Abstract Type 2 immunity plays an essential role in the maintenance of metabolic homeostasis and its disruption during obesity promotes meta-inflammation and insulin resistance. Infection with the helminth parasite Schistosoma mansoni and treatment with its soluble egg antigens (SEA) can induce a type 2 immune response in metabolic organs and improve insulin sensitivity and glucose tolerance in obese mice, yet a causal relationship remains unproven. Here, we investigated the effects and underlying mechanisms of the T2 ribonuclease omega-1 (ω1), one of the major S. mansoni immunomodulatory glycoproteins, on metabolic homeostasis. Male C57Bl6/J mice were fed a high-fat diet for 12 weeks followed by bi-weekly injection of SEA, ω1 or vehicle for 4 additional weeks. Whole-body metabolic homeostasis and energy expenditure were assessed by glucose/insulin tolerance tests and indirect calorimetry, respectively. Tissue-specific immune cell phenotypes were determined by flow cytometry. We show that treatment of obese mice with plant-produced recombinant ω1, harboring similar glycan motifs as present on the native molecule, decreased body fat mass and improved systemic insulin sensitivity and glucose tolerance in a time-and dose-dependent manner. This effect was associated with an increase in white adipose tissue (WAT) type 2 T helper cells, eosinophils and alternatively-activated macrophages, without affecting type 2 innate lymphoid cells. In contrast to SEA, the metabolic effects of ω1 were still observed in obese STAT6-deficient mice with impaired type 2 immunity, indicating that its metabolic effects are independent of the type 2 immune response. Instead, we found that ω1 inhibited food intake, without affecting locomotor activity, WAT thermogenic capacity or whole-body energy expenditure, an effect also occurring in leptin receptor-deficient obese and hyperphagic db/db mice. Altogether, we demonstrate that while the helminth glycoprotein ω1 can induce type 2 immunity, it improves whole-body metabolic homeostasis in obese mice by inhibiting food intake via a STAT6-independent mechanism. Author summary The obesity-induced chronic low-grade inflammation, notably in adipose tissue, contributes to insulin resistance and increased risk of type 2 diabetes. We have previously shown that infection with parasitic helminth worms was associated with protection against obesity-related metabolic dysfunctions both in mice and humans. We have also reported that treatment of obese mice with an extract of Schistosoma mansoni eggs (SEA) improves insulin sensitivity and glucose tolerance, a beneficial effect that was associated with a helminth-specific type 2 immune response in metabolic organs. Here, we studied the effects of omega-1 (ω1), a single immunomodulatory molecule from SEA, on metabolic health in obese mice, and investigated the role of the host immune response elicited. We found that ω1 induced a helminth-characteristic type 2 immune response in adipose tissue and improved both insulin sensitivity and glucose tolerance in obese mice. Yet, in contrast to SEA, ω1’s immunomodulatory properties were dispensable for its metabolic effects. Instead, we show that ω1 inhibited food intake, a feature accounting for most of the improvements in metabolic health. Together, our findings indicate that helminth molecules may improve metabolic health through multiple distinct mechanisms, and further characterization of such molecules could lead to new therapeutic strategies to combat obesity.

Abstract Motivation Extracellular Flux (XF) analysis has been a key technique in immunometabolism research, measuring cellular oxygen consumption rate (OCR) and extracellular acidification rate (ECAR) to determine immune cell metabolic profiles. However, XF analysis has several limitations, including the need for purified adherent cells, relatively high cell numbers, and specialized equipment. Recently, a novel flow cytometry-based technique called SCENITH (Single Cell Energetic metabolism by profiling Translation inhibition) was introduced, which measures the inhibition of cellular protein synthesis as a proxy for metabolic activity in single cells. A limitation of this technique is its reliance on fluorescent staining of intracellular puromycin, a toxic antibiotic. To address this, we propose an alternative approach using biorthogonal noncanonical amino acid tagging (BONCAT) to measure protein synthesis. Summary The field of immunometabolism has revealed that cellular energy metabolism significantly contributes to immune cell function. Disturbances in immune cell metabolism have been associated with various diseases, including obesity, atherosclerosis, and cancer. To further advance immunometabolic research, developing novel methods to study the metabolism of immune cells in complex samples is essential. Here, we introduce CENCAT (Cellular Energetics through Non-Canonical Amino acid Tagging). This technique utilizes click-labeling of alkyne-bearing non-canonical amino acids (ncAAs) to measure protein synthesis inhibition as a proxy of metabolic activity. CENCAT successfully reproduced known metabolic signatures of immune cell activation. Specifically, LPS/IFNγ-induced classical activation increased glycolytic capacity, and IL-4-induced alternative activation enhanced mitochondrial dependence in human primary macrophages. The assay’s applicability was further explored in more complex samples, including peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from healthy volunteers, which revealed diverse metabolic rewiring in immune cell subsets upon stimulation with different activators. Finally, CENCAT was used to analyze the cellular metabolism of murine tissue-resident immune cells from various organs. Principal component analysis (PCA) revealed tissue-specific clustering based on metabolic profiles, likely driven by microenvironmental priming of tissue-resident immune cells. In conclusion, CENCAT offers valuable insights into immune cell metabolic responses and presents a powerful platform for studying immune cell metabolism in complex samples and tissue-resident immune populations in both human and murine studies.

