Abstract Peritoneal adhesions commonly occur after abdominal or pelvic surgery. These scars join internal organs to each other or to the cavity wall and can present with abdominal or pelvic pain, and bowel obstruction or female infertility. The mechanisms underlying adhesion formation remain unclear and thus, effective treatments are not forthcoming. Peritoneal macrophages accumulate after surgery and previous studies have attributed either pro- or anti-scarring properties to these cells. We propose that there are complex and nuanced responses after surgery with respect to both resident and also monocyte-derived peritoneal macrophage subpopulations. Moreover, we contend that differences in responses of specific macrophage subpopulations in part explain the risk of developing peritoneal scars. We characterised alterations in peritoneal macrophage subpopulations after surgery-induced injury using two strains of mice, BALB/c and C57BL/6, with known differences in macrophage response post-infection. At 14 days post-surgery, BALB/c mice displayed more adhesions compared with C57BL/6 mice. This increase in scarring correlated with a lower influx of monocyte-derived macrophages at day 3 post-surgery. Moreover, BALB/c mice showed distinct macrophage repopulation dynamics after surgery. To confirm a role for monocyte-derived macrophages, we used Ccr2 -deficient mice as well as antibody-mediated depletion of CCR2 expressing cells during initial stages of adhesion formation. Both Ccr2 -deficient and CCR2-depleted mice showed a significant increase in adhesion formation associated with the loss of peritoneal monocyte influx. These findings revealed an important protective role for monocyte-derived cells in reducing adhesion formation after surgery.

Abstract Clostridioides difficile infection (CDI) is the leading hospital-acquired infection in North America. We have previously discovered that antibiotic disruption of the gut microbiota decreases intestinal IL-33 and IL-25 and increases susceptibility to CDI. We further found that IL-33 promotes protection through type 2 Innate Lymphoid Cells (ILC2s), which produce IL-13. However, the contribution of IL-13 to disease has never been explored. We found that administration of IL-13 protected, and anti-IL-13 exacerbated CDI as measured by weight loss and clinical score, particularly during disease resolution. Additionally, concordant with IL-13 being important for M2 macrophage polarization, we saw a decrease in M2 macrophages (CD11B+CD64+CD206+) cells following neutralization of IL-13. We also observed monocyte accumulation as early as day three post-infection following IL-13 neutralization, suggesting IL-13 may be directly or indirectly important for their recruitment or transition into macrophages. Neutralization of the decoy receptor IL-13Rα2 resulted in protection from disease, likely through increased available endogenous IL-13. Our data highlight the protective role of IL-13 in promoting recovery from CDI and the association of poor responses with a dysregulated monocytemacrophage compartment. These results increase our understanding of type 2 immunity in CDI and may have implications for treating disease in patients.

Abstract Human β-defensin 3 (HBD3), is an anti-microbial host-defence peptide, that can rapidly enter macrophages to modulate TLR4 responses to lipopolysaccharide. However, the molecular mechanisms by which HBD3 exerts this anti-inflammatory influence remain unclear. Here, we show mice deleted for the orthologue of HBD3 have an increased acute lipopolysaccharide response in vivo . Furthermore, we found that HBD3 limited the response of macrophages to classical activation, and contemporaneously drove expression of IL-4. An increase in markers of alternative activation, and a change in metabolic flux was also observed. Consistent with these results, HBD3 enhanced the IL-4 activation of macrophages. Finally, we demonstrate that the ability of HBD3 to limit macrophage classical activation requires IL-4Rα. These data reveal a previously unrecognised role for HBD3 in influencing the polarisation state of macrophages to enable a state conducive for repair and resolution. SYNOPSIS The anti-microbial host-defence peptide, Human β-defensin 3 (HBD3), is shown here to modulate the inflammatory response to classical activation by promoting alternative activation through IL-4Rα, to enable a state conducive for repair and resolution. Knockout mice for the orthologous gene for HBD3, demonstrate increased acute lipopolysaccharide inflammatory response. HBD3 limited the classical activation of macrophages polarised with LPS/IFNγ and drove expression of IL-4, increased alternative activation markers and promoted oxidative phosphorylation. HBD3 enhanced the IL-4 mediated activation of macrophages. The ability of HBD3 to limit macrophage classical activation and contemporaneously promote alternative activation, required IL-4Rα.

