Adipose-derived small extracellular vesicles exacerbate microvascular dysfunction in heart failure with preserved ejection fraction via mmu-miR-582-3p-mediated Rap1b suppression

Abstract

Heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) is characterized by diastolic dysfunction despite a preserved left ventricular ejection fraction, and visceral adipose tissue is implicated in its pathogenesis. We hypothesize that VAT-derived small extracellular vesicles (sEVs) impair coronary microcirculation in HFpEF, and that the SGLT2 inhibitor canagliflozin can mitigate this effect. Using a mouse model of HFpEF established by a high-fat diet and L-NAME, we found that these mice exhibited significant coronary microcirculation dysfunction. Isolated VAT-sEVs from HFpEF mice were shown to exacerbate cardiac microvascular endothelial cell (CMEC) apoptosis and impair coronary flow reserve. Mechanistically, miRNA sequencing identified mmu-miR-582-3p as a key mediator enriched in these sEVs, which promotes CMEC apoptosis and mitochondrial dysfunction by directly targeting and downregulating Rap1b. Treatment with canagliflozin improved cardiac function, reduced CMEC apoptosis, and was associated with the downregulation of mmu-miR-582-3p in VAT-sEVs and the subsequent upregulation of Rap1b in CMECs. Our findings demonstrate that VAT-sEVs contribute to coronary microcirculation dysfunction in HFpEF via the mmu-miR-582-3p/Rap1b signaling pathway. Furthermore, the therapeutic benefit of SGLT2 inhibition is associated with modulation of this pathway; however, this association may be secondary to overall disease improvement, and a direct causal link requires future validation.

Keywords

coronary microcirculation dysfunction / heart failure with preserved ejection fraction / miR-582-3p / small extracellular vesicles / sodium-glucose cotransporter 2 inhibitors / visceral adipose tissue

References

[1] C. E. Hamo, C. DeJong, N. Hartshorne-Evans, L. H. Lund, S. J. Shah, S. Solomon, C. S. P. Lam, Nat. Rev. Dis. Primers 2024, 10, 55.

[2] R. J. Mentz, J. H. Ward, A. F. Hernandez, S. Lepage, D. A. Morrow, S. Sarwat, K. Sharma, R. C. Starling, E. J. Velazquez, K. M. Williamson, A. S. Desai, S. Zieroth, S. D. Solomon, E. Braunwald, J. Am. Coll. Cardiol. 2023, 82, 1.

[3] S. Zafeiropoulos, I. T. Farmakis, I. Milioglou, I. Doundoulakis, E. Z. Gorodeski, S. V. Konstantinides, L. Cooper, S. Zanos, S. Stavrakis, G. Giamouzis, J. Butler, G. Giannakoulas, JACC Heart Fail. 2024, 12, 616.

[4] W. J. Paulus, C. Tschöpe, J. Am. Coll. Cardiol. 2013, 62, 263.

[5] O. Sorop, I. Heinonen, M. van Kranenburg, J. van de Wouw, V. J. de Beer, I. T. N. Nguyen, Y. Octavia, R. W. B. van Duin, K. Stam, R. J. van Geuns, P. A. Wielopolski, G. P. Krestin, A. H. van den Meiracker, R. Verjans, M. van Bilsen, A. H. J. Danser, W. J. Paulus, C. Cheng, W. A. Linke, J. A. Joles, M. C. Verhaar, J. van der Velden, D. Merkus, D. J. Duncker, Cardiovasc. Res. 2018, 114, 954.

[6] S. Sanders-van Wijk, J. Tromp, L. Beussink-Nelson, C. Hage, S. Svedlund, A. Saraste, S. A. Swat, C. Sanchez, J. Njoroge, R. S. Tan, M. L. Fermer, L. M. Gan, L. H. Lund, C. S. P. Lam, S. J. Shah, Circulation 2020, 142, 2029.

[7] B. A. Borlaug, M. D. Jensen, D. W. Kitzman, C. S. P. Lam, M. Obokata, O. J. Rider, Cardiovasc. Res. 2023, 118, 3434.

[8] F. Clemenza, R. Citarrella, A. Patti, M. Rizzo, J. Clin. Med. 2022, 11, 3858.

[9] A. Tchernof, J. P. Després, Physiol. Rev. 2013, 93, 359.

