Increased salt concentrations are shown to induce murine and human TH17 cells by a mechanism that depends on activation of p38/MAPK, NFAT5 and SGK1; mice kept on a high-salt diet develop a more severe experimental autoimmune encephalomyelitis due to increased induction of TH17 cells. Two independent groups have come to the same surprising conclusion: that increased salt concentrations promote autoimmune disease by stimulating the production of interleukin-17-producing helper T (TH17) cells from CD4+ T cells. Chuan Wu et al. show that increases in salt concentrations induce serum glucocorticoid kinase 1 (SGK1) in T cells and enhance TH17 differentiation in vitro and in vivo in mice. Markus Kleinewietfeld et al. find that salt induces murine and human TH17 cells by a mechanism dependent on activation of SGK1 and the p38 MAP kinase/NFAT5 pathway. Mice on a high-salt diet develop a more severe experimental autoimmune encephalomyelitis, a model for brain inflammation, owing to high numbers of infiltrating TH17 cells. These studies raise the possibility that high salt intake might trigger tissue inflammation and autoimmune disease in humans. A further paper from Nir Yosef et al. presents a global view of the gene networks regulating TH17 cell differentiation. There has been a marked increase in the incidence of autoimmune diseases in the past half-century. Although the underlying genetic basis of this class of diseases has recently been elucidated, implicating predominantly immune-response genes1, changes in environmental factors must ultimately be driving this increase. The newly identified population of interleukin (IL)-17-producing CD4+ helper T cells (TH17 cells) has a pivotal role in autoimmune diseases2. Pathogenic IL-23-dependent TH17 cells have been shown to be critical for the development of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model for multiple sclerosis, and genetic risk factors associated with multiple sclerosis are related to the IL-23–TH17 pathway1,2. However, little is known about the environmental factors that directly influence TH17 cells. Here we show that increased salt (sodium chloride, NaCl) concentrations found locally under physiological conditions in vivo markedly boost the induction of murine and human TH17 cells. High-salt conditions activate the p38/MAPK pathway involving nuclear factor of activated T cells 5 (NFAT5; also called TONEBP) and serum/glucocorticoid-regulated kinase 1 (SGK1) during cytokine-induced TH17 polarization. Gene silencing or chemical inhibition of p38/MAPK, NFAT5 or SGK1 abrogates the high-salt-induced TH17 cell development. The TH17 cells generated under high-salt conditions display a highly pathogenic and stable phenotype characterized by the upregulation of the pro-inflammatory cytokines GM-CSF, TNF-α and IL-2. Moreover, mice fed with a high-salt diet develop a more severe form of EAE, in line with augmented central nervous system infiltrating and peripherally induced antigen-specific TH17 cells. Thus, increased dietary salt intake might represent an environmental risk factor for the development of autoimmune diseases through the induction of pathogenic TH17 cells.

A Western lifestyle with high salt consumption can lead to hypertension and cardiovascular disease. High salt may additionally drive autoimmunity by inducing T helper 17 (TH17) cells, which can also contribute to hypertension. Induction of TH17 cells depends on gut microbiota; however, the effect of salt on the gut microbiome is unknown. Here we show that high salt intake affects the gut microbiome in mice, particularly by depleting Lactobacillus murinus. Consequently, treatment of mice with L. murinus prevented salt-induced aggravation of actively induced experimental autoimmune encephalomyelitis and salt-sensitive hypertension by modulating TH17 cells. In line with these findings, a moderate high-salt challenge in a pilot study in humans reduced intestinal survival of Lactobacillus spp., increased TH17 cells and increased blood pressure. Our results connect high salt intake to the gut–immune axis and highlight the gut microbiome as a potential therapeutic target to counteract salt-sensitive conditions. High salt intake changed the gut microbiome and increased TH17 cell numbers in mice, and reduced intestinal survival of Lactobacillus species, increased the number of TH17 cells and increased blood pressure in humans. The role of the gut microbiota in human disease is becoming increasingly recognized. In this study, Dominik Müller and colleagues report that a diet high in salt alters the composition of the gut microbiota in mice, causing pronounced depletion of the commensal Lactobacillus murinus and reduced production of indole metabolites. Previous work has suggested that a high salt diet leads to the generation of pathogenic T helper 17 (TH17) cells, which have been linked to hypertension and autoimmunity. The authors show that treatment of mice on a high salt diet with L. murinus prevents salt-induced aggravation of actively induced autoimmune encephalomyelitis and salt-sensitive hypertension, through the suppression of TH17 cells. In a pilot study in a small number of humans, the authors also show that high-salt challenge induces an increase in blood pressure and TH17 cells, associated with a reduction in Lactobacillus in the gut. However, future work is required to determine whether the findings for mice are translatable to humans.

