The glycocalyx is a layer of proteoglycans and complex carbohydrates that lines the endothelial cell surface in blood vessels. Schmidt et al. show that in mouse models of sepsis, lung inflammation and injury depend on glycocalyx degradation, which increases neutrophil access to endothelial adhesion molecules. The authors also provide data indicating the potential relevance of this mechanism of lung injury to humans with sepsis. Sepsis, a systemic inflammatory response to infection, commonly progresses to acute lung injury (ALI), an inflammatory lung disease with high morbidity. We postulated that sepsis-associated ALI is initiated by degradation of the pulmonary endothelial glycocalyx, leading to neutrophil adherence and inflammation. Using intravital microscopy, we found that endotoxemia in mice rapidly induced pulmonary microvascular glycocalyx degradation via tumor necrosis factor-α (TNF-α)-dependent mechanisms. Glycocalyx degradation involved the specific loss of heparan sulfate and coincided with activation of endothelial heparanase, a TNF-α–responsive, heparan sulfate–specific glucuronidase. Glycocalyx degradation increased the availability of endothelial surface adhesion molecules to circulating microspheres and contributed to neutrophil adhesion. Heparanase inhibition prevented endotoxemia-associated glycocalyx loss and neutrophil adhesion and, accordingly, attenuated sepsis-induced ALI and mortality in mice. These findings are potentially relevant to human disease, as sepsis-associated respiratory failure in humans was associated with higher plasma heparan sulfate degradation activity; moreover, heparanase content was higher in human lung biopsies showing diffuse alveolar damage than in normal human lung tissue.

Major discoveries have been obtained within the last decade in the field of hereditary predisposition to pulmonary arterial hypertension (PAH). Among them, the identification of bone morphogenetic protein receptor type 2 (BMPR2) as the major predisposing gene and activin A receptor type II-like kinase-1 (ACVRL1, also known as ALK1) as the major gene when PAH is associated with hereditary hemorrhagic telangiectasia. The mutation detection rate for the known genes is approximately 75% in familial PAH, but the mutation shortfall remains unexplained even after careful molecular investigation of these genes. To identify additional genetic variants predisposing to PAH, investigators harnessed the power of next-generation sequencing to successfully identify additional genes that will be described in this report. Furthermore, common genetic predisposing factors for PAH can be identified by genome-wide association studies and are detailed in this paper. The careful study of families and routine genetic diagnosis facilitated natural history studies based on large registries of PAH patients to be set up in different countries. These longitudinal or cross-sectional studies permitted the clinical characterization of PAH in mutation carriers to be accurately described. The availability of molecular genetic diagnosis has opened up a new field for patient care, including genetic counseling for a severe disease, taking into account that the major predisposing gene has a highly variable penetrance between families. Molecular information can be drawn from the genomic study of affected tissues in PAH, in particular, pulmonary vascular tissues and cells, to gain insight into the mechanisms leading to the development of the disease. High-throughput genomic techniques, on the basis of next-generation sequencing, now allow the accurate quantification and analysis of ribonucleic acid, species, including micro-ribonucleic acids, and allow for a genome-wide investigation of epigenetic or regulatory mechanisms, which include deoxyribonucleic acid methylation, histone methylation, and acetylation, or transcription factor binding.

Abstract Pulmonary arteries of patients with severe pulmonary hypertension (SPH) presenting in an idiopathic form (primary PH‐PPH) or associated with congenital heart malformations or collagen vascular diseases show plexiform lesions. It is postulated that in lungs with SPH, endothelial cells in plexiform lesions express genes encoding for proteins involved in angiogenesis, in particular, vascular endothelial growth factor (VEGF) and those involved in VEGF receptor‐2 (VEGFR‐2) signalling. On immunohistochemistry and in situ hybridization, endothelial cells in the plexiform lesions expressed VEGF mRNA and protein and overexpressed the mRNA and protein of VEGFR‐2, and the transcription factor subunits HIF‐1α and HIF‐1β of hypoxia inducible factor, which are responsible for the hypoxia‐dependent induction of VEGF. When compared with normal lungs, SPH lungs showed decreased expression of the kinases PI3 kinase and src, which, together with Akt, relay the signal transduction downstream of VEGFR‐2. Because markers of angiogenesis are expressed in plexiform lesions in SPH, it is proposed that these lesions may form by a process of disordered angiogenesis. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