[10] F. F. Martins, T. S. Marinho, L. E. M. Cardoso, S. Barbosa-da-Silva, V. Souza-Mello, M. B. Aguila, C. A. Mandarim-de-Lacerda, Cell Biochem. Funct. 2022, 40, 903.

[11] M. Koenen, M. A. Hill, P. Cohen, J. R. Sowers, Circ. Res. 2021, 128, 951.

[12] A. E. Pasquinelli, Nat. Rev. Genet. 2012, 13, 271.

[13] I. J. Neeland, R. Ross, J. P. Després, Y. Matsuzawa, S. Yamashita, I. Shai, J. Seidell, P. Magni, R. D. Santos, B. Arsenault, A. Cuevas, F. B. Hu, B. Griffin, A. Zambon, P. Barter, J. C. Fruchart, R. H. Eckel, International Atherosclerosis Society, International Chair on Cardiometabolic Risk Working Group on Visceral Obesity, Lancet Diabetes Endocrinol. 2019, 7, 715.

[14] E. Tzolos, M. C. Williams, P. McElhinney, A. Lin, K. Grodecki, Tomasino G. Flores, S. Cadet, J. Kwiecinski, M. Doris, P. D. Adamson, A. J. Moss, S. Alam, A. Hunter, A. S. V. Shah, N. L. Mills, T. Pawade, C. Wang, J. R. Weir-McCall, G. Roditi, E. J. R. van Beek, L. J. Shaw, E. D. Nicol, D. S. Berman, P. J. Slomka, M. R. Dweck, D. E. Newby, D. Dey, JACC Cardiovasc. Imaging 2022, 15, 1078.

[15] J. Sanz-Ros, J. Huete-Acevedo, C. Mas-Bargues, N. Romero-García, M. Dromant, M. van Weeghel, G. E. Janssens, C. Borrás, Stem Cell Res. Ther. 2025, 16, 138.

[16] S. Virani, S. Zieroth, N. Aleksova, K. Anderson, B. Clarke, A. Ducharme, J. A. Ezekowitz, F. Foroutan, N. Giannetti, R. Jain, D. Lee, S. Lepage, K. Lyons, M. McDonald, C. McGuinty, L. Mielniczuk, E. O'Meara, S. Poon, K. Siatecki, E. Swiggum, M. Toma, R. D. Turgeon, M. Bains, M. K. Davis, S. De, N. Fine, J. Heshka, S. Keen, A. King, A. Lavoie, S. Mak, L. McCleary, O. Outbih, R. Pike, A. Sharma, H. G. C. Van Spall, A. M. C. Yip, Can. J. Cardiol. 2025, 41, 1857.

[17] A. R. Vest, P. R. Schauer, J. E. Rodgers, E. Sanderson, C. L. LaChute, J. Seltz, C. J. Lavie, S. A. Mandras, W. H. W. Tang, A. daSilva-deAbreu, JACC Heart Fail. 2024, 12, 1509.

[18] S. J. Shah, C. S. P. Lam, S. Svedlund, A. Saraste, C. Hage, R. S. Tan, L. Beussink-Nelson, U. Ljung Faxén, M. L. Fermer, M. A. Broberg, L. M. Gan, L. H. Lund, Eur. Heart J. 2018, 39, 3439.

[19] A. Venkateshvaran, U. L. Faxen, C. Hage, E. Michaëlsson, S. Svedlund, A. Saraste, L. Beussink-Nelson, M. L. Fermer, L. M. Gan, J. Tromp, C. S. P. Lam, S. J. Shah, L. H. Lund, Eur. J. Heart Fail. 2022, 24, 2251.

[20] T. Thomou, M. A. Mori, J. M. Dreyfuss, M. Konishi, M. Sakaguchi, C. Wolfrum, T. N. Rao, J. N. Winnay, R. Garcia-Martin, S. K. Grinspoon, P. Gorden, C. R. Kahn, Nature 2017, 542, 450.

[21] M. N. Rana, I. J. Neeland, Curr. Diab Rep. 2022, 22, 27.

[22] S. B. Vasamsetti, N. Natarajan, S. Sadaf, J. Florentin, P. Dutta, J. Physiol. 2023, 601, 2099.

[23] A. Vecchié, F. Dallegri, F. Carbone, A. Bonaventura, L. Liberale, P. Portincasa, G. Frühbeck, F. Montecucco, Eur. J. Intern. Med. 2018, 48, 6.