Antibodies against HLA antigens cause refractory allograft rejection with vasculopathy in some, but not all, patients.We studied 33 kidney-transplant recipients who had refractory vascular rejection. Thirteen had donor-specific anti-HLA antibodies, whereas 20 did not. Malignant hypertension was present in 16 of the patients without anti-HLA antibodies, 4 of whom had seizures. The remaining 17 patients had no malignant hypertension. We hypothesized that activating antibodies targeting the angiotensin II type 1 (AT1) receptor might be involved.Activating IgG antibodies targeting the AT1 receptor were detected in serum from all 16 patients with malignant hypertension and without anti-HLA antibodies, but in no other patients. These receptor-activating antibodies are subclass IgG1 and IgG3 antibodies that bind to two different epitopes on the second extracellular loop of the AT1 receptor. Tissue factor expression was increased in renal-biopsy specimens from patients with these antibodies. In vitro stimulation of vascular cells with an AT1-receptor-activating antibody induced phosphorylation of ERK 1/2 kinase and increased the DNA binding activity of the transcription factors activator protein 1 (AP-1) and nuclear factor-kappaB. The AT1 antagonist losartan blocked agonistic AT1-receptor antibody-mediated effects, and passive antibody transfer induced vasculopathy and hypertension in a rat kidney-transplantation model.A non-HLA, AT1-receptor-mediated pathway may contribute to refractory vascular rejection, and affected patients might benefit from removal of AT1-receptor antibodies or from pharmacologic blockade of AT1 receptors.

Growing empirical evidence suggests that nutrition and bacterial metabolites might impact the systemic immune response in the context of disease and autoimmunity. We report that long-chain fatty acids (LCFAs) enhanced differentiation and proliferation of T helper 1 (Th1) and/or Th17 cells and impaired their intestinal sequestration via p38-MAPK pathway. Alternatively, dietary short-chain FAs (SCFAs) expanded gut T regulatory (Treg) cells by suppression of the JNK1 and p38 pathway. We used experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) as a model of T cell-mediated autoimmunity to show that LCFAs consistently decreased SCFAs in the gut and exacerbated disease by expanding pathogenic Th1 and/or Th17 cell populations in the small intestine. Treatment with SCFAs ameliorated EAE and reduced axonal damage via long-lasting imprinting on lamina-propria-derived Treg cells. These data demonstrate a direct dietary impact on intestinal-specific, and subsequently central nervous system-specific, Th cell responses in autoimmunity, and thus might have therapeutic implications for autoimmune diseases such as multiple sclerosis.

Steroid-resistant nephrotic syndrome (SRNS) is the second most frequent cause of ESRD in the first two decades of life. Effective treatment is lacking. First insights into disease mechanisms came from identification of single-gene causes of SRNS. However, the frequency of single-gene causation and its age distribution in large cohorts are unknown. We performed exon sequencing of NPHS2 and WT1 for 1783 unrelated, international families with SRNS. We then examined all patients by microfluidic multiplex PCR and next-generation sequencing for all 27 genes known to cause SRNS if mutated. We detected a single-gene cause in 29.5% (526 of 1783) of families with SRNS that manifested before 25 years of age. The fraction of families in whom a single-gene cause was identified inversely correlated with age of onset. Within clinically relevant age groups, the fraction of families with detection of the single-gene cause was as follows: onset in the first 3 months of life (69.4%), between 4 and 12 months old (49.7%), between 1 and 6 years old (25.3%), between 7 and 12 years old (17.8%), and between 13 and 18 years old (10.8%). For PLCE1, specific mutations correlated with age of onset. Notably, 1% of individuals carried mutations in genes that function within the coenzyme Q10 biosynthesis pathway, suggesting that SRNS may be treatable in these individuals. Our study results should facilitate molecular genetic diagnostics of SRNS, etiologic classification for therapeutic studies, generation of genotype-phenotype correlations, and the identification of individuals in whom a targeted treatment for SRNS may be available.

