Peripheral blood lymphocytes from patients with the acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) or with signs or symptoms that frequently precede AIDS (pre-AIDS) were grown in vitro with added T-cell growth factor and assayed for the expression and release of human T-lymphotropic retroviruses (HTLV). Retroviruses belonging to the HTLV family and collectively designated HTLV-III were isolated from a total of 48 subjects including 18 of 21 patients wih pre-AIDS, three of four clinically normal mothers of juveniles with AIDS, 26 of 72 adult and juvenile patients with AIDS, and from one of 22 normal male homosexual subjects. No HTLV-III was detected in or isolated from 115 normal heterosexual subjects. The number of HTLV-III isolates reported here underestimates the true prevalence of the virus since many specimens were received in unsatisfactory condition. Other data show that serum samples from a high proportion of AIDS patients contain antibodies to HTLV-III. That these new isolates are members of the HTLV family but differ from the previous isolates known as HTLV-I and HTLV-II is indicated by their morphological, biological, and immunological characteristics. These results and those reported elsewhere in this issue suggest that HTLV-III may be the primary cause of AIDS.

Airways inflammation is thought to play a central role in the pathogenesis of asthma. However, the precise role that individual inflammatory cells and mediators play in the development of airways hyperreactivity and the morphological changes of the lung during allergic pulmonary inflammation is unknown. In this investigation we have used a mouse model of allergic pulmonary inflammation and interleukin (IL) 5-deficient mice to establish the essential role of this cytokine and eosinophils in the initiation of aeroallergen-induced lung damage and the development of airways hyperreactivity. Sensitization and aerosol challenge of mice with ovalbumin results in airways eosinophilia and extensive lung damage analogous to that seen in asthma. Aeroallergen-challenged mice also display airways hyperreactivity to beta-methacholine. In IL-5-deficient mice, the eosinophilia, lung damage, and airways hyperreactivity normally resulting from aeroallergen challenge were abolished. Reconstitution of IL-5 production with recombinant vaccinia viruses engineered to express this factor completely restored aeroallergen-induced eosinophilia and airways dysfunction. These results indicate that IL-5 and eosinophils are central mediators in the pathogenesis of allergic lung disease.

Asthma is on the rise despite intense, ongoing research underscoring the need for new scientific inquiry. In an effort to provide unbiased insight into disease pathogenesis, we took an approach involving expression profiling of lung tissue from mice with experimental asthma. Employing asthma models induced by different allergens and protocols, we identified 6.5% of the tested genome whose expression was altered in an asthmatic lung. Notably, two phenotypically similar models of experimental asthma were shown to have distinct transcript profiles. Genes related to metabolism of basic amino acids, specifically the cationic amino acid transporter 2, arginase I, and arginase II, were particularly prominent among the asthma signature genes. In situ hybridization demonstrated marked staining of arginase I, predominantly in submucosal inflammatory lesions. Arginase activity was increased in allergen-challenged lungs, as demonstrated by increased enzyme activity, and increased levels of putrescine, a downstream product. Lung arginase activity and mRNA expression were strongly induced by IL-4 and IL-13, and were differentially dependent on signal transducer and activator of transcription 6. Analysis of patients with asthma supported the importance of this pathway in human disease. Based on the ability of arginase to regulate generation of NO, polyamines, and collagen, these results provide a basis for pharmacologically targeting arginine metabolism in allergic disorders.

Allergic asthma is an inflammatory disease of the lung characterized by abnormal T helper-2 (T H 2) lymphocyte responses to inhaled antigens. The molecular mechanisms leading to the generation of T H 2 responses remain unclear, although toll-like receptors (TLRs) present on innate immune cells play a pivotal role in sensing molecular patterns and in programming adaptive T cell responses. Here we show that in vivo activation of TLR4 by house dust mite antigens leads to the induction of allergic disease, a process that is associated with expression of a unique subset of small, noncoding microRNAs. Selective blockade of microRNA (miR)-126 suppressed the asthmatic phenotype, resulting in diminished T H 2 responses, inflammation, airways hyperresponsiveness, eosinophil recruitment, and mucus hypersecretion. miR-126 blockade resulted in augmented expression of POU domain class 2 associating factor 1, which activates the transcription factor PU.1 that alters T H 2 cell function via negative regulation of GATA3 expression. In summary, this study presents a functional connection between miRNA expression and asthma pathogenesis, and our data suggest that targeting miRNA in the airways may lead to anti-inflammatory treatments for allergic asthma.

