Recent applications of computational fluid dynamics (CFD) applied to the cardiovascular system have demonstrated its power in investigating the impact of hemodynamics on disease initiation, progression, and treatment outcomes. Flow metrics such as pressure distributions, wall shear stresses (WSS), and blood velocity profiles can be quantified to provide insight into observed pathologies, assist with surgical planning, or even predict disease progression. While numerous studies have performed simulations on clinical human patient data, it often lacks prediagnosis information and can be subject to large intersubject variability, limiting the generalizability of findings. Thus, animal models are often used to identify and manipulate specific factors contributing to vascular disease because they provide a more controlled environment. In this review, we explore the use of CFD in animal models in recent studies to investigate the initiating mechanisms, progression, and intervention effects of various vascular diseases. The first section provides a brief overview of the CFD theory and tools that are commonly used to study blood flow. The following sections are separated by anatomical region, with the abdominal, thoracic, and cerebral areas specifically highlighted. We discuss the associated benefits and obstacles to performing CFD modeling in each location. Finally, we highlight animal CFD studies focusing on common surgical treatments, including arteriovenous fistulas (AVF) and pulmonary artery grafts. The studies included in this review demonstrate the value of combining CFD with animal imaging and should encourage further research to optimize and expand upon these techniques for the study of vascular disease.

Abstract Estrogen agonist raloxifene is an FDA-approved treatment for osteoporosis in postmenopausal women that may also be a promising prophylactic for painful intervertebral disc (IVD) degeneration. Here, we hypothesized that raloxifene would augment IVD structure and reduce neurokinin-1 (substance P) in young and old mice by stimulating estrogen signaling. 2.5 month (male and female) and 22.5 month (female) C57Bl/6J mice were subcutaneously injected with raloxifene hydrochloride (5x/week, 6week, n=7-9/grp). Next, to determine the impact of estrogen-deficiency to IVD structure and substance P, female mice were ovariectomized (OVX) at 4mo and tissues from OVX and sham-operated mice were harvested at 6mo (n=5-6/grp). First, compared to male IVD, female IVD expressed less col2 and osterix transcription, early markers of IVD degeneration. Irrespective of sex, raloxifene increased the transcriptional expression for extracellular matrix anabolism, proliferation, notochordal cells (vs chondrocyte-like cells) and estrogen signaling in young IVD. Next, we determined that biological sex and aging each induced structural features of lumbar IVD degeneration. Therapeutically, injection of raloxifene countered these features by increasing IVD height in young mice, preventing mild sex-related IVD degeneration in young female mice and partially reversing age-related IVD degeneration in old female mice. Further, estrogen agonist raloxifene upregulated er-α protein and downregulated substance P protein in young and old IVD. By contrast, estrogen-deficiency by OVX increased IVD degeneration and substance P protein in IVD cells. Similarly, substance P protein in vertebral osteocytes was upregulated in females relative to males and by estrogen-deficiency and downregulated by raloxifene. Overall, raloxifene augmented IVD structure and reduced substance P expression in young and old female murine IVD, whereas estrogen-deficiency increased substance P in the spine. These data suggest that raloxifene may potentially relieve painful IVD degeneration in postmenopausal women induced by biological sex, estrogen-deficiency and advanced age. Abstract Figure Graphical Abstract Injection of raloxifene promotes IVD health by engaging estrogen and Wnt signaling to promote cell proliferation and IVD structure. Differential estrogen signaling by raloxifene and ovariectomy regulated nerve signaling protein substance P in the spine. Raloxifene may also bind water to collagen to promote hydration. Acan: aggrecan, AF: annulus fibrosus, NC: notochordal cell, NP: nucleus pulposus

Environmental mechanical cues are critical to guide cell fate. Forces transmit to the nucleus through the Linker of Nucleo- and Cytoskeleton (LINC) complex and are thought to influence the organization of chromatin that is related to cell differentiation; however, the underlying mechanisms are unclear. Here, we investigated chromatin reorganization during murine cardiac development and found that cardiomyocytes establish a distinct architecture characterized by relocation of H3K9me3-modified chromatin from the nuclear interior to the periphery and co-localization to myofibrils. This effect was abrogated in stiff environments that inhibited cardiomyocyte contractility, or after LINC complex disruption, and resulted in the relocation of H3K27me3-modified chromatin instead. By generating high-resolution intra-nuclear strain maps during cardiomyocyte contraction, we discovered that the reorganization of H3K9me3-marked chromatin is influenced by tensile, but not compressive, nuclear strains. Our findings highlight a new role for nuclear mechanosensation in guiding cell fate through chromatin reorganization in response to environmental cues.