Inflammasome complexes function as key innate immune effectors that trigger inflammation in response to pathogen- and danger-associated signals. Here, we report that germline mutations in the inflammasome sensor NLRP1 cause two overlapping skin disorders: multiple self-healing palmoplantar carcinoma (MSPC) and familial keratosis lichenoides chronica (FKLC). We find that NLRP1 is the most prominent inflammasome sensor in human skin, and all pathogenic NLRP1 mutations are gain-of-function alleles that predispose to inflammasome activation. Mechanistically, NLRP1 mutations lead to increased self-oligomerization by disrupting the PYD and LRR domains, which are essential in maintaining NLRP1 as an inactive monomer. Primary keratinocytes from patients experience spontaneous inflammasome activation and paracrine IL-1 signaling, which is sufficient to cause skin inflammation and epidermal hyperplasia. Our findings establish a group of non-fever inflammasome disorders, uncover an unexpected auto-inhibitory function for the pyrin domain, and provide the first genetic evidence linking NLRP1 to skin inflammatory syndromes and skin cancer predisposition.

Humans encode two inflammatory caspases that detect cytoplasmic LPS, caspase‐4 and caspase‐5. When activated, these trigger pyroptotic cell death and caspase‐1‐dependent IL‐1β production; however the mechanism underlying this process is not yet confirmed. We now show that a specific NLRP3 inhibitor, MCC950, prevents caspase‐4/5‐dependent IL‐1β production elicited by transfected LPS. Given that both caspase‐4 and caspase‐5 can detect cytoplasmic LPS, it is possible that these proteins exhibit some degree of redundancy. Therefore, we generated human monocytic cell lines in which caspase‐4 and caspase‐5 were genetically deleted either individually or together. We found that the deletion of caspase‐4 suppressed cell death and IL‐1β production following transfection of LPS into the cytoplasm, or in response to infection with Salmonella typhimurium . Although deletion of caspase‐5 did not confer protection against transfected LPS, cell death and IL‐1β production were reduced after infection with Salmonella . Furthermore, double deletion of caspase‐4 and caspase‐5 had a synergistic effect in the context of Salmonella infection. Our results identify the NLRP3 inflammasome as the specific platform for IL‐1β maturation, downstream of cytoplasmic LPS detection by caspase‐4/5. We also show that both caspase‐4 and caspase‐5 are functionally important for appropriate responses to intracellular Gram‐negative bacteria.

A mutation in pyrin that disrupts regulation leads to autoinflammatory disease.

Influx of eosinophils into the lungs is typically associated with type II responses during allergy and fungal and parasitic infections. However, we previously reported that eosinophils accumulate in lung lesions during type I inflammatory responses to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) in humans, macaques, and mice, in which they support host resistance. Here we show eosinophils migrate into the lungs of macaques and mice as early as one week after Mtb exposure. In mice this influx is CCR3 independent and instead requires cell-intrinsic expression of the oxysterol receptor GPR183, which is highly expressed on human and macaque eosinophils. Murine eosinophils interact directly with bacilli-laden alveolar macrophages, which upregulate the oxysterol-synthesizing enzyme Ch25h, and eosinophil recruitment is impaired in Ch25h-deficient mice. Our findings show that eosinophils are among the earliest cells from circulation to sense and respond to Mtb infection of alveolar macrophages and reveal a role for GPR183 in the migration of eosinophils into lung tissue.

Early events in the host response to SARS-CoV-2 are thought to play a major role in determining disease severity. During pulmonary infection, the virus encounters both myeloid and epithelioid lineage cells that can either support or restrict pathogen replication as well as respond with host protective versus detrimental mediators. In addition to providing partial protection against pediatric tuberculosis, vaccination with bacille Calmette-Guérin (BCG) has been reported to confer non-specific resistance to unrelated pulmonary pathogens, a phenomenon attributed to the induction of long-lasting alterations within the myeloid cell compartment. Here we demonstrate that prior intravenous, but not subcutaneous, administration of BCG protects human-ACE2 transgenic mice against lethal challenge with SARS-CoV-2 and results in reduced viral loads in non-transgenic animals infected with an alpha variant. The observed increase in host resistance was associated with reductions in SARS-CoV-2-induced tissue pathology, inflammatory cell recruitment and cytokine production that multivariate analysis revealed to be only partially related to diminished viral load. We propose that this protection stems from BCG-induced alterations in the composition and function of the pulmonary cellular compartment that impact the innate response to the virus and the ensuing immunopathology.

