Disorders in pulmonary vascular integrity are a prominent feature in many lung diseases. Paracrine signaling is highly enriched in the lung and plays a crucial role in regulating vascular homeostasis. However, the specific local cell-cell crosstalk signals that maintain pulmonary microvascular stability in adult animals and humans remain largely unexplored. In this study, we employed single-cell RNA-sequencing (scRNAseq)-based computational pipelines to systematically profile ligand-receptor (L/R) interactions within the lung microvascular niche and identified vascular endothelial growth factor-D (VEGF-D) as a key local factor with previously unrecognized barrier-protective properties in models of acute lung injury. Our scRNAseq data revealed that, under physiological conditions, soluble L/R interactions between mesenchymal cells, in particular alveolar fibroblast, and microvascular endothelial cells are predominantly associated with pathways involved in maintaining vascular integrity as compared to all other cells. Upon treatment with top identified ligands, we found that VEGF-D significantly enhanced endothelial barrier function and conferred protection against inflammatory challenges induced by tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), and thrombin. This barrier-protective effect of VEGF-D was significantly attenuated by inhibition of VEGFR2, either through siRNA knockdown or pharmacological blockade using specific VEGFR2 inhibitors. Intravenous administration of recombinant VEGF-D in lipopolysaccharides (LPS)-induced acute lung injury models significantly reduced vascular permeability (7339 +/- 2510 (LPS) v.s. 5350 +/- 1821 (LPS + VEGF-D), p < 0.05), immune cell infiltration (0.791 +/- 0.199 x 106 WBC/mL (LPS) v.s. 0.540 +/- 0.190 x 106 WBC/mL (LPS + VEGF-D), p < 0.01), and pro-inflammatory markers TNF-α and IL-6 in the lung tissue. This effect was abolished in VEGFR2iECKO mice, confirming that VEGF-D mediates its effects via VEGFR2-dependent signaling. This study demonstrates an unexpected protective role for VEGF-D in promoting lung endothelial barrier integrity and suggests that paracrine signaling from the alveolar fibroblast niche contributes critically to lung capillary homeostasis.

Abstract CD8 + T cells play an important role in tumor immune surveillance and control. Better understanding of the regulation of their anti-tumor actions and improving their cytotoxic function and persistence will help advancing cancer immunotherapies. Here, we report the development of a step-wise CRISPR knockout (KO) screening strategy under the selection of TGF-β, a clinically relevant immunosuppressive pressure. The screen identifies Cul5 as a negative-feedback regulator of the core signaling pathways, differentiation, and persistence of CD8 + T cell. Cul5 KO in mouse CD8 + T cells significantly improves their tumor control ability in vitro and in vivo with significant proteomic alterations that generally enhance TCR and cytokine signaling, effector function, stemness, and survival of CD8 + T cell. Mechanistically, Cul5, whose protein content and active, neddylated form increase upon TCR-stimulation, interacts with SOCS-box-containing Pcmtd2 and negatively regulates TCR and IL2/STAT5 signaling by decreasing TCR and IL2 signaling molecules. Moreover, Cul5 KO in human CD8 + T cells phenocopies that in mouse CD8 + T cells. Furthermore, KO of CTLA4 that is markedly upregulated by Cul5 KO in mouse and human CD8 + cells further enhances anti-tumor effect of Cul5 KO, and a neddylation inhibitor enhances CD8 effector activities largely dependently of Cul5. These results together not only reveal a previously unknown negative-feedback regulatory mechanism for CD8 + T cells, but also have strong translational implications in cancer immunotherapy.

Abstract Polyunsaturated fatty acids (PUFAs), which cannot be synthesized by animals and must be supplied from the diet, have been strongly associated with human health. However, the mechanisms for their accretion and actions remain poorly understood. Here, we show that LDL receptor-related protein 5 (LRP5), but not its homolog LRP6, selectively transports unesterified PUFAs into a number of cell types. The LDLa ligand-binding repeats of LRP5 directly bind to PUFAs and are required for PUFA transport. LRP5 transports PUFAs via internalization to intracellular compartments including lysosomes, and n-3 PUFAs depends on this transport mechanism to inhibit mTORC1. This LRP5-mediated PUFA transport mechanism suppresses neutrophil extracellular trap formation in neutrophils and protects mice from myocardial injury during ischemia-reperfusion. Thus, this study reveals a previously unknown and biologically important mechanism for PUFA transport and mTORC1 regulation.

ABSTRACT Pulmonary inflammation compromises lung barrier function and underlies many lung diseases including acute lung injury and acute respiratory distress syndrome (ARDS). However, mechanisms by which lung cells respond to the damage caused by the inflammatory insults are not completely understood. Here we show that Fzd6-deficiency in Foxj1 + ciliated cells reduces pulmonary permeability, lipid peroxidation, and alveolar cell death accompanied with an increase in alveolar number in lungs insulted by LPS or a mouse coronavirus. Single-cell RNA sequencing of lung cells indicates that the lack of Fzd6, which is expressed in Foxj1 + cells, increases expression of the aldo-keto reductase Akr1b8 in Foxj1 + cells. Intratracheal administration of the Akr1b8 protein phenocopies Fzd6-deficient lung phenotypes. In addition, ferroptosis inhibitors also phenocopy Fzd6-deficient lung phenotypes and exert no further effects in Fzd6-deficient lungs. These results reveal an important mechanism for protection of alveolar cells from ferroptotic death during pulmonary inflammation by Foxj1 + ciliated cells via paracrine action of Akr1b8.

Retinopathy of prematurity (ROP) is a retinopathy caused by abnormal proliferation of blood vessels in premature infants. It can lead to retinal detachment and, in severe cases, blindness, rendering ROP a critical condition. Advances in neonatal medicine have improved survival rates of low birth weight and low gestational age infants. However, this progress has also led to a rise in incidence of ROP. Currently, premature birth, low birth weight and high postpartum oxygen levels are independent risk factors for ROP. Other factors include mode of delivery, multiple births, anemia, blood transfusion, maternal pregnancy factors, neonatal bronchopulmonary dysplasia, use of surfactants, arterial ductus arteriosus and necrotizing enterocolitis. Laboratory indicators in premature infants such as platelet count, levels of blood glucose, inflammatory cells, lipid and hemoglobin and blood transfusion may also be associated with ROP. However, the etiology and pathogenesis of ROP are not fully understood. A number of factors may influence the onset and progression of ROP, including decreased platelet counts, decreased hemoglobin levels, increased white blood cell counts, increased blood glucose levels, and disorders of lipid metabolism. The present study reviewed the effects of platelet count, hemoglobin, blood glucose, inflammatory cells and factors, blood lipids, and plasma metabolic pathways on ROP.