Summary

 Chronic inflammation is a hallmark of obesity and is linked to the development of numerous diseases. The activation of toll-like receptor 4 (TLR4) by long-chain saturated fatty acids (lcSFAs) is an important process in understanding how obesity initiates inflammation. While experimental evidence supports an important role for TLR4 in obesity-induced inflammation in vivo, via a mechanism thought to involve direct binding to and activation of TLR4 by lcSFAs, several lines of evidence argue against lcSFAs being direct TLR4 agonists. Using multiple orthogonal approaches, we herein provide evidence that while loss-of-function models confirm that TLR4 does, indeed, regulate lcSFA-induced inflammation, TLR4 is not a receptor for lcSFAs. Rather, we show that TLR4-dependent priming alters cellular metabolism, gene expression, lipid metabolic pathways, and membrane lipid composition, changes that are necessary for lcSFA-induced inflammation. These results reconcile previous discordant observations and challenge the prevailing view of TLR4's role in initiating obesity-induced inflammation.

Background: Myocardial infarction (MI) triggers myelopoiesis, resulting in heightened production of neutrophils. However, the mechanisms that sustain their production and recruitment to the injured heart are unclear. Methods: Using a mouse model of the permanent ligation of the left anterior descending artery and flow cytometry, we first characterized the temporal and spatial effects of MI on different myeloid cell types. We next performed global transcriptome analysis of different cardiac cell types within the infarct to identify the drivers of the acute inflammatory response and the underlying signaling pathways. Using a combination of genetic and pharmacological strategies, we identified the sequelae of events that led to MI-induced myelopoiesis. Cardiac function was assessed by echocardiography. The association of early indexes of neutrophilia with major adverse cardiovascular events was studied in a cohort of patients with acute MI. Results: Induction of MI results in rapid recruitment of neutrophils to the infarct, where they release specific alarmins, S100A8 and S100A9. These alarmins bind to the Toll-like receptor 4 and prime the nod-like receptor family pyrin domain-containing 3 inflammasome in naïve neutrophils and promote interleukin-1β secretion. The released interleukin-1β interacts with its receptor (interleukin 1 receptor type 1) on hematopoietic stem and progenitor cells in the bone marrow and stimulates granulopoiesis in a cell-autonomous manner. Genetic or pharmacological strategies aimed at disruption of S100A8/A9 and their downstream signaling cascade suppress MI-induced granulopoiesis and improve cardiac function. Furthermore, in patients with acute coronary syndrome, higher neutrophil count on admission and after revascularization correlates positively with major adverse cardiovascular disease outcomes. Conclusions: Our study provides novel evidence for the primary role of neutrophil-derived alarmins (S100A8/A9) in dictating the nature of the ensuing inflammatory response after myocardial injury. Therapeutic strategies aimed at disruption of S100A8/A9 signaling or their downstream mediators (eg, nod-like receptor family pyrin domain-containing 3 inflammasome, interleukin-1β) in neutrophils suppress granulopoiesis and may improve cardiac function in patients with acute coronary syndrome.

Abstract The cellular lipidome is comprised of thousands of unique lipid species. This complexity underpins the many roles of lipids in cellular biology. How lipidome composition varies between cell types and how such differences contribute to cell-specific functionality is poorly understood. Here, using mass spectrometry-based targeted lipidomics, we have characterised the cellular lipid landscape of the human and mouse immune systems ( www.cellularlipidatlas.com ). We find that myeloid and lymphoid cell lineages have unique lipid compositions, notably in the usage of ester and ether bonds within glycerophospholipids (PLs) and PL acyl chain composition. To determine if immune cell-specific lipid phenotypes promote cell-specific functional properties we focused on differences in poly-unsaturated fatty acid (PUFA)-containing PL, the levels of which are markedly higher in lymphoid cells relative to myeloid cells. We firstly show that differences in PUFA-PL content provides a mechanistic basis for previously described differences in immune cell susceptibility to ferroptosis, a form of cell death driven by iron-dependent lipid peroxidation, and secondly, that the low PUFA-PL content of neutrophils restrains NADPH oxidase-driven ferroptosis. In summary, we show that the lipid landscape is a defining feature of immune cell identity and that cell-specific lipid phenotypes underpin aspects of immune cell physiology.