Cutaneous T-cell lymphoma (CTCL) is a potentially fatal clonal malignancy of T cells primarily affecting the skin. The most common form of CTCL, mycosis fungoides (MF), can be difficult to diagnose resulting in treatment delay. The pathogenesis of CTCL is not fully understood due to limited data from patient studies. We performed single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics profiling of skin from patients with MF-type CTCL, and an integrated comparative analysis with human skin cell atlas datasets from healthy skin, atopic dermatitis and psoriasis. We reveal the co-optation of Th2-immune gene programmes by malignant CTCL cells and modelling of the tumour microenvironment to support their survival. We identify MHC-II+ fibroblast subsets reminiscent of lymph node T-zone reticular cells and monocyte-derived dendritic cells that can maintain Th2-like tumour cells. CTCL Th2-like tumour cells are spatially associated with B cells, forming aggregates reminiscent of tertiary lymphoid structures which are more prominent with progressive disease. Finally, we validated the enrichment of B cells in CTCL skin infiltrates and its association with disease progression across three independent patient cohorts. Our findings provide diagnostic aids, potential biomarkers for disease staging and therapeutic strategies for CTCL.

Alternatively activated macrophages are essential effector cells during type 2 immunity and tissue repair following helminth infections. We previously showed that Ym1, an alternative activation marker, can drive innate IL-1R-dependent neutrophil recruitment during infection with the lung-migrating nematode, Nippostrongylus brasiliensis suggesting a potential role for the inflammasome in the IL-1-mediated innate response to infection. While inflammasome proteins such as NLRP3 have important pro-inflammatory functions in macrophages, their role during type 2 responses and repair are less defined. We therefore infected Nlrp3 −/− mice with N. brasiliensis . Unexpectedly, compared to WT mice, infected Nlrp3 −/− mice had increased neutrophilia and eosinophilia, correlating with enhanced worm killing but at the expense of increased tissue damage and delayed lung repair. Transcriptional profiling showed that infected Nlrp3 −/− mice exhibited elevated type 2 gene expression compared to WT mice. Notably, inflammasome activation was not evident early post-infection with N. brasiliensis and in contrast to Nlrp3 −/− mice, anti-helminth responses were unaffected in caspase-1/11 deficient or WT mice treated with the NLRP3-specific inhibitor MCC950. Together these data suggest that NLRP3 can constrain lung neutrophilia and helminth killing and negatively regulate type 2 immune responses in an inflammasome-independent manner.

Abstract The early migratory phase of pulmonary helminth infections is characterized by tissue injury leading to the release of the alarmin IL-33 and subsequent induction of type 2 immune responses. We recently described a role for IL-17A, through regulation of IFNγ, as an important inducer of type 2 responses during infection with the lung-migrating rodent nematode Nippostrongylus brasiliensis . Here, we aimed to investigate the interaction between IL-17A and IL-33 during the early lung migratory stages of N. brasiliensis infection. In this brief report, we demonstrate that deficiency of IL-17A leads to impaired IL-33 expression and secretion early in infection, independent of IL-17A suppression of IFNγ. Impaired IL-33 production was evident in lung epithelial cells, but not innate immune cells. Therefore, our results demonstrate that IL-17A can drive IL-33 during helminth infection, highlighting an additional mechanism through which IL-17A can regulate pulmonary type 2 immunity.

The pericardium is widely recognised for its lubricating and bio-mechanical properties. It also contains fat-associated lymphoid clusters (FALCs) and its immune functions have been widely overlooked. Here we aimed to assess the inflammatory activity of the pericardium in patients who suffered a recent myocardial infarction (MI) and to determine its importance for repair and remodelling in a murine MI model induced by coronary artery ligation (CAL). By comparing 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) activity in the pericardium of patients with stable coronary artery disease and patients who had a recent MI, we demonstrate that MI is associated with increased pericardial inflammation. We confirm in mice, that pericardial FALCs undergo a major expansion following CAL. We show that despite similar initial injury, removal of the pericardium prior to MI disrupted subsequent repair, resulting in 50% mortality due to cardiac rupture, while all mice with intact pericardia survived. Removal of the pericardium also led to decreased staining for Ym1, a marker of reparative macrophages and adverse cardiac fibrosis within the infarct area. Together, this work indicates a crucial role for the pericardium in regulating inflammation, macrophage polarisation and tissue remodelling in the heart following MI.

