Abstract Blood vasculature represents a complex network of vessels with varying lengths and diameters that are precisely organized in space to allow proper tissue function. Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) is very useful to generate tomograms of tissue vasculature with high spatial accuracy. Yet, quantitative LSFM analysis is still cumbersome and available methods are restricted to single organs and advanced computing hardware. Here, we introduce VesselExpress, an automated software that reliably analyzes six characteristic vascular network parameters including vessel diameter in LSFM data on average computing hardware. VesselExpress is ~100 times faster than other existing vessel analysis tools, requires no user interaction, integrates batch processing, and parallelization. Employing an innovative dual Frangi filter approach we show that obesity induces a large-scale modulation of brain vasculature in mice and that seven other major organs differ strongly in their 3D vascular makeup. Hence, VesselExpress transforms LSFM from an observational to an analytical working tool.

Evaluation of microvascular networks was impeded until recently by the need of histological tissue sectioning, which precluded 3D analyses. Using light-sheet microscopy, we investigated microvascular network characteristics in the peri-infarct cortex of mice 3–56 days after transient middle cerebral artery occlusion. In animal subgroups, the sphingosine-1-phosphate analog FTY720 (Fingolimod) was administered starting 24 hours post-ischemia. Light-sheet microscopy revealed a striking pattern of microvascular changes in the peri-infarct cortex, that is, a loss of microvessels, which was most prominent after 7 days and followed by the reappearance of microvessels over 56 days which revealed an increased branching point density and shortened branches. Using a novel AI-based image analysis algorithm we found that the length density of microvessels expressing the arterial specification marker α-smooth muscle actin markedly increased in the peri-infarct cortex already at 7 days post-ischemia. The length and branch density of small microvessels, but not of intermediate or large microvessels increased above pre-ischemic levels within 14–56 days. FTY720 increased the length and branch density of small microvessels. This study demonstrates long-term alterations of microvascular architecture post-ischemia indicative of increased collateralization most notably of small microvessels. Light-sheet microscopy will greatly advance the assessment of microvascular responses to restorative stroke therapies.

Summary Lymphocyte contraction (LC) in central immune organs is a concomitant of sterile tissue injury, for example after stroke. Intestinal Peyer’s patches (PP) harbor large numbers of B cells, but how sterile tissue injury leads to LC in PP has not been explored. We observed rapid and macroscopically evident shrinkage of PP after stroke and myocardial infarction. Light-sheet fluorescence microscopy and flow cytometry revealed a strong reduction in the number of PP-resident B cells. Mechanistically, tissue injury triggered the activation of neutrophils that released B cell-toxic neutrophil extracellular traps (NETs) decorated with citrullinated histone-H3. Antibody-mediated or genetically induced neutrophil-loss, NETs-degradation or blockade of their generation completely reversed B cell loss and preserved the tissue architecture of PP. We also found NET-like elements in human post-stroke plasma. Hence, we propose that targeting NET-generation or -function counteracts post-injury B cell contraction in PP and thereby maintains immune homeostasis at mucosal barriers. In brief High numbers of B cells reside in the intestinal Peyer’s patches. Tuz et al. revealed that in response to sterile tissue injury, activated neutrophils release histone-decorated DNA into the circulation which induces B cell death. The loss of B cells results in the shrinkage of Peyer’s patches and reduced amounts of secretory IgA. Highlights Stroke and myocardial infarction induce the melting of Peyer’s patch Light-sheet microscopy and cytometry revealed B cell loss in Peyer’s patch Post-injury activated neutrophils release NETs and trigger B cell death Inhibition of NETs rescues B cell loss and degeneration of Peyer’s patch

Abstract Functional inhibitors of acid sphingomyelinase are clinically used as anti-depressants since ∼60 years. Here, we show that acid sphingomyelinase inhibition by the antidepressants amitriptyline, fluoxetine and desipramine protects from ischemia/reperfusion and elicits a profound brain remodeling response with increased angiogenesis, improved blood-brain barrier integrity, reduced brain leukocyte infiltration and increased neuronal survival. Angiogenesis is promoted by small extracellular vesicles with bona fide characteristics of exosomes, which are released from endothelial cells and which constitute an elegant target for the amplification of stroke recovery.

Sphingolipids comprise a class of lipids, which are composed of a sphingoid base backbone and are essential structural components of cell membranes. Beyond their role in maintaining cellular integrity, several sphingolipids are pivotally involved in signaling pathways controlling cell proliferation, differentiation, and death. The brain exhibits a particularly high concentration of sphingolipids and dysregulation of the sphingolipid metabolism due to ischemic injury is implicated in consecutive pathological events. Experimental stroke studies revealed that the stress sphingolipid ceramide accumulates in the ischemic brain post-stroke. Specifically, counteracting ceramide accumulation protects against ischemic damage and promotes brain remodeling, which translates into improved behavioral outcome. Sphingomyelin substantially influences cell membrane fluidity and thereby controls the release of extracellular vesicles, which are important vehicles in cellular communication. By modulating sphingomyelin content, these vesicles were shown to contribute to behavioral recovery in experimental stroke studies. Another important sphingolipid that influences stroke pathology is sphingosine-1-phosphate, which has been attributed a pro-angiogenic function, that is presumably mediated by its effect on endothelial function and/or immune cell trafficking. In experimental and clinical studies, sphingosine-1-phosphate receptor modulators allowed to modify clinically significant stroke recovery. Due to their pivotal roles in cell signaling, pharmacological compounds modulating sphingolipids, their enzymes or receptors hold promise as therapeutics in human stroke patients.