Abstract Atherosclerotic plaque formation is driven by the continued expansion of cholesterol loaded ‘foamy’ macrophages within the arterial intima. Foamy macrophages are primarily derived from newly recruited monocytes, but factors regulating monocyte specification toward foamy macrophage differentiation and prolonged survival in plaque remain poorly understood. We used trajectory analysis of integrated single cell RNA-seq data, along with a genome-wide CRISPR screening approach to identify Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 2 (Trem2) as a candidate regulator for foamy macrophage specification. Loss of Trem2 led to a reduced ability of foamy macrophages to take up additional oxidized low density lipoprotein (LDL) cholesterol in vitro. Competitive chimera experiments showed that Trem2-deficient macrophages were less competent to form foamy macrophages when competed against Trem2-sufficient macrophages in vivo. In addition, myeloid specific conditional deletion of Trem2 resulted in a dramatic attenuation of plaque progression, even when targeted in established atherosclerotic lesions. This was independent of changes in circulating inflammatory cytokines, monocyte recruitment, or serum cholesterol levels, but due to a reduction in plaque macrophage proliferation and enhanced cell death. Mechanistically, we link Trem2-deficient macrophages with an inability for cells to sense cholesterol loading and failure to upregulate efflux molecules. Accumulation of cholesterol in the endoplasmic reticulum enhanced activation of the ER-stress response that increased susceptibility for cholesterol-toxicity and cell death in foamy Trem2-deficient macrophages. Overall, this study identifies Trem2 as a regulator of foamy macrophage differentiation, atherosclerotic plaque growth, and as a putative therapeutic target for future intervention studies.

Obesity has been implicated in the rise of autoimmunity in women. We report that obesity induces a serum protein signature that is associated with T helper 1 (Th1), interleukin (IL)-17, and multiple sclerosis (MS) signaling pathways selectively in human females. Females, but not male mice, subjected to diet-induced overweightness/obesity (DIO) exhibited upregulated Th1/IL-17 inflammation in the central nervous system during experimental autoimmune encephalomyelitis, a model of MS. This was associated with worsened disability and a heightened expansion of myelin-specific Th1 cells in the peripheral lymphoid organs. Moreover, at steady state, DIO increased serum levels of interferon (IFN)-α and potentiated STAT1 expression and IFN-γ production by naive CD4

ABSTRACT For patients with obesity and metabolic syndrome, bariatric procedures such as vertical sleeve gastrectomy (VSG) have a clear benefit in ameliorating metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH). While the effects of bariatric surgeries have been mainly attributed to nutrient restriction and malabsorption, whether immuno-modulatory mechanisms are involved remains unclear. Here we report that VSG ameliorates MASH progression in a weight loss- independent manner. Single-cell RNA sequencing revealed that hepatic lipid-associated macrophages (LAMs) expressing the triggering receptor expressed on myeloid cells 2 (TREM2) increase their lysosomal activity and repress inflammation in response to VSG. Remarkably, TREM2 deficiency in mice ablates the reparative effects of VSG, suggesting that TREM2 is required for MASH resolution. Mechanistically, TREM2 prevents the inflammatory activation of macrophages and is required for their efferocytotic function. Overall, our findings indicate that bariatric surgery improves MASH through a reparative process driven by hepatic LAMs, providing insights into the mechanisms of disease reversal that may result in new therapies and improved surgical interventions.

