HDL is a major atheroprotective factor, but the mechanisms underlying this effect are still obscure. HDL binding to scavenger receptor-BI has been shown to activate eNOS, although the responsible HDL entities and signaling pathways have remained enigmatic. Here we show that HDL stimulates NO release in human endothelial cells and induces vasodilation in isolated aortae via intracellular Ca2+ mobilization and Akt-mediated eNOS phosphorylation. The vasoactive effects of HDL could be mimicked by three lysophospholipids present in HDL: sphingosylphosphorylcholine (SPC), sphingosine-1-phosphate (S1P), and lysosulfatide (LSF). All three elevated intracellular Ca2+ concentration and activated Akt and eNOS, which resulted in NO release and vasodilation. Deficiency of the lysophospholipid receptor S1P3 (also known as LPB3 and EDG3) abolished the vasodilatory effects of SPC, S1P, and LSF and reduced the effect of HDL by approximately 60%. In endothelial cells from S1P3-deficient mice, Akt phosphorylation and Ca2+ increase in response to HDL and lysophospholipids were severely reduced. In vivo, intra-arterial administration of HDL or lysophospholipids lowered mean arterial blood pressure in rats. In conclusion, we identify HDL as a carrier of bioactive lysophospholipids that regulate vascular tone via S1P3-mediated NO release. This mechanism may contribute to the vasoactive effect of HDL and represent a novel aspect of its antiatherogenic function.

HDL is a major atheroprotective factor, but the mechanisms underlying this effect are still obscure. HDL binding to scavenger receptor-BI has been shown to activate eNOS, although the responsible HDL entities and signaling pathways have remained enigmatic. Here we show that HDL stimulates NO release in human endothelial cells and induces vasodilation in isolated aortae via intracellular Ca2+ mobilization and Akt-mediated eNOS phosphorylation. The vasoactive effects of HDL could be mimicked by three lysophospholipids present in HDL: sphingosylphosphorylcholine (SPC), sphingosine-1-phosphate (S1P), and lysosulfatide (LSF). All three elevated intracellular Ca2+ concentration and activated Akt and eNOS, which resulted in NO release and vasodilation. Deficiency of the lysophospholipid receptor S1P3 (also known as LPB3 and EDG3) abolished the vasodilatory effects of SPC, S1P, and LSF and reduced the effect of HDL by approximately 60%. In endothelial cells from S1P3-deficient mice, Akt phosphorylation and Ca2+ increase in response to HDL and lysophospholipids were severely reduced. In vivo, intra-arterial administration of HDL or lysophospholipids lowered mean arterial blood pressure in rats. In conclusion, we identify HDL as a carrier of bioactive lysophospholipids that regulate vascular tone via S1P3-mediated NO release. This mechanism may contribute to the vasoactive effect of HDL and represent a novel aspect of its antiatherogenic function.

Depression is a debilitating condition for which new treatments are sorely needed. Now, Erich Gulbins and his colleagues report that reducing ceramide levels in the brain has antidepressant effects in mouse models of the disease. Major depression is a highly prevalent severe mood disorder that is treated with antidepressants. The molecular targets of antidepressants require definition. We investigated the role of the acid sphingomyelinase (Asm)-ceramide system as a target for antidepressants. Therapeutic concentrations of the antidepressants amitriptyline and fluoxetine reduced Asm activity and ceramide concentrations in the hippocampus, increased neuronal proliferation, maturation and survival and improved behavior in mouse models of stress-induced depression. Genetic Asm deficiency abrogated these effects. Mice overexpressing Asm, heterozygous for acid ceramidase, treated with blockers of ceramide metabolism or directly injected with C16 ceramide in the hippocampus had higher ceramide concentrations and lower rates of neuronal proliferation, maturation and survival compared with controls and showed depression-like behavior even in the absence of stress. The decrease of ceramide abundance achieved by antidepressant-mediated inhibition of Asm normalized these effects. Lowering ceramide abundance may thus be a central goal for the future development of antidepressants.

