ABSTRACT Inflammasomes are a class of innate immune signaling platforms that activate in response to an array of cellular damage and pathogens. Inflammasomes promote inflammation under many circumstances to enhance immunity against pathogens and inflammatory responses through their effector cytokines, IL-1β and IL-18. Multiple sclerosis and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), are such autoimmune conditions influenced by inflammasomes. Despite work investigating inflammasomes during EAE, little remains known concerning the role of inflammasomes in the central nervous system (CNS) during the disease. Here we use multiple genetically modified mouse models to monitor activated inflammasomes in situ based on ASC oligomerization in the spinal cord. Using inflammasome reporter mice, we found heightened inflammasome activation in astrocytes after the disease peak. In contrast, microglia and CNS-infiltrated myeloid cells had few activated inflammasomes in the CNS during EAE. Astrocyte inflammasome activation was dependent on AIM2, but low IL-1β expression and no significant signs of cell death were found in astrocytes during EAE. Thus, the AIM2 inflammasome activation in astrocytes may have a distinct role from traditional inflammasome-mediated inflammation. SIGNIFICANCE STATEMENT Inflammasome activation in the peripheral immune system is pathogenic in multiple sclerosis (MS) and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). However, inflammasome activity in the central nervous system (CNS) is largely unexplored. Here, we used genetically modified mice to determine inflammasome activation in the CNS during EAE. Our data indicated heightened AIM2 inflammasome activation in astrocytes after the disease peak. Unexpectedly, neither CNS-infiltrated myeloid cells nor microglia were the primary cells with activated inflammasomes in SC during EAE. Despite AIM2 inflammasome activation, astrocytes did not undergo apparent cell death and produced little of the proinflammatory cytokine, IL-1β, during EAE. This study showed that CNS inflammasome activation occurs during EAE without associating with IL-1β-mediated inflammation.

Abstract Multiple sclerosis (MS) is a complex genetically mediated autoimmune disease of the central nervous system where anti-CD20-mediated B cell depletion is remarkably effective in the treatment of early disease. While previous studies investigated the effect of B cell depletion on select immune cell subsets using flow cytometry-based methods, the therapeutic impact on patient immune landscape is unknown. In this study, we explored how a therapy-driven “ in vivo perturbation ” modulates the diverse immune landscape by measuring transcriptomic granularity with single-cell RNA sequencing (scRNAseq). We demonstrate that B cell depletion leads to cell type-specific changes in the abundance and function of CSF macrophages and peripheral blood monocytes. Specifically, a CSF-specific macrophage population with an anti-inflammatory transcriptomic signature and peripheral CD16 + monocytes increased in frequency post-B cell depletion. In addition, we observed increases in TNFα messenger RNA and protein in monocytes post-B cell depletion, consistent with the finding that anti-TNFα treatment exacerbates autoimmune activity in MS. In parallel, B cell depletion also induced changes in peripheral CD4 + T cell populations, including increases in the frequency of TIGIT + regulatory T cells and marked decreases in the frequency of myelin peptide loaded-tetramer binding CD4 + T cells. Collectively, this study provides an exhaustive transcriptomic map of immunological changes, revealing different mechanisms of action contributing to the high efficacy in B cell depletion treatment of MS.

ABSTRACT Pathologic roles for innate immunity in neurologic disorders are well-described, but protective aspects of the immune response are less understood. Dectin-1, a C-type lectin receptor (CLR), is largely known to induce inflammation. However, we found that Dectin-1 is protective in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), while its canonical signaling mediator, Card9, promotes the disease. Notably, Dectin-1 does not respond to heat-killed Mycobacteria , an adjuvant to induce EAE. Myeloid cells mediate the protective function of Dectin-1 in EAE and upregulate gene expression of neuroprotective molecules, including Oncostatin M (Osm) through a non-canonical Card9-independent pathway, mediated by NFAT. Furthermore, we found that the Osm receptor (OsmR) functions specifically in astrocytes to reduce EAE severity. Our study revealed a new mechanism of protective myeloid-astrocyte crosstalk regulated by a non-canonical Dectin-1 pathway and identifies novel therapeutic targets for CNS autoimmunity. Graphical Abstract Dectin-1 is a protective C-type lectin receptor (CLR) in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) Dectin-1 promotes expression of Osm , a neuroprotective IL-6 family cytokine, in myeloid cells OsmR signaling in astrocytes limits EAE progression and promotes remission Non-canonical Card9-independent signaling drives a distinct Dectin-1-mediated transcriptional program to induce expression of Osm and other factors with protective or anti-inflammatory functions