Fibroblasts regulate tissue homeostasis, coordinate inflammatory responses, and mediate tissue damage. In rheumatoid arthritis (RA), synovial fibroblasts maintain chronic inflammation which leads to joint destruction. Little is known about fibroblast heterogeneity or if aberrations in fibroblast subsets relate to pathology. Here, we show functional and transcriptional differences between fibroblast subsets from human synovial tissues using bulk transcriptomics of targeted subpopulations and single-cell transcriptomics. We identify seven fibroblast subsets with distinct surface protein phenotypes, and collapse them into three subsets by integrating transcriptomic data. One fibroblast subset, characterized by the expression of proteins podoplanin, THY1 membrane glycoprotein and cadherin-11, but lacking CD34, is threefold expanded in patients with RA relative to patients with osteoarthritis. These fibroblasts localize to the perivascular zone in inflamed synovium, secrete proinflammatory cytokines, are proliferative, and have an in vitro phenotype characteristic of invasive cells. Our strategy may be used as a template to identify pathogenic stromal cellular subsets in other complex diseases.

The Immunological Genome Project aims to build a comprehensive database of gene-expression and gene-regulatory networks in the mouse immune system. Here Turley and colleagues analyze the transcriptomes of lymph-node stromal cells under steady-state and inflammatory conditions. Lymph node stromal cells (LNSCs) closely regulate immunity and self-tolerance, yet key aspects of their biology remain poorly elucidated. Here, comparative transcriptomic analyses of mouse LNSC subsets demonstrated the expression of important immune mediators, growth factors and previously unknown structural components. Pairwise analyses of ligands and cognate receptors across hematopoietic and stromal subsets suggested a complex web of crosstalk. Fibroblastic reticular cells (FRCs) showed enrichment for higher expression of genes relevant to cytokine signaling, relative to their expression in skin and thymic fibroblasts. LNSCs from inflamed lymph nodes upregulated expression of genes encoding chemokines and molecules involved in the acute-phase response and the antigen-processing and antigen-presentation machinery. Poorly studied podoplanin (gp38)-negative CD31− LNSCs showed similarities to FRCs but lacked expression of interleukin 7 (IL-7) and were identified as myofibroblastic pericytes that expressed integrin α7. Together our data comprehensively describe the transcriptional characteristics of LNSC subsets.

Fibroblasts mediate normal tissue matrix remodeling, but they can cause fibrosis or tissue destruction following chronic inflammation. In rheumatoid arthritis (RA), synovial fibroblasts expand, degrade cartilage, and drive joint inflammation. Little is known about fibroblast heterogeneity or if aberrations in fibroblast subsets relate to disease pathology. Here, we used an integrative strategy, including bulk transcriptomics on targeted subpopulations and unbiased single-cell transcriptomics, to analyze fibroblasts from synovial tissues. We identify 7 phenotypic fibroblast subsets with distinct surface protein phenotypes, and these collapsed into 3 subsets based on transcriptomics data. One subset expressing PDPN, THY1, but lacking CD34 was 3-fold expanded in RA relative to osteoarthritis (P=0.007); most of these cells expressed CDH11. The subsets were found to differ in expression of cytokines and matrix metalloproteinases, localization in synovial microanatomy, and in response to TNF. Our approach provides a template to identify pathogenic stromal cellular subsets in complex diseases.

Summary: Symptomatic neuroma represents a debilitating complication after major limb amputation. The regenerative peripheral nerve interface (RPNI) has emerged as a reproducible and practical surgery aimed at mitigating the formation of painful neuroma. Although previous animal studies revealed axonal sprouting, elongation, and synaptogenesis of proximal nerve stump within the muscle graft in RPNI, there is a lack of reports confirming these physiological reactions at the histopathological level in human samples. This report presents a case of below-knee amputation with RPNI due to foot gangrene resulting from polyarteritis nodosa. Subsequently, an above-knee amputation was necessitated due to the exacerbation of polyarteritis nodosa, providing the opportunity for histopathological examination of the RPNI site. The examination revealed sprouting, elongation, and existence of neuromuscular junction of the tibial nerve within the grafted muscle. To the best of our knowledge, this is the first report demonstrating axonal sprouting, elongation, and possibility of synaptogenesis of the nerve stump within the grafted muscle in a human sample.