Endothelial dysfunction contributes to the vascular pathology in pulmonary arterial hypertension (PAH). Circulating levels of endothelial miR-150 are reduced in PAH and act as an independent predictor of patient survival. The role of endothelial miR-150 in vascular dysfunction in PAH is not well understood. Endothelium-targeted miR-150 delivery prevented the disease in Sugen/hypoxia mice, while endothelial knockdown of miR-150 had adverse effects. miR-150 target genes revealed significant associations with PAH pathways, including proliferation, inflammation and phospholipid signaling, with PTEN-like mitochondrial phosphatase (PTPMT1) most markedly altered. PTPMT1 reduced inflammation, apoptosis and improved mitochondrial function in human pulmonary endothelial cells and blood-derived endothelial colony forming cells (ECFCs) from idiopathic PAH. Beneficial effects of miR-150 in vitro and in vivo were linked with PTPMT1-dependent biosynthesis of mitochondrial phospholipid cardiolipin and reduced expression of pro-apoptotic, pro-inflammatory and pro-fibrotic genes, including c-MYB, NOTCH3, TGF-β and Col1a1. In conclusion, we are first to show that miR-150-PTPMT1-cardiolipin pathway attenuates pulmonary endothelial damage induced by vascular stresses and may be considered as a potential therapeutic strategy in PAH.

Flow-activated transcription factor Krüppel-like factor 2 (KLF2) signaling is compromised in pulmonary arterial hypertension (PAH). We aimed to identify KLF2-induced endothelium-protective exosomal microRNAs of potential therapeutic significance. Eight exosomal microRNAs elevated by KLF2 but reduced in PAH were transfected into human pulmonary artery endothelial cells. Of these, only miR-181a-5p and miR-324-5p had anti-apoptotic, anti-inflammatory and anti-proliferative effect on endothelial cells and reduced proliferation of vascular smooth muscle cells in vitro. RNA sequencing of miRNA-transfected HPAECs revealed reduced expression of multiple genes implicated in vascular remodelling, including ETS-1, NOTCH4, ACTA2, TNF-α, IL-1, MMP10, MAPK and NFATC2. KLF2, miR-181a-5p and miR-324-5p were reduced, while their target genes were elevated in blood-derived endothelial colony forming cells and lung tissues from idiopathic and heritable PAH patients with disabling KLF2 mutation and Sugen/hypoxia mice. Supplementation of miR-181a-5p and miR-324-5p or silencing of their target genes attenuated proliferative and angiogenic responses in endothelial cells from idiopathic PAH and prevented development of pulmonary hypertension in Sugen/hypoxia mice. This study highlights potential therapeutic role of KLF2-induced exosomal microRNAs in PAH.