Abstract Background Intimal hyperplasia (IH) remains a major limitation in the long-term success of any type of revascularization. IH is due to vascular smooth muscle cell (VSMC) dedifferentiation, proliferation and migration. The gasotransmitter Hydrogen Sulfide (H 2 S) inhibits IH in pre-clinical models. However, there is currently no clinically approved H 2 S donor. Here we used sodium thiosulfate (STS), a clinically-approved source of sulfur, to limit IH. Methods Hypercholesterolemic LDLR deleted (LDLR -/- ), WT or CSE -/- male mice randomly treated with 4g/L STS in the water bottle were submitted to focal carotid artery stenosis to induce IH. Human vein segments were maintained in culture for 7 days to induce IH. Further in vitro studies were conducted in primary human vascular smooth muscle cell (VSMC). Findings STS inhibited IH in mice and in human vein segments. STS inhibited cell proliferation in the carotid artery wall and in human vein segments. STS increased polysulfides in vivo and protein persulfidation in vitro , which correlated with microtubule depolymerization, cell cycle arrest and reduced VSMC migration and proliferation. Interpretation STS, a drug used for the treatment of cyanide poisoning and calciphylaxis, protects against IH in a mouse model of arterial restenosis and in human vein segments. STS acts as an H 2 S donor to limit VSMC migration and proliferation via microtubule depolymerization. Funding This work was supported by the Swiss National Science Foundation (grant FN-310030_176158 to FA and SD and PZ00P3-185927 to AL); the Novartis Foundation to FA; and the Union des Sociétés Suisses des Maladies Vasculaires to SD. Graphical Abstract Research in context Evidence before this study Intimal hyperplasia (IH) is a complex process leading to vessel restenosis, a major complication following cardiovascular surgeries and angioplasties. Therapies to limit IH are currently limited. Pre-clinical studies suggest that hydrogen sulfide (H 2 S), an endogenous gasotransmitter, limits restenosis. However, despite these potent cardiovascular benefits in pre-clinical studies, H 2 S-based therapeutics are not available yet. Sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) is an FDA-approved drug used for the treatment of cyanide poisoning and calciphylaxis, a rare condition of vascular calcification affecting patients with end-stage renal disease. Evidence suggest that thiosulfate may generate H 2 S in vivo in pre-clinical studies. Added value of this study Here, we demonstrate that STS inhibit IH in a surgical mouse model of IH and in an ex vivo model of IH in human vein culture. We further found that STS increases circulating polysulfide levels in vivo and inhibits IH via decreased cell proliferation via disruption of the normal cell’s cytoskeleton. Finally, using CSE knockout mice, the main enzyme responsible for H 2 S production in the vasculature, we found that STS rescue these mice from accelerated IF formation. Implications of all the available evidence These findings suggest that STS holds strong translational potentials to limit IH following vascular surgeries and should be investigated further.

Abstract Objectives Hypertension is a major risk factor for intimal hyperplasia (IH) and restenosis following vascular and endovascular interventions. Pre-clinical studies suggest that hydrogen sulfide (H 2 S), an endogenous gasotransmitter, limits restenosis. While there is no clinically available pure H 2 S releasing compound, the sulfhydryl-containing angiotensin-converting enzyme inhibitor Zofenopril is a source of H 2 S. Here, we hypothesized that Zofenopril, due to H 2 S release, would be superior to other non-sulfhydryl containing angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEi), in reducing intimal hyperplasia. Materials Spontaneously hypertensive male Cx40 deleted mice (Cx40 −/− ) or WT littermates were randomly treated with Enalapril 20 mg (Mepha Pharma) or Zofenopril 30 mg (Mylan SA). Discarded human vein segments and primary human smooth muscle cells (SMC) were treated with the active compound Enalaprilat or Zofenoprilat. Methods IH was evaluated in mice 28 days after focal carotid artery stenosis surgery and in human vein segments cultured for 7 days ex vivo . Human primary smooth muscle cell (SMC) proliferation and migration were studied in vitro . Results Compared to control animals (intima/media thickness=2.3±0.33), Enalapril reduced IH in Cx40 −/− hypertensive mice by 30% (1.7±0.35; p=0.037), while Zofenopril abrogated IH (0.4±0.16; p<.0015 vs. Ctrl and p>0.99 vs. sham-operated Cx40 −/− mice). In WT normotensive mice, enalapril had no effect (0.9665±0.2 in control vs 1.140±0.27; p>.99), while Zofenopril also abrogated IH (0.1623±0.07, p<.008 vs. Ctrl and p>0.99 vs. sham-operated WT mice). Zofenoprilat, but not Enalaprilat, also prevented intimal hyperplasia in human veins segments ex vivo . The effect of Zofenopril on carotid and SMC correlated with reduced SMC proliferation and migration. Zofenoprilat inhibited the MAPK and mTOR pathways in SMC and human vein segments. Conclusion Zofenopril provides extra beneficial effects compared to non-sulfhydryl ACEi to reduce SMC proliferation and restenosis, even in normotensive animals. These findings may hold broad clinical implications for patients suffering from vascular occlusive diseases and hypertension. Graphical Abstract What this paper adds The current strategies to reduce intimal hyperplasia (IH) principally rely on local drug delivery, in endovascular approach. The oral angiotensin converting enzyme inhibitor (ACEi) Zofenopril has additional effects compared to other non-sulfyhydrated ACEi to prevent intimal hyperplasia and restenosis. Given the number of patients treated with ACEi worldwide, these findings call for further prospective clinical trials to test the benefits of sulfhydrated ACEi over classic ACEi for the prevention of restenosis in hypertensive patients.

Introduction The prevalence of abdominal aortic aneurysm (AAA) is constantly progressing with the aging of the global population. AAA rupture has a devastating 80% mortality rate and there is no treatment to slow-down AAA progression. Hydrogen sulfide (H2S) is a ubiquitous redox-modifying gasotransmitter produced in the cardiovascular system via the reverse trans-sulfuration pathway by cystathionine γ-lyase (CSE). H2S has protective properties on the cardiovascular system, including anti-inflammatory and antioxidant effects. Here, we hypothesized that sodium thiosulfate (STS), a clinically relevant source of H2S, would limit AAA growth. Methods 8-12 weeks old male WT or Cse-/- mice on a C57BL/6J genetic background were submitted to a model of AAA by topical elastase application on the abdominal aorta and β-aminopropionitrile fumarate treatment in the drinking water for 2 weeks post-op. Sodium thiosulfate (STS) was given via the drinking water post-op until aorta collection. In vitro experiments were conducted to assess the effect of STS and pro-inflammatory cytokines interleukin-1 β and 6 and tumor necrosis factor α on primary human vascular smooth muscle cell (VSMC). Results Surprisingly, STS increased elastin degradation, AAA size and rupture, despite reducing infiltration of macrophages, antigen-presenting cells and lymphocytes in WT mice. Conversely, Cse-/- mice with impaired H2S production developed smaller AAA than WT mice despite increased infiltration of immune cells. STS reduced VSMC coverage, possibly lowered VSMC proliferation, and promoted VSMC loss and extracellular matrix (ECM) breakdown. In vitro, STS aggravated pro-inflammatory cytokine-induced VSMCs apoptosis. Conclusion STS has a paradoxical effect on AAA growth, reducing inflammation while simultaneously impeding favorable vascular remodeling, resulting in bigger AAA in a model of periadventitial elastase. This study identifies a negative effect of H2S on VSMC in this environment, highlighting the complex role of H2S in AAA progression. The deleterious effect of STS on AAA progression is significant, especially given the growing use of STS in clinical settings for various indications.