Atopic dermatitis (AD) is a highly pruritic chronic inflammatory skin disorder. Ruxolitinib, a selective inhibitor of Janus kinase 1 and Janus kinase 2, potently suppresses cytokine signaling involved in AD pathogenesis.We sought to evaluate the efficacy and safety of ruxolitinib (RUX) cream in adults with AD.In this phase 2 study (NCT03011892), 307 adult patients with AD, an Investigator's Global Assessment score of 2 or 3 (mild or moderate), and 3% to 20% affected body surface area were equally randomized for 8 weeks of double-blind treatment to RUX (1.5% twice daily [BID], 1.5% once daily [QD], 0.5% QD, 0.15% QD), vehicle, or triamcinolone cream (0.1% BID for 4 weeks, then vehicle for 4 weeks). Subsequently, patients could apply 1.5% RUX BID for 4 additional weeks of open-label treatment. The primary end point was the comparison between 1.5% RUX cream BID and vehicle in mean percentage change from baseline in Eczema Area and Severity Index at week 4.All RUX regimens demonstrated therapeutic benefit at week 4; 1.5% BID provided the greatest improvement in Eczema Area and Severity Index (71.6% vs 15.5%; P < .0001) and Investigator's Global Assessment responses (38.0% vs 7.7%; P < .001) versus vehicle. Rapid reductions in the itch numerical rating scale score occurred within 36 hours (1.5% BID vs vehicle, ‒1.8 vs ‒0.2; P < .0001) and were sustained through 12 weeks. Patients who transitioned to 1.5% RUX BID improved in all measures. RUX was not associated with clinically significant application-site reactions.RUX cream provided rapid and sustained improvements in AD symptoms and was well tolerated.

Sweat out the fat with TSLP! Thymic stromal lymphopoietin (TSLP) is a cytokine that can promote immune responses that characterize allergic diseases. Choa et al . found that mice engineered to produce elevated TSLP displayed selective white adipose tissue loss that protected them from obesity, insulin resistance, and steatohepatitis (see the Perspective by Schneider). Protection was not mediated by eosinophils, regulatory T cells, or innate lymphoid cells. Rather, TLSP induced the migration of conventional T cells to sebaceous glands in the skin. Once there, these T cells promoted white adipose tissue loss by the hypersecretion of sebum, a lipid-rich substance that augments the skin’s barrier function. This mechanism, which likely evolved to enhance cutaneous antimicrobial defenses, could be possibly targeted in future treatments for obesity. —STS

Summary Despite the intimate link between cell organization and function, the principles underlying intracellular organization and the relation between organization, gene expression and phenotype are not well understood. We address this by creating a benchmark for mean cell organization and the natural range of cell-to-cell variation. This benchmark can be used for comparison to other normal or abnormal cell states. To do this, we developed a reproducible microscope imaging pipeline to generate a high-quality dataset of 3D, high-resolution images of over 200,000 live cells from 25 isogenic human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines from the Allen Cell Collection. Each line contains one fluorescently tagged protein, created via endogenous CRISPR/Cas9 gene editing, representing a key cellular structure or organelle. We used these images to develop a new multi-part and generalizable analysis approach of the locations, amounts, and variation of these 25 cellular structures. Taking an integrated approach, we found that both the extent to which a structure’s individual location varied (“stereotypy”) and the extent to which the structure localized relative to all the other cellular structures (“concordance”) were robust to a wide range of cell shape variation, from flatter to taller, smaller to larger, or less to more polarized cells. We also found that these cellular structures varied greatly in how their volumes scaled with cell and nuclear size. These analyses create a data-driven set of quantitative rules for the locations, amounts, and variation of 25 cellular structures within the hiPSC as a normal baseline for cell organization.

