T cell senescence is thought to contribute to immune function decline, but the pathways that mediate senescence in these cells are not clear. Here, we evaluated T cell populations from healthy volunteers and determined that human CD8+ effector memory T cells that reexpress the naive T cell marker CD45RA have many characteristics of cellular senescence, including decreased proliferation, defective mitochondrial function, and elevated levels of both ROS and p38 MAPK. Despite their apparent senescent state, we determined that these cells secreted high levels of both TNF-α and IFN-γ and showed potent cytotoxic activity. We found that the senescent CD45RA-expressing population engaged anaerobic glycolysis to generate energy for effector functions. Furthermore, inhibition of p38 MAPK signaling in senescent CD8+ T cells increased their proliferation, telomerase activity, mitochondrial biogenesis, and fitness; however, the extra energy required for these processes did not arise from increased glucose uptake or oxidative phosphorylation. Instead, p38 MAPK blockade in these senescent cells induced an increase in autophagy through enhanced interactions between p38 interacting protein (p38IP) and autophagy protein 9 (ATG9) in an mTOR-independent manner. Together, our findings describe fundamental metabolic requirements of senescent primary human CD8+ T cells and demonstrate that p38 MAPK blockade reverses senescence via an mTOR-independent pathway.

T cells undergo profound metabolic changes to meet the increased energy demands of maintaining an antiviral response. We postulated that differences in metabolic reprogramming would shape the efficacy of CD8 T cells mounted against persistent viral infections. We found that the poorly functional PD-1(hi) T cell response against hepatitis B virus (HBV) had upregulated the glucose transporter, Glut1, an effect recapitulated by oxygen deprivation to mimic the intrahepatic environment. Glut1(hi) HBV-specific T cells were dependent on glucose supplies, unlike the more functional cytomegalovirus (CMV)-specific T cells that could utilize oxidative phosphorylation in the absence of glucose. The inability of HBV-specific T cells to switch to oxidative phosphorylation was accompanied by increased mitochondrial size and lower mitochondrial potential, indicative of mitochondrial dysfunction. Interleukin (IL)-12, which recovers HBV-specific T cell effector function, increased their mitochondrial potential and reduced their dependence on glycolysis. Our findings suggest that mitochondrial defects limit the metabolic plasticity of exhausted HBV-specific T cells.

Langerhans cells (LCs) are distinct among phagocytes, functioning both as embryo-derived, tissue-resident macrophages in skin innervation and repair and as migrating professional antigen-presenting cells, a function classically assigned to dendritic cells (DCs). Here, we demonstrate that both intrinsic and extrinsic factors imprint this dual identity. Using ablation of embryo-derived LCs in the murine adult skin and tracking differentiation of incoming monocyte-derived replacements, we found intrinsic intraepidermal heterogeneity. We observed that ontogenically distinct monocytes give rise to LCs. Within the epidermis, Jagged-dependent activation of Notch signaling, likely within the hair follicle niche, provided an initial site of LC commitment before metabolic adaptation and survival of monocyte-derived LCs. In the human skin, embryo-derived LCs in newborns retained transcriptional evidence of their macrophage origin, but this was superseded by DC-like immune modules after postnatal expansion. Thus, adaptation to adult skin niches replicates conditioning of LC at birth, permitting repair of the embryo-derived LC network.

Abstract Children born with deleterious biallelic variants of the chaperone aryl hydrocarbon receptor interacting protein (AIP) have a novel pediatric metabolic disease presenting a severe, complex clinical phenotype characterized by failure to develop following birth. Analysis of Aip knockout mouse embryonic fibroblasts and patient-derived dermal fibroblasts revealed that AIP was required to support proteostasis; including proteasome activity, induction of autophagy and lysosome function. aip knockout zebrafish, recapitulated the phenotype of the children; dying at an early stage of development when autophagy is required to adapt to periods of starvation. Our results demonstrate that AIP plays a crucial role in initiating autophagy and maintaining proteostasis in vitro and in vivo . One Sentence Summary Homozygous loss of the chaperone AIP results in a novel pediatric disease exhibiting multiple features of a lysosomal storage disease.

GATA binding protein 3 (GATA3) has conventionally been regarded as a lineage-specific transcription factor that drives the differentiation of CD4+ T helper (Th) 2 cells. However, increasing evidence shows that in addition to regulating T cell development, GATA3 is also involved in a myriad of processes such as immune regulation, proliferation and maintenance in other T cell and non-T cell lineages. Here we identify a previously unknown function for this molecule whereby in the presence of DNA damage GATA3 can induce mitochondrial biogenesis and promote mitochondrial fitness through the transcriptional coactivator peroxisome-proliferator-activated receptor γ co-activator-1α (PGC1α) in CD4+ T cells. These findings extend the pleotropic nature of GATA3 and highlight the potential for GATA3-targeted cell manipulation for clinical interventions.