The histological identification of increased eosinophils in the gastrointestinal tract occurs in numerous clinical disorders; however, there is a limited understanding of the mechanisms regulating eosinophil trafficking into this mucosal surface. The results presented in this study characterize the processes regulating eosinophil homing into the gastrointestinal tract at baseline. Eosinophils were found to be present in the lamina propria of 19-day-old embryos and germ-free adult mice at concentrations comparable to those present in non–germ-free adult mice. Furthermore, eosinophil gastrointestinal levels were not altered by increasing circulating eosinophils after pulmonary allergen challenge. Gastrointestinal eosinophil levels were partially reduced in mice deficient in recombinase activating gene-1 (RAG-1), IL-5, or the β common chain (βc), but these reductions paralleled reductions in circulating eosinophils. In contrast, mice deficient in eotaxin had a marked reduction in gastrointestinal eosinophils but normal levels of eosinophils in the hematopoietic compartments. Furthermore, eotaxin was important for regulating eosinophil levels, even in the presence of high levels of IL-5. These investigations demonstrate eosinophil homing into the gastrointestinal tract during embryonic development occurring independently of viable intestinal flora. Furthermore, eotaxin is identified as the primary regulator of eosinophil gastrointestinal homing under homeostatic states, and may therefore have a fundamental role in innate immune responses.

Previous mouse and clinical studies demonstrate a link between Th2 intestinal inflammation and induction of the effector phase of food allergy. However, the mechanism by which sensitization and mast cell responses occurs is largely unknown. We demonstrate that interleukin (IL)-9 has an important role in this process. IL-9–deficient mice fail to develop experimental oral antigen–induced intestinal anaphylaxis, and intestinal IL-9 overexpression induces an intestinal anaphylaxis phenotype (intestinal mastocytosis, intestinal permeability, and intravascular leakage). In addition, intestinal IL-9 overexpression predisposes to oral antigen sensitization, which requires mast cells and increased intestinal permeability. These observations demonstrate a central role for IL-9 and mast cells in experimental intestinal permeability in oral antigen sensitization and suggest that IL-9–mediated mast cell responses have an important role in food allergy.

Abstract Innate lymphoid cells (ILC) are resident in the lung and are involved in both the maintenance of homeostasis and the pathogenesis of respiratory diseases. In this study, murine lung ILC were characterised using flow cytometry and the impact of mouse age, sex and strain were assessed. Lung ILC were found as early as postnatal day 4 and numbers peaked at 2 weeks, and then decreased as the lung matured. During postnatal lung development, ILC expressed differential amounts of ILC2-associated cell surface antigens including ST2, CD90.2 and ICOS. Using Il5 venus Il13 td-tomato dual reporter mice, neonates were found to have increased constitutive IL-13 expression compared to adult mice. Neonates and adults had similar ratios of IL-5 + CD45 + leukocytes, however, these cells were mostly composed of ILC in neonates and T cells in adults. Sex-specific differences in ILC numbers were also observed, with females having greater numbers of lung ILC than males in both neonatal and adult mice. Female lung ILC also expressed higher levels of ICOS and decreased KLRG1. Mouse strain also impacted on lung ILC with BALB/c mice having more ILC in the lung and increased expression of ST2 and ICOS compared with C57BL/6J mice. Collectively, these data show that lung ILC numbers, cell surface antigen expression, IL-5 and IL-13 levels differed between neonatal and adult lung ILC. Additionally, cell surface antigens commonly used for ILC2 quantification, such as ST2, CD90.2, and ICOS, differ depending on age, sex and strain and these are important considerations for consistent universal identification of lung ILC2.