Regulation of adipose tissue macrophages by eosinophils reveals an unexpected role for eosinophils in metabolic homeostasis.

Macrophage infiltration and activation in metabolic tissues underlie obesity-induced insulin resistance and type 2 diabetes. While inflammatory activation of resident hepatic macrophages potentiates insulin resistance, the functions of alternatively activated Kupffer cells in metabolic disease remain unknown. Here we show that in response to the Th2 cytokine interleukin-4 (IL-4), peroxisome proliferator-activated receptor δ (PPARδ) directs expression of the alternative phenotype in Kupffer cells and adipose tissue macrophages of lean mice. However, adoptive transfer of PPARδ−/− (Ppard−/−) bone marrow into wild-type mice diminishes alternative activation of hepatic macrophages, causing hepatic dysfunction and systemic insulin resistance. Suppression of hepatic oxidative metabolism is recapitulated by treatment of primary hepatocytes with conditioned medium from PPARδ−/− macrophages, indicating direct involvement of Kupffer cells in liver lipid metabolism. Taken together, these data suggest an unexpected beneficial role for alternatively activated Kupffer cells in metabolic syndrome and type 2 diabetes.

The maintenance of tissue homeostasis is critically dependent on the function of tissue-resident immune cells and the differentiation capacity of tissue-resident stem cells (SCs). How immune cells influence the function of SCs is largely unknown. Regulatory T cells (Tregs) in skin preferentially localize to hair follicles (HFs), which house a major subset of skin SCs (HFSCs). Here, we mechanistically dissect the role of Tregs in HF and HFSC biology. Lineage-specific cell depletion revealed that Tregs promote HF regeneration by augmenting HFSC proliferation and differentiation. Transcriptional and phenotypic profiling of Tregs and HFSCs revealed that skin-resident Tregs preferentially express high levels of the Notch ligand family member, Jagged 1 (Jag1). Expression of Jag1 on Tregs facilitated HFSC function and efficient HF regeneration. Taken together, our work demonstrates that Tregs in skin play a major role in HF biology by promoting the function of HFSCs.

Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are distributed systemically and produce type 2 cytokines in response to a variety of stimuli, including the epithelial cytokines interleukin (IL)-25, IL-33, and thymic stromal lymphopoietin (TSLP). Transcriptional profiling of ILC2s from different tissues, however, grouped ILC2s according to their tissue of origin, even in the setting of combined IL-25-, IL-33-receptor-, and TSLP-receptor-deficiency. Single-cell profiling confirmed a tissue-organizing transcriptome and identified ILC2 subsets expressing distinct activating receptors, including the major subset of skin ILC2s, which were activated preferentially by IL-18. Tissue ILC2 subsets were unaltered in number and expression in germ-free mice, suggesting that endogenous, tissue-derived signals drive the maturation of ILC2 subsets by controlling expression of distinct patterns of activating receptors, thus anticipating tissue-specific perturbations occurring later in life.

Macrophages coordinate the disposal of apoptotic cells. Ajay Chawla and his colleagues show that PPAR-δ, a sensor of fatty acids, is involved in this process. Ingestion of apoptotic cells by macrophages prompts the upregulation of PPAR-δ, which then responds by enhancing the expression of opsonins. Lack of PPAR-δ reduces apoptotic cell clearance and predisposes to autoimmunity ( pages 1246–1248 ). Macrophages rapidly engulf apoptotic cells to limit the release of noxious cellular contents and to restrict autoimmune responses against self antigens. Although factors participating in recognition and engulfment of apoptotic cells have been identified, the transcriptional basis for the sensing and the silent disposal of apoptotic cells is unknown. Here we show that peroxisome proliferator–activated receptor-δ (PPAR-δ) is induced when macrophages engulf apoptotic cells and functions as a transcriptional sensor of dying cells. Genetic deletion of PPAR-δ decreases expression of opsonins such as complement component-1qb (C1qb), resulting in impairment of apoptotic cell clearance and reduction in anti-inflammatory cytokine production. This increases autoantibody production and predisposes global and macrophage-specific Ppard−/− mice to autoimmune kidney disease, a phenotype resembling the human disease systemic lupus erythematosus. Thus, PPAR-δ has a pivotal role in orchestrating the timely disposal of apoptotic cells by macrophages, ensuring that tolerance to self is maintained.

Psoriasis vulgaris and other chronic inflammatory diseases improve markedly with therapeutic blockade of interleukin-23 (IL-23) signaling, but the genetic mechanisms underlying clinical responses remain poorly understood. Using single-cell transcriptomics, we profiled immune cells isolated from lesional psoriatic skin before and during IL-23 blockade. In clinically responsive patients, a psoriatic transcriptional signature in skin-resident memory T cells was strongly attenuated. In contrast, poorly responsive patients were distinguished by persistent activation of IL-17–producing T (T17) cells, a mechanism distinct from alternative cytokine signaling or resistance isolated to epidermal keratinocytes. Even in IL-23 blockade–responsive patients, we detected a recurring set of recalcitrant, disease-specific transcriptional abnormalities. This irreversible immunological state may necessitate ongoing IL-23 inhibition. Spatial transcriptomic analyses also suggested that successful IL-23 blockade requires dampening of >90% of IL-17–induced response in lymphocyte-adjacent keratinocytes, an unexpectedly high threshold. Collectively, our data establish a patient-level paradigm for dissecting responses to immunomodulatory treatments.

Abstract Allergic skin diseases are common, but basal roles for type 2 immunity in cutaneous homeostasis are incompletely understood. Here, we show that skin group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are the predominant resident cells that secretes IL-13, which attenuates epithelial cell proliferation during anagen throughout the hair follicle (HF), including in HF stem cells. Although HF are normal in the absence of type 2 immunity, colonization with the commensal mite, Demodex musculi, results in epithelial proliferation and aberrant hair follicle morphology accompanied by loss of stable commensalism with massive infestation and expansion of inflammatory ILC2s and other immune cells. Topical anti-parasitic agents, but not broad-spectrum antibiotics, reversed the phenotype. Commensal Demodex colonization of mammalian hair follicles is ubiquitous, including in humans, revealing an unanticipated role for ILC2s and type 2 immunity for skin homeostasis in the normal environment. One Sentence Summary Dynamic regulation of skin physiology by Type 2 innate immunity regulates healthy commensalism by parasitic Demodex mites.