Reactive oxygen species (ROS) have an established role in inflammation and host defense, as they kill intracellular bacteria and have been shown to activate the NLRP3 inflammasome. Here, we find that ROS generated by mitochondrial respiration are important for normal lipopolysaccharide (LPS)-driven production of several proinflammatory cytokines and for the enhanced responsiveness to LPS seen in cells from patients with tumor necrosis factor receptor-associated periodic syndrome (TRAPS), an autoinflammatory disorder caused by missense mutations in the type 1 TNF receptor (TNFR1). We find elevated baseline ROS in both mouse embryonic fibroblasts and human immune cells harboring TRAPS-associated TNFR1 mutations. A variety of antioxidants dampen LPS-induced MAPK phosphorylation and inflammatory cytokine production. However, gp91phox and p22phox reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase subunits are dispensable for inflammatory cytokine production, indicating that NADPH oxidases are not the source of proinflammatory ROS. TNFR1 mutant cells exhibit altered mitochondrial function with enhanced oxidative capacity and mitochondrial ROS generation, and pharmacological blockade of mitochondrial ROS efficiently reduces inflammatory cytokine production after LPS stimulation in cells from TRAPS patients and healthy controls. These findings suggest that mitochondrial ROS may be a novel therapeutic target for TRAPS and other inflammatory diseases.

Abstract Interleukin-17A (IL-17A) and IL-17F are 2 of several cytokines produced by T helper 17 cells (Th17), which are able to indirectly induce the recruitment of neutrophils. Recently, human Th17 cells have been phenotypically characterized and shown to express discrete chemokine receptors, including CCR2 and CCR6. Herein, we show that highly purified neutrophils cultured with interferon-γ plus lipopolysaccharide produce the CCL2 and CCL20 chemokines, the known ligands of CCR2 and CCR6, respectively. Accordingly, supernatants from activated neutrophils induced chemotaxis of Th17 cells, which was greatly suppressed by anti-CCL20 and anti-CCL2 antibodies. We also discovered that activated Th17 cells could directly chemoattract neutrophils via the release of biologically active CXCL8. Consistent with this reciprocal recruitment, neutrophils and Th17 cells were found in gut tissue from Crohn disease and synovial fluid from rheumatoid arthritis patients. Finally, we report that, although human Th17 cells can directly interact with freshly isolated or preactivated neutrophils via granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, tumor necrosis factor-α, and interferon-γ release, these latter cells cannot be activated by IL-17A and IL-17F, because of their lack of IL-17RC expression. Collectively, our results reveal a novel chemokine-dependent reciprocal cross-talk between neutrophils and Th17 cells, which may represent a useful target for the treatment of chronic inflammatory diseases.

Autosomal recessive mutations in proteasome subunit β 8 (PSMB8), which encodes the inducible proteasome subunit β5i, cause the immune-dysregulatory disease chronic atypical neutrophilic dermatosis with lipodystrophy and elevated temperature (CANDLE), which is classified as a proteasome-associated autoinflammatory syndrome (PRAAS). Here, we identified 8 mutations in 4 proteasome genes, PSMA3 (encodes α7), PSMB4 (encodes β7), PSMB9 (encodes β1i), and proteasome maturation protein (POMP), that have not been previously associated with disease and 1 mutation in PSMB8 that has not been previously reported. One patient was compound heterozygous for PSMB4 mutations, 6 patients from 4 families were heterozygous for a missense mutation in 1 inducible proteasome subunit and a mutation in a constitutive proteasome subunit, and 1 patient was heterozygous for a POMP mutation, thus establishing a digenic and autosomal dominant inheritance pattern of PRAAS. Function evaluation revealed that these mutations variably affect transcription, protein expression, protein folding, proteasome assembly, and, ultimately, proteasome activity. Moreover, defects in proteasome formation and function were recapitulated by siRNA-mediated knockdown of the respective subunits in primary fibroblasts from healthy individuals. Patient-isolated hematopoietic and nonhematopoietic cells exhibited a strong IFN gene-expression signature, irrespective of genotype. Additionally, chemical proteasome inhibition or progressive depletion of proteasome subunit gene transcription with siRNA induced transcription of type I IFN genes in healthy control cells. Our results provide further insight into CANDLE genetics and link global proteasome dysfunction to increased type I IFN production.

