Hereditary hemorrhagic telangiectasia (HHT) is a genetic vascular disorder arising from endothelial cell (EC) proliferation and hypervascularization, for which no cure exists. Because HHT is caused by loss-of-function mutations in BMP9-ALK1-Smad1/5/8 signaling, interventions aimed at activating this pathway are of therapeutic value. By screening FDA-approved drug libraries, we identified tacrolimus (FK-506) as a potent activator of Smad1/5/8 in BMP9-challenged reporter cells. In primary ECs, tacrolimus activated Smad1/5/8 to oppose the pro-angiogenic gene expression signature associated with ALK1 loss-of-function, by notably reducing Dll4 expression. In these cells, tacrolimus also inhibited Akt and p38 stimulation by VEGF. In the BMP9/10-immunodepleted postnatal retina, a mouse model of HHT vascular pathology, tacrolimus activated endothelial Smad1/5/8 and prevented the Dll4 overexpression and hypervascularization associated with this model. Finally, tacrolimus stimulated Smad1/5/8 in cells transfected with BMP9-unresponsive ALK1 HHT mutants and in HHT patient blood outgrowth ECs. We propose that tacrolimus repurposing has therapeutic potential in HHT.

Hereditary hemorrhagic telangiectasia (HHT) is a potentially life-threatening genetic vascular disorder caused by loss-of-function mutations in the genes encoding activin receptor-like kinase 1 (ALK1), endoglin, Smad4, and bone morphogenetic protein 9 (BMP9). Injections of mouse neonates with BMP9/10 blocking antibodies lead to HHT-like vascular defects in the postnatal retinal angiogenesis model. Mothers and newborns share the same immunity through the transfer of maternal antibodies during breastfeeding. Here, we investigated whether the transmammary delivery route could improve the ease and consistency of administering anti-BMP9/10 antibodies in the postnatal retinal angiogenesis model. We found that anti-BMP9/10 antibodies, when intraperitoneally injected into lactating dams, are efficiently transferred into the circulation of breastfed neonatal pups. Strikingly, pups receiving anti-BMP9/10 antibodies via breastfeeding displayed consistent and robust vascular pathology in the retina, which included hypervascularization and defects in arteriovenous specification, as well as the presence of multiple and massive arteriovenous malformations. Furthermore, RNA-Seq analyses of neonatal retinas identified an increase in the key pro-angiogenic factor, angiopoietin-2, as the most significant change in gene expression triggered by the transmammary delivery of anti-BMP9/10 antibodies. Transmammary-delivered BMP9/10 immunoblocking in the mouse neonatal retina is therefore a practical, noninvasive, reliable, and robust model of HHT vascular pathology.

Patients with endometriosis suffer with chronic pelvic pain and infertility, and from the lack of pharmacologic therapies that consistently halt disease progression. Differences in the endometrium of patients with endometriosis vs. unaffected controls are well-documented. Specifically, shed endometrial tissues (delivered to the pelvic cavity via retrograde menstruation) reveal that a subset of stromal cells exhibiting pro-inflammatory, pro-fibrotic, and pro-senescence-like phenotypes is enhanced in endometriosis patients compared to controls. Additionally, cultured biopsy-derived endometrial stromal cells from endometriosis patients exhibit impaired decidualization, a defined differentiation process required for human embryo implantation and pregnancy. Quercetin, a senolytic agent, shows therapeutic potential for pulmonary fibrosis, a disorder attributed to senescent pulmonary fibroblasts. In rodent models of endometriosis, quercetin shows promise, and quercetin improves decidualization in vitro. However, the exact mechanisms are not completely understood. Therefore, we investigated the effects of quercetin on menstrual effluent-derived endometrial stromal cells from endometriosis patients and unaffected controls to define the signaling pathways underlying quercetin's effects on endometrial stromal cells.

