Central memory CD8 + T cells (T CM ) and effector memory CD8 + T cells (T EM ) are found in humans and mice; however, their relative contributions to host immunity have only recently been examined in vivo . Further, the ability of T CM to treat an established tumor or infection has yet to be evaluated. To address the therapeutic potential of different tumor-reactive CD8 + T cell memory subsets, we used an established model for the in vitro generation of T CM and T EM by using IL-15 and IL-2, respectively. Adoptively transferred T CM exhibited a potent in vivo recall response when combined with tumor-antigen vaccination and exogenous IL-2, leading to the eradication of large established tumors. By contrast, T EM were far less effective on a per-cell basis. Microarray analysis revealed that the signature of highly in vivo effective antitumor T cells included the overexpression of genes responsible for trafficking to secondary lymphoid tissues. This gene expression profile correctly predicted the in vitro and in vivo lymphoid-homing attributes of tumor-reactive T cells. Furthermore, we found that homing to secondary lymphoid tissue is required for optimal tumor treatment. Our findings indicated that highly in vivo effective antitumor T cells were those that initially targeted secondary lymphoid tissue, rather than tumor sites, as had previously been postulated. Thus, tumor-reactive CD8 + T cell populations with the phenotypic and functional attributes of T CM may be superior to T EM /effector T cells for adoptive immunotherapies using concomitant tumor-antigen vaccination.

Mendelian analysis of disorders of immune regulation can provide insight into molecular pathways associated with host defense and immune tolerance.

The lymphatic network that transports interstitial fluid and antigens to lymph nodes constitutes a conduit system that can be hijacked by invading pathogens to achieve systemic spread unless dissemination is blocked in the lymph node itself. Here, we show that a network of diverse lymphoid cells (natural killer cells, γδ T cells, natural killer T cells, and innate-like CD8+ T cells) are spatially prepositioned close to lymphatic sinus-lining sentinel macrophages where they can rapidly and efficiently receive inflammasome-generated IL-18 and additional cytokine signals from the pathogen-sensing phagocytes. This leads to rapid IFNγ secretion by the strategically positioned innate lymphocytes, fostering antimicrobial resistance in the macrophage population. Interference with this innate immune response loop allows systemic spread of lymph-borne bacteria. These findings extend our understanding of the functional significance of cellular positioning and local intercellular communication within lymph nodes while emphasizing the role of these organs as highly active locations of innate host defense.PaperClip/cms/asset/199ca9c4-3c67-4673-b457-8ccbb51bc64d/mmc3.mp3Loading ...(mp3, 4.89 MB) Download audio

Abstract Lethality after respiratory infection with influenza A virus (IAV) is associated with potent immune activation and lung tissue damage. In a well-controlled animal model of infection, we sought to determine if one could predict lethality using transcriptional information obtained from whole blood early after influenza virus exposure. We started with publicly available transcriptomic data from the lung, which is the primary site of the infection and pathology, to derive a multigene transcriptional signature of death reflective of innate inflammation associated with tissue damage. We refined this affected tissue signature with data from infected mouse and human blood to develop and validate a machine learning model that can robustly predict survival in mice after IAV challenge using data obtained from as little as 10 μl of blood from early time points post infection. Furthermore, in genetically identical, cohoused mice infected with the same viral bolus, the same model can predict the lethality of individual animals but, intriguingly, only within a specific time window that overlapped with the early effector phase of adaptive immunity. These findings raise the possibility of predicting disease outcome in respiratory virus infections with blood transcriptional data and pave the way for translating such approaches to humans.

Abstract Background Septic shock, in humans and in our well-established animal model, is associated with increases in biventricular end diastolic volume (EDV) and decreases in ejection fraction (EF). These abnormalities occur over 2 days and reverse within 10 days. Septic non-survivors do not develop an increase in EDV. The mechanism for this cardiac dysfunction and EDV differences is unknown. Methods Purpose-bred beagles randomized to receive intrabronchial Staphylococcus aureus (n=27) or saline (n=6) were provided standard ICU care including sedation, mechanical ventilation, and fluid resuscitation to a pulmonary arterial occlusion pressure of over 10mmHg. No catecholamines were administered. Over 96h, cardiac magnetic resonance imaging, echocardiograms, and invasive hemodynamics were serially performed, and laboratory data was collected. Tissue was obtained at 66h from six septic animals. Results From 0-96h after bacterial challenge, septic animals vs. controls had significantly increased left ventricular wall edema (6%) and wall thinning with loss of mass (15%) which was more pronounced at 48h in non-survivors than survivors. On histology, edema was located predominantly in myocytes, the interstitium, and endothelial cells. Edema was associated with significantly worse biventricular function (lower EFs), ventricular-arterial coupling, and circumferential strain. In septic animals, from 0-24h, the EDV decreased from baseline and, despite cardiac filling pressures being similar, decreased significantly more in non-survivors. From 24-48h, all septic animals had increases in biventricular chamber sizes. Survivors biventricular EDVs were significantly greater than baseline and in non-survivors, where biventricular EDVs were not different from baseline. Preload, afterload, or HR differences did not explain these differential serial changes in chamber size. Conclusion Systolic and diastolic cardiac dysfunction during sepsis is associated with ventricular wall edema. Rather than differences in preload, afterload, or heart rate, structural alterations to the ventricular wall best account for the volume changes associated with outcome during sepsis. In non-survivors, from 0-24h, sepsis induces a more severe diastolic dysfunction, further decreasing chamber size. The loss of left ventricular mass with wall thinning in septic survivors may, in part explain, the EDV increases from 24-48h. However, these changes continued and even accelerated into the recovery phase consistent with a reparative process rather than ongoing injury. Clinical Perspective What is new? Utilizing multimodal imaging and hemodynamics, we demonstrate the cardiac changes of sepsis have injury and reparative phases. The injury phase (0-24h) has EDV decreases more profound in non-survivors and is associated with worse ventricular compliance, myocardial edema, and diastolic dysfunction. The recovery phase has left ventricular mass loss with wall thinning in survivors that explains the EDV increases (24-96h). These progressed into the EF recovery phase consistent with a reparative process removing damaged tissue. This is the first controlled CMR sepsis study supporting ventricular wall edema is a fundamental aspect of sepsis pathophysiology and dry mass loss a reparative mechanism. What are the clinical implications? Despite optimizing filling pressures, the cardiac changes in ventricular wall structure and function associated with survival and non-survival in sepsis still occurred, thereby discounting fluid resuscitation as the major factor of therapeutic importance for cardiac function and survival. The changes reported here have potential implications for sepsis treatment especially in the field of fluid resuscitation. These findings yield new understanding into the pathophysiology of sepsis cardiac dysfunction and allow for novel phenotyping and prognosticating of the syndrome with ventricular compliance and EDVs. This also offers potentially high yielding targets for research for new therapeutic approaches for sepsis and heart failure.