The detection of environmental temperatures is critical for survival, yet inappropriate responses to thermal stimuli can have a negative impact on overall health. The physiological effect of cold is distinct among somatosensory modalities in that it is soothing and analgesic, but also agonizing in the context of tissue damage. Inflammatory mediators produced during injury activate nociceptors to release neuropeptides, such as CGRP and substance P, inducing neurogenic inflammation which further exasperates pain. Many inflammatory mediators induce sensitization to heat and mechanical stimuli but, conversely, inhibit cold responsiveness, and the identity of molecules inducing cold pain peripherally is enigmatic, as are the cellular and molecular mechanisms altering cold sensitivity. Here, we asked if inflammatory mediators that induce neurogenic inflammation via the nociceptive ion channels TRPV1 and TRPA1 lead to cold pain in mice. Specifically, we tested cold sensitivity in mice after intraplantar injection of lysophosphatidic acid (LPA) or 4-hydroxy-2-nonenal (4HNE), finding each induces cold pain that is dependent on the cold-gated channel TRPM8. Inhibition of either CGRP, substance P, or toll-like receptor 4 (TLR4) signaling attenuates this phenotype, and each neuropeptide produces TRPM8-dependent cold pain directly. Further, the inhibition of CGRP or TLR4 signaling alleviates cold allodynia differentially by sex. Lastly, we find that cold pain induced by inflammatory mediators and neuropeptides requires the neurotrophin artemin and its receptor GFRα3. These results demonstrate that tissue damage alters cold sensitivity via neurogenic inflammation, likely leading to localized artemin release that induces cold pain via GFRα3 and TRPM8.The cellular and molecular mechanisms that generate pain are complex with a diverse array of pain-producing molecules generated during injury that act to sensitize peripheral sensory neurons, thereby inducing pain. Here we identify a specific neuroinflammatory pathway involving the ion channel TRPM8 and the neurotrophin receptor GFRα3 that leads to cold pain, providing select targets for potential therapies for this pain modality.

SUMMARY Although touch and itch are coded by distinct neuronal populations, light touch also provokes itch in the presence of exogenous pruritogens, resulting in a phenomenon called alloknesis. However, the cellular and molecular mechanisms underlying the initiation of pruritogen-induced mechanical itch sensitization are poorly understood. Here we show that intradermal injections of histamine or chloroquine (CQ) provoke alloknesis through activation of TRPV1- and MrgprA3- expressing prurioceptors, and functional ablation of these neurons reverses pruritogen-induced alloknesis. Moreover, genetic ablation of mechanosensitive Piezo2 channel function from MrgprA3-expressing prurioceptors also dampens pruritogen-induced alloknesis. Mechanistically, histamine and CQ sensitize Piezo2 channel function through activation of the PLC-PKCδ signaling. Collectively, our data uncovered a TRPV1 + /MrgprA3 + prurioceptor-Piezo2 signaling axis in the initiation of pruritogen-induced mechanical itch sensitization in the skin.

Abstract BACKGROUND Cardiac sodium-calcium exchange (NCX1) is the dominant calcium (Ca) efflux mechanism in cardiomyocytes and is strongly regulated by pH. However, the role of NCX1 pH sensitivity in normal cardiac function is unknown. METHODS We used CRISPR/Cas9 to produce a pH-resistant NCX1 mouse by replacing the histidine at position 165 of NCX1 with an alanine (H165A). Hearts were studied using echocardiography and ECG. RNA and protein expression levels were assessed using qPCR and Western blotting. Isolated ventricular cardiomyocytes were loaded with Ca indicators and patch clamped to record intracellular Ca transients and membrane current and voltage. RESULTS H165A mice live into adulthood with slightly reduced LV systolic function, normal heart rate and shortened QT interval. Both male and female animals exhibit reduced growth, but females eventually reach normal body weight. In patch clamped myocytes, NCX current (I NCX ) evoked by voltage ramps was reduced by 35% (at +80 mV). Lowering pH i to 6.5 using Na-Acetate had no effect on I NCX in H165A myocytes, whereas the same intervention in wildtype (WT) inhibited I NCX by 69% (at +80 mV, p<0.01). There was no change in H165A ventricular cardiomyocyte Ca transients measured with fura-2 AM. However, action potential duration was reduced 68%, consistent with the shorter QT interval. This coincided with a 37% reduction in L-type Ca current and increased expression of repolarizing K + channels. H165A mice are also resistant to ischemia/reperfusion injury. CONCLUSIONS The H165A mutation attenuates pH regulation of NCX1 in mice, is associated with reduced growth and accelerates cardiac repolarization without compromising excitation-contraction coupling. The mutation also confers cardioprotection. The H165A mouse is the first evidence that pH regulation of NCX1 affects cardiac physiology and is a potential model for studying the role of NCX1 pH-sensitivity on both physiological and pathophysiological cardiac function.

