Abstract Neutrophilic inflammation correlates with mortality in fibrotic interstitial lung disease (ILD) however, the underlying mechanisms remain unclear. We aimed to determine whether aberrant neutrophil activation is a feature of ILD and the relative role of hypoxia. We used lung biopsies and bronchoalveolar lavage (BAL) from ILD patients to investigate the extent of hypoxia and neutrophil activation in lungs of patients with ILD. We complemented these findings with ex vivo functional studies of neutrophils from healthy volunteers to determine the effects of hypoxia. We demonstrate for the first time HIF-1α staining in neutrophils and endothelial cells in ILD lung biopsies. Hypoxia enhanced both spontaneous and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)-induced neutrophil extracellular trap (NET) release (NETosis), neutrophil adhesion, and trans-endothelial migration. Hypoxia also increased neutrophil expression of the α M and α X integrin subunits. Interestingly, NETosis was induced by α M β 2 integrin activation and prevented by cation chelation. Finally, NETs were demonstrated in the BAL from ILD patients, and quantification showed significantly increased cell-free DNA content and MPO-citrullinated histone H3 complexes in ILD patients compared to non-ILD controls. Our work indicates that HIF-1α upregulation may augment neutrophil recruitment and activation within the lung interstitium through activation of β 2 integrins. Our results identify a novel HIF-1α-Integrin-NETosis axis for future exploration in therapeutic approaches to fibrotic ILD.

BACKGROUND: Atherosclerotic plaques form unevenly due to disturbed blood flow, causing localized endothelial cell (EC) dysfunction. Obesity exacerbates this process, but the underlying molecular mechanisms are unclear. The transcription factor EPAS1 (HIF2A) has regulatory roles in endothelium, but its involvement in atherosclerosis remains unexplored. This study investigates the potential interplay between EPAS1, obesity, and atherosclerosis. METHODS: Responses to shear stress were analyzed using cultured porcine aortic EC exposed to flow in vitro coupled with metabolic and molecular analyses and by en face immunostaining of murine aortic EC exposed to disturbed flow in vivo. Obesity and dyslipidemia were induced in mice via exposure to a high-fat diet or through Leptin gene deletion. The role of Epas1 in atherosclerosis was evaluated by inducible endothelial Epas1 deletion, followed by hypercholesterolemia induction (adeno-associated virus-PCSK9 [proprotein convertase subtilisin/kexin type 9]; high-fat diet). RESULTS: En face staining revealed EPAS1 enrichment at sites of disturbed blood flow that are prone to atherosclerosis initiation. Obese mice exhibited substantial reduction in endothelial EPAS1 expression. Sulforaphane, a compound with known atheroprotective effects, restored EPAS1 expression and concurrently reduced plasma triglyceride levels in obese mice. Consistently, triglyceride derivatives (free fatty acids) suppressed EPAS1 in cultured EC by upregulating the negative regulator PHD2. Clinical observations revealed that reduced serum EPAS1 correlated with increased endothelial PHD2 and PHD3 in obese individuals. Functionally, endothelial EPAS1 deletion increased lesion formation in hypercholesterolemic mice, indicating an atheroprotective function. Mechanistic insights revealed that EPAS1 protects arteries by maintaining endothelial proliferation by positively regulating the expression of the fatty acid-handling molecules CD36 and LIPG to increase fatty acid beta-oxidation. CONCLUSIONS: Endothelial EPAS1 attenuates atherosclerosis at sites of disturbed flow by maintaining EC proliferation via fatty acid uptake and metabolism. This endothelial repair pathway is inhibited in obesity, suggesting a novel triglyceride-PHD2 modulation pathway suppressing EPAS1 expression. These findings have implications for therapeutic strategies addressing vascular dysfunction in obesity.