Cardiomyocyte proliferation stops at birth when the heart is no longer exposed to maternal blood and, likewise, to regulatory T cells (Tregs) that are expanded to promote maternal tolerance towards the fetus. Here, we report a role of Tregs in promoting cardiomyocyte proliferation. Treg-conditioned medium promotes cardiomyocyte proliferation, similar to the serum from pregnant animals. Proliferative cardiomyocytes are detected in the heart of pregnant mothers, and Treg depletion during pregnancy decreases both maternal and fetal cardiomyocyte proliferation. Treg depletion after myocardial infarction results in depressed cardiac function, massive inflammation, and scarce collagen deposition. In contrast, Treg injection reduces infarct size, preserves contractility, and increases the number of proliferating cardiomyocytes. The overexpression of six factors secreted by Tregs (Cst7, Tnfsf11, Il33, Fgl2, Matn2, and Igf2) reproduces the therapeutic effect. In conclusion, Tregs promote fetal and maternal cardiomyocyte proliferation in a paracrine manner and improve the outcome of myocardial infarction.

ABSTRACT Terminally differentiated cardiomyocytes exhibit hypertrophy as a default response to injury by translating biomechanical stress into a complex network of intracellular signaling events. The molecular intricacies how calcium-dependent signaling engage molecular circuits and epigenetic modifications to activate deleterious gene programs remain enigmatic. Here we report on the re-activation of the evolutionarily conserved lncRNA “ Bigheart ”, which is repressed in the postnatal myocardium and quickly re-activated in a calcineurin-NFAT-dependent fashion in the diseased myocardium in man and mouse. In line, AAV9-mediated overexpression of lncRNA Bigheart in otherwise healthy primary cardiomyocytes or mouse hearts suffices to drive maladapative hypertrophy. Conversely, mice receiving a “Gapmer” antisense oligonucleotide designed to specifically silence endogenous lncRNA Bigheart display resistance to biomechanical stress-induced myocardial remodeling, indicating its requirement in left ventricular hypertrophy. Mechanistically, lncRNA Bigheart recruits the RNA binding proteins hnRNP-F1 and HMGB1 to modulate the local chromatin environment and trans -activate Bigheart target genes including Rcan1 to stimulate calcineurin-NFAT coupling. Our observations confirm that human heart failure arises from specific susceptibilities in gene regulatory circuits that are amenable for therapeutic intervention using RNA-based therapeutics.

Myocardial regeneration is restricted to early postnatal life, when mammalian cardiomyocytes still retain the ability to proliferate. The molecular cues that induce cell cycle arrest of neonatal cardiomyocytes towards terminally differentiated adult heart muscle cells remain obscure. Here we report that the miR-106b∼25 cluster is higher expressed in the early postnatal myocardium and decreases in expression towards adulthood, especially under conditions of overload, and orchestrates the transition of cardiomyocyte hyperplasia towards cell cycle arrest and hypertrophy by virtue of its targetome. In line, gene delivery of miR-106b∼25 to the mouse heart provokes cardiomyocyte proliferation by targeting a network of negative cell cycle regulators including E2f5, Cdkn1c, Ccne1 and Wee1. Conversely, gene-targeted miR-106b∼25 null mice display spontaneous hypertrophic remodeling and exaggerated remodeling to overload by derepression of the prohypertrophic transcription factors Hand2 and Mef2d. Taking advantage of the regulatory function of miR-106b∼ 25 on cardiomyocyte hyperplasia and hypertrophy, viral gene delivery of miR-106b∼25 provokes nearly complete regeneration of the adult myocardium after ischemic injury. Our data demonstrate that exploitation of conserved molecular programs can enhance the regenerative capacity of the injured heart.