Rationale: The clinical management of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) remains a major challenge due to lack of effective drug therapy or accurate indicators for disease progression. Fibrocytes are circulating mesenchymal cell progenitors that are involved in tissue repair and fibrosis.Objectives: To test the hypothesis that assay of these cells may provide a biomarker for activity and progression of IPF.Methods: Fibrocytes were defined as cells positive for CD45 and collagen-1 by flow cytometry and quantified in patients with stable IPF and during acute exacerbation of the disease. We investigated the clinical and prognostic value of fibrocyte counts by comparison with standard clinical parameters and survival. We used healthy age-matched volunteers and patients with acute respiratory distress syndrome as control subjects.Measurements and Main Results: Fibrocytes were significantly elevated in patients with stable IPF (n = 51), with a further increase during acute disease exacerbation (n = 7; P < 0.001 vs. control subjects). Patients with acute respiratory distress syndrome (n = 10) were not different from healthy control subjects or stable patients with IPF. Fibrocyte numbers were not correlated with lung function or radiologic severity scores, but they were an independent predictor of early mortality. The mean survival of patients with fibrocytes higher than 5% of total blood leukocytes was 7.5 months compared with 27 months for patients with less than 5% (P < 0.0001).Conclusions: Fibrocytes are an indicator for disease activity of IPF and might be useful as a clinical marker for disease progression. This study suggests that quantification of circulating fibrocytes may allow prediction of early mortality in patients with IPF.

ABSTRACT Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and SARS-CoV-2 (CoV2) are the leading causes of death due to infectious disease. Although Mtb and CoV2 both cause serious and sometimes fatal respiratory infections, the effect of Mtb infection and its associated immune response on secondary infection with CoV2 is unknown. To address this question we applied two mouse models of COVID19, using mice which were chronically infected with Mtb. In both model systems, Mtb-infected mice were resistant to secondary CoV2 infection and its pathological consequences, and CoV2 infection did not affect Mtb burdens. Single cell RNA sequencing of coinfected and monoinfected lungs demonstrated the resistance of Mtb-infected mice is associated with expansion of T and B cell subsets upon viral challenge. Collectively, these data demonstrate that Mtb infection conditions the lung environment in a manner that is not conducive to CoV2 survival. AUTHOR SUMMARY Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and SARS-CoV-2 (CoV2) are distinct organisms which both cause lung disease. We report the surprising observation that Mtb-infected mice are resistant to secondary infection with CoV2, with no impact on Mtb burden and resistance associating with lung T and B cell expansion.

ABSTRACT Cardiovascular sequelae of severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus-2 (CoV-2) disease 2019 (COVID-19) contribute to the complications of the disease. One potential complication is lung vascular remodeling, but the exact cause is still unknown. We hypothesized that endothelial TLR3 insufficiency contributes to lung vascular remodeling induced by SARS-CoV-2. In the lungs of COVID-19 patients and SARS-CoV-2 infected Syrian hamsters, we discovered thickening of the pulmonary artery media and microvascular rarefaction, which were associated with decreased TLR3 expression in lung tissue and pulmonary artery endothelial cells (ECs). In vitro , SARS-CoV-2 infection reduced endothelial TLR3 expression. Following infection with mouse-adapted (MA) SARS-CoV-2, TLR3 knockout mice displayed heightened pulmonary artery remodeling and endothelial apoptosis. Treatment with the TLR3 agonist polyinosinic:polycytidylic acid reduced lung tissue damage, lung vascular remodeling, and endothelial apoptosis associated with MA SARS-CoV-2 infection. In conclusion, repression of endothelial TLR3 is a potential mechanism of SARS-CoV-2 infection associated lung vascular remodeling and enhancing TLR3 signaling is a potential strategy for treatment.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive disease characterized by vasoconstriction and remodeling of small pulmonary arteries (PAs). Central to the remodeling process is a switch of pulmonary vascular cells to a proliferative, apoptosis-resistant phenotype. Plasminogen activator inhibitors-1 and -2 (PAI-1 and PAI-2) are the primary physiological inhibitors of urokinase-type and tissue-type plasminogen activators (uPA and tPA), but their roles in PAH are unsettled. Here, we report that:

The pro-inflammatory response of alveolar macrophages to injurious physical forces during mechanical ventilation is regulated by the anti-inflammatory microRNA, miR-146a. Increasing miR-146a expression to supraphysiologic levels using untargeted lipid nanoparticles reduces ventilator-induced lung injury, but requires a high initial dose of miR-146a making it less clinically applicable. In this study, we developed mannosylated lipid nanoparticles that can effectively mitigate lung injury at the initiation of mechanical ventilation with lower doses of miR-146a. We used a physiologically relevant humanized in vitro co-culture system to evaluate the cell-specific targeting efficiency of the mannosylated lipid nanoparticle. We discovered that mannosylated lipid nanoparticles preferentially deliver miR-146a to alveolar macrophages and reduce force-induced inflammation in vitro . Our in vivo study using a clinically relevant mouse model of hemorrhagic shock-induced acute respiratory distress syndrome demonstrated that delivery of a low dose miR-146a (0.1 nmol) using mannosylated lipid nanoparticles dramatically increases miR-146a in mouse alveolar macrophages and decreases lung inflammation. These data suggest that mannosylated lipid nanoparticles may have therapeutic potential to mitigate lung injury during mechanical ventilation.