Abstract Oxysterols (i.e., oxidized cholesterol species) have complex roles in biology. 25-hydroxycholesterol (25HC), a product of activity of cholesterol-25-hydroxylase (CH25H) upon cholesterol, has recently been shown to be broadly antiviral, suggesting therapeutic potential against SARS-CoV-2. However, 25HC can also amplify inflammation and tissue injury and be converted by CYP7B1 to 7α,25HC, a lipid with chemoattractant activity via the G protein-coupled receptor, EBI2/GPR183. Here, using in vitro studies and two different murine models of SARS-CoV-2 infection, we investigate the effects of these two oxysterols on SARS-CoV-2 pneumonia. We show that while 25HC and enantiomeric-25HC are antiviral in vitro against human endemic coronavirus-229E, they did not inhibit SARS-CoV-2; nor did supplemental 25HC reduce pulmonary SARS-CoV-2 titers in the K18-human ACE2 mouse model in vivo . 25HC treatment also did not alter immune cell influx into the airway, airspace cytokines, lung pathology, weight loss, symptoms, or survival but was associated with increased airspace albumin, an indicator of microvascular injury, and increased plasma pro-inflammatory cytokines. Conversely, mice treated with the EBI2/GPR183 inhibitor NIBR189 displayed a modest increase in lung viral load only at late time points, but no change in weight loss. Consistent with these findings, although Ch25h was upregulated in the lungs of SARS-CoV-2-infected WT mice, lung viral titers and weight loss in Ch25h −/– and Gpr183 −/– mice infected with the beta variant were similar to control animals. Taken together, endogenous 25-hydroxycholesterols do not significantly regulate early SARS-CoV-2 replication or pathogenesis and supplemental 25HC may have pro-injury rather than therapeutic effects in SARS-CoV-2 pneumonia.

ABSTRACT Host resistance to Mycobacterium tuberculos is infection requires the activities of multiple leukocyte subsets, yet the roles of the different innate effector cells during tuberculosis are incompletely understood. Here we uncover an unexpected association between eosinophils and Mtb infection. In humans, eosinophils are decreased in the blood but enriched in resected human tuberculosis lung lesions and autopsy granulomas. Influx of eosinophils is also evident in infected zebrafish, mice, and nonhuman primate granulomas, where they are functionally activated and degranulate. Importantly, employing complementary genetic models of eosinophil deficiency, we demonstrate that, in mice, eosinophils are required for optimal pulmonary bacterial control and host survival after Mtb infection. Collectively, our findings uncover an unexpected recruitment of eosinophils to the infected lung tissue and a protective role for these cells in the control of Mtb infection in mice.

ABSTRACT Boosting immune cell function by targeting the co-inhibitory receptor PD-1 may have applications in the treatment of chronic infections. Here we examine the role of PD-1 during Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection of rhesus macaques. Animals treated with αPD-1 mAb developed worse disease and higher granuloma bacterial loads compared to isotype control treated monkeys. PD-1 blockade increased the number and functionality of granuloma Mtb-specific CD8 T cells. In contrast, Mtb-specific CD4 T cells in αPD-1 treated macaques were not increased in number or function in granulomas, upregulated high levels of CTLA-4 and exhibited reduced intralesional trafficking in live imaging studies. In granulomas of αPD-1 treated animals, multiple pro-inflammatory cytokines were elevated, and more cytokines correlated with bacterial loads, leading to the identification of a role for caspase 1 in the exacerbation of tuberculosis after PD-1 blockade. Lastly, increased Mtb bacterial loads after PD-1 blockade were found to associate with the composition of the intestinal microbiota prior to infection in individual macaques. Therefore, PD-1-mediated co-inhibition is required for control of Mtb infection in macaques, perhaps due to its role in dampening detrimental inflammation as well as allowing for normal CD4 T cell responses.

SARS-CoV-2 infection leads to vastly divergent clinical outcomes ranging from asymptomatic infection to fatal disease. Co-morbidities, sex, age, host genetics and vaccine status are known to affect disease severity. Yet, how the inflammatory milieu of the lung at the time of SARS-CoV-2 exposure impacts the control of viral replication remains poorly understood. We demonstrate here that immune events in the mouse lung closely preceding SARS-CoV-2 infection significantly impact viral control and we identify key innate immune pathways required to limit viral replication. A diverse set of pulmonary inflammatory stimuli, including resolved antecedent respiratory infections with

SUMMARY Influx of eosinophils into the lungs is typically associated with type-II responses during allergy, fungal and parasitic infections. However, we previously reported that eosinophils accumulate in lung lesions during type-I inflammatory responses to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) in humans, macaques, and mice where they contribute to host resistance. Here we show eosinophils migrate into the lungs of macaques and mice as early as one week after Mtb-exposure. In mice this influx was CCR3 independent and instead required cell-intrinsic expression of the oxysterol-receptor GPR183, which is highly expressed on human and macaque eosinophils. Murine eosinophils interacted directly with bacilli-laden alveolar macrophages, which upregulated the oxysterol-synthesizing enzyme Ch25h, and eosinophil recruitment was impaired in Ch25h deficient mice. Our findings show that eosinophils are among the first cells from circulation to sense and respond to Mtb infection of alveolar macrophages and reveal a novel role for GPR183 in the migration of eosinophils into lung tissue. HIGHLIGHTS In mice and macaques eosinophils accumulate early in Mtb-infected lungs preceding neutrophils Eosinophils interact with Mtb-infected cells in the alveoli in mice Early pulmonary eosinophil migration occurs independently of CCR3 in mice Early lung migration in mice requires Ch25h and eosinophil-intrinsic GPR183 expression