Abstract Objective Monocyte-derived macrophages (Mφs) are crucial regulators during muscularis inflammation. However, it is unclear which microenvironmental factors are responsible for monocyte recruitment and neurotrophic Mφ differentiation in this paradigm. Here, we investigate Mφ heterogeneity at different stages of muscularis inflammation and determine how environmental cues can attract and activate tissue protective Mφs. Design Single cell RNA sequencing was performed on immune cells from the muscularis of wild-type and CCR2 -/- mice at different timepoints after muscularis inflammation. CX3CR1 GFP/+ and CX3CR1 CreERT2 R26 YFP mice were analyzed by flow cytometry and immunofluorescence. The transcriptome of enteric glial cells (EGCs) was investigated using PLP CreERT2 Rpl22 HA mice. In addition, we assessed the effect of supernatant from neurosphere-derived EGCs on monocyte differentiation based on the expression of pro- and anti-inflammatory factors. Results Muscularis inflammation induced marked alterations in mononuclear phagocyte populations associated with a rapid infiltration of Ly6c + monocytes that locally acquired unique transcriptional states. Trajectory inference analysis revealed two main pro-resolving Mφ subpopulations during the resolution of muscularis inflammation, i.e . Cd206 + MhcII hi and Timp2 + MhcII lo Mφs, which were both derived from CCR2 + monocytes. Interestingly, we found that EGCs were able to sense damage to the muscularis to stimulate monocyte recruitment and differentiation towards pro-resolving Mφs via CCL2 and CSF1, respectively. Conclusion Our study provides a comprehensive insight into pro-resolving Mφ differentiation and their regulators during muscularis inflammation. We deepened our understanding in the interaction between EGCs and Mφs, thereby highlighting pro-resolving Mφ differentiation as a potential novel therapeutic strategy for the treatment of intestinal inflammation.

Abstract Enteric glia have been recently recognized as key components of the colonic tumor microenvironment indicating their potential role in colorectal cancer pathogenesis. Although enteric glia modulate immune responses in other intestinal diseases, their interaction with the colorectal cancer immune cell compartment remains unclear. Through a combination of single-cell and bulk RNA-sequencing, both in murine models and patients, here we find that enteric glia acquire an immunomodulatory phenotype by bi-directional communication with tumor-infiltrating monocytes. The latter direct a reactive enteric glial cell phenotypic and functional switch via glial IL-1R signaling. In turn, tumor glia promote monocyte differentiation towards pro-tumorigenic SPP1 + tumor-associated macrophages by IL-6 release. Enteric glia cell abundancy correlates with worse disease outcomes in preclinical models and colorectal cancer patients. Thereby, our study reveals a neuroimmune interaction between enteric glia and tumor-associated macrophages in the colorectal tumor microenvironment, providing insights into colorectal cancer pathogenesis.

Crohn's disease (CD) is marked by recurring intestinal inflammation and tissue injury, often resulting in fibrostenosis and bowel obstruction, necessitating surgical intervention with high recurrence rates. To elucidate the mechanisms underlying fibrostenosis in CD, we analyzed the transcriptome of cells isolated from the transmural ileum of patients with CD, including a trio of lesions from each patient: non-affected, inflamed, and stenotic ileum samples, and compared them with samples from patients without CD. Our computational analysis revealed that profibrotic signals from a subset of monocyte-derived cells expressing CD150 induced a disease-specific fibroblast population, resulting in chronic inflammation and tissue fibrosis. The transcription factor TWIST1 was identified as a key modulator of fibroblast activation and extracellular matrix (ECM) deposition. Genetic and pharmacological inhibition of TWIST1 prevents fibroblast activation, reducing ECM production and collagen deposition. Our findings suggest that the myeloid-stromal axis may offer a promising therapeutic target to prevent fibrostenosis in CD.

