Pro-carcinogenic bacteria have the potential to initiate and/or promote colon cancer, in part via immune mechanisms that are incompletely understood. Using ApcMin mice colonized with the human pathobiont enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) as a model of microbe-induced colon tumorigenesis, we show that the Bacteroides fragilis toxin (BFT) triggers a pro-carcinogenic, multi-step inflammatory cascade requiring IL-17R, NF-κB, and Stat3 signaling in colonic epithelial cells (CECs). Although necessary, Stat3 activation in CECs is not sufficient to trigger ETBF colon tumorigenesis. Notably, IL-17-dependent NF-κB activation in CECs induces a proximal to distal mucosal gradient of C-X-C chemokines, including CXCL1, that mediates the recruitment of CXCR2-expressing polymorphonuclear immature myeloid cells with parallel onset of ETBF-mediated distal colon tumorigenesis. Thus, BFT induces a pro-carcinogenic signaling relay from the CEC to a mucosal Th17 response that results in selective NF-κB activation in distal colon CECs, which collectively triggers myeloid-cell-dependent distal colon tumorigenesis.

Abstract The adaptive T cell response is accompanied by continuous rewiring of the T cell’s electric and metabolic state. Ion channels and nutrient transporters integrate bioelectric and biochemical signals from the environment, setting cellular electric and metabolic states. Divergent electric and metabolic states contribute to T cell immunity or tolerance. Here, we report that neuritin (Nrn1) contributes to tolerance development by modulating regulatory and effector T cell function. Nrn1 expression in regulatory T cells promotes its expansion and suppression function, while expression in the T effector cell dampens its inflammatory response. Nrn1 deficiency causes dysregulation of ion channel and nutrient transporter expression in Treg and effector T cells, resulting in divergent metabolic outcomes and impacting autoimmune disease progression and recovery. These findings identify a novel immune function of the neurotrophic factor Nrn1 in regulating the T cell metabolic state in a cell context-dependent manner and modulating the outcome of an immune response.

Synthetic biomaterials and medical devices suffer to varying levels from fibrosis via the foreign body response (FBR). To explore mechanistic connections between the immune response and fibrosis from the FBR, we first analyzed fibrotic capsule surrounding human breast implants and found increased numbers of interleukin (IL)17-producing γδ+ T cells and CD4+ TH17 cells as well as senescent cells. Further analysis in a murine model demonstrated an early innate IL17 response to synthetic implants, mediated by innate lymphoid cells and γδ+ T cells, was followed by a chronic adaptive antigen dependent CD4+ TH17 cell response. Mice deficient in IL17 signaling established that IL17 was required for the fibrotic response to materials and the development of p16INK4a senescent cells. Treatment with a senolytic agent reduced IL17 expression and fibrosis. Discovery of a feed-forward loop between the TH17 and senescence response to synthetic materials introduces new targets for therapeutic intervention in the foreign body response.

The adaptive T cell response is accompanied by continuous rewiring of the T cell’s electric and metabolic state. Ion channels and nutrient transporters integrate bioelectric and biochemical signals from the environment, setting cellular electric and metabolic states. Divergent electric and metabolic states contribute to T cell immunity or tolerance. Here, we report in mice that neuritin ( Nrn1 ) contributes to tolerance development by modulating regulatory and effector T cell function. Nrn1 expression in regulatory T cells promotes its expansion and suppression function, while expression in the T effector cell dampens its inflammatory response. Nrn1 deficiency in mice causes dysregulation of ion channel and nutrient transporter expression in Treg and effector T cells, resulting in divergent metabolic outcomes and impacting autoimmune disease progression and recovery. These findings identify a novel immune function of the neurotrophic factor Nrn1 in regulating the T cell metabolic state in a cell context-dependent manner and modulating the outcome of an immune response.