IL-17A–expressing CD4+ T cells (Th17 cells) are generally regarded as key effectors of autoimmune inflammation. However, not all Th17 cells are pro-inflammatory. Pathogenic Th17 cells that induce autoimmunity in mice are distinguished from nonpathogenic Th17 cells by a unique transcriptional signature, including high Il23r expression, and these cells require Il23r for their inflammatory function. In contrast, defining features of human pro-inflammatory Th17 cells are unknown. We show that pro-inflammatory human Th17 cells are restricted to a subset of CCR6+CXCR3hiCCR4loCCR10−CD161+ cells that transiently express c-Kit and stably express P-glycoprotein (P-gp)/multi-drug resistance type 1 (MDR1). In contrast to MDR1− Th1 or Th17 cells, MDR1+ Th17 cells produce both Th17 (IL-17A, IL-17F, and IL-22) and Th1 (IFN-γ) cytokines upon TCR stimulation and do not express IL-10 or other anti-inflammatory molecules. These cells also display a transcriptional signature akin to pathogenic mouse Th17 cells and show heightened functional responses to IL-23 stimulation. In vivo, MDR1+ Th17 cells are enriched and activated in the gut of Crohn’s disease patients. Furthermore, MDR1+ Th17 cells are refractory to several glucocorticoids used to treat clinical autoimmune disease. Thus, MDR1+ Th17 cells may be important mediators of chronic inflammation, particularly in clinical settings of steroid resistant inflammatory disease.

Starving T Cells The T H 17 lineage of CD4 + helper T cells, characterized by the ability to secrete IL-17, is an important mediator of inflammation and autoimmunity. Dampening the responses of these cells or inhibiting their differentiation is of great therapeutic interest. Sundrud et al. (p. 1334 ; see the Perspective by Blander and Amsen ) now show that the small molecule halofuginone inhibits the differentiation of T H 17 cells but not other CD4 + T cell helper lineages both in vitro and in a mouse model of multiple sclerosis. This selective inhibition was mediated by activation of the amino acid starvation response. Amino acid depletion mimicked the effects of halofuginone, whereas excess amino acids rescued T H 17 differentiation. The results highlight the importance of amino acid metabolism in regulating inflammation.

Halofuginone was recently shown to inhibit the differentiation of T helper 17 (TH17) cells, which are associated with autoimmune diseases. The demonstration that halofuginone inhibits prolyl-tRNA synthetase activity explains the observed activation of the amino acid response pathway in TH17 cells and identifies amino acid restriction pathways as potential drug targets in inflammatory disease. Febrifugine, the bioactive constituent of one of the 50 fundamental herbs of traditional Chinese medicine, has been characterized for its therapeutic activity, though its molecular target has remained unknown. Febrifugine derivatives have been used to treat malaria, cancer, fibrosis and inflammatory disease. We recently demonstrated that halofuginone (HF), a widely studied derivative of febrifugine, inhibits the development of TH17-driven autoimmunity in a mouse model of multiple sclerosis by activating the amino acid response (AAR) pathway. Here we show that HF binds glutamyl-prolyl-tRNA synthetase (EPRS), inhibiting prolyl-tRNA synthetase activity; this inhibition is reversed by the addition of exogenous proline or EPRS. We further show that inhibition of EPRS underlies the broad bioactivities of this family of natural product derivatives. This work both explains the molecular mechanism of a promising family of therapeutics and highlights the AAR pathway as an important drug target for promoting inflammatory resolution.

Abstract Crohn’s disease (CD) has been traditionally viewed as a chronic inflammatory disease that cause gut wall thickening and complications, including fistulas, by mechanisms not understood. By focusing on Parabacteroides distasonis (presumed modern succinate-producing commensal probiotic), recovered from intestinal microfistulous tracts (cavernous fistulous micropathologies CavFT proposed as intermediate between ‘mucosal fissures’ and ‘fistulas’) in two patients that required surgery to remove CD-damaged ilea, we demonstrate that such isolates exert pathogenic/pathobiont roles in mouse models of CD. Our isolates are clonally-related; potentially emerging as transmissible in the community and mice; proinflammatory and adapted to the ileum of germ-free mice prone to CD-like ileitis (SAMP1/YitFc) but not healthy mice (C57BL/6J), and cytotoxic/ATP-depleting to HoxB8-immortalized bone marrow derived myeloid cells from SAMP1/YitFc mice when concurrently exposed to succinate and extracts from CavFT-derived E. coli , but not to cells from healthy mice. With unique genomic features supporting recent genetic exchange with Bacteroides fragilis -BGF539, evidence of international presence in primarily human metagenome databases, these CavFT Pdis isolates could represent to a new opportunistic Parabacteroides species, or subspecies (‘ cavitamuralis’ ) adapted to microfistulous niches in CD.