Cathepsin K (CTSK) is secreted by osteoclasts to degrade collagen and other matrix proteins during bone resorption. Global deletion of Ctsk in mice decreases bone resorption, leading to osteopetrosis, but also increases the bone formation rate (BFR). To understand how Ctsk deletion increases the BFR, we generated osteoclast- and osteoblast-targeted Ctsk knockout mice using floxed Ctsk alleles. Targeted ablation of Ctsk in hematopoietic cells, or specifically in osteoclasts and cells of the monocyte-osteoclast lineage, resulted in increased bone volume and BFR as well as osteoclast and osteoblast numbers. In contrast, targeted deletion of Ctsk in osteoblasts had no effect on bone resorption or BFR, demonstrating that the increased BFR is osteoclast dependent. Deletion of Ctsk in osteoclasts increased their sphingosine kinase 1 (Sphk1) expression. Conditioned media from Ctsk-deficient osteoclasts, which contained elevated levels of sphingosine-1-phosphate (S1P), increased alkaline phosphatase and mineralized nodules in osteoblast cultures. An S1P1,3 receptor antagonist inhibited these responses. Osteoblasts derived from mice with Ctsk-deficient osteoclasts had an increased RANKL/OPG ratio, providing a positive feedback loop that increased the number of osteoclasts. Our data provide genetic evidence that deletion of CTSK in osteoclasts enhances bone formation in vivo by increasing the generation of osteoclast-derived S1P.

Major depressive disorder (MDD) is a common and severe disease characterized by mood changes, somatic alterations, and often suicide. MDD is treated with antidepressants, but the molecular mechanism of their action is unknown. We found that widely used antidepressants such as amitriptyline and fluoxetine induce autophagy in hippocampal neurons via the slow accumulation of sphingomyelin in lysosomes and Golgi membranes and of ceramide in the endoplasmic reticulum (ER). ER ceramide stimulates phosphatase 2A and thereby the autophagy proteins Ulk, Beclin, Vps34/Phosphatidylinositol 3-kinase, p62, and Lc3B. Although treatment with amitriptyline or fluoxetine requires at least 12 days to achieve sphingomyelin accumulation and the subsequent biochemical and cellular changes, direct inhibition of sphingomyelin synthases with tricyclodecan-9-yl-xanthogenate (D609) results in rapid (within 3 days) accumulation of ceramide in the ER, activation of autophagy, and reversal of biochemical and behavioral signs of stress-induced MDD. Inhibition of Beclin blocks the antidepressive effects of amitriptyline and D609 and induces cellular and behavioral changes typical of MDD. These findings identify sphingolipid-controlled autophagy as an important target for antidepressive treatment methods and provide a rationale for the development of novel antidepressants that act within a few days.

The hormone calcitonin (CT) is primarily known for its pharmacologic action as an inhibitor of bone resorption, yet CT-deficient mice display increased bone formation. These findings raised the question about the underlying cellular and molecular mechanism of CT action. Here we show that either ubiquitous or osteoclast-specific inactivation of the murine CT receptor (CTR) causes increased bone formation. CT negatively regulates the osteoclast expression of Spns2 gene, which encodes a transporter for the signalling lipid sphingosine 1-phosphate (S1P). CTR-deficient mice show increased S1P levels, and their skeletal phenotype is normalized by deletion of the S1P receptor S1P3. Finally, pharmacologic treatment with the nonselective S1P receptor agonist FTY720 causes increased bone formation in wild-type, but not in S1P3-deficient mice. This study redefines the role of CT in skeletal biology, confirms that S1P acts as an osteoanabolic molecule in vivo and provides evidence for a pharmacologically exploitable crosstalk between osteoclasts and osteoblasts.

Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) is hallmarked by hepatic steatosis, cell injury, inflammation, and fibrosis. This study elaborates on a multicellular biochip-based liver sinusoid model to mimic MASLD pathomechanisms and investigate the therapeutic effects of drug candidates lanifibranor and resmetirom. Mouse liver primary hepatocytes, hepatic stellate cells, Kupffer cells, and endothelial cells are seeded in a dual-chamber biocompatible liver-on-a-chip (LoC). The LoC is then perfused with circulating immune cells (CICs). Acetaminophen (APAP) and free fatty acids (FFAs) treatment recapitulate acute drug-induced liver injury and MASLD, respectively. As a benchmark for the LoC, multiplex immunofluorescence on livers from APAP-injected and dietary MASLD-induced mice reveals characteristic changes on parenchymal and immune cell populations. APAP exposure induces cell death in the LoC, and increased inflammatory cytokine levels in the circulating perfusate. Under FFA stimulation, lipid accumulation, cellular damage, inflammatory secretome, and fibrogenesis are increased in the LoC, reflecting MASLD. Both injury conditions potentiate CIC migration from the perfusate to the LoC cellular layers. Lanifibranor prevents the onset of inflammation, while resmetirom decreases lipid accumulation in hepatocytes and increases the generation of FFA metabolites in the LoC. This study demonstrates the LoC potential for functional and molecular evaluation of liver disease drug candidates.