The inhalation of airborne pollutants, such as asbestos or silica, is linked to inflammation of the lung, fibrosis, and lung cancer. How the presence of pathogenic dust is recognized and how chronic inflammatory diseases are triggered are poorly understood. Here, we show that asbestos and silica are sensed by the Nalp3 inflammasome, whose subsequent activation leads to interleukin-1β secretion. Inflammasome activation is triggered by reactive oxygen species, which are generated by a NADPH oxidase upon particle phagocytosis. (NADPH is the reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate.) In a model of asbestos inhalation, Nalp3 –/– mice showed diminished recruitment of inflammatory cells to the lungs, paralleled by lower cytokine production. Our findings implicate the Nalp3 inflammasome in particulate matter–related pulmonary diseases and support its role as a major proinflammatory “danger” receptor.

Activated T cells produce reactive oxygen species (ROS), which trigger the antioxidative glutathione (GSH) response necessary to buffer rising ROS and prevent cellular damage. We report that GSH is essential for T cell effector functions through its regulation of metabolic activity. Conditional gene targeting of the catalytic subunit of glutamate cysteine ligase (Gclc) blocked GSH production specifically in murine T cells. Gclc-deficient T cells initially underwent normal activation but could not meet their increased energy and biosynthetic requirements. GSH deficiency compromised the activation of mammalian target of rapamycin-1 (mTOR) and expression of NFAT and Myc transcription factors, abrogating the energy utilization and Myc-dependent metabolic reprogramming that allows activated T cells to switch to glycolysis and glutaminolysis. In vivo, T-cell-specific ablation of murine Gclc prevented autoimmune disease but blocked antiviral defense. The antioxidative GSH pathway thus plays an unexpected role in metabolic integration and reprogramming during inflammatory T cell responses.

Background Characteristic symptoms of malaria include recurrent fever attacks and neurodegeneration, signs that are also found in patients with a hyperactive Nalp3 inflammasome. Plasmodium species produce a crystal called hemozoin that is generated by detoxification of heme after hemoglobin degradation in infected red blood cells. Thus, we hypothesized that hemozoin could activate the Nalp3 inflammasome, due to its particulate nature reminiscent of other inflammasome-activating agents. Methodology/Principal Findings We found that hemozoin acts as a proinflammatory danger signal that activates the Nalp3 inflammasome, causing the release of IL-1β. Similar to other Nalp3-activating particles, hemozoin activity is blocked by inhibiting phagocytosis, K+ efflux and NADPH oxidase. In vivo, intraperitoneal injection of hemozoin results in acute peritonitis, which is impaired in Nalp3-, caspase-1- and IL-1R-deficient mice. Likewise, the pathogenesis of cerebral malaria is dampened in Nalp3-deficient mice infected with Plasmodium berghei sporozoites, while parasitemia remains unchanged. Significance/Conclusions The potent pro-inflammatory effect of hemozoin through inflammasome activation may possibly be implicated in plasmodium-associated pathologies such as cerebral malaria.

Although the intestinal tract is a major site of reactive oxygen species (ROS) generation, the mechanisms by which antioxidant defense in gut T cells contribute to intestinal homeostasis are currently unknown. Here we show, using T cell-specific ablation of the catalytic subunit of glutamate cysteine ligase (