We recently demonstrated that marrow stromal cells (MSCs) augment collateral remodeling through release of several cytokines such as VEGF and bFGF rather than via cell incorporation into new or remodeling vessels. The present study was designed to characterize the full spectrum of cytokine genes expressed by MSCs and to further examine the role of paracrine mechanisms that underpin their therapeutic potential. Normal human MSCs were cultured under normoxic or hypoxic conditions for 72 hours. The gene expression profile of the cells was determined using Affymetrix GeneChips representing 12 000 genes. A wide array of arteriogenic cytokine genes were expressed at baseline, and several were induced >1.5-fold by hypoxic stress. The gene array data were confirmed using ELISA assays and immunoblotting of the MSC conditioned media (MSC CM ). MSC CM promoted in vitro proliferation and migration of endothelial cells in a dose-dependent manner; anti-VEGF and anti-FGF antibodies only partially attenuated these effects. Similarly, MSC CM promoted smooth muscle cell proliferation and migration in a dose-dependent manner. Using a murine hindlimb ischemia model, murine MSC CM enhanced collateral flow recovery and remodeling, improved limb function, reduced the incidence of autoamputation, and attenuated muscle atrophy compared with control media. These data indicate that paracrine signaling is an important mediator of bone marrow cell therapy in tissue ischemia, and that cell incorporation into vessels is not a prerequisite for their effects.

Background— Bone marrow cell therapy is reported to contribute to collateral formation through cell incorporation into new or remodeling vessels. However, the possible role of a paracrine contribution to this effect is less well characterized. Methods and Results— Murine marrow-derived stromal cells (MSCs) were purified by magnetic bead separation of cultured bone marrow. The release of vascular endothelial growth factor (VEGF), basic fibroblast growth factor (bFGF), placental growth factor (PlGF), and monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) was demonstrated by analysis of MSC conditioned media (MSC-CM). MSC-CM enhanced proliferation of endothelial cells and smooth muscle cells in a dose-dependent manner; anti-VEGF and anti-FGF antibodies only partly attenuated these effects. Balb/C mice (n=10) underwent distal femoral artery ligation, followed by adductor muscle injection of 1×10 6 MSCs 24 hours later. Compared with controls injected with media (n=10) or mature endothelial cells (n=8), distal limb perfusion improved, and mid-thigh conductance vessels increased in number and total cross-sectional area. MSC injection improved limb function and appearance, reduced the incidence of auto-amputation, and attenuated muscle atrophy and fibrosis. After injection, labeled MSCs were seen dispersed between muscle fibers but were not seen incorporated into mature collaterals. Injection of MSCs increased adductor muscle levels of bFGF and VEGF protein compared with controls. Finally, colocalization of VEGF and transplanted MSCs within adductor tissue was demonstrated. Conclusions— MSCs secrete a wide array of arteriogenic cytokines. MSCs can contribute to collateral remodeling through paracrine mechanisms.

Sekar Kathiresan and colleagues examine 185 common variants using a modified mendelian randomization approach and provide evidence supporting a causal role of triglyceride-rich lipoproteins in the development of coronary artery disease. Triglycerides are transported in plasma by specific triglyceride-rich lipoproteins; in epidemiological studies, increased triglyceride levels correlate with higher risk for coronary artery disease (CAD). However, it is unclear whether this association reflects causal processes. We used 185 common variants recently mapped for plasma lipids (P < 5 × 10−8 for each) to examine the role of triglycerides in risk for CAD. First, we highlight loci associated with both low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and triglyceride levels, and we show that the direction and magnitude of the associations with both traits are factors in determining CAD risk. Second, we consider loci with only a strong association with triglycerides and show that these loci are also associated with CAD. Finally, in a model accounting for effects on LDL-C and/or high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) levels, the strength of a polymorphism's effect on triglyceride levels is correlated with the magnitude of its effect on CAD risk. These results suggest that triglyceride-rich lipoproteins causally influence risk for CAD.

Summary

Background

 We tested whether genetic factors distinctly contribute to either development of coronary atherosclerosis or, specifically, to myocardial infarction in existing coronary atherosclerosis. 

Methods

 We did two genome-wide association studies (GWAS) with coronary angiographic phenotyping in participants of European ancestry. To identify loci that predispose to angiographic coronary artery disease (CAD), we compared individuals who had this disorder (n=12 393) with those who did not (controls, n=7383). To identify loci that predispose to myocardial infarction, we compared patients who had angiographic CAD and myocardial infarction (n=5783) with those who had angiographic CAD but no myocardial infarction (n=3644). 

Findings

 In the comparison of patients with angiographic CAD versus controls, we identified a novel locus, ADAMTS7 (p=4·98×10⁻¹³). In the comparison of patients with angiographic CAD who had myocardial infarction versus those with angiographic CAD but no myocardial infarction, we identified a novel association at the ABO locus (p=7·62×10⁻⁹). The ABO association was attributable to the glycotransferase-deficient enzyme that encodes the ABO blood group O phenotype previously proposed to protect against myocardial infarction. 

Interpretation

 Our findings indicate that specific genetic predispositions promote the development of coronary atherosclerosis whereas others lead to myocardial infarction in the presence of coronary atherosclerosis. The relation to specific CAD phenotypes might modify how novel loci are applied in personalised risk assessment and used in the development of novel therapies for CAD. 

Funding

 The PennCath and MedStar studies were supported by the Cardiovascular Institute of the University of Pennsylvania, by the MedStar Health Research Institute at Washington Hospital Center and by a research grant from GlaxoSmithKline. The funding and support for the other cohorts contributing to the paper are described in the webappendix.