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.

Interleukin 33 (IL-33) is a new member of the IL-1 family of cytokines which signals via its receptor, ST2 (IL-33R), and has an important role in Th2 and mast cell responses. This study shows that IL-33 orchestrates neutrophil migration in arthritis.Methylated bovine serum albumin (mBSA) challenge in the knee joint of mBSA-immunised mice induced local neutrophil migration accompanied by increased IL-33R and IL-33 mRNA expression. Cell migration was inhibited by systemic and local treatments with soluble (s)IL-33R, an IL-33 decoy receptor, and was not evident in IL-33R-deficient mice. IL-33 injection also induced IL-33R-dependent neutrophil migration. Antigen- and IL-33-induced neutrophil migration in the joint was dependent on CXCL1, CCL3, tumour necrosis factor alpha (TNFalpha) and IL-1beta synthesis. Synovial tissue, macrophages and activated neutrophils expressed IL-33R. IL-33 induces neutrophil migration by activating macrophages to produce chemokines and cytokines and by directly acting on neutrophils. Importantly, neutrophils from patients with rheumatoid arthritis successfully treated with anti-TNFalpha antibody (infliximab) expressed significantly lower levels of IL-33R than patients treated with methotrexate alone. Only neutrophils from patients treated with methotrexate alone or from normal donors stimulated with TNFalpha responded to IL-33 in chemotaxis.These results suggest that suppression of IL-33R expression in neutrophils, preventing IL-33-induced neutrophil migration, may be an important mechanism of anti-TNFalpha therapy of inflammation.

Objective To evaluate whether the addition of colchicine to standard treatment for COVID-19 results in better outcomes. Design We present the results of a randomised, double-blinded, placebo-controlled clinical trial of colchicine for the treatment of moderate to severe COVID-19, with 75 patients allocated 1:1 from 11 April to 30 August 2020. Colchicine regimen was 0.5 mg thrice daily for 5 days, then 0.5 mg twice daily for 5 days. The primary endpoints were the need for supplemental oxygen, time of hospitalisation, need for admission and length of stay in intensive care unit and death rate. Results Seventy-two patients (36 for placebo and 36 for colchicine) completed the study. Median (and IQR) time of need for supplemental oxygen was 4.0 (2.0–6.0) days for the colchicine group and 6.5 (4.0–9.0) days for the placebo group (p<0.001). Median (IQR) time of hospitalisation was 7.0 (5.0–9.0) days for the colchicine group and 9.0 (7.0–12.0) days for the placebo group (p=0.003). At day 2, 67% versus 86% of patients maintained the need for supplemental oxygen, while at day 7, the values were 9% versus 42%, in the colchicine and the placebo groups, respectively (log rank; p=0.001). Two patients died, both in placebo group. Diarrhoea was more frequent in the colchicine group (p=0.26). Conclusion Colchicine reduced the length of both, supplemental oxygen therapy and hospitalisation. The drug was safe and well tolerated. Once death was an uncommon event, it is not possible to ensure that colchicine reduced mortality of COVID-19. Trial registration number RBR-8jyhxh.

Although increasing evidence confirms neuropsychiatric manifestations associated mainly with severe COVID-19 infection, long-term neuropsychiatric dysfunction (recently characterized as part of "long COVID-19" syndrome) has been frequently observed after mild infection. We show the spectrum of cerebral impact of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection, ranging from long-term alterations in mildly infected individuals (orbitofrontal cortical atrophy, neurocognitive impairment, excessive fatigue and anxiety symptoms) to severe acute damage confirmed in brain tissue samples extracted from the orbitofrontal region (via endonasal transethmoidal access) from individuals who died of COVID-19. In an independent cohort of 26 individuals who died of COVID-19, we used histopathological signs of brain damage as a guide for possible SARS-CoV-2 brain infection and found that among the 5 individuals who exhibited those signs, all of them had genetic material of the virus in the brain. Brain tissue samples from these five patients also exhibited foci of SARS-CoV-2 infection and replication, particularly in astrocytes. Supporting the hypothesis of astrocyte infection, neural stem cell-derived human astrocytes in vitro are susceptible to SARS-CoV-2 infection through a noncanonical mechanism that involves spike-NRP1 interaction. SARS-CoV-2-infected astrocytes manifested changes in energy metabolism and in key proteins and metabolites used to fuel neurons, as well as in the biogenesis of neurotransmitters. Moreover, human astrocyte infection elicits a secretory phenotype that reduces neuronal viability. Our data support the model in which SARS-CoV-2 reaches the brain, infects astrocytes, and consequently, leads to neuronal death or dysfunction. These deregulated processes could contribute to the structural and functional alterations seen in the brains of COVID-19 patients.

Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory disease characterized by joint destruction and severe morbidity. Cigarette smoking (CS) can exacerbate the incidence and severity of RA. Although Th17 cells and the Aryl hydrocarbon receptor (AhR) have been implicated, the mechanism by which CS induces RA development remains unclear. Here, using transcriptomic analysis, we show that microRNA-132 is specifically induced in Th17 cells in the presence of either AhR agonist or CS-enriched medium. miRNA-132 thus induced is packaged into extracellular vesicles produced by Th17 and acts as a proinflammatory mediator increasing osteoclastogenesis through the down-regulation of COX2. In vivo, articular knockdown of miR-132 in murine arthritis models reduces the number of osteoclasts in the joints. Clinically, RA patients express higher levels of miR-132 than do healthy individuals. This increase is further elevated by cigarette smoking. Together, these results reveal a hitherto unrecognized mechanism by which CS could exacerbate RA and further advance understanding of the impact of environmental factors on the pathogenesis of chronic inflammatory diseases.

Summary The human metabolome has remained largely unknown, with most studies annotating ∼10% of features. In nucleic acid sequencing, annotating transcripts by source has proven essential for understanding gene function. Here we generalize this concept to stool, plasma, urine and other human metabolomes, discovering that food-based annotations increase the interpreted fraction of molecular features 7-fold, providing a general framework for expanding the interpretability of human metabolomic “dark matter.”

Abstract Patients with severe COVID-19 develop acute respiratory distress syndrome (ARDS) that may progress to cytokine storm syndrome, organ dysfunction, and death. Considering that complement component 5a (C5a), through its cellular receptor C5aR1, has potent proinflammatory actions, and plays immunopathological roles in inflammatory diseases, we investigated whether C5a/C5aR1 pathway could be involved in COVID-19 pathophysiology. C5a/C5aR1 signaling increased locally in the lung, especially in neutrophils of critically ill COVID-19 patients compared to patients with influenza infection, as well as in the lung tissue of K18-hACE2 Tg mice (Tg mice) infected with SARS-CoV-2. Genetic and pharmacological inhibition of C5aR1 signaling ameliorated lung immunopathology in Tg-infected mice. Mechanistically, we found that C5aR1 signaling drives neutrophil extracellular trap (NET)s-dependent immunopathology. These data confirm the immunopathological role of C5a/C5aR1 signaling in COVID-19 and indicate that antagonist of C5aR1 could be useful for COVID-19 treatment.

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.