[24] C. Crewe, J. B. Funcke, S. Li, N. Joffin, C. M. Gliniak, A. L. Ghaben, Y. A. An, H. A. Sadek, R. Gordillo, Y. Akgul, S. Chen, D. Samovski, P. Fischer-Posovszky, C. M. Kusminski, S. Klein, P. E. Scherer, Cell Metab. 2021, 33, 1853.

[25] L. Gan, D. Xie, J. Liu, W. Bond Lau, T. A. Christopher, B. Lopez, L. Zhang, E. Gao, W. Koch, X. L. Ma, Y. Wang, Circulation 2020, 141, 968.

[26] G. van Niel, G. D'Angelo, G. Raposo, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2018, 19, 213.

[27] M. Murri, H. El Azzouzi, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2018, 315, H291.

[28] M. Tong, T. Saito, P. Zhai, S. I. Oka, W. Mizushima, M. Nakamura, S. Ikeda, A. Shirakabe, J. Sadoshima, Circ. Res. 2021, 129, 1105.

[29] L. Sun, P. Xie, J. Wada, N. Kashihara, F. Y. Liu, Y. Zhao, D. Kumar, S. S. Chugh, F. R. Danesh, Y. S. Kanwar, J. Am. Soc. Nephrol. 2008, 19, 2293.

[30] Y. Li, Y. Liu, F. Shi, L. Cheng, J. She, Oncol. Res. 2016, 24, 287.

[31] T. Li, A. Kilic, X. Wei, C. Wu, G. Schwartzbauer, G. K. Yankey, C. DeFilippi, M. Bond, Z. J. Wu, B. P. Griffith, Int. J. Cardiol. 2013, 166, 158.

[32] M. Vaduganathan, K. F. Docherty, B. L. Claggett, P. S. Jhund, R. A. de Boer, A. F. Hernandez, S. E. Inzucchi, M. N. Kosiborod, C. S. P. Lam, F. Martinez, S. J. Shah, A. S. Desai, J. J. V. McMurray, S. D. Solomon, Lancet 2022, 400, 757.

[33] A. B. van der Aart-van der Beek, R. A. de Boer, H. J. L. Heerspink, Nat. Rev. Nephrol. 2022, 18, 294.

[34] V. A. Myasoedova, M. Bozzi, V. Valerio, D. Moschetta, I. Massaiu, V. Rusconi, D. Di Napoli, M. Ciccarelli, V. Parisi, P. Agostoni, S. Genovese, P. Poggio, Antioxidants 2023, 13, 16.

[35] M. S. Dabour, M. Y. George, M. R. Daniel, A. H. Blaes, B. N. Zordoky, JACC CardioOncol 2024, 6, 159.

[36] K. Keramida, A. Ahmed, G. Filippatos, Eur. Heart J. Cardiovasc. Pharmacother. 2025, 11, 399.

[37] O. Mourad, S. Vohra, S. S. Nunes, Sci. Rep. 2025, 15, 8265.

[38] I. Forzano, S. Wilson, A. Lombardi, S. S. Jankauskas, U. Kansakar, P. Mone, F. Varzideh, G. Santulli, Expert Opin. Investig. Drugs 2023, 32, 839.

[39] D. L. Kirkman, N. Bohmke, H. E. Billingsley, S. Carbone, Front. Endocrinol. 2020, 11, 558271.

[40] M. N. Kosiborod, S. Z. Abildstrøm, B. A. Borlaug, J. Butler, S. Rasmussen, M. Davies, G. K. Hovingh, D. W. Kitzman, M. L. Lindegaard, D. V. Møller, S. J. Shah, M. B. Treppendahl, S. Verma, W. Abhayaratna, F. Z. Ahmed, V. Chopra, J. Ezekowitz, M. Fu, H. Ito, M. Lelonek, V. Melenovsky, B. Merkely, J. Núñez, E. Perna, M. Schou, M. Senni, K. Sharma, P. Van der Meer, D. von Lewinski, D. Wolf, M. C. Petrie, N. Engl. J. Med. 2023, 389, 1069.

[41] M. N. Kosiborod, J. Deanfield, R. Pratley, B. A. Borlaug, J. Butler, M. J. Davies, S. S. Emerson, S. E. Kahn, D. W. Kitzman, I. Lingvay, K. W. Mahaffey, M. C. Petrie, J. Plutzky, S. Rasmussen, C. Rönnbäck, S. J. Shah, S. Verma, P. E. Weeke, A. M. Lincoff, Lancet 2024, 404, 949.