There is evidence from both genetic and pharmacologic studies to suggest that the cyclooxygenase-2 (COX-2) enzyme plays a causal role in the development of colorectal cancer. However, little is known about the identity or role of the eicosanoid receptor pathways activated by COX-derived prostaglandins (PG). We previously have reported that COX-2-derived prostacyclin promotes embryo implantation in the mouse uterus via activation of the nuclear hormone receptor peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) δ. In light of the recent finding that PPARδ is a target of β-catenin transactivation, it is important to determine whether this signaling pathway is operative during the development of colorectal cancer. Analysis of PPARδ mRNA in matched normal and tumor samples revealed that expression of PPARδ, similar to COX-2, is up-regulated in colorectal carcinomas. In situ hybridization studies demonstrate that PPARδ is expressed in normal colon and localized to the epithelial cells at the very tips of the mucosal glands. In contrast, expression of PPARδ mRNA in colorectal tumors was more widespread with increased levels in transformed epithelial cells. Analysis of PPARδ and COX-2 mRNA in serial sections suggested they were colocalized to the same region within a tumor. Finally, transient transfection assays established that endogenously synthesized prostacyclin (PGI 2 ) could serve as a ligand for PPARδ. In addition, the stable PGI 2 analog, carbaprostacyclin, and a synthetic PPARδ agonist induced transactivation of endogenous PPARδ in human colon carcinoma cells. We conclude from these observations that PPARδ, similar to COX-2, is aberrantly expressed in colorectal tumors and that endogenous PPARδ is transcriptionally responsive to PGI 2 . However, the functional consequence of PPARδ activation in colon carcinogenesis still needs to be determined.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a rare disorder that may be hereditable (HPAH), idiopathic (IPAH), or associated with either drug-toxin exposures or other medical conditions. Familial cases have long been recognized and are usually due to mutations in the bone morphogenetic protein receptor type 2 gene (BMPR2), or, much less commonly, 2 other members of the transforming growth factor-β superfamily, activin-like kinase-type 1 (ALK1) and endoglin (ENG), which are associated with hereditary hemorrhagic telangiectasia. In addition, approximately 20% of patients with IPAH carry mutations in BMPR2. We provide a summary of BMPR2mutations associated with HPAH, most of which are unique to each family and are presumed to result in loss of function. We review the finding of missense variants and variants of unknown significance in BMPR2in IPAH/HPAH, fenfluramine exposure, and PAH associated with congenital heart disease. Clinical testing for BMPR2mutations is available and may be offered to HPAH and IPAH patients but should be preceded by genetic counseling, since lifetime penetrance is only 10% to 20%, and there are currently no known effective preventative measures. Identification of a familial mutation can be valuable in reproductive planning and identifying family members who are not mutation carriers and thus will not require lifelong surveillance. With advances in genomic technology and with international collaborative efforts, genome-wide association studies will be conducted to identify additional genes for HPAH, genetic modifiers for BMPR2penetrance and genetic susceptibility to IPAH. In addition, collaborative studies of BMPR2mutation carriers should enable identification of environmental modifiers, biomarkers for disease development and progression, and surrogate markers for efficacy end points in clinical drug development, thereby providing an invaluable resource for trials of PAH prevention.

Patients hospitalised for COVID-19 are at risk for multiorgan failure and death. Sodium-glucose co-transporter-2 (SGLT2) inhibitors provide cardiovascular and kidney protection in patients with cardiometabolic conditions and could provide organ protection during COVID-19. We aimed to investigate whether SGLT2 inhibitors can reduce the need for organ support in patients hospitalised for COVID-19.