The metabolic landscape of cancer greatly influences antitumor immunity, yet it remains unclear how organ-specific metabolites in the tumor microenvironment influence immunosurveillance. We found that accumulation of primary conjugated and secondary bile acids (BAs) are metabolic features of human hepatocellular carcinoma and experimental liver cancer models. Inhibiting conjugated BA synthesis in hepatocytes through deletion of the BA-conjugating enzyme bile acid–CoA:amino acid N -acyltransferase (BAAT) enhanced tumor-specific T cell responses, reduced tumor growth, and sensitized tumors to anti–programmed cell death protein 1 (anti–PD-1) immunotherapy. Furthermore, different BAs regulated CD8 + T cells differently; primary BAs induced oxidative stress, whereas the secondary BA lithocholic acid inhibited T cell function through endoplasmic reticulum stress, which was countered by ursodeoxycholic acid. We demonstrate that modifying BA synthesis or dietary intake of ursodeoxycholic acid could improve tumor immunotherapy in liver cancer model systems.

Bile acids (BAs) are lipid emulsifying metabolites synthesized in hepatocytes and maintained in vivo through enterohepatic circulation between the liver and small intestine 1 . As detergents, BAs can cause toxicity and inflammation in enterohepatic tissues 2 . Nuclear receptors maintain BA homeostasis in hepatocytes and enterocytes 3 , but it is unclear how mucosal immune cells tolerate high BA concentrations in the small intestine lamina propria (siLP). We previously reported that CD4 + T effector (Teff) cells upregulate expression of the xenobiotic transporter MDR1/ ABCB1 in the siLP to prevent BA toxicity and suppress Crohn’s disease-like small bowel inflammation 4 . Here, we identify the nuclear xenobiotic receptor, constitutive androstane receptor (CAR/ NR1I3 ), as a regulator of MDR1 expression in T cells, and safeguard against BA toxicity and inflammation in the small intestine. CAR was activated and induced large-scale transcriptional reprograming in Teff cells infiltrating the siLP, but not the colon. CAR induced expression of detoxifying enzymes and transporters in siLP Teff cells, as in hepatocytes, but also the key anti-inflammatory cytokine, Il10 . Accordingly, CAR-deficiency in T cells exacerbated, whereas pharmacologic CAR activation suppressed, BA-driven ileitis in T cell-reconstituted Rag −/− mice. These data suggest that CAR acts locally in small intestinal T cells to detoxify BAs and resolve inflammation. Activation of this program offers an unexpected strategy to treat small bowel Crohn’s disease, and provides evidence of lymphocyte sub-specialization within the small intestine.

Bile acids (BAs) are core gastrointestinal metabolites with dual functions in lipid absorption and cell signaling. BAs circulate between the liver and distal small intestine (i.e., ileum), yet the dynamics through which complex BA pools are absorbed in the ileum and interact with host intestinal cells in vivo remain poorly understood. As ileal absorption is rate-limiting in determining which BAs in the intestinal lumen gain access to host intestinal cells and receptors, and at what concentrations, we hypothesized that defining the rates and routes of ileal BA absorption in vivo would yield novel insights into the physiological forms and functions of mouse enterohepatic BA pools.

The negative effects of data clustering due to (intra-class/spatial) correlations are well-known in statistics to interfere with interpretation and study power. Therefore, it is unclear why housing many laboratory mice (>4), instead of one-or-two per cage, with the improper use/reporting of clustered-data statistics, abound in the literature. Among other sources of 'artificial' confounding, including cyclical oscillations of the 'cage microbiome', we quantified the heterogeneity of modern husbandry practices/perceptions. The objective was to identify actionable themes to re-launch emerging protocols and intuitive statistical strategies to increase study power. Amenable for interventions, 'cost-vs-science' discordance was a major aspect explaining heterogeneity and the reluctance to change. Combined, four sources of information (scoping-reviews, professional-surveys, expert-opinion, and 'implementability-score-statistics') indicate that a six-actionable-theme framework could minimize 'artificial' heterogeneity. With a 'Housing Density Cost Simulator' in Excel and fully annotated statistical examples, this framework could reignite the use of 'study power' to monitor the success/reproducibility of mouse-microbiome studies.