Hereditary hemorrhagic telangiectasia (HHT), a genetic bleeding disorder leading to systemic arteriovenous malformations (AVMs), is caused by loss-of-function mutations in the ALK1-ENG-Smad1/5/8 pathway. Evidence suggests that HHT pathogenesis strongly relies on overactivated PI3K-Akt-mTOR and VEGFR2 pathways in endothelial cells (ECs). In the BMP9/10-immunoblocked (BMP9/10ib) neonatal mouse model of HHT, we report here that the mTOR inhibitor, sirolimus, and the receptor tyrosine-kinase inhibitor, nintedanib, could synergistically fully block, but also reversed, retinal AVMs to avert retinal bleeding and anemia. Sirolimus plus nintedanib prevented vascular pathology in the oral mucosa, lungs, and liver of the BMP9/10ib mice, as well as significantly reduced gastrointestinal bleeding and anemia in inducible ALK1-deficient adult mice. Mechanistically, in vivo in BMP9/10ib mouse ECs, sirolimus and nintedanib blocked the overactivation of mTOR and VEGFR2, respectively. Furthermore, we found that sirolimus activated ALK2-mediated Smad1/5/8 signaling in primary ECs, including in HHT patient blood outgrowth ECs, and partially rescued Smad1/5/8 activity in vivo in BMP9/10ib mouse ECs. These data demonstrate that the combined correction of endothelial Smad1/5/8, mTOR, and VEGFR2 pathways opposes HHT pathogenesis. Repurposing of sirolimus plus nintedanib might provide therapeutic benefit in HHT patients.

Abstract Classical cadherins, including vascular endothelial (VE)-cadherin, are targeted by matrix metalloproteinases (MMPs) and γ-secretase during adherens junction (AJ) disassembly, a mechanism that might have relevance for endothelial cell (EC) integrity and vascular homeostasis. Here, we show that oxidative stress triggered by H 2 O 2 exposure induced efficient VE-cadherin proteolysis by MMPs and γ-secretase in human umbilical endothelial cells (HUVECs). The cytoplasmic domain of VE-cadherin produced by γ-secretase, VE-Cad/CTF2 - a fragment that has eluded identification so far - could readily be detected after H 2 O 2 treatment. VE-Cad/CTF2, released into the cytosol, was tightly regulated by proteasomal degradation and was sequentially produced from an ADAM10/17-generated C-terminal fragment, VE-Cad/CTF1. Interestingly, BMP9 and BMP10, two circulating ligands critically involved in vascular maintenance, significantly reduced VE-Cad/CTF2 levels during H 2 O 2 challenge, as well as mitigated H 2 O 2 -mediated actin cytoskeleton disassembly during VE-cadherin processing. Notably, BMP9/10 pretreatments efficiently reduced apoptosis induced by H 2 O 2 , favoring endothelial cell recovery. Thus, oxidative stress is a trigger of MMP- and γ-secretase-mediated endoproteolysis of VE-cadherin and AJ disassembly from the cytoskeleton in ECs, a mechanism that is negatively controlled by the EC quiescence factors, BMP9 and BMP10.

Chronic low-grade inflammation has been recognized as an underlying event linking obesity to cardiovascular disease (CVD). However, inflammatory alterations in individuals who are overweight remain understudied. To provide insight, we determined the levels of key circulating biomarkers of endotoxemia and inflammation, including lipopolysaccharide-binding protein (LBP), CRP, IL-6, leptin, and adiponectin in adult female subjects (n=40) who were lean or overweight and had high cholesterol and/or high blood pressure - two important conventional risk factors for CVD. Plasma levels of LBP were significantly higher in the overweight group compared with the lean group (P=0.005). The levels of CRP were also significantly higher in overweight subjects (P=0.01), as were IL-6 (P=0.02) and leptin (P=0.002), pro-inflammatory mediators associated with cardiovascular risk. Levels of adiponectin, an adipokine with anti-inflammatory and anti-atherogenic functions, were significantly lower in the overweight group (P=0.002). The leptin/adiponectin ratio, a preferential atherogenic marker was significantly increased in women who are overweight (P=0.02). LBP, CRP, leptin, and adiponectin levels significantly correlated with BMI, but not with age and there was a significant correlation between LBP and IL-6 levels. These results reveal the presence of subclinical endotoxemia and a pro-inflammatory state in overweight women and are of interest for further studies with the goal for improved understanding of cardiovascular health risks in women.