Rationale: Hypertension is a major risk factor for cerebral small vessel disease, the most prevalent cause of vascular cognitive impairment. As we have shown, hypertension induced by a prolonged Ang II infusion is associated with increased permeability of the blood-brain barrier (BBB) and chronic activation of microglia. In this study we therefore aim to determine the contribution of microglia to hypertension-induced cognitive impairment in an experimental hypertension model by a pharmacological depletion approach. Methods: For this study, adult Cx3Cr1gfp/wtxThy1yfp/0 reporter mice were infused for 12 weeks with Angiotensin II or saline and subgroups were treated with PLX5622, a highly selective CSF-1R inhibitor. Systolic blood pressure (SBP) was measured via tail-cuff. Short- and long-term spatial memory were assessed during an Object Location task and a Morris Water Maze task (MWM). At the end of the study, microglia depletion efficacy and BBB leakages were assessed using flow cytometry and immunohistochemistry. Results: SBP, heart weight and carotid pulsatility were increased by Ang II and were not affected by PLX5622. Short-term memory was significantly impaired in Ang II hypertensive mice, but not in Ang II mice treated with PLX5622. Histological and flow cytometry analyses revealed almost complete ablation of microglia upon CSF1R inhibition, while brain resident perivascular macrophages, were reduced by 60%. Number and size of BBB leakages were increased in Ang II hypertensive mice, but not altered by PLX5622 treatment. Conclusion: Our results show that depletion of microglia, and less so PVMs, by CSF1R inhibition prevents short-term memory impairment in Ang II induced hypertensive mice. This novel finding supports the critical role of brain immune cells, and most in particular microglia, in the pathogenesis of hypertension-related cognitive impairment.

BACKGROUND: White matter hyperintensities (WMHs) are established structural imaging markers of cerebral small vessel disease. The pathophysiologic condition of brain tissue varies over the core, the vicinity, and the subtypes of WMH and cannot be interpreted from conventional magnetic resonance imaging. We aim to improve our pathophysiologic understanding of WMHs and the adjacently injured normal-appearing white matter in terms of microstructural and microvascular alterations using quantitative magnetic resonance imaging in patients with sporadic and genetic cerebral small vessel disease. METHODS: Structural T 2 -weighted imaging, multishell diffusion imaging, and dynamic contrast–enhanced magnetic resonance imaging were performed at 3T in 44 participants with sporadic cerebral small vessel disease and 32 participants with monogenic cerebral small vessel disease (cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy; 59±12 years, 41 males) between June 2017 and May 2020 as part of the prospective, multicenter (Edinburgh, the United Kingdom; Maastricht, the Netherlands; and Munich, Germany), observational INVESTIGATE-SVDs study (Imaging Neurovascular, Endothelial and Structural Integrity in Preparation to Treat Small Vessel Diseases). The mean diffusivity, free water content, and perfusion (all derived from multishell diffusion imaging), as well as the blood-brain barrier leakage and plasma volume fraction (derived from dynamic contrast–enhanced magnetic resonance imaging), were compared between deep and periventricular WMH types using paired t tests. Additional spatial analyses were performed inside and outside the WMH types to determine the internal heterogeneity and the extent of the penumbras, that is, adjacent white matter at risk for conversion to WMH. RESULTS: Periventricular WMH had higher mean diffusivity, higher free water content, and more plasma volume compared with deep WMH ( P <0.001, P =0.01, and P <0.001, respectively). No differences were observed in perfusion ( P =0.94) and blood-brain barrier leakage ( P =0.65) between periventricular and deep WMHs. The spatial analyses inside WMH and the adjacent white matter revealed a gradual gradient in white matter microstructure, free water content, perfusion, and plasma volume but not in blood-brain barrier leakage. CONCLUSIONS: We showed different pathophysiological heterogeneity of the 2 WMH types. Periventricular WMHs display more severe damage and fluid accumulation compared with deep WMH, whereas deep WMHs reflect stronger hypoperfusion in the lesion’s core. REGISTRATION: URL: https://www.isrctn.com ; Unique identifier: ISRCTN10514229.