Abstract Host response aimed at eliminating the infecting pathogen, as well as the pathogen itself, can cause tissue injury. Tissue injury leads to the release of a myriad of cellular components including mitochondrial DNA, which the host senses through pattern recognition receptors. How the sensing of tissue injury by the host shapes the anti-pathogen response remains poorly understood. In this study, we utilized mice that are deficient in toll-like receptor-9 (TLR9), which binds to unmethylated CpG DNA sequences such as those present in bacterial and mitochondrial DNA. To avoid direct pathogen sensing by TLR9, we utilized the influenza virus, which lacks ligands for TLR9, to determine how damage sensing by TLR9 contributes to anti-influenza immunity. Our data show that TLR9-mediated sensing of tissue damage promotes an inflammatory response during early infection, driven by the epithelial and myeloid cells. Along with the diminished inflammatory response, the absence of TLR9 led to impaired viral clearance manifested as a higher and prolonged influenza components in myeloid cells including monocytes and macrophages rendering them highly inflammatory. The persistent inflammation driven by infected myeloid cells led to persistent lung injury and impaired recovery in influenza-infected TLR9-/-mice. Further, we show elevated TLR9 activation in the plasma samples of patients with influenza and its association with the disease severity in hospitalized patients, demonstrating its clinical relevance. Overall, we demonstrate an essential role of damage sensing through TLR9 in promoting anti-influenza immunity and inflammatory response. Author Summary Tissue damage is an inevitable outcome of clinically relevant lung infections, but the host mechanisms for detecting such damage during infection are not well understood. We investigated the role of Toll-like receptor 9 (TLR9) in sensing tissue damage caused by influenza. Since influenza lacks TLR9 ligands, we hypothesized that TLR9 signaling is driven by tissue damage molecules like mitochondrial DNA (mtDNA). Our data indicate that TLR9 reduces early inflammatory lung injury but impairs viral clearance, resulting in extensive immune cell infection, persistent inflammation, and delayed recovery. Myeloid-specific TLR9 deletion ameliorated late-stage inflammatory responses. In humans, influenza-infected individuals exhibited elevated TLR9 activity and mtDNA levels in plasma compared to healthy controls, with higher TLR9 activation potential correlating with severe disease requiring ICU admission. These findings suggest that TLR9-mediated damage sensing triggers both inflammatory tissue injury and viral clearance. These data indicate that TLR9 activity can serve as a crucial biomarker and therapeutic target to limit influenza induced tissue injury.

Introduction The pathogenesis of sarcoidosis involves tissue remodelling mediated by the accumulation of abnormal extracellular matrix, which is partly the result of an imbalance in collagen synthesis, cross-linking and degradation. During this process, collagen fragments or neoepitopes, are released into the circulation. The significance of these circulating collagen neoepitopes in sarcoidosis remains unknown. Methods We employed plasma samples from patients with sarcoidosis enrolled in A Case Control Etiologic Study of Sarcoidosis (ACCESS) and Genomic Research in Alpha-1 Antitrypsin Deficiency and Sarcoidosis (GRADS), and healthy control patients recruited from the Yale community. Plasma concentrations of type III and VI collagen degradation (C3M and C6M) and formation (PRO-C3 and PRO-C6) were quantified via neoepitope-specific competitive ELISA, and statistical associations were sought with clinical phenotypes. Results Relative to healthy controls, the plasma of both sarcoidosis cohorts was enriched for C3M and C6M, irrespective of corticosteroid use and disease duration. While circulating collagen neoepitopes were independent of Scadding stage, there was a significant association between multiorgan disease and PRO-C3, PRO-C6 and C3M in the ACCESS cohort; PRO-C3 and C6M displayed this property in GRADS. These findings were unrelated to plasma levels of interleukin-4 (IL-4), IL-5, IL-6, IL-9, IL-10 and IL-13. Moreover, PRO-C3 was associated with dermatological disease in both cohorts. Discussion In two well-characterised sarcoidosis cohorts, we discovered that the plasma is enriched for neoepitopes of collagen degradation (C3M and C6M). In multiorgan disease, there was an association with circulating neoepitopes of type III formation (PRO-C3), perhaps mediated by dermatological sarcoidosis. Further investigation in this arena has the potential to foster new insights into the pathogenic mechanisms of this complex disease.

ABSTRACT Introduction More than 300,000 patients are placed on mechanical ventilation in the ICU annually in the United States. Many of these patients will require hyperoxia (>70% oxygen) to prevent tissue hypoxia. We have previously shown that the tyrosine kinase receptor epidermal growth factor receptor (EGFR) regulates alveolar epithelial apoptosis in hyperoxia. Mice with reduced total EGFR activity (EGFR Wa5/+ mice) show improved survival and reduced markers of ALI compared with WT in hyperoxia. How EGFR regulates additional cell death pathways in hyperoxia remains to be explored. Methods We tested the hypothesis that EGFR regulates the molecule coiled-coil moesin-like BCL2-interacting protein (Beclin-1 [BCN1]), which is known to induce autophagy, in hyperoxia. Effects of 100% oxygen were studied in EGFR Wa5/+ mice and wildtype (WT) littermates. Mice were exposed to 100% oxygen for 24, 48, and 72 hours and compared with normoxia controls. Lungs were analyzed for BCN1 via Western blot (WB), RT-qPCR, immunohistochemistry (IHC), and flow cytometry. Whole-lung and cell-specific analyses were completed. The specific BCN1 phosphorylation site (p-BCN1), serine residue 91 and 94 (Ser91, −94) for mouse (Ser93, −96 for human), that regulates autophagy was examined. Results In WT mice, hyperoxia induced increased whole-lung BCN1 compared with normoxia via WB and RT-qPCR. Whole-lung and epithelial-specific p-BCN1 was increased compared with normoxia via IHC and flow cytometry. Hyperoxia led to increased autophagy via WB and RT-qPCR. EGFR Wa5/+ mice showed increased BCN1 and reduced p-/total BCN1 ratios in hyperoxia compared with WT via WB. EGFR Wa5/+ mice also showed increased BCN1 via RT-qPCR and decreased epithelial-specific p-/total BCN1 ratios via flow cytometry, although this did not reach statistical significance. EGFR Wa5/+ mice showed reduced autophagy via WB compared with WT in hyperoxia. Conclusions Hyperoxia induced increased whole-lung and epithelial-specific BCN1 in hyperoxia and resulted in increased autophagy. Decreased EGFR activity, which leads to improved survival in hyperoxia, resulted in decreased whole-lung p-/total BCN1 ratios and decreased epithelial-specific p-/total BCN1 ratios in hyperoxia in vivo . Because BCN1 and autophagy can regulate cell death, EGFR regulation of p-BCN1 and autophagy is a mechanism in hyperoxia with therapeutic potential.

Functional variants of the gene for the cytokine macrophage migration inhibitory factor (MIF) are defined by a 4-nucleotide promoter microsatellite (-794 CATT