Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a widespread disease, with no curative therapies nowadays. Exposure to cigarette smoking is considered the chief leading cause of COPD. Current drugs therapies improve patient quality of life, however they do not revert the progression of the disease. Therefore, a deeper study of the cellular and molecular mechanisms that underlie this pathology is required to be able to carry out targeted and effective treatments. Although the effects of cigarette smoke in the progressive deterioration of the airway have been extensively studied in COPD patients, its effects on pulmonary vasculature have been unexplored, due to the classic conception that vascular damage is a consequence of alveolar hypoxia and loss of capillary bed. In this paper, we aimed to study the effects of CSE (cigarette smoke extract) in regulating pulmonary arterial cells phenotypic modulation, in particular the effects in fibroblasts (hPAFib) and smooth muscle cells (hPASMC), and in murine pulmonary arteries. Our results demonstrated that CSE exposure had direct effects on hPAFib and hPASMC, promoting a senescent phenotype that in turn contributed, through the secretion of inflammatory molecules, to increase the proliferative potential of non-exposed cells. CSE also increased total ROS levels in hPAFib and hPASMC, and upregulated NADPH oxidase subunits NOX1 and p22phox. Most importantly, CSE affected cell contractility and dysregulated the expression and activity of voltage-gated K+ channel Kv7.4. This contributed to limit vascular responses impairing vasoconstriction and endothelium-dependent and independent relaxation.

Abstract Background and purpose Post-ischemic inflammation contributes to worsening of ischemic brain injury and in this process, the inflammasomes play a key role. Inflammasomes are cytosolic multiprotein complexes which upon assembly activate the maturation and secretion of the inflammatory cytokines IL-1β and IL-18. However, participation of the NLRP3 inflammasome in ischemic stroke remains controversial. Our aims were to determine the role of NLRP3 in ischemia and to explore the mechanism involved in the potential protective effect of the neurovascular unit. Methods WT and NLRP3 knock-out mice were subjected to ischemia by middle cerebral artery occlusion (60 minutes) with or without treatment with MCC950 at different time points post-stroke. Brain injury was measured histologically with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining. Results We identified a time-dependent dual effect of NLRP3. While neither the pre-treatment with MCC950 nor the genetic approach (NLRP3 KO) proved to be neuroprotective, post-reperfusion treatment with MCC950 significantly reduced the infarct volume in a dose-dependent manner. Importantly, MCC950 improved the neuro-motor function and reduced the expression of different pro-inflammatory cytokines (IL-1β, TNF-α), NLRP3 inflammasome components (NLRP3, pro-caspase-1), protease expression (MMP9) and endothelial adhesion molecules (ICAM, VCAM). We observed a marked protection of the blood-brain barrier (BBB), which was also reflected in the recovery of the tight junctions proteins (ZO-1, Claudin-5). Additionally, MCC950 produced a reduction of the CCL2 chemokine in blood serum and in brain tissue, which lead to a reduction in the immune cell infiltration. Conclusions These findings suggest that post-reperfusion NLRP3 inhibition may be an effective acute therapy for protecting the blood-brain barrier in cerebral ischemia with potential clinical translation.

ABSTRACT Tobacco smoke is the main risk factor for the development of chronic obstructive pulmonary disease (COPD), a major health concern worldwide. Despite current therapies alleviate symptoms; there remain some limitations in the efficacy of treatments to curb COPD and its cardiovascular morbidities, particularly pulmonary hypertension. Our previous studies demonstrate that cigarette smoke (CS) has direct effects on pulmonary vascular tone homeostasis and contribute to pulmonary arterial dysfunction. This is in part due to altered activity of the voltage-dependent K + channel, and to an exacerbated oxidative stress promoting a switch in the sGCs redox state. However, further characterization of the molecular basis of CS-mediated PA dysfunction is needed for more effective targeted treatment and prevention. Our current studies explored these molecular pathways and specifically addressed their contribution to the cellular contractile apparatus within pulmonary arteries. Our results proved deleterious effects on the contractile machinery of pulmonary artery smooth muscle cells. Increased oxidative stress and calcium dysregulation resulting from the activation of acetylcholine receptors (nAChR) in the pulmonary artery led to the manifestation of these effects. This groundbreaking discovery unveiled, for the first time, the expression of these receptors in human pulmonary arteries. Furthermore, we proved that inhibitors directed at these receptors demonstrate efficacy in alleviating various harmful effects of smoking and safeguarding pulmonary artery function from damage. These discoveries hold significant clinical implications, as they suggest that treatment with nAChR-targeted inhibitors could constitute a viable therapeutic option for COPD-related pulmonary hypertension in patients who do not respond to conventional medication.

