Neutrophils are released from the bone marrow in a regulated fashion to maintain homeostatic levels in the blood and to respond to physiological stresses, including infection. We show that under basal conditions granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) is an essential regulator of neutrophil release from the bone marrow. Nonredundant signals generated by the membrane-proximal 87 amino acids of the G-CSF receptor (G-CSFR) are sufficient to mediate this response. Surprisingly, G-CSFR expression on neutrophils is neither necessary nor sufficient for their mobilization from the bone marrow, suggesting that G-CSF induces neutrophil mobilization indirectly through the generation of trans-acting signals. Evidence is provided suggesting that downregulation of stromal cell-derived factor 1 expression in the bone marrow may represent such a signal.

Abstract Airway hydration and ciliary function are critical to airway homeostasis and dysregulated in chronic obstructive lung disease (COPD). COPD is the 4 th leading cause of death in the US and is impacted by cigarette smoking with no therapeutic options. We utilized a genetic selection approach in the amoeba Dictyostelium discoideum as a comparative discovery tool in lung biology to identify genetic protectors from cigarette smoke (CS). Adenine nucleotide translocase (ANT), a mitochondrial ADP/ATP transporter, was protective against CS in Dictyostelium and human bronchial epithelial cells. ANT2 gene expression is reduced in lung tissue from COPD patients and in a mouse smoking model. ANT1 and ANT2 overexpression resulted in enhanced oxidative respiration and ATP flux. In addition to ANT’s presence in the mitochondria, ANT1 and ANT2 reside at the plasma membrane in airway epithelial cells and this localization plays a role in how ANTs regulate airway homeostasis. ANT2 overexpression stimulates airway surface liquid hydration by ATP and maintains ciliary beating after CS exposure, which are key functions of the airway. Our study highlights the potential of ANT modulation in protecting from dysfunctional mitochondrial metabolism, airway hydration, and ciliary motility in COPD.

Abstract Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is characterized by continuous and irreversible inflammation frequently caused by persistent exposure to toxic inhalants such as cigarette smoke (CS). CS may trigger mitochondrial DNA (mtDNA) extrusion into the cytosol, extracellular space, or foster its transfer by extracellular vesicles (EVs). The present study aimed to elucidate whether mtDNA is released upon CS exposure and in COPD. We measured cell-free mtDNA (cf-mtDNA) in the plasma of former smokers affected by COPD, in the serum of mice that developed CS-induced emphysema, and in the extracellular milieu of human bronchial epithelial cells exposed to cigarette smoke extract (CSE). Further, we characterized cells exposed to sublethal and lethal doses of CSE by measuring mitochondrial membrane potential and dynamics, superoxide production and oxidative stress, cell cycle progression, and cytokine expression. Patients with COPD and mice that developed emphysema showed increased levels of cf-mtDNA. In cell culture, exposure to a sublethal dose of CSE decreased mitochondrial membrane potential, increased superoxide production and oxidative damage, dysregulated mitochondrial dynamics, and triggered mtDNA release in extracellular vesicles. The release of mtDNA into the extracellular milieu occurred concomitantly with increased expression of DNase III, DNA-sensing receptors (cGAS, NLRP3), proinflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, IL-8, IL-18, CXCL2), and markers of senescence (p16, p21). Exposure to a lethal dose of CSE preferentially induced mtDNA and nuclear DNA release in cell debris. Our findings demonstrate that CS-induced stress triggers mtDNA release and is associated with COPD, supporting cf-mtDNA as a novel signaling response to CS exposure.

Introduction Anti-SSA antibodies target two unrelated proteins, Ro52 (E3 ligase) and Ro60 (RNA binding protein). Previous studies indicate that anti-Ro52 antibodies are frequently associated with various myositis-specific autoantibodies (MSAs)–including anti-tRNA synthetase antibodies—and that the coexistence of MSAs and anti-Ro52 antibodies may portend worse clinical outcomes. Although not well-described in the setting of myositis, work from our animal model of HRS (histidyl-tRNA synthetase)-induced myositis suggests that anti-Ro60 antibodies may also be linked to specific MSAs such as anti-HRS/Jo-1. We therefore aimed to demonstrate the prevalence and clinical characteristics of Ro52 and Ro60 antibody positivity in patients possessing Jo-1 antibodies. Methods To establish the immunological link between anti-synthetase, anti-Ro52, and anti-Ro60 antibodies, we evaluated the relative titers of these antibodies in blood and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) of mice following immunization with HRS/Jo-1. In parallel, we used ELISA-based approaches to assess sera from 177 anti-Jo1 antibody-positive patients for the presence of anti-Ro52 and/or anti-Ro60 antibodies. We then determined statistical associations between co-existing anti-Jo-1, anti-Ro52, and/or anti-Ro60 antibodies and clinical manifestations associated with the anti-synthetase syndrome. Results Mice immunized with HRS had higher levels of anti-Ro52 and anti-Ro60 antibodies in serum and BALF than PBS-immunized mice. In 177 anti-Jo-1 antibody-positive patients, the prevalence of anti-Ro52 and anti-Ro60 antibodies was 36% and 15%, respectively. The frequency of dry eye/dry mouth, interstitial pneumonia, and pulmonary events over time differed between patients with various combinations of anti-Ro52 and anti-Ro60 antibodies. While anti-Ro52 antibodies generally correlated with statistically significant increases in each of these clinical manifestations, the presence of Ro60 antibodies alone was associated with decreased frequency of ILD. Discussion Anti-Ro52 and/or anti-Ro60 antibodies are often co-expressed with anti-Jo1 antibodies, defining clinical subsets with different disease course/outcomes.