Evidence suggests a role for excessive inflammation in COVID-19 complications. Colchicine is an oral anti-inflammatory medication beneficial in gout, pericarditis, and coronary disease. We aimed to investigate the effect of colchicine on the composite of COVID-19-related death or hospital admission.The present study is a phase 3, randomised, double-blind, adaptive, placebo-controlled, multicentre trial. The study was done in Brazil, Canada, Greece, South Africa, Spain, and the USA, and was led by the Montreal Heart Institute. Patients with COVID-19 diagnosed by PCR testing or clinical criteria who were not being treated in hospital were eligible if they were at least 40 years old and had at least one high-risk characteristic. The randomisation list was computer-generated by an unmasked biostatistician, and masked randomisation was centralised and done electronically through an automated interactive web-response system. The allocation sequence was unstratified and used a 1:1 ratio with a blocking schema and block sizes of six. Patients were randomly assigned to receive orally administered colchicine (0·5 mg twice per day for 3 days and then once per day for 27 days thereafter) or matching placebo. The primary efficacy endpoint was the composite of death or hospital admission for COVID-19. Vital status at the end of the study was available for 97·9% of patients. The analyses were done according to the intention-to-treat principle. The COLCORONA trial is registered with ClinicalTrials.gov (NCT04322682) and is now closed to new participants.Trial enrolment began in March 23, 2020, and was completed in Dec 22, 2020. A total of 4488 patients (53·9% women; median age 54·0 years, IQR 47·0-61·0) were enrolled and 2235 patients were randomly assigned to colchicine and 2253 to placebo. The primary endpoint occurred in 104 (4·7%) of 2235 patients in the colchicine group and 131 (5·8%) of 2253 patients in the placebo group (odds ratio [OR] 0·79, 95·1% CI 0·61-1·03; p=0·081). Among the 4159 patients with PCR-confirmed COVID-19, the primary endpoint occurred in 96 (4·6%) of 2075 patients in the colchicine group and 126 (6·0%) of 2084 patients in the placebo group (OR 0·75, 0·57-0·99; p=0·042). Serious adverse events were reported in 108 (4·9%) of 2195 patients in the colchicine group and 139 (6·3%) of 2217 patients in the placebo group (p=0·051); pneumonia occurred in 63 (2·9%) of 2195 patients in the colchicine group and 92 (4·1%) of 2217 patients in the placebo group (p=0·021). Diarrhoea was reported in 300 (13·7%) of 2195 patients in the colchicine group and 161 (7·3%) of 2217 patients in the placebo group (p<0·0001).In community-treated patients including those without a mandatory diagnostic test, the effect of colchicine on COVID-19-related clinical events was not statistically significant. Among patients with PCR-confirmed COVID-19, colchicine led to a lower rate of the composite of death or hospital admission than placebo. Given the absence of orally administered therapies to prevent COVID-19 complications in community-treated patients and the benefit of colchicine in patients with PCR-proven COVID-19, this safe and inexpensive anti-inflammatory agent could be considered for use in those at risk of complications. Notwithstanding these considerations, replication in other studies of PCR-positive community-treated patients is recommended.The Government of Quebec, the Bill & Melinda Gates Foundation, the National Heart, Lung, and Blood Institute of the US National Institutes of Health, the Montreal Heart Institute Foundation, the NYU Grossman School of Medicine, the Rudin Family Foundation, and philanthropist Sophie Desmarais.

Abstract Tumor hypoxia and aerobic glycolysis are well-known resistance factors for anticancer therapies. Here, we demonstrate that tumor-associated macrophages (TAM) enhance tumor hypoxia and aerobic glycolysis in mice subcutaneous tumors and in patients with non–small cell lung cancer (NSCLC). We found a strong correlation between CD68 TAM immunostaining and PET 18fluoro-deoxyglucose (FDG) uptake in 98 matched tumors of patients with NSCLC. We also observed a significant correlation between CD68 and glycolytic gene signatures in 513 patients with NSCLC from The Cancer Genome Atlas database. TAM secreted TNFα to promote tumor cell glycolysis, whereas increased AMP-activated protein kinase and peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha in TAM facilitated tumor hypoxia. Depletion of TAM by clodronate was sufficient to abrogate aerobic glycolysis and tumor hypoxia, thereby improving tumor response to anticancer therapies. TAM depletion led to a significant increase in programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression in aerobic cancer cells as well as T-cell infiltration in tumors, resulting in antitumor efficacy by PD-L1 antibodies, which were otherwise completely ineffective. These data suggest that TAM can significantly alter tumor metabolism, further complicating tumor response to anticancer therapies, including immunotherapy. Significance: These findings show that tumor-associated macrophages can significantly modulate tumor metabolism, hindering the efficacy of anticancer therapies, including anti-PD-L1 immunotherapy.

Activation of the NLRP3 inflammasome is associated with metabolic dysfunction, and intermittent fasting has been shown to improve clinical presentation of NLRP3 inflammasome-linked diseases. As mitochondrial perturbations, which function as a damage-associated molecular pattern, exacerbate NLRP3 inflammasome activation, we investigated whether fasting blunts inflammasome activation via sirtuin-mediated augmentation of mitochondrial integrity.We performed a clinical study of 19 healthy volunteers. Each subject underwent a 24-hour fast and then was fed a fixed-calorie meal. Blood was drawn during the fasted and fed states and analyzed for NRLP3 inflammasome activation. We enrolled an additional group of 8 healthy volunteers to assess the effects of the sirtuin activator, nicotinamide riboside, on NLRP3 inflammasome activation.In the fasting/refeeding study, individuals showed less NLRP3 inflammasome activation in the fasted state compared with that in refed conditions. In a human macrophage line, depletion of the mitochondrial-enriched sirtuin deacetylase SIRT3 increased NLRP3 inflammasome activation in association with excessive mitochondrial ROS production. Furthermore, genetic and pharmacologic SIRT3 activation blunted NLRP3 activity in parallel with enhanced mitochondrial function in cultured cells and in leukocytes extracted from healthy volunteers and from refed individuals but not in those collected during fasting.Together, our data indicate that nutrient levels regulate the NLRP3 inflammasome, in part through SIRT3-mediated mitochondrial homeostatic control. Moreover, these results suggest that deacetylase-dependent inflammasome attenuation may be amenable to targeting in human disease.ClinicalTrials.gov NCT02122575 and NCT00442195.Division of Intramural Research, NHLBI of the NIH.