The pleiotropic benefits of statins in cardiovascular diseases that are independent of their lipid-lowering effects have been well documented, but the underlying mechanisms remain elusive. Here we show that simvastatin significantly improves human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cell functions in both baseline and diabetic conditions by reducing chromatin accessibility at transcriptional enhanced associate domain elements and ultimately at endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT)-regulating genes in a yes-associated protein (YAP)-dependent manner. Inhibition of geranylgeranyltransferase (GGTase) I, a mevalonate pathway intermediate, repressed YAP nuclear translocation and YAP activity via RhoA signaling antagonism. We further identified a previously undescribed SOX9 enhancer downstream of statin–YAP signaling that promotes the EndMT process. Thus, inhibition of any component of the GGTase–RhoA–YAP–SRY box transcription factor 9 (SOX9) signaling axis was shown to rescue EndMT-associated endothelial dysfunction both in vitro and in vivo, especially under diabetic conditions. Overall, our study reveals an epigenetic modulatory role for simvastatin in repressing EndMT to confer protection against endothelial dysfunction. Liu et al. show that statin enhances cardiovascular disease protection through epigenetic modulation of YAP–SOX9 signaling, improving endothelial function and offering new therapeutic strategies.

Abstract This study shows that the long non-coding RNA RGMB-AS1 is upregulated in the blood and pulmonary vascular cells of PAH patient and that it regulates BMPR2 signaling. Inhibiting RGMB-AS1 increases BMPR2 signaling and improves pulmonary vascular cell function.

Background: While some chronic pathological substrates for sudden cardiac death (SCD) are well-known (e.g., coronary disease and left ventricular [LV] dysfunction), the vulnerable myocardial state predisposing to fatal arrhythmia remains a critical barrier to near-term SCD prevention. Hypothesis: Myocardium of autopsy-defined SCDs exhibit distinct expression profiles vs. non-cardiac sudden deaths and trauma deaths that reflect its acute vulnerable state in the hours to days before SCD, as expression arrests upon death. Goals/Aims: Define the vulnerable myocardial substrate for lethal arrhythmia by targeted RNA profiling. Methods: We used autopsy to adjudicate arrhythmic from non-arrhythmic causes in 1,265 sudden deaths in San Francisco from 2011-2018. We performed a transcriptomic evaluation of LV sampled at the time of SCD from 245 consented cases using a curated panel of 448 genes with known or hypothesized association with SCD. Results: Comparison between Arrhythmic (n=129) and Non-Arrhythmic (n=116) cohorts revealed 31 differentially upregulated and 36 downregulated genes (p-adj<0.05), related to collagen-containing extracellular matrix (upregulation of FAP , FMOD , LTBP2 ), ion transport (upregulation of KCNA5 and KCNN3 , and downregulation of KCNJ8, KCNK1, KCNJ5 ), and contraction (downregulation of MYH6 ). Fibrosis-related genes showed the highest magnitude increased expression in Arrhythmic vs. Non-arrhythmic deaths and vs. published transcriptomes from end-stage heart failure. After molecular stratification by known markers for mature ( COL1A1, COL1A2, COL3A1) and active ( POSTN , MEOX1 ) fibrosis, cases with highest expression of both had the highest proportion of arrhythmic cause of death (27/36 [75%]) vs. cases with low expression of both (87/181 [38%], p=0.006) or vs. mature only (10/14 [71%]) or active only (5/14 [36%]). Activated fibroblast gene expression was enriched in Arrhythmic female vs. Arrhythmic male cases, among other sex-specific differences in ion channel and myosin (upregulation of SCN4B , SCN8A , KCNAB1 in females, KCNJ4 and MYH7B in males) expression. Conclusions: RNA profiling of myocardium at SCD identifies active fibrosis, undetectable by conventional clinical methods, in the presence of fixed scar and selected ion channel dysregulation (more pronounced among female cases) as an acute vulnerable substrate for fatal arrhythmias, and may identify patients at elevated near-term risk for SCD and novel pathways for intervention.

Abstract Hereditary Hemorrhagic Telangiectasia (HHT) is an autosomal dominant disease that causes arteriovenous vascular malformations (AVMs) in different organs, including the lung. Three genes, ENG (endoglin), ACVRL1 (ALK1) and SMAD4, all members of the TGF-β/BMPR2 signaling pathway, are responsible for over 85% of all HHT cases. However, how these loss-of-function gene mutations lead to AVMs formation and what common downstream signaling they target is unknown. Here, using a combination of siRNA-mediated gene silencing, whole transcriptomic RNA sequencing, bioinformatic analysis, transcriptomic-based drug discovery, endothelial cells functional assays and VEGF signaling analysis, and ex vivo precision cut lung slice (PCLS) cultures approach, we uncovered common downstream transcriptomic gene signatures of HHT-casing genes and identified promising drug for HHT. We found the commonly used BMPR2-signaling downstream target ID1 is not a common downstream target of all the three HHT genes knockdown in human pulmonary microvascular endothelial cells (PMVECs). We identified novel common downstream targets of all the three HHT-causing genes that were enriched for HHT-related biological process and signaling pathways. Among those downstream genes, LYVE1, GPNMB, and MC5R were strong downstream targets that could serve as a better common downstream target than ID1. Furthermore, using the common downstream upregulated genes (HHT disease signature) following HHT gene knockdown, we identified a small molecule drug, Brivanib, that reversed the HHT disease signature, and inhibited VEGF-induced ERK1/2 phosphorylation, proliferation, and angiogenesis in PMVECs and inhibited some of the upregulated HHT disease genes in PCLS. Our findings suggest that Brivanib could be an emerging new drug for HHT.