Abstract Pulmonary arterial hypertension (PAH) remains an incurable and often fatal disease despite currently available therapies. Multiomics systems biology analysis can shed new light on PAH pathobiology and inform translational research efforts. Using RNA sequencing on the largest PAH lung biobank to date (96 disease and 52 control), we aim to identify gene co-expression network modules associated with PAH and potential therapeutic targets. Co-expression network analysis was performed to identify modules of co-expressed genes which were then assessed for and prioritized by importance in PAH, regulatory role, and therapeutic potential via integration with clinicopathologic data, human genome-wide association studies (GWAS) of PAH, lung Bayesian regulatory networks, single-cell RNA-sequencing data, and pharmacotranscriptomic profiles. We identified a co-expression module of 266 genes, called the pink module, which may be a response to the underlying disease process to counteract disease progression in PAH. This module was associated not only with PAH severity such as increased PVR and intimal thickness, but also with compensated PAH such as lower number of hospitalizations, WHO functional class and NT-proBNP. GWAS integration demonstrated the pink module is enriched for PAH-associated genetic variation in multiple cohorts. Regulatory network analysis revealed that BMPR2 regulates the main target of FDA-approved riociguat, GUCY1A2, in the pink module. Analysis of pathway enrichment and pink hub genes (i.e. ANTXR1 and SFRP4) suggests the pink module inhibits Wnt signaling and epithelial-mesenchymal transition. Cell type deconvolution showed the pink module correlates with higher vascular cell fractions (i.e. myofibroblasts). A pharmacotranscriptomic screen discovered ubiquitin-specific peptidases (USPs) as potential therapeutic targets to mimic the pink module signature. Our multiomics integrative study uncovered a novel gene subnetwork associated with clinicopathologic severity, genetic risk, specific vascular cell types, and new therapeutic targets in PAH. Future studies are warranted to investigate the role and therapeutic potential of the pink module and targeting USPs in PAH.

BACKGROUND: Integrative multiomics can elucidate pulmonary arterial hypertension (PAH) pathobiology, but procuring human PAH lung samples is rare. METHODS: We leveraged transcriptomic profiling and deep phenotyping of the largest multicenter PAH lung biobank to date (96 disease and 52 control) by integration with clinicopathologic data, genome-wide association studies, Bayesian regulatory networks, single-cell transcriptomics, and pharmacotranscriptomics. RESULTS: We identified 2 potentially protective gene network modules associated with vascular cells, and we validated ASPN , coding for asporin, as a key hub gene that is upregulated as a compensatory response to counteract PAH. We found that asporin is upregulated in lungs and plasma of multiple independent PAH cohorts and correlates with reduced PAH severity. We show that asporin inhibits proliferation and transforming growth factor–β/phosphorylated SMAD2/3 signaling in pulmonary artery smooth muscle cells from PAH lungs. We demonstrate in Sugen-hypoxia rats that ASPN knockdown exacerbated PAH and recombinant asporin attenuated PAH. CONCLUSIONS: Our integrative systems biology approach to dissect the PAH lung transcriptome uncovered asporin as a novel protective target with therapeutic potential in PAH.

Purpose: To develop healthcare professionals as clinical leaders in academic medicine and learning health system; and uncover organizational barriers, as well as pathways and practices to facilitate career growth and professional fulfillment. Methods: The Department of Medicine strategic plan efforts prompted the development of a business of medicine program informed by a needs assessment and realignment between academic departments and the healthcare system. The business of medicine leadership program launched in 2017. This descriptive case study presents its 5th year evaluation. Competencies were included from the Physician MBA program and from specific departmental needs and goals. Results: The program hosted a total of 102 clinical faculty. We had a 37% response rate of those retained at Indiana University School of Medicine. Overall, responses conveyed a positive experience in the course. Over 80% of participants felt that they gained skills in professional reflection, professional socialization, goal orientation, critical thinking, and commitment to profession. Financial literacy was overwhelmingly the skill that was reported to be the most valuable. Finance and accounting were mentioned as the most difficult concepts to understand. Familiar concepts included communication, LEAN, and wellness related topics. One hundred percent of participants said they are utilizing the skills gained in this program in their current role and that they would recommend the course to others. Conclusion: Business of medicine courses are more common now with programs describing elements informed by health system operations. However, few programs incorporate aspects of wellness, equity, diversity, inclusion, and health equity. Our program makes the case for multiple ways to develop inclusive leaders through a focused five-month program. It also recognizes that to really impact the learning health system, health professionals need leadership development and leaders suited to work alongside career administrators, all aiming towards a common goal of equitable patient-centered care. Keywords: business of medicine, professional development, business competencies, health equity, leadership