Abstract The severity of bacterial pneumonia can be worsened by impaired innate immunity resulting in ineffective pathogen clearance. We describe a mitochondrial protein, aspartyl-tRNA synthetase (DARS2), which is released in circulation during bacterial pneumonia in humans and displays intrinsic innate immune properties and cellular repair properties. DARS2 interacts with a bacterial-induced ubiquitin E3 ligase subunit, FBXO24, which targets the synthetase for ubiquitylation and degradation, a process that is inhibited by DARS2 acetylation. During experimental pneumonia, Fbxo24 knockout mice exhibit elevated DARS2 levels with an increase in pulmonary cellular and cytokine levels. In silico modeling identified an FBXO24 inhibitory compound with immunostimulatory properties which extended DARS2 lifespan in cells. Here, we show a unique biological role for an extracellular, mitochondrially derived enzyme and its molecular control by the ubiquitin apparatus, which may serve as a mechanistic platform to enhance protective host immunity through small molecule discovery.

ABSTRACT Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a devastating and progressive disease with limited treatment options. Endothelial dysfunction plays a central role in development and progression of PAH, yet the underlying mechanisms are incompletely understood. The endosome-lysosome system is important to maintain cellular health and the small GTPase RAB7 regulates many functions of this system. Here, we explored the role of RAB7 in endothelial cell (EC) function and lung vascular homeostasis. We found reduced expression of RAB7 in ECs from PAH patients. Endothelial haploinsufficiency of RAB7 caused spontaneous PH in mice. Silencing of RAB7 in ECs induced broad changes in gene expression revealed via RNA sequencing and RAB7 silenced ECs showed impaired angiogenesis, expansion of a senescent cell fraction, combined with impaired endolysosomal trafficking and degradation, which suggests inhibition of autophagy at the pre-degradation level. Further, mitochondrial membrane potential and oxidative phosphorylation were decreased, and glycolysis was enhanced. Treatment with the RAB7 activator ML-098 reduced established PH in chronic hypoxia/SU5416 rats. In conclusion, we demonstrate here for the first time the fundamental impairment of EC function by loss of RAB7 that leads to PH and show RAB7 activation as a potential therapeutic strategy in a preclinical model of PH.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a progressive and potentially a rapidly fatal disease characterized by vasoconstriction and remodeling of small pulmonary arteries (PA) leading to increased pulmonary vascular resistance and right heart failure. Central to the remodeling process is a switch of the smooth muscle cells in small PAs (PASMC) to a proliferative, apoptosis-resistant phenotype. There is reason to suspect that the plasminogen activator system may play an important role in the remodeling program in PAH based on its roles in vascular post-injury restenosis, fibrosis, angiogenesis and tumorigenesis. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) is the primary physiological inhibitor of the plasminogen activators - urokinase-type and tissue-type (uPA and tPA, respectively). Immunohisto- chemical and immunoblot analyses revealed that PAI-1 was deficient in smooth muscle areas of small remodeled PAs and early-passage PASMC from subjects with PAH compared to non-PAH controls. PAI1-/- male and female mice developed spontaneous pulmonary vascular remodeling and pulmonary hypertension (PH) as evidenced by significant increase in PA medial thickness, systolic right ventricular pressure, and right ventricular hypertrophy. Lastly, the uPA inhibitors upamostat (WX-671) and amiloride analog BB2-30F down-regulated mTORC1 and SMAD3, restored PAI-1 levels, reduced proliferation, and induced apoptosis in human PAH PASMC. We examined the effect of inhibition of uPA catalytic activity by BB2-30F on the development of SU5416/Hypoxia (SuHx)-induced PH in mice. Vehicletreated SuHx-exposed mice had up-regulated mTORC1 in small PAs, developed pulmonary vascular remodeling and PH, as evidenced by significant increase of PA MT, sRVP, RV hypertrophy, and a significant decrease in the pulmonary artery acceleration time/pulmonary ejection time (PAAT/PET) ratio compared to age- and sex-matched normoxia controls, whereas BB2-30F-treated group was protected from all these pathological changes. Taken together, our data strongly suggest that PAI-1 down- regulation in PASMC from human PAH lungs promotes PASMC hyper-proliferation, remodeling, and spontaneous PH due to unopposed uPA activation. Further studies are needed to determine the potential benefits of targeting the PAI-1/uPA imbalance to attenuate the progression and/or reverse pulmonary vascular remodeling and PH.