Tumor cells can activate platelets, which in turn facilitate tumor cell survival and dissemination. The exact mechanisms by which platelets promote metastasis have remained unclear. Here, we show that adenine nucleotides released from tumor cell-activated platelets induce opening of the endothelial barrier to allow transendothelial migration of tumor cells and thereby promote cancer cell extravasation. We identified the endothelial P2Y2 receptor, which is activated by ATP, as the primary mediator of this effect. Mice deficient in P2Y2 or lacking ATP secretion from platelets show strongly reduced tumor cell metastasis. These findings demonstrate a mechanism by which platelets promote cancer cell metastasis and suggest the P2Y2 receptor and its endothelial downstream signaling mechanisms as a target for antimetastatic therapies.

In vertebrates, endothelial cells (ECs) form blood vessels in every tissue. Here, we investigated vascular lumen formation in the developing aorta, the first and largest arterial blood vessel in all vertebrates. Comprehensive imaging, pharmacological manipulation, and genetic approaches reveal that, in mouse embryos, the aortic lumen develops extracellularly between adjacent ECs. We show that ECs adhere to each other, and that CD34-sialomucins, Moesin, F-actin, and non-muscle Myosin II localize at the endothelial cell-cell contact to define the luminal cell surface. Resultant changes in EC shape lead to lumen formation. Importantly, VE-Cadherin and VEGF-A act at different steps. VE-Cadherin is required for localizing CD34-sialomucins to the endothelial cell-cell contact, a prerequisite to Moesin and F-actin recruitment. In contrast, VEGF-A is required for F-actin-nm-Myosin II interactions and EC shape change. Based on these data, we propose a molecular mechanism of in vivo vascular lumen formation in developing blood vessels.

The vascular endothelium is constantly exposed to mechanical forces, including fluid shear stress exerted by the flowing blood. Endothelial cells can sense different flow patterns and convert the mechanical signal of laminar flow into atheroprotective signals, including eNOS activation, whereas disturbed flow in atheroprone areas induces inflammatory signaling, including NF-κB activation. How endothelial cells distinguish different flow patterns is poorly understood. Here we show that both laminar and disturbed flow activate the same initial pathway involving the mechanosensitive cation channel Piezo1, the purinergic P2Y2 receptor, and Gq/G11-mediated signaling. However, only disturbed flow leads to Piezo1- and Gq/G11-mediated integrin activation resulting in focal adhesion kinase-dependent NF-κB activation. Mice with induced endothelium-specific deficiency of Piezo1 or Gαq/Gα11 show reduced integrin activation, inflammatory signaling, and progression of atherosclerosis in atheroprone areas. Our data identify critical steps in endothelial mechanotransduction, which distinguish flow pattern-dependent activation of atheroprotective and atherogenic endothelial signaling and suggest novel therapeutic strategies to treat inflammatory vascular disorders such as atherosclerosis.

During developmental angiogenesis blood vessels grow and remodel to ultimately build a hierarchical vascular network. Whether and how cell death signaling molecules contribute to blood vessel formation is still not well understood. Caspase-8 (Casp-8), a key protease in the extrinsic cell death-signaling pathway, regulates both cell death via apoptosis and necroptosis. Here we show that expression of Casp-8 in endothelial cells (ECs) is required for proper postnatal angiogenesis. EC specific Casp-8 knockout pups (Casp-8ECko) have reduced retinal angiogenesis, as the loss of Casp-8 reduced EC proliferation, sprouting and migration independent of its cell death function. Instead, the loss of Casp-8 caused hyperactivation of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) downstream of receptor-interacting serine/threonine- protein kinase 3 (RIPK3) and destabilization of VE-cadherin at EC junctions. In a mouse model of oxygen-induced retinopathy (OIR), resembling retinopathy of prematurity (ROP), loss of Casp-8 in ECs is beneficial, as pathological neovascularization was reduced in Casp-8ECko pups. Taken together, we identify that Casp-8 signals in a cell-death independent manner in ECs during postnatal and pathological blood vessel formation.