Abstract: The adipose tissue is composed of a variety of cell types that constantly cross-communicate with each other to allow the tissue to operate and to adapt to various external stimuli. The diversity of these cell populations and their production of secretory factors define not only adipose tissue morphology, but also its function. This regulatory network is particularly important in times of adipose tissue remodeling and failure to adapt may result in severe malfunction of adipose tissues. Data presented in this thesis provide evidence that stromal vascular cells of the adipose tissue have important functions in adipose tissue remodeling and metabolic activation. We specifically focus on the role of various tyrosine kinase growth factor families such as VEGF, PDGF and FGF and their capacity to alter the adipose tissue microenvironment by their ability to remodel blood vessels or promote differentiation of vessel-associated cells into adipocytes. In paper I, we identified a miRNA-327-FGF10-FGFR2 autocrine regulatory loop that is fundamental for white adipocyte browning. We provide the first evidence that a miRNAdependent mechanism can control the differentiation of PDGFR-αP P cells into thermogenic beige cells. We further demonstrated that FGF10 is not only important for white adipocyte differentiation, but additionally possesses the ability to recruit and activate beige adipocytes. Finally, systemic inhibition of miRNA-327 induced white adipocyte browning, thereby improving whole-body metabolic rates and norepinephrine-induced thermogenesis in an FGF10 dependent manner. Our data suggest a therapeutic potential of FGF10 modulating miRNAs for treatment of obesity and related metabolic diseases. Paper II represents a detailed characterization of the function of VEGFR1 in the adipose tissue during browning and brown adipose tissue activation. Since VEGFR1 acts as a decoy receptor for VEGF, loss of VEGFR1 results in an increase of VEGF-VEGFR2 complex formation and thereby robust angiogenesis. The generation of two distinct endothelial cell specific knockout mouse strains allowed us to demonstrate that loss of VEGFR1 in endothelial cells is sufficient to induce adipose tissue angiogenesis and thereby white adipocyte browning and brown adipose tissue activation. Loss of VEGFR1 in adipocytes or myeloid cells, however, had no detectable effect on adipose tissues. Endothelial specific VEGFR1 KO mice were resistant to diet-induced obesity, resulting in improved insulin sensitivity and a reduction of ectopic lipid accumulation in the liver. Therefore, VEGFR1 blockade in endothelial cells represents an attractive approach to treat obesity, type 2 diabetes and liver steatosis. In paper III we demonstrate that angiogenic endothelial cells produce PDGF-CC, which results in white adipose tissue browning. We show that such white adipose tissue browning can be prevented by: 1) inhibition of angiogenesis by VEGFR2 blockade, 2) systemic knockout of Pdgfc, or 3) by treatment with a PDGFR-α neutralizing antibody; all resulted in the inability of WAT to undertake a beige phenotype. We could demonstrate that endothelial cells influence adipocyte function in a paracrine fashion by secreting PDGF-CC that drives PDGFR-αP P preadipocytes into beige adipocyte differentiation. Hence, we conclude that an increase in PDGF-CC levels or the activation of PDGFR-α downstream signaling in preadipocytes might be a novel treatment options for obese patients. In paper IV we asked the question why age is such a strong indicator for obesity and insulin resistance, and if blood vessels play a role. We produced evidence that continuous age-related changes in the adipose vasculature modulate fat mass, adipocyte function, insulin sensitivity and blood lipid profiles. In middle-aged mice, blood vessel numbers were low and VEGFR1 expression levels high, resulting in reduced vascular plasticity. Surprisingly, middle-aged mice on high-fat diet, but not standard chow, are highly sensitive to anti-VEGF treatment, which resulted in reduced body weight, improved HOMA-IR and enhanced glucose clearance. These findings indicate that low vascular plasticity in middle-aged individuals increases their risk to suffer from obesity and type-2 diabetes. Collectively, this thesis work uncovers important players in the cross talk between the adipose tissue vasculature and adipocytes, which lays the ground for the development of novel pharmaceutical approaches. POPULÄRVETENSKAPLIG SAMMANFATTNING Fettvävnader är viktiga i både lagring och användning av energi, och dessa vävnader består av olika typer av celler som kommunicerar med varandra. Sammansättningen av vävnaden, samt cellernas kommunikation spelar en avgörande roll för fettvävnadens korrekta funktion. Samspelet definierar bland annat om fettceller hellre lagrar eller bryter ner fett, och är speciellt viktig t.ex. under fastande, överdrivet kaloriintag, fysisk träning eller om kroppen är utsatt för extremt varma eller kalla temperaturer. Komplikationer