Abstract Background & Aims Infectious complications determine the prognosis of cirrhosis patients. Their infection susceptibility relates to the development of immuneparesis, a complex interplay of different immunosuppressive cells and soluble factors. Mechanisms underlying the dynamics of immuneparesis of innate immunity remain inconclusive. We aimed to dissect the heterogeneity of circulating monocyte states in different cirrhosis stages, and pursued the function of selected differentially expressed (DE) genes. Methods We systematically investigated circulating monocytes in health, compensated and not-acutely decompensated (NAD) cirrhosis using single cell RNA sequencing. Selective genes were confirmed by flow cytometry and diverse functional assays on monocytes ex vivo . Results We identified seven monocyte clusters. Their abundances varied between cirrhosis stages, confirming previously reported changes i.e. reduction in CD14 low CD16 ++ and emergence of M-MDSC in advanced stages. DE genes between health and disease and among stages were detected, including for the first time CD52. CD52-expression on monocytes significantly enhanced throughout compensated and NAD cirrhosis. Heretofore the biological significance of CD52-expression on monocytes remained unknown. CD52 high CD14 + CD16 high HLA-DR high monocytes in patients with cirrhosis revealed a functional phenotype of active phagocytes with enhanced migratory potential, increased cytokine production, but poor T cell activation. Following acute decompensation (AD), CD52 was cleaved by elevated phospholipase C (PLC), and soluble CD52 (sCD52) was detected in the circulation. Inhibition and cleavage of CD52 significantly suppressed monocyte functions ex vivo and in vitro , and the predominance of immunosuppressive CD52 low circulating monocytes in patients with AD was associated with infection and low transplant-free survival. Conclusion CD52 may represent a biologically relevant target for future immunotherapy. Stabilising CD52 may enhance monocyte functions and infection control in the context of cirrhosis, guided by sCD52/PLC as biomarkers indicating immuneparesis. Lay summary Recurrent infections are a major cause of death in patients with liver cirrhosis. A fundamental understanding of the mechanisms that suppress immune responses in patients with cirrhosis is lacking, but required for the development of strategies to restore innate immunity in cirrhosis patients and prevent infection. The current study identified a novel marker for deficient immune responses and a potential target for such a future immune-based therapy. Abstract Figure Graphical Abstract scRNA-seq identified seven circulating monocyte states, changing in cirrhosis patients at different stages of disease. Circulating monocytes overexpress CD52 in cirrhosis, but are absent in AD/ACLF due to PLC. CD52-expressing monocytes show high capability for phagocytosis, cytokine production, adhesion and migration potential and T cell suppression. Created with BioRender.com

Abstract Background and aims Previously, we identified immune-suppressive circulating monocytic myeloid-derived suppressor cells (M-MDSC) in patients with cirrhosis and liver failure, which increased with disease severity and were associated with infections and mortality. Impaired immune responses and M-MDSC expansion were reversed by ex vivo polyinosinic:polycytidylic acid (poly(I:C)) treatment. Here, we aimed to investigate hepatic MDSC subsets in liver biopsies of cirrhotic patients and identify MDSC subsets in murine models to assess the safety and efficacy of poly(I:C) in vivo . Methods 22 cirrhotic patients and 4 controls were clinically characterised. MDSC were identified in liver biopsies (immunofluorescence) and in the circulation (flow cytometry). M- MDSC phenotype and function following poly(I:C) stimulation were assessed ex vivo . Carbon tetrachloride-based murine models of liver fibrosis were used. Poly(I:C) was administered therapeutically. MDSC biology was investigated with flow cytometry, immunofluorescence and T-cell proliferation assay. Hepatic histopathology, transcriptomics (BulkRNAseq) and serum markers were assessed. Results Besides circulating M-MDSC, hepatic CD14 + CD84 + M-MDSC and CD15 + CD84 + polymorphonuclear-MDSC expanded in cirrhotic patients and indicated disease severity, infections and poor survival. Poly(I:C) treatment reversed phenotype and function of circulating M-MDSC ex vivo . Circulating and hepatic MDSC expanded in our murine models of liver fibrosis and suppressed T-cell proliferation. Lipopolysaccharide and E.coli challenge exacerbated hepatic MDSC and fibrosis compared to CCl 4 controls. Poly(I:C) therapy reduced MDSC expansion in fibrotic mice with bacterial infection and CCl 4 -induced fibrosis. Conclusion Hepatic MDSC expanded in cirrhotic patients and were linked with disease severity and poor prognosis. Poly(I:C) reversed frequency and function of M-MDSC ex vivo . Poly(I:C) therapy reversed MDSC expansion and fibrosis in a murine model of liver fibrosis with infection. Thus, we highlighted poly(I:C) as a potential immunotherapy for the treatment of immuneparesis in cirrhosis.

Metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) is a multisystemic disease with a multifactorial pathogenesis involving dietary, environmental, and genetic factors. Previous mouse models suggested that circadian misalignment may additionally influence its development as it influences metabolism in diverse organs including the liver. Further, data from sleep questionnaires proved sleep-wake disruption in patients with MASLD. We objectively assessed sleep-wake rhythms in patients with biopsy-proven MASLD (n = 35) and healthy controls (HC, n = 16) using actigraphy 24/7 for 4 weeks. With the aim to re-align sleep rhythms a single standardized sleep hygiene education session was performed after 2 weeks. Actigraphy data revealed that MASLD patients had more awakenings per night (MASLD vs. HC 8.5 vs. 5.5,

Infectious complications determine the prognosis of cirrhosis patients. Their infection susceptibility relates to the development of immuneparesis, a complex interplay of different immunosuppressive cells and soluble factors. Mechanisms underlying the dynamics of immuneparesis of innate immunity remain inconclusive. We aimed to dissect the heterogeneity of circulating monocyte states in different cirrhosis stages, and pursued the function of selected differentially expressed genes. We systematically investigated circulating monocytes in health, compensated and not-acutely decompensated (NAD) cirrhosis using single cell RNA sequencing. Selective genes were confirmed by flow cytometry and diverse functional assays on monocytes ex vivo. We partitioned monocytes into seven clusters. Their abundances varied between cirrhosis stages, confirming previously reported changes i.e. reduction in CD14lowCD16++ and emergence of M-MDSC in advanced stages. DE genes between health and disease and among stages were detected, including for the first time CD52. CD52-expression on monocytes significantly enhanced throughout compensated and NAD cirrhosis. Heretofore the biological significance of CD52-expression on monocytes remained unknown. CD52highCD14+CD16highHLA-DRhigh monocytes in patients with cirrhosis revealed a functional phenotype of active phagocytes with enhanced migratory potential, increased cytokine production, but poor T cell activation. Following acute decompensation (AD), CD52 was cleaved by elevated phospholipase C (PLC), and soluble CD52 (sCD52) was detected in the circulation. Inhibition and cleavage of CD52 significantly suppressed monocyte functions ex vivo and in vitro, and the predominance of immunosuppressive CD52low circulating monocytes in patients with AD was associated with infection and low transplant-free survival. CD52 may represent a biologically relevant target for future immunotherapy. Stabilising CD52 may enhance monocyte functions and infection control in the context of cirrhosis, guided by sCD52/PLC as biomarkers indicating immuneparesis. Monocyte dysfunction substantially contributes to infection susceptibility which determines the prognosis of cirrhosis patients, and represents a critical condition with unmet therapeutic needs. Its underlying mechanisms remain poorly understood, although among hepatologists a better understanding of the monocyte pathophysiology in relation to cirrhosis stages, and a therapeutic reconstitution of monocyte function are believed to enhance defence against infection and thus reduce morbidity and mortality of patients with cirrhosis in the future. By systematically delineating the heterogeneity and function of circulating monocytes ex vivo, we identified that the absence of CD52 expression on monocytes represented a distinct biomarker of monocyte dysfunction in patients with cirrhosis, discriminating patients at substantial risk for infectious complications. Otherwise, given the beneficial antimicrobial functions of CD52-expressing monocytes, CD52-stablisation may also represent such a target for immunotherapy worth exploring, at it has been desired in clinical practise.