Introduction

 Diabetes Mellitus (DM) is globally the most prevalent metabolic disorder, characterised by an increased risk of heart failure (HF). Diabetic cardiomyopathy (dbCM) can initially present with normal systolic but impaired diastolic dysfunction [heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF)]. Creating a pre-clinical model reflecting human DM including dbCM presenting as HFpEF is challenging. Whilst high fat diet (HFD) has been used for induction of experimental DM models, its sole administration can lead to obesogenic and insulin-resistant phenotype but not achieve induction of DM. Emerging data shows that combination of HFD and anomer-equilibrated streptozotocin (STZ) produces a robust DM model. 

Methods

 The aim of this study was to develop a novel protocol of stable murine experimental DM reflecting human pathology, including presence of dbCM. Our study compared four groups (C57/BL6J mice) (8-week protocol): 1. HFD (n=8), 2. HFD+1 dose of anomer-equilibrated STZ (75 mg/Kg) (n=8), 3. HFD+3 doses of anomer-equilibrated STZ (25 mg/Kg) (n=8), 4. Controls (chow) (n=8). Animals were characterised by phenotyping in vivo (echocardiography, glucose homeostasis) and ex vivo (plasma profiling). 

Results

 All three groups (HFD, HFD+1STZ and HFD+3STZ) developed an obese phenotype compared to controls. In contrast, whilst the first intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT) at 5 weeks of study showed glucose intolerance in all three groups, the second IPGTT at 8 weeks showed significant difference in glucose homeostasis indicative of development of DM, in the HFD+1STZ and HFD+3STZ groups only [total area under the curve (AUC) of IPGTT (0–120 minutes): HFD+1STZ (p=0.0006) and HFD+3STZ (p=0.0003); HFD (p=0.1016) versus control]. HFD and HFD+3STZ groups developed diastolic dysfunction with preservation of ejection fraction (EF) [HFD E'/A' (p=0.0032); HFD+3STZ E'/A' (p=0.0009); HFD EF (p=0.9279), HFD+3STZ EF (p=0.3366) versus control], whilst the HFD+1STZ group developed diastolic and systolic dysfunction [E'/A' (p=0.0092), EF (p=0.0010) versus control]. Plasma analysis showed hyperinsulinemia in the HFD+1STZ (p=0.0322) and HFD+3STZ (p=0.0027) groups and raised free fatty acid (FFA) concentration in the HFD (p=0.0070)and HFD+3STZ (p<0.0001) groups. 

Conclusions

 This study has demonstrated that the sole use of HFD causes obesity but does not lead to the development of stable DM. HFD+1STZ leads to development of DM with presence of systolic and diastolic cardiac dysfunction. In contrast, the HFD+3STZ protocol is characterised by systemic impairment of glucose homeostasis, hyperinsulinemia and hyperlipidaemia reflective of peripheral metabolic changes, as well as cardiac diastolic dysfunction. In conclusion, the combination of HFD and multiple low doses of anomer-equilibrated STZ can be safely used for the induction of pre-clinical early onset DM analogous to human featuring dbCM. 

Conflict of Interest

 No conflict of interest

The susceptibility of human CD4+ and CD8+ T cells to senesce differes, with CD8+ T cells acquiring an immunosenescent phenotype faster than their CD4+ T cell compartment. We show here that it is the inherent difference in mitochondrial content that drives this phenotype, with senescent human CD4+ T cells displaying a higher mitochondrial mass. The loss of mitochondria in the senescent human CD8+ T cells has knock-on consequences for nutrient usage, metabolism and function. Mitochondrial dysfunction has been linked to both cellular senescence and ageing, however it is still unclear whether mitochondria play a causal role in senescence. Our data shows that reducing mitochondrial function in human CD4+ T cells, through the addition of low dose rotenone, causes the generation of a CD4+ T cell with a CD8+- like phenotype. Therefore we wish to propose that it is the inherent metabolic stability that governs the susceptibility to an immunosenescent phenotype.

Langerhans cells (LCs) are a unique population of phagocytes programmed within embryonic skin to maintain tissue and immunological homeostasis at the epidermal barrier site. Unique amongst tissue-resident macrophages, LCs play roles in skin innervation and repair, while also functioning as migrating professional antigen presenting cells, a capability classically assigned to dendritic cells (DC). We currently lack insight into the molecular pathways that determine this dichotomy, when they are established, and whether precursors recruited to the adult skin niche access the same instructive signals laid down in utero. Tracking differentiation of monocyte-derived (m)LCs after destruction of embryo-derived cells in murine adult skin, we reveal intrinsic intra-epidermal heterogeneity and selection of MDP-monocytes to by-pass gene programs specifying a macrophage fate. Within the adult skin, we demonstrate that the hair follicle niche provides Notch signals that determine commitment to become resident mLCs. Using a unique human LC dataset, we show that embryo-derived (e)LCs in newborn human skin retain transcriptional evidence of their macrophage origin, but this is superseded by distinct DC-like immune modules after expansion of the eLC network. Thus, convergent differentiation of monocytes within adult skin replicates conditioning of eLC towards more immunogenic DC-like cells within post-natal skin.