Abstract Background Valve remodeling is a complex process involving extracellular matrix organization, development of trilaminar structures, and physical elongation of valve leaflets. However, the cellular and molecular mechanisms regulating valve remodeling and their roles in congenital valve disorders remain poorly understood. Methods Semilunar valves and atrioventricular valves from healthy and age-matched human fetal hearts with pulmonary stenosis (PS) were collected. Single-Cell RNA-sequencing (scRNA-seq) was performed to determine the transcriptomic landscape of multiple valvular cell subtypes in valve remodeling and disease. Spatial localization of newly-identified cell subtypes was determined via immunofluorescence and RNA in situ hybridization. The molecular mechanisms mediating valve development was investigated utilizing primary human fetal heart valve interstitial cells (VICs) and endothelial cells (VECs). Results scRNA-seq analysis of healthy human fetal valves identified a novel APOE + elastin-producing VIC subtype (Elastin-VICs) spatially located underneath VECs sensing the unidirectional flow. Knockdown of APOE in fetal VICs resulted in significant elastogenesis defects. In pulmonary valve with PS, we observed decreased expression of APOE and other genes regulating elastogenesis such as EMILIN1 and LOXL1 , as well as elastin fragmentation. These findings suggested the crucial role of APOE in regulating elastogenesis during valve remodeling. Furthermore, cell-cell interaction analysis revealed that JAG1 from unidirectional VECs activates NOTCH signaling in Elastin-VICs through NOTCH3. In vitro Jag1 treatment in VICs increased elastogenesis, while similar observations were found in VICs co-cultured with VECs in the presence of unidirectional flow. Notably, we found that the JAG1-NOTCH3 signaling pair was drastically reduced in the PS valves. Lastly, we demonstrated that APOE is indispensable for JAG1-induced NOTCH activation in VICs, reinforcing the presence of a synergistic intrinsic and external regulatory network involving APOE and NOTCH signaling that is responsible for regulating elastogenesis during human valve remodeling. Conclusion scRNA-seq analysis of human fetal valves identified a novel Elastin-VIC subpopulation, and revealed mechanism of intrinsic APOE and external NOTCH signaling in regulating elastogenesis during cardiac valve remodeling. These mechanisms may contribute to deciphering the pathogenesis of elastin malformation in congenital valve diseases. Clinical Perspective What Is New? High-resolution single-cell transcriptome atlas generated from healthy human fetal heart valves and valves affected by pulmonary stenosis during the early phase of valve remodeling prior to birth. A unique subset of valve interstitial cells (VICs) that produce elastin (Elastin-VICs) was identified. Elastin-VICs specifically located underneath the valve endothelial cells (VECs) sensing unidirectional flow, and played a crucial role in elastin maturation via the expression of APOE. Elastin-VICs communicated with adjacent VECs via the JAG1-NOTCH signaling, facilitating elastin formation and valve remodeling. What Are the Clinical Implications? Elastin-VICs from patient valvular tissues with Pulmonary Stenosis exhibit decreased APOE-NOTCH signaling and elastin fragmentation. Direct targeting of APOE and NOTCH signaling could be a novel approach to promote elastin fiber formation and valve remodeling in patients with valvular defects.

Abstract Hypoplastic left heart syndrome (HLHS) is a severe form of single ventricle congenital heart disease characterized by the underdevelopment of the left ventricle. Early serial postmortem examinations revealed high rate of coronary artery abnormalities in HLHS fetal hearts, such as thickened wall, kinking arteries and ventriculo-coronary arterial connection. However, it is unclear if there is an intrinsic defect in the HLHS coronary vessels and what the underlying molecular mechanism is. Here, we profiled both human fetal heart with an underdeveloped left ventricle (ULV) and ECs differentiated from induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from HLHS patients at single cell resolution. CD144 + /NPR3 - vascular ECs were selected and further classified as venous, arterial and late arterial subclusters. To study the arterial EC phenotype, we specifically generated iPSC-arterial ECs (AECs, CD34 + CDH5 + CXCR4 + NT5E -/low ) derived from three HLHS patients and three age-matched healthy controls. Gene ontology analysis revealed that ULV late arterial EC subcluster showed specific defects in endothelial development, proliferation, and Notch signaling compared to control. Consistently, HLHS iPSCs exhibited impaired AEC differentiation shown as the reduced CXCR4 + NT5E -/low AEC progenitor population. Mature HLHS iPSC-AECs also exhibited increased G0/G1 cell cycle arrest with decreased expression of cell cycle related genes (e.g., Ki67, CCND1/2). Additionally, NOTCH targeted genes (e.g., DLL4, HEY1, GJA5) were found suppressed in both ULV AECs and HLHS iPSC-AECs compared to control. We also found the HLHS de novo mutation gene KMT2D directly regulated the transcription of NOTCH targeted genes participating in arterial differentiation and cell proliferation, contributing to the HLHS AEC dysfunctionalities. Intriguingly, the treatment of NOTCH ligand JAG1 improved cell proliferation of HLHS AECs and upregulated G1/S transition genes downstream of NOTCH pathway. In summary, our results revealed that KMT2D directly regulated transcription activity of NOTCH signaling, contributing to the poor differentiation and low proliferation of HLHS coronary AECs.