Background: Arterial hypertension and its organ sequelae show characteristics of T cell–mediated inflammatory diseases. Experimental anti-inflammatory therapies have been shown to ameliorate hypertensive end-organ damage. Recently, the CANTOS study (Canakinumab Antiinflammatory Thrombosis Outcome Study) targeting interleukin-1β demonstrated that anti-inflammatory therapy reduces cardiovascular risk. The gut microbiome plays a pivotal role in immune homeostasis and cardiovascular health. Short-chain fatty acids (SCFAs) are produced from dietary fiber by gut bacteria and affect host immune homeostasis. Here, we investigated effects of the SCFA propionate in 2 different mouse models of hypertensive cardiovascular damage. Methods: To investigate the effect of SCFAs on hypertensive cardiac damage and atherosclerosis, wild-type NMRI or apolipoprotein E knockout–deficient mice received propionate (200 mmol/L) or control in the drinking water. To induce hypertension, wild-type NMRI mice were infused with angiotensin II (1.44 mg·kg –1 ·d –1 subcutaneous) for 14 days. To accelerate the development of atherosclerosis, apolipoprotein E knockout mice were infused with angiotensin II (0.72 mg·kg –1 ·d –1 subcutaneous) for 28 days. Cardiac damage and atherosclerosis were assessed using histology, echocardiography, in vivo electrophysiology, immunofluorescence, and flow cytometry. Blood pressure was measured by radiotelemetry. Regulatory T cell depletion using PC61 antibody was used to examine the mode of action of propionate. Results: Propionate significantly attenuated cardiac hypertrophy, fibrosis, vascular dysfunction, and hypertension in both models. Susceptibility to cardiac ventricular arrhythmias was significantly reduced in propionate-treated angiotensin II–infused wild-type NMRI mice. Aortic atherosclerotic lesion area was significantly decreased in propionate-treated apolipoprotein E knockout–deficient mice. Systemic inflammation was mitigated by propionate treatment, quantified as a reduction in splenic effector memory T cell frequencies and splenic T helper 17 cells in both models, and a decrease in local cardiac immune cell infiltration in wild-type NMRI mice. Cardioprotective effects of propionate were abrogated in regulatory T cell–depleted angiotensin II–infused mice, suggesting the effect is regulatory T cell–dependent. Conclusions: Our data emphasize an immune-modulatory role of SCFAs and their importance for cardiovascular health. The data suggest that lifestyle modifications leading to augmented SCFA production could be a beneficial nonpharmacological preventive strategy for patients with hypertensive cardiovascular disease.

Short-chain fatty acids are processed from indigestible dietary fibers by gut bacteria and have immunomodulatory properties. Here, we investigate propionic acid (PA) in multiple sclerosis (MS), an autoimmune and neurodegenerative disease. Serum and feces of subjects with MS exhibited significantly reduced PA amounts compared with controls, particularly after the first relapse. In a proof-of-concept study, we supplemented PA to therapy-naive MS patients and as an add-on to MS immunotherapy. After 2 weeks of PA intake, we observed a significant and sustained increase of functionally competent regulatory T (Treg) cells, whereas Th1 and Th17 cells decreased significantly. Post-hoc analyses revealed a reduced annual relapse rate, disability stabilization, and reduced brain atrophy after 3 years of PA intake. Functional microbiome analysis revealed increased expression of Treg-cell-inducing genes in the intestine after PA intake. Furthermore, PA normalized Treg cell mitochondrial function and morphology in MS. Our findings suggest that PA can serve as a potent immunomodulatory supplement to MS drugs.

We recently reported that the activation of nuclear factor-kappaB (NF-kappaB) promotes inflammation in rats harboring both human renin and angiotensinogen genes (double-transgenic rats [dTGR]). We tested the hypothesis that the antioxidant pyrrolidine dithiocarbamate (PDTC) inhibits NF-kappaB and ameliorates renal and cardiac end-organ damage. dTGR feature hypertension, severe renal and cardiac damage, and a 40% mortality rate at 7 weeks. Electrophoretic mobility shift assay showed increased NF-kappaB DNA binding activity in hearts and kidneys of dTGR. Chronic PDTC (200 mg/kg SC) treatment decreased blood pressure (162+/-8 versus 190+/-7 mm Hg; P=0.02) in dTGR compared with dTGR controls. The cardiac hypertrophy index was also significantly reduced (4.90+/-0.1 versus 5.77+/-0.1 mg/g; P<0. 001). PDTC reduced 24-hour albuminuria by >95% (2.5+/-0.8 versus 57. 1+/-8.7 mg/d; P<0.001) and prevented death. Vascular injury was ameliorated in small renal and cardiac vessels. Electrophoretic mobility shift assay showed that PDTC inhibited NF-kappaB binding activity in heart and kidney, whereas AP-1 activity in the kidney was not decreased. dTGR exhibited increased left ventricular c-fos and c-jun mRNA expression. PDTC treatment reduced c-fos but not c-jun mRNA. Immunohistochemistry showed increased p65 NF-kappaB subunit expression in the endothelium and smooth muscle cells of damaged small vessels, as well as infiltrating cells in glomeruli, tubules, and collecting ducts of dTGR. PDTC markedly reduced the immunoreactivity of p65. PDTC also prevented the NF-kappaB-dependent transactivation of the intercellular adhesion molecule ICAM-1 and inducible nitric oxide synthase. Monocyte infiltration was markedly increased in dTGR kidneys and hearts. Chronic treatment reduced monocyte/macrophage infiltration by 72% and 64%, respectively. Thus, these results demonstrate that PDTC inhibits NF-kappaB activity, ameliorates inflammation, and protects against angiotensin II-induced end-organ damage.