Group 2 innate lymphoid cells are essential to the pathogenesis of atopic dermatitis–like disease in a TSLP-dependent, IL-33–independent manner.

Basophils act as effector cells in immunoglobulin E–mediated hypersensitivity responses. Artis, Nakanishi and Medzhitov and their colleagues report that basophils present antigen and induce T helper type 2 responses to helminths, allergens and immunoglobulin E immune complexes. Dendritic cells can prime naive CD4+ T cells; however, here we demonstrate that dendritic cell–mediated priming was insufficient for the development of T helper type 2 cell–dependent immunity. We identify basophils as a dominant cell population that coexpressed major histocompatibility complex class II and interleukin 4 message after helminth infection. Basophilia was promoted by thymic stromal lymphopoietin, and depletion of basophils impaired immunity to helminth infection. Basophils promoted antigen-specific CD4+ T cell proliferation and interleukin 4 production in vitro, and transfer of basophils augmented the population expansion of helminth-responsive CD4+ T cells in vivo. Collectively, our studies suggest that major histocompatibility complex class II–dependent interactions between basophils and CD4+ T cells promote T helper type 2 cytokine responses and immunity to helminth infection.

Type-2 immunity, the ancient defence mechanism that provides protection against gastrointestinal helminth infections, involves the recruitment of T helper (TH) cells that produce immune mediators or cytokines to coordinate an immune response involving IgE antibody production, the recruitment of eosinophils and goblet cell hyperplasia. Two groups reporting in this issue have characterized innate type 2 effector leukocyte populations that promote TH2 cytokine responses. Saenz et al. describe multipotent progenitor type-2 (MPPtype2) cells that accumulate in response to the cytokine IL-25 (interleukin-25) and give rise to macrophage or granulocyte lineages promoting TH2 differentiation. Neill et al. describe 'nuocytes', induced by IL25 and IL33, which are the predominant early source of IL13 during a helminth infection. In News & Views, Gérard Eberl discusses how these two papers — and a third in Nature Reviews Immunology ( http://go.nature.com/sJ9D77 ) — influence current thinking on the role of innate immunity. Several non-haematopoietic-cell-derived cytokines, including interleukin (IL)25, have been implicated in inducing T helper 2 (TH2) cell-dependent inflammation, but their precise role has been unclear. Here, IL25 is shown to promote the accumulation of multipotent progenitor cells in gut-associated lymphoid tissue. These cells can give rise to macrophage or granulocyte lineages that promote the differentiation of TH2 cells and contribute to protective immunity against helminth infections. CD4+ T helper 2 (TH2) cells secrete interleukin (IL)4, IL5 and IL13, and are required for immunity to gastrointestinal helminth infections1. However, TH2 cells also promote chronic inflammation associated with asthma and allergic disorders2. The non-haematopoietic-cell-derived cytokines thymic stromal lymphopoietin, IL33 and IL25 (also known as IL17E) have been implicated in inducing TH2 cell-dependent inflammation at mucosal sites3,4,5,6, but how these cytokines influence innate immune responses remains poorly defined. Here we show that IL25, a member of the IL17 cytokine family, promotes the accumulation of a lineage-negative (Lin-) multipotent progenitor (MPP) cell population in the gut-associated lymphoid tissue that promotes TH2 cytokine responses. The IL25-elicited cell population, termed MPPtype2 cells, was defined by the expression of Sca-1 (also known as Ly6a) and intermediate expression of c-Kit (c-Kitint), and exhibited multipotent capacity, giving rise to cells of monocyte/macrophage and granulocyte lineages both in vitro and in vivo. Progeny of MPPtype2 cells were competent antigen presenting cells, and adoptive transfer of MPPtype2 cells could promote TH2 cytokine responses and confer protective immunity to helminth infection in normally susceptible Il25-/- mice. The ability of IL25 to induce the emergence of an MPPtype2 cell population identifies a link between the IL17 cytokine family and extramedullary haematopoiesis, and suggests a previously unrecognized innate immune pathway that promotes TH2 cytokine responses at mucosal sites.

The cytokine thymic stromal lymphopoietin (TSLP) has been described as the master switch of allergic inflammation. Here, TSLP is shown to induce the development of basophils from bone-marrow progenitors and to activate peripheral basophils in an interleukin-3 (IL-3)-independent manner. Basophils elicited by TSLP differ from those dependent on IL-3 both phenotypically and functionally, and may play an important part in allergic diseases associated with T-helper type 2 cells. CD4+ T-helper type 2 (TH2) cells, characterized by their expression of interleukin (IL)-4, IL-5, IL-9 and IL-13, are required for immunity to helminth parasites1 and promote the pathological inflammation associated with asthma and allergic diseases2. Polymorphisms in the gene encoding the cytokine thymic stromal lymphopoietin (TSLP) are associated with the development of multiple allergic disorders in humans, indicating that TSLP is a critical regulator of TH2 cytokine-associated inflammatory diseases3,4,5,6. In support of genetic analyses, exaggerated TSLP production is associated with asthma, atopic dermatitis and food allergies in patients, and studies in murine systems demonstrated that TSLP promotes TH2 cytokine-mediated immunity and inflammation5,7,8,9,10,11,12. However, the mechanisms through which TSLP induces TH2 cytokine responses remain poorly defined. Here we demonstrate that TSLP promotes systemic basophilia, that disruption of TSLP–TSLPR interactions results in defective basophil responses, and that TSLPR-sufficient basophils can restore TH2-cell-dependent immunity in vivo. TSLP acted directly on bone-marrow-resident progenitors to promote basophil responses selectively. Critically, TSLP could elicit basophil responses in both IL-3–IL-3R-sufficient and -deficient environments, and genome-wide transcriptional profiling and functional analyses identified heterogeneity between TSLP-elicited versus IL-3-elicited basophils. Furthermore, activated human basophils expressed TSLPR, and basophils isolated from eosinophilic oesophagitis patients were distinct from classical basophils. Collectively, these studies identify previously unrecognized heterogeneity within the basophil cell lineage and indicate that expression of TSLP may influence susceptibility to multiple allergic diseases by regulating basophil haematopoiesis and eliciting a population of functionally distinct basophils that promote TH2 cytokine-mediated inflammation.