ABSTRACT Odorants binding to olfactory receptor neurons (ORNs) trigger bursts of action potentials, providing the brain with its only experience of the olfactory environment. Our recordings made in vivo from locust ORNs showed odor-elicited firing patterns comprise four distinct response motifs, each defined by a reliable temporal profile. Different odorants could elicit different response motifs from a given ORN, a property we term motif switching. Further, each motif undergoes its own form of sensory adaptation when activated by repeated plume-like odor pulses. A computational model constrained by our recordings revealed that organizing responses into multiple motifs provides substantial benefits for classifying odors and processing complex odor plumes: each motif contributes uniquely to encode the plume’s composition and structure. Multiple motifs and motif switching further improve odor classification by expanding coding dimensionality. Our model demonstrated these response features could provide benefits for olfactory navigation, including determining the distance to an odor source.

Antigen specificity is the central trait distinguishing adaptive from innate immune function. Assembly of antigen-specific T cell and B cell receptors occurs through V(D)J recombination mediated by the Recombinase Activating Gene endonucleases RAG1 and RAG2 (collectively called RAG). In the absence of RAG, mature T and B cells do not develop and thus RAG is critically associated with adaptive immune function. In addition to adaptive T helper 2 (Th2) cells, group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) contribute to type 2 immune responses by producing cytokines like Interleukin-5 (IL-5) and IL-13. Although it has been reported that RAG expression modulates the function of innate natural killer (NK) cells, whether other innate immune cells such as ILC2s are affected by RAG remains unclear. We find that in RAG-deficient mice, ILC2 populations expand and produce increased IL-5 and IL-13 at steady state and contribute to increased inflammation in atopic dermatitis (AD)-like disease. Further, we show that RAG modulates ILC2 function in a cell-intrinsic manner independent of the absence or presence of adaptive T and B lymphocytes. Lastly, employing multiomic single cell analyses of RAG1 lineage-traced cells, we identify key transcriptional and epigenomic ILC2 functional programs that are suppressed by a history of RAG expression. Collectively, our data reveal a novel role for RAG in modulating innate type 2 immunity through suppression of ILC2s.

The cohesin complex regulates sister chromatid cohesion, chromosome organization, gene expression, and DNA repair. Here we report that endogenous human cohesin interacts with a panoply of splicing factors and RNA binding proteins, including diverse components of the U4/U6.U5 tri-snRNP complex and several splicing factors that are commonly mutated in cancer. The interactions are enhanced during mitosis, and the interacting splicing factors and RNA binding proteins follow the cohesin cycle and prophase pathway of regulated interactions with chromatin. Depletion of cohesin-interacting splicing factors results in stereotyped cell cycle arrests and alterations in genomic organization. These data support the hypothesis that splicing factors and RNA binding proteins control cell cycle progression and genomic organization via regulated interactions with cohesin and chromatin.

Peripheral nerve damage initiates a complex series of cellular and structural processes that culminate in chronic neuropathic pain. Our study defines local angiotensin signaling via activation of the Angiotensin II (Ang II) type-2 receptor (AT2R) on macrophages as the critical trigger of neuropathic pain. An AT2R-selective antagonist attenuates neuropathic, but not inflammatory pain hypersensitivity in mice, and requires the cell damage-sensing ion channel transient receptor potential family-A member-1 (TRPA1). Mechanical and cold pain hypersensitivity that are characteristic of neuropathic conditions can be attenuated by chemogenetic depletion of peripheral macrophages and AT2R-null hematopoietic cell transplantation. Our findings show no AT2R expression in mouse or human sensory neurons, rather AT2R expression and activation in macrophages triggers production of reactive oxygen/nitrogen species, which trans-activate TRPA1 on sensory neurons. Our study defines the precise neuro-immune crosstalk underlying nociceptor sensitization at the site of nerve injury. This form of cell-to-cell signaling represents a critical peripheral mechanism for chronic neuropathic pain, and therefore identifies multiple analgesic targets.