Abstract IL-13 plays a key role during protective type 2 immune responses at mucosal sites, such as during infection with nematodes. However, dysregulation of IL-13 can also contribute to the pathogenesis of atopic and fibrotic diseases such as allergic asthma. Matrix remodelling is an important component of repair processes in the lung but also a hallmark of chronic conditions involving fibrosis. Hence, understanding the role of IL-13 in tissue remodelling has important clinical implications. Since IL-13 shares receptors and signalling pathways with IL-4, disentangling the relative contributions of these type 2 cytokines has been challenging. Additionally, little is known about the singular role of IL-13 following acute tissue injury. In this study, we used Nippostrongylus brasiliensis infection as a model of acute lung tissue damage comparing responses between WT and IL-13-deficient mice, in which IL-4 signalling is intact. Importantly, we found that IL-13 played a critical role in limiting tissue injury and haemorrhaging in the lung following infection. Through proteomic and transcriptomic profiling, we identified IL-13-dependent changes in matrix and associated regulators. We further showed that IL-13 is required for the induction of epithelial-derived type 2 effector molecules such as RELM-α and surfactant protein D. Pathway analyses predicted that IL-13 was heavily involved in the induction of cellular stress responses and regulation of lung epithelial cell differentiation by suppression of Foxa2 pathways. Thus, we propose that IL-13 has tissue-protective functions during lung injury and regulates epithelial cell responses during type 2 immunity in this acute setting.

Abstract Heteromorphic sex chromosomes are usually thought to have originated from a pair of autosomes that acquired a sex-determining locus and subsequently stopped recombining, leading to degeneration of the sex-limited chromosome. In contrast, in rhabditid nematodes, sex is determined by an X-chromosome counting mechanism and males are hemizygous for one or more X chromosomes (XX/X0). Some species of filarial nematodes, including important parasites of humans, have heteromorphic XX/XY systems. It has been assumed that sex is determined by a Y-linked locus in these species. However, karyotypic analyses suggested that filarial Y chromosomes are derived from the unfused autosome following an X-to-autosome fusion. Here, we generated a chromosome-level reference genome for Litomosoides sigmodontis , a filarial nematode with the ancestral filarial karyotype and sex determination mechanism (XX/X0). We mapped the assembled chromosomes to the rhabditid nematode ancestral linkage (or Nigon) elements. We found that the L. sigmodontis X chromosome was formed from a fusion of NigonX (the ancestrally X-linked element) and NigonD (ancestrally autosomal) that occurred in the last common ancestor of all filarial nematodes. In the two filarial lineages with XY systems, the X chromosomes were formed from two recent and independent fusions of the ancestral X chromosome with different autosomal Nigon elements. In both lineages, the region shared by the neo-X and neo-Y chromosomes is within the ancestrally autosomal portion of the X, confirming that the filarial Y chromosomes are derived from unfused autosomes. Sex determination in XY filarial nematodes therefore likely continues to operate via the ancestral X-chromosome counting mechanism, rather than via a neo-Y-linked sex-determining locus.

Abstract Chitinase-like proteins (CLPs) are biomarkers of inflammation and airway remodelling in asthma, yet their direct contribution towards disease pathogenesis is unknown. Using a mouse model of allergen-induced type 2/type 17 airway inflammation we sought to directly investigate the role of the murine CLPs Ym1 and Ym2 during chronic lung pathology. Data demonstrated distinct chronic inflammatory roles for Ym2, IL-13, and IL-17a signalling pathways. Notably, only CLPs were key for initiating the pathogenic accumulation and re-organisation of the pulmonary extracellular matrix (ECM) environment. Furthermore, inhibition of CLPs after chronic pathology developed, reversed airway remodelling independently of chronic inflammation. These studies disentangle chronic IL-13 and IL-17a signalling from the development of allergic airway remodelling and instead highlight a central role for CLPs, which provides new avenues to therapeutically target aberrant ECM accumulation.