Aims: Ischemia-reperfusion injury (IRI)-induced acute kidney injury (IRI-AKI) is characterized by elevated levels of reactive oxygen species (ROS), mitochondrial dysfunction, and inflammation, but the potential link among these features remains unclear. In this study, we aimed to investigate the specific role of mitochondrial ROS (mtROS) in initiating mitochondrial DNA (mtDNA) damage and inflammation during IRI-AKI. Methods: The changes in renal function, mitochondrial function, and inflammation in IRI-AKI mice with or without mtROS inhibition were analyzed in vivo. The impact of mtROS on TFAM (mitochondrial transcription factor A), Lon protease, mtDNA, mitochondrial respiration, and cytokine release was analyzed in renal tubular cells in vitro. The effects of TFAM knockdown on mtDNA, mitochondrial function, and cytokine release were also analyzed in vitro. Finally, changes in TFAM and mtDNA nucleoids were measured in kidney samples from IRI-AKI mice and patients. Results: Decreasing mtROS levels attenuated renal dysfunction, mitochondrial damage, and inflammation in IRI-AKI mice. Decreasing mtROS levels also reversed the decrease in TFAM levels and mtDNA copy number that occurs in HK2 cells under oxidative stress. mtROS reduced the abundance of mitochondrial TFAM in HK2 cells by suppressing its transcription and promoting Lon-mediated TFAM degradation. Silencing of TFAM abolished the Mito-Tempo (MT)-induced rescue of mitochondrial function and cytokine release in HK2 cells under oxidative stress. Loss of TFAM and mtDNA damage were found in kidneys from IRI-AKI mice and AKI patients. Conclusion: mtROS can promote renal injury by suppressing TFAM-mediated mtDNA maintenance, resulting in decreased mitochondrial energy metabolism and increased cytokine release. TFAM defects may be a promising target for renal repair after IRI-AKI.

Rodent hearts can regenerate myocardium lost to apical resection or myocardial infarction for up to 7 days after birth, but whether a similar window for myocardial regeneration also exists in large mammals is unknown.Acute myocardial infarction (AMI) was surgically induced in neonatal pigs on postnatal days 1, 2, 3, 7, and 14 (ie, the P1, P2, P3, P7, and P14 groups, respectively). Cardiac systolic function was evaluated before AMI and at 30 days post-AMI via transthoracic echocardiography. Cardiomyocyte cell cycle activity was assessed via immunostaining for proliferation and mitosis markers, infarct size was evaluated histologically, and telomerase activity was measured by quantitative polymerase chain reaction.Systolic function at day 30 post-AMI was largely restored in P1 animals and partially restored in P2 animals, but significantly impaired when AMI was induced on postnatal day 3 or later. Hearts of P1 animals showed little evidence of scar formation or wall thinning on day 30 after AMI, with increased measures of cell-cycle activity seen 6 days after AMI (ie, postnatal day 7) compared with postnatal day 7 in noninfarcted hearts.The neonatal porcine heart is capable of regeneration after AMI during the first 2 days of life. This phenomenon is associated with induction of cardiomyocyte proliferation and is lost when cardiomyocytes exit the cell cycle shortly after birth.

