Significance Atherosclerotic plaques tend to develop preferentially in areas of the vasculature exposed to low and disturbed shear stress (SS), but the mechanisms are not fully understood. In this study, we demonstrate that inefficient autophagy contributes to the development of atherosclerotic plaques in low-SS areas. Defective endothelial autophagy not only curbs endothelial alignment with the direction of blood flow, but also promotes an inflammatory, apoptotic, and senescent phenotype. Furthermore, genetic inactivation of endothelial autophagy in a murine model of atherosclerosis increases plaque burden exclusively in high-SS areas that are normally resistant to atherosclerotic plaque development. Altogether, these findings underline the role of endothelial autophagic flux activation by SS as an atheroprotective mechanism.

Susceptibility to metabolic syndrome (MetS) is dependent on genetics, environment, and gene-by-environment interactions, rendering the study of underlying mechanisms challenging. The majority of experiments in model organisms do not incorporate genetic variation and lack specific evaluation criteria for MetS. Here, we derived a continuous metric, the metabolic health score (MHS), based on standard clinical parameters and defined its molecular signatures in the liver and circulation. In human UK Biobank, the MHS associated with MetS status and was predictive of future disease incidence, even in individuals without MetS. Using quantitative trait locus analyses in mice, we found two MHS-associated genetic loci and replicated them in unrelated mouse populations. Through a prioritization scheme in mice and human genetic data, we identified TNKS and MCPH1 as candidates mediating differences in the MHS. Our findings provide insights into the molecular mechanisms sustaining metabolic health across species and uncover likely regulators. A record of this paper's transparent peer review process is included in the supplemental information.

Abstract Inflammatory gut disorders, including inflammatory bowel disease (IBD), can be impacted by dietary, environmental and genetic factors. While the incidence of IBD is increasing worldwide, we still lack a complete understanding of the gene-by-environment interactions underlying inflammation and IBD. Here, we profiled the colon transcriptome of 52 BXD mouse strains fed with a chow or high-fat diet (HFD) and identified a subset of BXD strains that exhibit an IBD-like transcriptome signature on HFD, indicating that an interplay of genetics and diet can significantly affect intestinal inflammation. Using gene co-expression analyses, we identified modules that are enriched for IBD-dysregulated genes and found that these IBD-related modules share cis -regulatory elements that are responsive to the STAT2, SMAD3, and REL transcription factors. We used module quantitative trait locus (ModQTL) analyses to identify genetic loci associated with the expression of these modules. Through a prioritization scheme involving systems genetics in the mouse and integration with external human datasets, we identified Muc4 and Epha6 as the top candidates mediating differences in HFD-driven intestinal inflammation. This work provides insights into the contribution of genetics and diet to IBD risk and identifies two candidate genes, MUC4 and EPHA6 , that may mediate IBD susceptibility in humans.

Abstract Progressive fibrogenesis in chronic liver injury is often associated with cancer development. Beta-arrestin-2 (ARRB2) is a regulator of the profibrotic Angiotensin II type 1 receptor (AGTR1). The role of ARRB2 in liver fibrosis and in the transition from fibrosis to cancer is not fully understood and was investigated in this study. This study demonstrates that upregulation of the retinoic acid receptor responder 1 (RARRES1) in HSC mediated by ARRB2 leads to fibrosis. This process is driven by exosomal ARRB2 transfer to HSC, major fibrosis contributors, from injured hepatocytes, which highly express ARRB2. By contrast, downregulation of RARRES1 in hepatocytes induces malignant transformation and hepatocellular carcinoma (HCC) development. Consequently, Arrb2-deficient mice show higher number and size of liver tumors than wild-type mice in a hepatocellular carcinoma model with fibrosis. The identified relationship between ARRB2 and RARRES1 was observed in at least two species, including human cells and tissues in fibrosis and HCC and has a predictive value for survival in cancer patients. This study describes the discovery of a novel molecular pathway mediating the transition from fibrosis to cancer offering potential diagnostics and therapeutics.