Summary In the skin, Trypanosoma brucei colonises the subcutaneous white adipose tissue (scWAT) and harbours a pool of parasites that are proposed to be competent for forward transmission. The interaction between parasites, adipose tissue, and the local immune system is likely to drive the adipose tissue wasting and weight loss observed in cattle and humans infected with T. brucei . However, mechanistically, the events leading to scWAT wasting are not fully understood. Here, using several complementary approaches, including mass cytometry by time of flight, bulk and single cell transcriptomics, and in vivo genetic models, we found that T. brucei infection drives local expansion of several IL-17A-producing cells in the murine WAT, including T H 17 and Vγ6 + T cells. We also found that global IL-17 deficiency, or mice lacking IL-17 receptor expression exclusively in adipocytes, were protected from infection-induced WAT wasting and weight loss. Unexpectedly, we found that abrogation of IL-17 signalling in adipocytes results in a significant accumulation of Dpp4 + Pi16 + interstitial preadipocytes and a higher burden of extravascular parasites in the WAT, highlighting a critical role for IL-17 signalling in controlling preadipocyte fate, scWAT tissue dynamics, and local parasite burden. Taken together, our study highlights the central role of adipocyte IL-17 signalling in controlling WAT responses to infection, suggesting that adipocytes are a critical coordinator of the tissue dynamics and immune responses to T. brucei infection.

Abstract The meningeal space is a critical brain structure providing immunosurveillance for the central nervous system, but the impact of infections on the meningeal immune landscape is far from being fully understood. The extracellular protozoan parasite Trypanosoma brucei , which causes Human African Trypanosomiasis (HAT) or sleeping sickness, accumulates in the meningeal spaces, ultimately inducing severe meningitis and resulting in death if left untreated. Thus, sleeping sickness represents an attractive model to study immunological dynamics in the meninges during infection. Here, by combining single cell transcriptomics and mass cytometry by time of flight (CyTOF) with in vivo interventions, we found that chronic T. brucei infection triggers the development of ectopic lymphoid aggregates (ELAs) in the murine meninges. These infection-induced ELAs were defined by the presence of ER-TR7 + fibroblastic reticular cells, CD21/35 + follicular dendritic cells, CXCR5 + PD1 + T follicular helper-like phenotype, GL7 + CD95 + GC-like B cells, and plasmablasts/plasma cells. Furthermore, the B cells found in the infected meninges produced high-affinity autoantibodies able to recognise mouse brain antigens, in a process dependent on LTβ signalling. A mid-throughput screening identified several host factors recognised by these autoantibodies, including myelin basic protein (MBP), coinciding with cortical demyelination and brain pathology. In humans, we identified the presence of autoreactive IgG antibodies in the cerebrospinal fluid of second stage HAT patients that recognised human brain lysates and MBP, consistent with our findings in experimental infections. Lastly, we found that the pathological B cell responses we observed in the meninges required the presence of T. brucei in the CNS, as suramin treatment before the onset of the CNS stage prevented the accumulation of GL7 + CD95 + GC-like B cells and brain-specific autoantibody deposition. Taken together, our data provide evidence that the meningeal immune response during chronic T. brucei infection results in the acquisition of lymphoid tissue-like properties, broadening our understanding of meningeal immunity in the context of chronic infections. These findings have wider implications for understanding the mechanisms underlying the formation ELAs during chronic inflammation resulting in autoimmunity in mice and humans, as observed in other autoimmune neurodegenerative disorders, including neuropsychiatric lupus and multiple sclerosis.

Abstract The African trypanosome, Trypanosoma brucei, disseminates systemically in tissues of the infected host resulting in complex immunopathology. The kidneys which are important in the response to the anaemia characteristic of African trypanosomiasis, are prone to acute kidney injury (AKI) from multiple noxious stimuli. Little is known about the transcriptional responses of the kidney to trypanosome infection. To assess the tissue-specific response to infection with Trypanosoma brucei , we profiled the clinicopathologic and transcriptional responses of the kidney in BALB/C (susceptible) and C57BL/6 (tolerant) murine models, at early (7 dpi) and late (21 dpi) time points of infection. Trypanosomes in the renal interstitium, tubular necrosis and inflammation characterised early infection in both mouse strains. By late infection, we observed extensive tubular necrosis in the susceptible BALB/C but reparative tubular regeneration in the tolerant C57BL/6 mice. T.b. brucei infection resulted in significant increases in serum creatinine in both strains. Consistent with the clinicopathologic findings, RNA-seq detected both mouse strain- and time-dependent transcriptional responses in the kidney. These included perturbations in genes associated with solute/ion transport, upregulation of markers of tubular injury, hypoxia, glycolysis, and a profound inflammatory and immune response, mirroring the responses observed in other models of AKI. Differential tissue pathology at late time point is preceded by expansion of CD8 + T cells, profound expression of transcription factors and upregulation of anti-inflammatory pathways in C57BL/6 mice. Our findings demonstrate that experimental T. brucei infection-induced kidney injury (TIKI) is a model of AKI and may have clinical implications for Human African Trypanosomiasis cases, who currently are not routinely screened for markers of kidney function.

Abstract African trypanosome parasites colonise the skin in a process important for parasite transmission. However, how the skin responses to trypanosome infection remain unresolved. Here, using a combination of spatial and single cell transcriptomics, coupled with in vivo genetic models, we investigated the local immune response of the skin in a murine model of infection. First, we detected a significant expansion of IL-17A-producing γδ T cells (primarily Vγ6 + ) in the infected murine skin compared to naïve controls that occur mainly in the subcutaneous adipose tissue. Second, interstitial preadipocytes located in the subcutaneous adipose tissue upregulate several genes involved in inflammation and antigen presentation, including T cell activation and survival. In silico cell-cell communication suggests that adipocytes trigger γδ T cell activation locally via Cd40, Il6, Il10, and Tnfsf18 signalling, amongst others. Third, mice deficient in IL-17A-producing γδ T cells show extensive inflammation, increased frequency of skin-resident IFNγ-producing CD8 + T cells and limited subcutaneous adipose tissue wasting compared to wild-type infected controls, independent of T H 1 CD4 + T cells and parasite burden. Based on these observations, we proposed a model whereby adipocytes as well as Vγ6 + cells act concertedly in the subcutaneous adipose tissue to limit skin inflammation and tissue wasting. These studies shed light onto the mechanisms of γδ T cell-mediated immunity in the skin in the context of African trypanosome infection, as well as a potential role of immature and mature adipocytes as homeostatic regulators in the skin during chronic infection.