som typ 2-diabetes eller kardiovaskulära sjukdomar kan förekomma under sådana förhållanden om fettvävnaden inte kan anpassa sig. Blodkärl levererar syre och näring till cellerna och är därför viktiga för kommunikation mellan celler i fettvävnaden och resten av kroppen. I vår forskning försöker vi förstå hur blodkärl kommunicerar med omgivningen i fettvävnader under speciella förhållanden, med avsikten att förändra blodkärlen för att förbättra eller förhindra fetma och diabetes. I den första publikationen identifierade vi en signal – så kallad FGF10 – som är särskilt viktig för kommunikation i fettvävnaden när kroppen utsätts för kalla temperaturer. Genom att öka den signalen lyckades vi öka förmågan av fettvävnader att producera värme när möss utsattes för kalla temperaturer (4 °C). Intressant nog kunde vi visa att den signalen kan leda till ett ökat antal värmeproducerande fettceller även vid rumstemperatur. Dessa resultat är viktiga eftersom värmeproduktion i fettvävnaden resulterar i ökat energibehov i hela kroppen och därför förbrukas fler kalorier hos möss med ökad mängd av den signalen. I 2:a publikationen analyserade vi en signalmottagare som finns på utsidan av cellerna och därigenom kan ta emot signaler från andra celler. Vi upptäckte att blockering eller borttagning av denna mottagare resulterade i fler antal blodkärl i fettvävnaden. Genom olika experiment såg vi hur ett ökat antal blodkärl ledde till: 1) mer värmeproducerande celler i fettvävnader vid exponering för kyla, och 2) ett motstånd mot viktökning i möss som matades med kaloririk mat. Dessa möss hade därmed minskad risk att utveckla diabetes eller fettlever. Vi drar slutsatsen att blockering av denna mottagare kan vara till nytta för patienter som lider av fetma, typ 2-diabetes eller fettleversjukdom. I 3:e publikationen visar vi att celler som utgör själva blodkärlen kan producera och skicka ut en signal som kan förändra fettcellernas funktion. Om antalet blodkärl minskas drastiskt eller denna signal avlägsnas kan fettceller inte längre producera värme när möss utsätts för kyla. Om istället signalen är högre än normalt kan vissa celler som tätt omger blodkärlen genomgå förändring till att bli fettceller och därigenom producera värme. I 4:e publikationen studerade vi blodkärlens roll i fettvävnaden i olika åldersgrupper och kunde hitta skillnader i antalet av blodkärl i fettvävnader och förmåga att anpassa sig till förändringar beroende på ålder. Möss i medelåldern hade färre blodkärl och en minskad förmåga att ändra antal av blodkärl. Foder med högt kaloriinnehåll gjorde däremot fettvävnaden av möss i medelåldern mera anpassningsbara. Intressant nog, så ökades möjligheten av blodkärl att anpassa sig i möss i medelåldern med fetma drastisk, vilket resulterade i lägre kroppsvikt och minskad risk för att utveckla diabetes efter blodkärlsförändrande medicinering. Dessa resultat tyder på att minskad förmåga av blodkärl att anpassa sig till förändringar hos individer i medelåldern ökar risken för fetma och diabetes. Sammanfattningsvis avslöjar denna avhandling viktiga delar i kommunikationen mellan blodkärl och fettceller, som i framtiden kan ligga till grund för utvecklingen av nya läkemedel för att behandla fetma och relaterade sjukdomar. POPULÄRWISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENFASSUNG Fettgewebe besteht aus einem Gemisch verschiedener Zellarten, die miteinander kommunizieren. Die Zusammensetzung dieser Zellen, sowie die Art und Weise, wie sie miteinander kommunizieren, ist wichtig für die korrekte Funktion des Fettgewebes. Diese Interaktion bestimmt unter anderem, ob Fettzellen Fett speichern oder abbauen und ist besonders wichtig während des Fastens, übermäßiger Kalorienzufuhr, intensiver körperlicher Aktivität und wenn der Körper extrem heißen oder kalten Temperaturen ausgesetzt ist. Wenn während dieser Situationen Probleme in der Kommunikation zwischen Zellen auftreten, kann das Fettgewebe Schwierigkeiten haben, sich anzupassen und Komplikationen wie Typ-2Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen können auftreten. Blutgefäße versorgen die Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen und sind daher besonders wichtig für die Kommunikation zwischen Zellen im Fettgewebe untereinander und mit dem Rest des Körpers. In unserer Forschung versuchen wir zu verstehen, wie Blutgefäße mit Fettzellen kommunizieren. Wir versuchen außerdem diese Kommunikation so zu beeinflussen, dass bereits bestehende Krankheiten im Fettgewebe behoben werden können. In der ersten Veröffentlichung identifizierten wir einen Kommunikationsfaktor, FGF10, der besonders wichtig für die Anpassung des Fettgewebes an kalte Temperaturen ist. Weiters fanden wir einen Weg, die Menge dieses Faktors zu erhöhen, was zu einer Steigerung der Wärmeproduktion im Fettgewebe führte. Nicht alle Fettzellen können Wärme produzieren und wir konnten zeigen, dass der identifizierte Kommunikationsfaktor sogar bei Raumtemperatur dazu führt, dass eine erhöhte Anzahl an wärmeprodu