ABSTRACT Dysfunction of CD8+ T cells in people living with HIV-1 (PLWH) receiving anti-retroviral therapy (ART) has restricted the efficacy of dendritic cell (DC)-based immunotherapies against HIV-1. Heterogeneous immune exhaustion and metabolic states of CD8+ T cells might differentially associate with dysfunction. However, specific parameters associated to functional restoration of CD8+ T cells after DC treatment have not been investigated in detail. Here, we studied the association of ART duration with memory subsets, exhaustion and metabolic profiles of CD8+ T cells from PLWH and improvement of polyfunctional and effector HIV-1 specific responses after stimulation with Gag-adjuvant-primed DC. HIV-1-specific CD8+ T cell responses from a larger proportion PLWH on ART for more than 10 years (LT-ARTp) improved polyfunctionality and capacity to eliminate autologous p24+ infected CD4+ T cells in vitro . In contrast, CD8+ T cells from PLWH on ART for less than a decade (ST-ARTp) were less responsive to DC treatment and functional improvement was limited in this group. This was associated with lower frequencies of central memory CD8+ T cells, increased co-expression of PD1 and TIGIT and reduced mitochondrial respiration and glycolytic induction upon TCR activation. In contrast, CD8+ T cells from LT-ARTp showed increased frequencies of TIM3+PD1-cells and preserved induction of glycolysis. Treatment of dysfunctional CD8+ T cells from ST-ARTp with combined anti-PD1 and anti-TIGIT antibodies plus a glycolysis promoting drug restored their ability to eliminate infected CD4+ T cells. Together, our study identifies specific immunometabolic parameters for different PLWH subgroups potentially useful for future personalized DC-based HIV-1 vaccines.

ABSTRACT Chronic obstructive pulmonary disease (COPD), whose main risk factor is cigarette smoking (CS), is one of the most common diseases globally. Many COPD patients also develop pulmonary hypertension (PH), a severe complication that leads to premature death. Evidence suggests reactive oxygen species (ROS) involvement in COPD and PH, especially regarding pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC) dysfunction. However, the effects of CS on the pulmonary vasculature are not completely understood. Herein we provide evidence on the effects of CS extract (CSE) exposure on PASMC regarding ROS production, antioxidant response and its consequences on vascular tone dysregulation. Our results indicate that CSE exposure promotes mitochondrial fission, mitochondrial membrane depolarization and increased mitochondrial superoxide levels. However, the increase in superoxide did not parallel a counterbalancing antioxidant response in human pulmonary artery (PA) cells. Interestingly, the mitochondrial superoxide chelator mitoTEMPO reduced mitochondrial fission and membrane potential depolarization caused by CSE. As we have previously shown, CSE reduces PA vasoconstriction and vasodilation. In this respect, mitoTEMPO prevented the impaired nitric oxide-mediated vasodilation, while vasoconstriction remained reduced. Finally, we observed a CSE-driven downregulation of the Cyb5R3 enzyme, which prevents soluble guanylyl cyclase oxidation in PASMC. This might explain the CSE-mediated decrease in PA vasodilation. These results provide evidence that there might be a connection between mitochondrial ROS and altered vasodilation responses in PH secondary to COPD, and strongly support the potential of antioxidant strategies specifically targeting mitochondria as a new therapy for these diseases. Graphical abstract