Abstract Analogues of the hepatokine FGF21 are in clinical development for type 2 diabetes and nonalcoholic steatohepatitis (NASH) treatment. Although their glucose-lowering and insulin-sensitizing effects have been largely unraveled, the mechanisms by which they alleviate liver injury have only been scarcely addressed. Here, we aimed to unveil the mechanisms underlying the protective effects of FGF21 on NASH using APOE*3-Leiden.CETP mice, a well-established model for human-like metabolic diseases. Liver-specific FGF21 overexpression was achieved in mice, followed by administration of a high-fat high-cholesterol diet for 23 weeks. FGF21 prevented hepatic lipotoxicity, accompanied by activation of thermogenic tissues and attenuation of adipose tissue inflammation, improvement of hyperglycemia and hypertriglyceridemia, and upregulation of hepatic programs involved in fatty acid oxidation and cholesterol removal. Furthermore, FGF21 inhibited hepatic inflammation, as evidenced by reduced Kupffer cell (KC) activation, diminished monocyte infiltration and lowered accumulation of monocyte-derived macrophages. Moreover, FGF21 decreased lipid- and scar-associated macrophages, which correlated with less hepatic fibrosis as demonstrated by reduced collagen accumulation. Collectively, hepatic FGF21 overexpression limits hepatic lipotoxicity, inflammation and fibrogenesis. Mechanistically, FGF21 blocks hepatic lipid influx and accumulation through combined endocrine and autocrine signaling, respectively, which prevents KC activation and lowers the presence of lipid- and scar-associated macrophages to inhibit fibrogenesis.

Abstract Pro-inflammatory activation of macrophages in metabolic tissues is critically important in induction of obesity-induced metaflammation. Here, we demonstrate that the soluble mannose receptor (sMR) plays a direct, functional role in both macrophage activation and metaflammation. We show that sMR binds CD45 on macrophages and inhibits its phosphatase activity, leading to a Src/Akt/NF-κB-mediated cellular reprogramming towards an inflammatory phenotype both in vitro and in vivo. Remarkably, increased serum sMR levels were observed in obese mice and humans and directly correlated with body weight. Additionally, MR deficiency lowers pro-inflammatory macrophages in metabolic tissues and protects against hepatic steatosis and whole-body metabolic dysfunctions in high-fat diet-induced obese mice. Conversely, administration of sMR in lean mice increases serum pro-inflammatory cytokines, activates tissue macrophages and promotes insulin resistance. Altogether, our results reveal sMR as novel regulator of pro-inflammatory macrophage activation which could constitute a new therapeutic target for metaflammation and other hyperinflammatory diseases.

Abstract Background The parasitic trematode Fasciola hepatica evades host immune defenses through secretion of various immunomodulatory molecules. Fatty Acid Binding Proteins ( fh FABPs) are among the main excreted/secreted proteins and have been shown to display anti-inflammatory properties. However, little is currently known regarding their impact on dendritic cells (DCs) and their subsequent capacity to prime specific CD4 + T cell subsets. Methodology/Principal Findings The immunomodulatory effects of both native F. hepatica extracts and recombinant fh FABPs were assessed on monocyte-derived human DCs (moDCs) and the underlying mechanism was next investigated using various approaches, including DC-allogenic T cell co-culture and DC phenotyping through transcriptomic, proteomic and FACS analyses. We mainly showed that fh FABP1 induced a tolerogenic-like phenotype in LPS-stimulated moDCs characterized by a dose-dependent increase in the cell-surface tolerogenic marker CD103 and IL-10 secretion, while DC co-stimulatory markers were not affected. A significant decrease in secretion of the pro-inflammatory cytokines IL-12p70 and IL-6 was also observed. In addition, these effects were associated with an increase in both Th2-on-Th1 ratio and IL-10 secretion by CD4 + T cells following DC-T cell co-culture. RNA sequencing and targeted proteomic analyses identified thrombospondin-1 (TSP-1) as a non-canonical factor highly expressed and secreted by fh FABP1-primed moDCs. The effect of fh FABP1 on T cell skewing was abolished when using a TSP-1 blocking antibody during DC-T cell co-culture. Immunomodulation by helminth molecules has been linked to improved metabolic homeostasis during obesity. Although fh FABP1 injection in high-fat diet-fed obese mice induced a potent Th2 immune response in adipose tissue, it did not improved insulin sensitivity or glucose homeostasis. Conclusions/Significance We show that fh FABP1 modulates T cell polarization, notably by promoting DC TSP-1 secretion in vitro , without affecting metabolic homeostasis in a mouse model of type 2 diabetes.

Obesity-associated metaflammation drives the development of insulin resistance and type 2 diabetes, notably through modulating innate and adaptive immune cells in metabolic organs. The nutrient sensor liver kinase B1 (LKB1) has recently been shown to control cellular metabolism and T cell priming functions of dendritic cells (DCs). Here, we report that hepatic DCs from high-fat diet (HFD)-fed obese mice display increased LKB1 phosphorylation and that LKB1 deficiency in DCs (CD11cΔLKB1) worsened HFD-driven hepatic steatosis, systemic insulin resistance and glucose intolerance. Loss of LKB1 in DCs was associated with increased cellular expression of Th17-polarizing cytokines and increased hepatic CD4+ IL-17A+ Th17 cells in HFD-fed mice. Importantly, IL-17A neutralization rescued metabolic perturbations in HFD-fed CD11cΔLKB1 mice. Mechanistically, disrupted metabolic homeostasis was independent of the canonical LKB1-AMPK axis. Instead, we provide evidence for involvement of the AMPK-related salt-inducible kinase(s) in controlling Th17-polarizing cytokine expression in LKB1-deficient DCs. Altogether, our data reveal a key role for LKB1 signalling in DCs in protection against obesity-induced metabolic dysfunctions by limiting hepatic Th17 differentiation.