Severe COVID-19 patients develop acute respiratory distress syndrome that may progress to cytokine storm syndrome, organ dysfunction, and death. Considering that neutrophil extracellular traps (NETs) have been described as important mediators of tissue damage in inflammatory diseases, we investigated whether NETs would be involved in COVID-19 pathophysiology. A cohort of 32 hospitalized patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 and healthy controls were enrolled. The concentration of NETs was augmented in plasma, tracheal aspirate, and lung autopsies tissues from COVID-19 patients, and their neutrophils released higher levels of NETs. Notably, we found that viable SARS-CoV-2 can directly induce the release of NETs by healthy neutrophils. Mechanistically, NETs triggered by SARS-CoV-2 depend on angiotensin-converting enzyme 2, serine protease, virus replication, and PAD-4. Finally, NETs released by SARS-CoV-2–activated neutrophils promote lung epithelial cell death in vitro. These results unravel a possible detrimental role of NETs in the pathophysiology of COVID-19. Therefore, the inhibition of NETs represents a potential therapeutic target for COVID-19.

Severe cases of COVID-19 are characterized by a strong inflammatory process that may ultimately lead to organ failure and patient death. The NLRP3 inflammasome is a molecular platform that promotes inflammation via cleavage and activation of key inflammatory molecules including active caspase-1 (Casp1p20), IL-1β, and IL-18. Although participation of the inflammasome in COVID-19 has been highly speculated, the inflammasome activation and participation in the outcome of the disease are unknown. Here we demonstrate that the NLRP3 inflammasome is activated in response to SARS-CoV-2 infection and is active in COVID-19 patients. Studying moderate and severe COVID-19 patients, we found active NLRP3 inflammasome in PBMCs and tissues of postmortem patients upon autopsy. Inflammasome-derived products such as Casp1p20 and IL-18 in the sera correlated with the markers of COVID-19 severity, including IL-6 and LDH. Moreover, higher levels of IL-18 and Casp1p20 are associated with disease severity and poor clinical outcome. Our results suggest that inflammasomes participate in the pathophysiology of the disease, indicating that these platforms might be a marker of disease severity and a potential therapeutic target for COVID-19.

Abstract Although SARS-CoV-2 severe infection is associated with a hyperinflammatory state, lymphopenia is an immunological hallmark, and correlates with poor prognosis in COVID-19. However, it remains unknown if circulating human lymphocytes and monocytes are susceptible to SARS-CoV-2 infection. In this study, SARS-CoV-2 infection of human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) was investigated both in vitro and in vivo . We found that in vitro infection of whole PBMCs from healthy donors was productive of virus progeny. Results revealed that monocytes, as well as B and T lymphocytes, are susceptible to SARS-CoV-2 active infection and viral replication was indicated by detection of double-stranded RNA. Moreover, flow cytometry and immunofluorescence analysis revealed that SARS-CoV-2 was frequently detected in monocytes and B lymphocytes from COVID-19 patients, and less frequently in CD4 + T lymphocytes. The rates of SARS-CoV-2-infected monocytes in PBMCs from COVID-19 patients increased over time from symptom onset. Additionally, SARS-CoV-2-positive monocytes and B and CD4+T lymphocytes were detected by immunohistochemistry in post mortem lung tissue. SARS-CoV-2 infection of blood circulating leukocytes in COVID-19 patients may have important implications for disease pathogenesis, immune dysfunction, and virus spread within the host.

Abstract Sepsis survival in adults is commonly followed by immunosuppression and increased susceptibility to secondary infections. However, the long-term immune consequences of pediatric sepsis are unknown. Here, we compared the frequency of Tregs, the activation of the IL-33/ILC2s axis in M2 macrophages, and the DNA methylation of epithelial lung cells from post-septic infant and adult mice. In contrast to adults, infant mice were resistant to secondary infection and did not show impairment in tumour controls upon melanoma challenge. Mechanistically, increased IL-33 levels, Tregs expansion, and activation of ILC2s and M2-macrophages were observed in post-septic adults but not infant mice. Impaired IL-33 production in post-septic infant mice was associated with increased DNA-methylation on lung epithelial cells. Notably, IL-33 treatment boosted the expansion of Tregs and induced immunosuppression in infant mice. Clinically, adults but not pediatric post-septic patients exhibited higher counts of Tregs and sera IL-33 levels. Hence, we describe a crucial and age-dependent role for IL-33 in post-sepsis immunosuppression.