Background: Myocardial infarction (MI) triggers myelopoiesis, resulting in heightened production of neutrophils. However, the mechanisms that sustain their production and recruitment to the injured heart are unclear. Methods: Using a mouse model of the permanent ligation of the left anterior descending artery and flow cytometry, we first characterized the temporal and spatial effects of MI on different myeloid cell types. We next performed global transcriptome analysis of different cardiac cell types within the infarct to identify the drivers of the acute inflammatory response and the underlying signaling pathways. Using a combination of genetic and pharmacological strategies, we identified the sequelae of events that led to MI-induced myelopoiesis. Cardiac function was assessed by echocardiography. The association of early indexes of neutrophilia with major adverse cardiovascular events was studied in a cohort of patients with acute MI. Results: Induction of MI results in rapid recruitment of neutrophils to the infarct, where they release specific alarmins, S100A8 and S100A9. These alarmins bind to the Toll-like receptor 4 and prime the nod-like receptor family pyrin domain-containing 3 inflammasome in naïve neutrophils and promote interleukin-1β secretion. The released interleukin-1β interacts with its receptor (interleukin 1 receptor type 1) on hematopoietic stem and progenitor cells in the bone marrow and stimulates granulopoiesis in a cell-autonomous manner. Genetic or pharmacological strategies aimed at disruption of S100A8/A9 and their downstream signaling cascade suppress MI-induced granulopoiesis and improve cardiac function. Furthermore, in patients with acute coronary syndrome, higher neutrophil count on admission and after revascularization correlates positively with major adverse cardiovascular disease outcomes. Conclusions: Our study provides novel evidence for the primary role of neutrophil-derived alarmins (S100A8/A9) in dictating the nature of the ensuing inflammatory response after myocardial injury. Therapeutic strategies aimed at disruption of S100A8/A9 signaling or their downstream mediators (eg, nod-like receptor family pyrin domain-containing 3 inflammasome, interleukin-1β) in neutrophils suppress granulopoiesis and may improve cardiac function in patients with acute coronary syndrome.

Platelets play a critical role in atherogenesis and thrombosis-mediated myocardial ischemia, processes that are accelerated in diabetes. Whether hyperglycemia promotes platelet production and whether enhanced platelet production contributes to enhanced atherothrombosis remains unknown. Here we found that in response to hyperglycemia, neutrophil-derived S100 calcium-binding proteins A8/A9 (S100A8/A9) interact with the receptor for advanced glycation end products (RAGE) on hepatic Kupffer cells, resulting in increased production of IL-6, a pleiotropic cytokine that is implicated in inflammatory thrombocytosis. IL-6 acts on hepatocytes to enhance the production of thrombopoietin, which in turn interacts with its cognate receptor c-MPL on megakaryocytes and bone marrow progenitor cells to promote their expansion and proliferation, resulting in reticulated thrombocytosis. Lowering blood glucose using a sodium-glucose cotransporter 2 inhibitor (dapagliflozin), depleting neutrophils or Kupffer cells, or inhibiting S100A8/A9 binding to RAGE (using paquinimod), all reduced diabetes-induced thrombocytosis. Inhibiting S100A8/A9 also decreased atherogenesis in diabetic mice. Finally, we found that patients with type 2 diabetes have reticulated thrombocytosis that correlates with glycated hemoglobin as well as increased plasma S100A8/A9 levels. These studies provide insights into the mechanisms that regulate platelet production and may aid in the development of strategies to improve on current antiplatelet therapies and to reduce cardiovascular disease risk in diabetes.