Commensal bacteria that colonize mammalian barrier surfaces are reported to influence T helper type 2 (T(H)2) cytokine-dependent inflammation and susceptibility to allergic disease, although the mechanisms that underlie these observations are poorly understood. In this report, we find that deliberate alteration of commensal bacterial populations via oral antibiotic treatment resulted in elevated serum IgE concentrations, increased steady-state circulating basophil populations and exaggerated basophil-mediated T(H)2 cell responses and allergic inflammation. Elevated serum IgE levels correlated with increased circulating basophil populations in mice and subjects with hyperimmunoglobulinemia E syndrome. Furthermore, B cell-intrinsic expression of myeloid differentiation factor 88 (MyD88) was required to limit serum IgE concentrations and circulating basophil populations in mice. Commensal-derived signals were found to influence basophil development by limiting proliferation of bone marrow-resident precursor populations. Collectively, these results identify a previously unrecognized pathway through which commensal-derived signals influence basophil hematopoiesis and susceptibility to T(H)2 cytokine-dependent inflammation and allergic disease.

Eosinophilic esophagitis (EoE) is characterized by esophageal eosinophilia, but the underlying mechanisms promoting eosinophil accumulation remain unclear. David Artis and his colleagues describe a new mouse model of EoE-like disease. The development of EoE-like disease is dependent on thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and basophils, whereas inhibition of TSLP or depletion of basophils attenuates established disease. Moreover, individuals with EoE have increased TSLP expression and basophils in the esophagus, suggesting that the TSLP-basophil axis can be targeted in patients with EoE. Eosinophilic esophagitis (EoE) is a food allergy–associated inflammatory disease characterized by esophageal eosinophilia. Current management strategies for EoE are nonspecific, and thus there is a need to identify specific immunological pathways that could be targeted to treat this disease. EoE is associated with polymorphisms in the gene that encodes thymic stromal lymphopoietin (TSLP), a cytokine that promotes allergic inflammation, but how TSLP might contribute to EoE disease pathogenesis has been unclear. Here, we describe a new mouse model of EoE-like disease that developed independently of IgE, but was dependent on TSLP and basophils, as targeting TSLP or basophils during the sensitization phase limited disease. Notably, therapeutic TSLP neutralization or basophil depletion also ameliorated established EoE-like disease. In human subjects with EoE, we observed elevated TSLP expression and exaggerated basophil responses in esophageal biopsies, and a gain-of-function TSLP polymorphism was associated with increased basophil responses in patients with EoE. Together, these data suggest that the TSLP-basophil axis contributes to the pathogenesis of EoE and could be therapeutically targeted to treat this disease.

The mammalian intestine is colonized by beneficial commensal bacteria and is a site of infection by pathogens, including helminth parasites. Helminths induce potent immunomodulatory effects, but whether these effects are mediated by direct regulation of host immunity or indirectly through eliciting changes in the microbiota is unknown. We tested this in the context of virus-helminth coinfection. Helminth coinfection resulted in impaired antiviral immunity and was associated with changes in the microbiota and STAT6-dependent helminth-induced alternative activation of macrophages. Notably, helminth-induced impairment of antiviral immunity was evident in germ-free mice, but neutralization of Ym1, a chitinase-like molecule that is associated with alternatively activated macrophages, could partially restore antiviral immunity. These data indicate that helminth-induced immunomodulation occurs independently of changes in the microbiota but is dependent on Ym1.

Type 2 inflammation underlies allergic diseases such as atopic dermatitis, which is characterized by the accumulation of basophils and group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) in inflamed skin lesions. Although murine studies have demonstrated that cutaneous basophil and ILC2 responses are dependent on thymic stromal lymphopoietin, whether these cell populations interact to regulate the development of cutaneous type 2 inflammation is poorly defined. In this study, we identify that basophils and ILC2s significantly accumulate in inflamed human and murine skin and form clusters not observed in control skin. We demonstrate that murine basophil responses precede ILC2 responses and that basophils are the dominant IL-4-enhanced GFP-expressing cell type in inflamed skin. Furthermore, basophils and IL-4 were necessary for the optimal accumulation of ILC2s and induction of atopic dermatitis-like disease. We show that ILC2s express IL-4Rα and proliferate in an IL-4-dependent manner. Additionally, basophil-derived IL-4 was required for cutaneous ILC2 responses in vivo and directly regulated ILC2 proliferation ex vivo. Collectively, these data reveal a previously unrecognized role for basophil-derived IL-4 in promoting ILC2 responses during cutaneous inflammation.