ABSTRACT Enteric glial cells (EGCs) have been implicated in colorectal cancer (CRC) pathogenesis. However, their precise mechanisms of interaction with the CRC immune cell compartment and pro-tumorigenic role remain unclear. This study aimed to investigate the immunomodulatory effects of EGCs on tumor-associated macrophages (TAMs) and their involvement in CRC progression. Using EGC depletion and supplementation models, we assessed the impact of EGCs on the immunomodulation of orthotopic murine CRC. Furthermore, by making use of Bulk RNA-sequencing of CRC EGCs and single-cell sequencing of the tumor microenvironment, we identified the factors involved in the EGC-TAM crosstalk. Findings demonstrate that EGCs acquire a reactive and immunomodulatory phenotype in both murine CRC models and patients, influencing TAM differentiation. Mechanistically, secretion of IL-1 by tumor-infiltrating monocytes and macrophages triggers the phenotypic and functional switch of CRC EGCs via IL-1R. Consequently, tumor EGCs secrete IL-6, promoting the differentiation of monocytes into pro-tumorigenic SPP1 + TAMs. Importantly, the reactive tumor EGCs phenotype correlates with worse disease outcomes in preclinical models and CRC patients. Here we uncover a previously unexplored neuroimmune interaction between EGCs and TAMs within the colorectal tumor microenvironment, informing potential therapeutic strategies and enhancing our understanding of CRC progression. eTOC Summary Our study unveils a novel neuroimmune interaction between enteric glia and TAMs in colon carcinoma. Monocyte/Macrophage-derived IL-1 activates enteric glia, leading to the differentiation of pro-tumorigenic SPP1 + TAMs via glial-derived IL-6. Blocking glial IL-1R-signaling reduces colonic tumor lesions, highlighting IL-1R as a potential therapeutic target.

Abstract Dysfunctional resolution of intestinal inflammation and altered mucosal healing are essential features in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). Intestinal macrophages are vital in the process of resolution of inflammation but the mechanisms underlying their mucosal healing capacity remains elusive. Here, we describe a subset of E prostanoid receptor 4 (EP4) expressing intestinal macrophages with mucosal healing properties both in human and mice. Notably, Csf1r-iCre EP4-fl/fl mice showed defective mucosal healing and intestinal epithelial barrier regeneration in a dextran sodium sulfate-induced colitis model. Mechanistically, an increased mucosal level of prostaglandin E2 (PGE2) triggers the secretion of chemokine (C-X-C motif) ligand 1 (CXCL1) in monocyte-derived EP4 + macrophages via MAPKs. Subsequently, CXCL1 drives epithelial cell differentiation and proliferation from regenerating crypts during the resolution phase of colitis. Thus, EP4 + intestinal macrophages are essential for the support of the intestinal stem cell niche and for the regeneration of the injured epithelium. One Sentence Summary Prostaglandin E2 licenses E-type prostanoid receptor 4 intestinal macrophage regenerative capacity promoting mucosal healing via the secretion of CXCL1

SUMMARY Crohn’s disease (CD) is marked by recurring intestinal inflammation and tissue injury, often resulting in fibro-stenosis and bowel obstruction, necessitating surgical intervention with high recurrence rates. To elucidate complex intercellular interactions leading to fibro-stenosis in CD, we analysed the transcriptome of cells isolated from the transmural ileum of CD patients, including a trio of lesions from each patient: non-affected, inflamed, and stenotic ileum samples, and compared them with samples from non-CD patients. Our computational analysis revealed that pro-fibrotic signals from a subset of monocyte-derived cells expressing CD150 induce a disease-specific fibroblast population, resulting in chronic inflammation and tissue fibrosis. The transcription factor TWIST1 was identified as a key modulator of fibroblast activation and extracellular matrix (ECM) production. Therapeutic inhibition of TWIST1 inhibits fibroblast activation, reducing ECM production and deposition. These findings suggest that the myeloid-stromal axis may offer a promising therapeutic target to prevent fibro-stenosis in CD.