Infusion of 13 C-labeled metabolites provides a gold standard for understanding the metabolic processes used by T cells during immune responses in vivo. Through infusion of 13 C-labeled metabolites (glucose, glutamine, and acetate) in Listeria monocytogenes –infected mice, we demonstrate that CD8 T effector (Teff) cells use metabolites for specific pathways during specific phases of activation. Highly proliferative early Teff cells in vivo shunt glucose primarily toward nucleotide synthesis and leverage glutamine anaplerosis in the tricarboxylic acid (TCA) cycle to support adenosine triphosphate and de novo pyrimidine synthesis. In addition, early Teff cells rely on glutamic-oxaloacetic transaminase 1 (Got1)—which regulates de novo aspartate synthesis—for effector cell expansion in vivo. CD8 Teff cells change fuel preference over the course of infection, switching from glutamine- to acetate-dependent TCA cycle metabolism late in infection. This study provides insights into the dynamics of Teff metabolism, illuminating distinct pathways of fuel consumption associated with CD8 Teff cell function in vivo.

Abstract Environmental nutrient availability influences T cell metabolism, impacting T cell function and shaping immune outcomes. However, the metabolic pathways critical for optimal T cell responses remain poorly understood. Here, we identify ketone bodies (KBs) – including β-hydroxybutyrate (βOHB) and acetoacetate (AcAc) – as essential fuels supporting CD8 + T cell metabolism and effector function. Ketolysis is an intrinsic feature of highly functional CD8 + T effector (Teff) cells and βOHB directly increases CD8 + Teff cell IFN-γ production and cytolytic activity. Using metabolic tracers, we establish that CD8 + Teff cells preferentially use KBs over glucose to fuel the tricarboxylic acid (TCA) cycle in vitro and in vivo . KBs directly boost the respiratory capacity of CD8 + T cells and TCA cycle-dependent metabolic pathways that fuel T cell growth. Mechanistically, we find that βOHB is a major substrate for acetyl-CoA production in CD8 + T cells and regulates effector responses through effects on histone acetylation. Together, our results identify cell-intrinsic ketolysis as a metabolic and epigenetic driver of optimal CD8 + T cell effector responses. One Sentence summary Ketone bodies promote CD8 + T cell metabolism and effector function through regulation of epigenetic programming

Abstract Group 2 innate lymphoid cells (ILC2) are functionally poised, tissue-resident lymphocytes that respond rapidly to damage and infection at mucosal barrier sites. ILC2 reside within complex microenvironments where they are subject to cues from the diet, commensal microbiota and invading pathogens – most notably helminths. Emerging evidence suggests ILC2 are acutely sensitive not only to canonical activating signals, but also perturbations in nutrient and metabolite availability. In the context of helminth infection, we identify amino acid availability as a nutritional cue in regulating ILC2 responses. ILC2 were found to be uniquely pre-primed to import amino acids via the large neutral amino acid transporters Slc7a5 and Slc7a8 . Cell-intrinsic deletion of these transporters impaired ILC2 expansion, but not cytokine production, in part via tuning of mTOR activation. These findings implicate the import of amino acids as a metabolic requisite for optimal ILC2 responses, and further highlight nutritional cues as critical regulators of innate immune responses within mucosal barrier tissues.

Abstract Infusion of 13C-labeled metabolites provides a gold-standard for understanding the metabolic processes used by T cells during immune responses in vivo . Through infusion of 13C-labeled metabolites (glucose, glutamine, acetate) in Listeria monocytogenes ( Lm )-infected mice, we demonstrate that CD8+ T effector (Teff) cells utilize metabolites for specific pathways during specific phases of activation. Highly proliferative early Teff cells in vivo shunt glucose primarily towards nucleotide synthesis and leverage glutamine anaplerosis in the tricarboxylic acid (TCA) cycle to support ATP and de novo pyrimidine synthesis. Additionally, early Teff cells rely on glutamic-oxaloacetic transaminase 1 (Got1)—which regulates de novo aspartate synthesis—for effector cell expansion in vivo . Importantly, Teff cells change fuel preference over the course of infection, switching from glutamine-to acetate-dependent TCA cycle metabolism late in infection. This study provides insights into the dynamics of Teff metabolism, illuminating distinct pathways of fuel consumption associated with Teff cell function in vivo . Teaser Interrogating dynamics of fuel utilization by CD8 + T cells in vivo reveals new metabolic checkpoints for immune function in vivo .