Mitochondrial dysfunction is a key feature of injury to numerous tissues and stem cell aging. Although the tissue regenerative role of mesenchymal stem cell (MSC)-derived extracellular vesicles (MSC-EVs) is well known, their specific role in regulating mitochondrial function in target cells remains elusive. Here, we report that MSC-EVs attenuated mtDNA damage and inflammation after acute kidney injury (AKI) and that this effect was at least partially dependent on the mitochondrial transcription factor A (TFAM) pathway. In detail, TFAM and mtDNA were depleted by oxidative stress in MSCs from aged or diabetic donors. Higher levels of TFAM mRNA and mtDNA were detected in normal control (NC) MSC-EVs than in TFAM-knockdown (TFAM-KD) and aged EVs. EV-mediated TFAM mRNA transfer in recipient cells was unaffected by transcriptional inhibition. Accordingly, the application of MSC-EVs restored TFAM protein and TFAM-mtDNA complex (nucleoid) stability, thereby reversing mtDNA deletion and mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) defects in injured renal tubular cells. Loss of TFAM also led to downregulation of multiple anti-inflammatory miRNAs and proteins in MSC-EVs. In vivo, intravenously injected EVs primarily accumulated in the liver, kidney, spleen, and lung. MSC-EVs attenuated renal lesion formation, mitochondrial damage, and inflammation in mice with AKI, whereas EVs from TFAM-KD or aged MSCs resulted in poor therapeutic outcomes. Moreover, TFAM overexpression (TFAM-OE) improved the rescue effect of MSC-EVs on mitochondrial damage and inflammation to some extent. This study suggests that MSC-EVs are promising nanotherapeutics for diseases characterized by mitochondrial damage, and TFAM signaling is essential for maintaining their regenerative capacity.

Abstract Cytokine storm is a primary cause for multiple organ damage and death after severe infections, such as SARS-CoV-2. However, current single cytokine-targeted strategies display limited therapeutic efficacy. Here, we report that peritoneal M2 macrophages-derived extracellular vesicles (M2-EVs) are multi-target nanotherapeutics to resolve cytokine storm. In detail, primary peritoneal M2 macrophages exhibited superior anti-inflammatory potential than immobilized cell lines. Systemically administrated M2-EVs entered major organs and were taken up by phagocytes ( e . g ., macrophages). M2-EVs treatment effectively reduced excessive cytokine ( e . g ., TNF-α and IL-6) release in vitro and in vivo , thereby attenuated oxidative stress and multiple organ (lung, liver, spleen and kidney) damage in endotoxin-induced cytokine storm. Moreover, M2-EVs simultaneously inhibited multiple key proinflammatory pathways ( e . g ., NF-κB, JAK-STAT and p38 MAPK) by regulating complex miRNA-gene and gene-gene networks, and this effect was collectively mediated by many functional cargos (miRNAs and proteins) in EVs. In addition to the direct anti-inflammatory role, human peritoneal M2-EVs expressed angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), a receptor of SARS-CoV-2 spike protein, and thus could serve as nanodecoys to prevent SARS-CoV-2 pseudovirus infection in vitro . As cell-derived nanomaterials, the therapeutic index of M2-EVs can be further improved by genetic/chemical modification or loading with specific drugs. This study highlights that peritoneal M2-EVs are promising multifunctional nanotherapeutics to attenuate infectious diseases-related cytokine storm.

Sea buckthorn ( Hippophae rhamnoides ssp. sinensis ) is a deciduous shrub or small tree in the Elaeagnaceae family. It is dioecious, featuring distinct structures in female and male flowers. The MADS-box gene family plays a crucial role in flower development and differentiation of floral organs in plants. However, systematic information on the MADS-box family in sea buckthorn is currently lacking. This study presents a genome-wide survey and expression profile of the MADS-box family of sea buckthorn. We identified 92 MADS-box genes in the H. rhamnoides ssp. Sinensis genome. These genes are distributed across 12 chromosomes and classified into Type I (42 genes) and Type II (50 genes). Based on the FPKM values in the transcriptome data, the expression profiles of HrMADS genes in male and female flowers of sea buckthorn showed that most Type II genes had higher expression levels than Type I genes. This suggesting that Type II HrMADS may play a more significant role in sea buckthorn flower development. Using the phylogenetic relationship between sea buckthorn and Arabidopsis thaliana , the ABCDE model genes of sea buckthorn were identified and some ABCDE model-related genes were selected for qRT-PCR analysis in sea buckthorn flowers and floral organs. Four B-type genes may be involved in the identity determination of floral organs in male flowers, and D-type genes may be involved in pistil development. It is hypothesized that ABCDE model genes may play an important role in the identity of sea buckthorn floral organs. This study analyzed the role of MADS-box gene family in the development of flower organs in sea buckthorn, which provides an important theoretical basis for understanding the regulatory mechanism of sex differentiation in sea buckthorn.