Atherosclerosis is an inflammatory disease of the arteries that is a major cause of cardiovascular disease (CVD). Atherosclerotic plaque progression is driven by the deposition of low-density lipoprotein (LDL) within the intima, which is internalized by macrophages, forming lipid-engorged foamy cells. Importantly, the accumulation of excess LDL within foamy macrophages is cytotoxic, driving apoptosis, which ultimately promotes necrotic core formation and increased potential for plaque rupture. Recently, our lab identified the lipid receptor Trem2 to be highly expressed by foamy macrophages and regulate cell survival, proliferation, and cholesterol efflux. Thus, we tested whether agonizing Trem2 could drive macrophage survival to promote plaque stability. Using a Trem2 agonist antibody (AL002a, Alector Inc.), we treated Ldlr -/- mice that had preexisting atherosclerotic plaque with either isotype control or AL002a antibody for 8 weeks. AL002a treated mice showed an increase in plaque size in the aortic arch and aortic sinus. Plaque analysis determined that this was primarily due to an expansion of macrophage cellularity, through promotion of cell survival and proliferation. Furthermore, we found that plaques from AL002a treated mice had decreased necrotic core formation, increased fibrous cap size, and increased collagen deposition, consistent with improved stability. Single cell RNA-sequencing of atherosclerotic aortae from isotype and AL002a treated mice found that Trem2-agonism dramatically reshaped transcriptomes of both foamy macrophages and smooth muscle cells, including upregulation of oxidative phosphorylation (OXPHOS), cholesterol efflux, collagen, and pro-survival genes while downregulating inflammatory pathways. In vitro studies using bone marrow derived macrophages confirmed AL002a’s ability to drive cell survival, proliferation, OXPHOS, and cholesterol efflux in culture. Finally, we determined that AL002a’s ability to reshape aspects of foamy macrophage function was dependent on its ability to activate the kinase SYK downstream of Trem2. Overall, this data identifies Trem2 as a viable therapeutic target for promoting atherosclerotic plaque stability and improving outcomes in CVD.

Nonalcoholic steatohepatitis (NASH), characterized by hepatic inflammation and cellular damage, is the most severe form of nonalcoholic fatty liver disease and the fastest-growing indication for a liver transplant. The intestinal immune system is a central modulator of local and systemic inflammation. In particular, Peyer9s patches (PPs) contain T follicular helper (Tfh) cells that support germinal center (GC) responses required for the generation of high-affinity intestinal IgA and the maintenance of intestinal homeostasis. However, our understanding of the mechanisms regulating mucosal immunity during the pathogenesis of NASH is incomplete. Here, using a preclinical mouse model that resembles the key features of human disease, we discovered an essential role for Tfh cells in the pathogenesis of NASH. We have found that mice fed a high-fat high-carbohydrate (HFHC) diet have an inflamed intestinal microenvironment, characterized by enlarged PPs with an expansion of Tfh cells. Surprisingly, the Tfh cells in the PPs of NASH mice showed evidence of dysfunction, along with defective GC responses and reduced IgA+ B cells. Tfh-deficient mice fed the HFHC diet showed compromised intestinal permeability, increased hepatic inflammation, and aggravated NASH, suggesting a fundamental role for Tfh cells in maintaining gut-liver homeostasis. Mechanistically, HFHC diet feeding leads to an aberrant increase in the expression of the transcription factor KLF2 in Tfh cells which inhibits its function. Thus, transgenic mice with reduced KLF2 expression in CD4 T cells displayed improved Tfh cell function and ameliorated NASH, including hepatic steatosis, inflammation, and fibrosis after HFHC feeding. Overall, these findings highlight Tfh cells as key intestinal immune cells involved in the regulation of inflammation in the gut-liver axis during NASH.

B cells play a crucial role in the pathogenesis of metabolic dysfunction-associated steatohepatitis (MASH), a severe form of steatotic liver disease that if persistent can lead to cirrhosis, liver failure, and cancer. Chronic inflammation and fibrosis are key features of MASH that determine disease progression and outcomes. Recent advances have revealed that pathogenic B cell-derived cytokines and antibodies promote the development of MASH. However, the mechanisms through which B cells promote fibrosis and the metabolic adaptations underlying their pathogenic responses remain unclear. Here, we report that a subset of mature B cells with heightened cytokine responses accumulate in the liver and promote inflammation in MASH. To meet the increased energetic demand of effector responses, B cells increase their ATP production via oxidative phosphorylation (OXPHOS) fueled by pyruvate oxidation in a B cell receptor (BCR)-specific manner. Blocking pyruvate oxidation completely abrogated the inflammatory capacity of MASH B cells. Accordingly, the restriction of the BCR led to MASH attenuation, including reductions in steatosis, hepatic inflammation, and fibrosis. Mechanistically, BCR restriction decreased B cell maturation, activation, and effector responses in the liver, accompanied by decreased T cell- and macrophage-mediated inflammation. Notably, attenuated liver fibrosis in BCR-restricted mice was associated with lower IgG production and decreased expression of Fc-gamma receptors on hepatic stellate cells. Together, these findings indicate a key role for B cell antigen-specific responses in promoting steatosis, inflammation, and fibrosis during MASH.