[42] Y. Liang, S. Luo, E. Y. F. Wan, C. L. Cheung, D. Gill, S. L. Au Yeung, Diabetes Obes. Metab. 2025, 27, 2280.

[43] J. Linge, A. L. Birkenfeld, I. J. Neeland, Circulation 2024, 150, 1288.

[44] S. Volpe, A. Vozza, G. Lisco, M. Fanelli, D. Racaniello, A. Bergamasco, D. Triggiani, G. Pierangeli, G. De Pergola, C. Tortorella, A. Moschetta, G. Piazzolla, Nutrients 2024, 16, 3841.

[45] N. Wood, S. Straw, C. W. Cheng, Y. Hirata, M. G. Pereira, H. Gallagher, S. Egginton, W. Ogawa, S. B. Wheatcroft, K. K. Witte, L. D. Roberts, T. S. Bowen, Eur. J. Heart Fail. 2024, 26, 925.

[46] G. G. Schiattarella, F. Altamirano, D. Tong, K. M. French, E. Villalobos, S. Y. Kim, X. Luo, N. Jiang, H. I. May, Z. V. Wang, T. M. Hill, P. P. A. Mammen, J. Huang, D. I. Lee, V. S. Hahn, K. Sharma, D. A. Kass, S. Lavandero, T. G. Gillette, J. A. Hill, Nature 2019, 568, 351.

[47] D. Tong, G. G. Schiattarella, N. Jiang, D. Daou, Y. Luo, M. S. Link, S. Lavandero, T. G. Gillette, J. A. Hill, Circulation 2022, 146, 73.

[48] P. Pacher, T. Nagayama, P. Mukhopadhyay, S. Bã¡tkai, D. A. Kass, Nat. Protoc. 2008, 3, 1422.

[49] H. Zhou, Y. Zhang, S. Hu, C. Shi, P. Zhu, Q. Ma, Q. Jin, F. Cao, F. Tian, Y. Chen, J. Pineal Res. 2017, 63, e12413.

[50] H. Zhou, S. Wang, P. Zhu, S. Hu, Y. Chen, J. Ren, Redox Biol. 2018, 15, 335.

[51] O. Shaihov-Teper, E. Ram, N Ballan, R. Y. Brzezinski, N. Naftali-Shani, R. Masoud, T. Ziv, N. Lewis, Y. Schary, L. P. Levin-Kotler, D. Volvovitch, E. M. Zuroff, S. Amunts, N. Regev-Rudzki, L. Sternik, E. Raanani, L. Gepstein, J. Leor, Circulation 2021, 143, 2475.

[52] H. Zhao, X. Chen, G. Hu, C. Li, L. Guo, L. Zhang, F. Sun, Y. Xia, W. Yan, Z. Cui, Y. Guo, X. Guo, C. Huang, M. Fan, S. Wang, F. Zhang, L. Tao, Circ. Res. 2022, 130, 1490.

[53] T. Lu, J. Zhang, J. Cai, J. Xiao, X. Sui, X. Yuan, R. Li, Y. Li, J. Yao, G. Lv, X. Chen, H. Chen, K. Zeng, Y. Liu, W. Chen, G. Chen, Y. Yang, J. Zheng, Y. Zhang, Biomaterials 2022, 284, 121486.

[54] K. Chen, X. Huang, D. Xie, M. Shen, H. Lin, Y. Zhu, S. Ma, C. Zheng, L. Chen, Y. Liu, W. Liao, J. Bin, Y. Liao, Aging 2021, 13, 4215.

[55] H. Lin, Y. Li, H. Zhu, Q. Wang, Z. Chen, L. Chen, Y. Zhu, C. Zheng, Y. Wang, W. Liao, J. Bin, M. Kitakaze, Y. Liao, Cardiovasc. Res. 2020, 116, 101.

[56] Q. Xu, X. Li, Y. Lu, L. Shen, J. Zhang, S. Cao, X. Huang, J. Bin, Y. Liao, Br. J. Pharmacol. 2015, 172, 3072.

[57] H. Li, C. Wang, T. He, T. Zhao, Y. Y. Chen, Y. L. Shen, X. Zhang, L. L. Wang, Theranostics 2019, 9, 2017.

RIGHTS & PERMISSIONS

2026 The Author(s). Interdisciplinary Medicine published by Wiley-VCH GmbH on behalf of Nanfang Hospital, Southern Medical University.