous biological processes including cellular differentiation and tissue development. They are also implicated in the maintenance, health and physiological function of many tissues including the heart. Indeed, manipulating the expression of specific lncRNAs has been shown to improve pathological cardiac phenotypes such as heart failure. One lncRNA studied in various settings is OIP5-AS1 (also known as 1700020I14Rik and Cyrano ), however its role in cardiac pathologies remains mostly uncharacterised. Methods We used data generated from FACS sorted murine cardiomyocytes, human iPSC derived cardiomyocytes, as well as heart tissue from various animal models to investigate OIP5-AS1 expression in health and disease. Using CRISPR we engineered a global OIP5-AS1 knock out (KO) mouse model and performed cardiac pressure overload experiments to study heart failure in these animals. RNA-sequencing of left ventricles provided mechanistic insight between WT and KO mice. Results We demonstrate that OIP5-AS1 expression is regulated during cardiac development and cardiac specific pathologies in both rodent and human models. Moreover, we demonstrate that global female OIP5-AS1 KO mice develop exacerbated heart failure, but male mice do not. Transcriptomics and gene set enrichment analysis suggests that OIP5-AS1 may regulate pathways that impact mitochondrial function. Conclusions OIP5-AS1 is regulated in cardiac tissue and its deletion leads to worsening heart function under pressure overload in female mice. This may be due to impairments in mitochondrial function, highlighting OIP5-AS1 as a gene of interest in sex-specific differences in heart failure.