Part I. Dll4 suppresses transcytosis for arterial blood-retina barrier homeostasis
The retina with the blood-retina barrier (BRB) maintains low vascular permeability by organizing tight junction (TJ) and limiting transcytosis in endothelial cells (ECs). Although retinas with multiple neuronal layers and complex vasculature are vulnerable to vascular edema, how retinal vessels regulate TJ and transcytosis independently in various anatomic, vascular, and pathological contexts remains elusive. Artery-preferential leakage in patients with hypertensive retinopathy (HR) suggests regulatory mechanisms specialized for arterial BRB integrity. Here, I report that endothelial Dll4-Notch1 signaling contributes to low permeability of arteries in the superficial retinal layer by inhibiting endothelial transcytosis. Both antibody-based and genetic inactivation of Dll4 or Notch1 induce hyperpermeability by increasing transcytosis without junctional destabilization in arterial ECs, leading to non-hemorrhagic leakage predominantly in superficial arteries of the retina. Endothelial Sox17 deletion represses Dll4 in retinal arteries, phenocopying Dll4 blocking-induced vascular leakage. Transcriptomic profiling of retinal ECs (RECs) suggests that Dll4-blocking activates SREBP1 and enriches gene sets favorable for caveolae formation. Indeed, SREBP1 inhibition attenuates Dll4 blocking-induced retinal leakage. In mice, angiotensin II (ATII)-induced hypertension (HT) represses arterial Sox17 and Dll4, followed by transcytosis-mediated non-hemorrhagic retinal edema, which is rescued by a gain of Notch activity. In patients with HR, retinal edema correlates with abnormalities of the superficial vascular layer similar to Dll4-inhibited mouse retina. The results identify Sox17-Dll4-SREBP1 axis as a key pathway for transcytosis regulation in adult retinal arteries and suggest that its dysregulation leads to transcytosis-mediated pathological leakage.
Part II. Dll4 blockade promotes angiogenesis in non-healing wounds of Sox7-deficient mice
This study aimed to elucidate the role of the proangiogenic transcription factors Sox7 and Sox17 in the wound healing process, and investigated the therapeutic potential of Dll4 blockade, which is an upstream regulator of Sox17, for the treatment of problem wounds. By producing a full-thickness skin defect wound model with endothelial Sox7- and/or Sox17-deficient mice, wound healing rates were measured and histologic analysis was performed. Then, the effects of an anti-Dll4 antibody on wound angiogenesis in Sox7-deficient mice were assessed. Sox7 and/or Sox17 deletion delayed wound healing. Further, the loss of Sox7 and Sox17 inhibited wound angiogenesis, without affecting the expression of each other. Interestingly, through anti-Dll4 antibody treatment, Sox17 levels were increased and the suppression of angiogenesis was alleviated in Sox7-deficient mice. As a result, Dll4 blockade effectively recovered the observed delay in wound healing. This study elucidated the proangiogenic role of transcription factors Sox7 and Sox17 in wound angiogenesis. Furthermore, I suggest a novel method for treating problem wounds, specifically by targeting Dll4–Sox17 axis.
주제 I.
망막은 혈액-망막 장벽(BRB)을 갖으며 내피세포의 치밀결합을 형성하고 세포통과수송(transcytosis)를 제한함으로써 낮은 혈관 투과성을 유지한다. 다수의 뉴런 층 및 복잡한 혈관 구조를 갖는 망막은 혈관 부종에 취약하지만, 망막 혈관이 다양한 해부 및 병리적 관점에서 치밀결합 및 세포통과수송을 각각 독립적으로 조절하는 기전에 대해 연구가 부족하다. 고혈압으로 인한 망막혈액누출 환자의 동맥주변의 선택적 누출 소견은 동맥의 BRB 유지에 특화된 기전이 존재함을 시사한다. 본 연구에서 내피세포의 Dll4-Notch1 신호체계가 내피세포의 transcytosis를 억제하여 표면 망막 층에서 동맥의 투과도 억제에 기여함을 보고한다. Dll4 또는 Notch1가 억제되면 동맥 내피세포에서의 결합부 불안정화 없이 transcytosis 를 증가시켜 투과성을 증가시키며, 주로 망막의 동맥에서 비출혈성 혈액누출을 초래한다. 내피세포의 Sox17 결핍은 망막 동맥에서 Dll4를 억제하여 혈관 누출을 유발한다. 망막 내피세포의 전사분석결과 Dll4 억제는 SREBP1를 활성화 하고 caveolae 형성에 유리한 유전자 세트의 농축을 예측한다. 또한, SREBP1를 억제하면 Dll4 차단에 의한 망막 누출이 약화된다. 안지오텐신 II 로 유도된 고혈압 생쥐모델에서 동맥 Sox17 및 Dll4가 감소하고, transcytosis 증가에 의한 비출혈성 혈액누출이 발생하지만, 이는 Notch 활성 강화에 의해 완화된다. 고혈압성 망막병증 환자의 경우, 망막 부종은 Dll4가 억제된 마우스 망막과 유사하게 표면혈관층의 이상과 관련이있다. 본 연구의 결과를 토대로 Sox17-Dll4-SREBP1 신호체계가 성인 망막 동맥에서 transcytosis를 억제하는 주요 기전이며, 위 신호체계의 장애는 transcytosis 증가에 의한 병적누출을 유발함을 제안한다.
주제 II.
본 연구는 상처 치유 과정에서 proangiogenic 전사인자인 Sox7 및 Sox17의 역할에 대해 이해하고, Sox17의 상위 조절인자인 Dll4를 억제하는 것을 상처 치료에 적용할 수 있는지 조사한다. 내피세포 Sox7 및/또는 Sox17 결핍 마우스에서 전층피부결함 상처 모델을 이용하여, 상처 치유 속도를 측정하고 조직을 분석했다. 이어서, Sox7 결핍 마우스의 상처에서 혈관신생에 대한 항-Dll4 항체의 효과를 평가 하였다. Sox7 및/또는 Sox17 결핍은 상처 치유를 지연시켰다. 또한, Sox7 및 Sox17의 결핍은 서로의 발현에 영향을 미치지 않으면서 상처의 혈관신생을 억제 하였다. 흥미롭게도, 항-Dll4 항체 처리를 통해 Sox17 발현이 증가하였고, Sox7 결핍 마우스에서 혈관신생 억제 효과가 완화되었다. 결과적으로, Dll4 억제는 상처 치유 지연을 효과적으로 회복시켰다. 이 연구는 상처에서 혈관신생에 전사 인자 Sox7 및 Sox17의 proangiogenic 역할을 설명했다. 또한, 특히 Dll4–Sox17 축을 타겟으로 하는 새로운 상처 치료 기전을 제안한다.
