Complexes of the heat shock protein gp96 and antigenic peptides are taken up by antigen-presenting cells and presented by MHC class I molecules. In order to explain the unusual efficiency of this process, the uptake of gp96 had been postulated to occur through a receptor, identified recently as CD91. We show here that complexes of peptides with heat shock proteins hsp90, calreticulin, and hsp70 are also taken up by macrophages and dendritic cells and re-presented by MHC class I molecules. All heat shock proteins utilize the CD91 receptor, even though some of the proteins have no homology with each other. Postuptake processing of gp96-chaperoned peptides requires proteasomes and the transporters associated with antigen processing, utilizing the classical endogenous antigen presentation pathway.

Macrophage-specific expression of Arginase-1 is commonly believed to promote inflammation, fibrosis, and wound healing by enhancing L-proline, polyamine, and Th2 cytokine production. Here, however, we show that macrophage-specific Arg1 functions as an inhibitor of inflammation and fibrosis following infection with the Th2-inducing pathogen Schistosoma mansoni. Although susceptibility to infection was not affected by the conditional deletion of Arg1 in macrophages, Arg1−/flox;LysMcre mice died at an accelerated rate. The mortality was not due to acute Th1/NOS2-mediated hepatotoxicity or endotoxemia. Instead, granulomatous inflammation, liver fibrosis, and portal hypertension increased in infected Arg1−/flox;LysMcre mice. Similar findings were obtained with Arg1flox/flox;Tie2cre mice, which delete Arg1 in all macrophage populations. Production of Th2 cytokines increased in the infected Arg1−/flox;LysMcre mice, and unlike alternatively activated wild-type macrophages, Arg1−/flox;LysMcre macrophages failed to inhibit T cell proliferation in vitro, providing an underlying mechanism for the exacerbated Th2 pathology. The suppressive activity of Arg1-expressing macrophages was independent of IL-10 and TGF-β1. However, when exogenous L-arginine was provided, T cell proliferation was restored, suggesting that Arg1-expressing macrophages deplete arginine, which is required to sustain CD4+ T cell responses. These data identify Arg1 as the essential suppressive mediator of alternatively activated macrophages (AAM) and demonstrate that Arg1-expressing macrophages function as suppressors rather than inducers of Th2-dependent inflammation and fibrosis.

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a destructive inflammatory disease with limited therapeutic options. To better understand the inflammatory responses that precede and concur with collagen deposition, we used three models of pulmonary fibrosis and identify a critical mechanistic role for IL-17A. After exposure to bleomycin (BLM), but not Schistosoma mansoni eggs, IL-17A produced by CD4+ and γδ+ T cells induced significant neutrophilia and pulmonary fibrosis. Studies conducted with C57BL/6 il17a−/− mice confirmed an essential role for IL-17A. Mechanistically, using ifnγ−/−, il10−/−, il10−/−il12p40−/−, and il10−/−il17a−/− mice and TGF-β blockade, we demonstrate that IL-17A–driven fibrosis is suppressed by IL-10 and facilitated by IFN-γ and IL-12/23p40. BLM-induced IL-17A production was also TGF-β dependent, and recombinant IL-17A–mediated fibrosis required TGF-β, suggesting cooperative roles for IL-17A and TGF-β in the development of fibrosis. Finally, we show that fibrosis induced by IL-1β, which mimics BLM-induced fibrosis, is also highly dependent on IL-17A. IL-17A and IL-1β were also increased in the bronchoalveolar lavage fluid of patients with IPF. Together, these studies identify a critical role for IL-17A in fibrosis, illustrating the potential utility of targeting IL-17A in the treatment of drug and inflammation-induced fibrosis.

Progressive lung fibrosis is a major cause of mortality in systemic sclerosis (SSc) patients, but the underlying mechanisms remain unclear. We demonstrate that immune complexes (ICs) activate human monocytes to promote lung fibroblast migration partly via osteopontin (OPN) secretion, which is amplified by autocrine monocyte colony stimulating factor (MCSF) and interleukin-6 (IL-6) activity. Bulk and single-cell RNA sequencing demonstrate that elevated OPN expression in SSc lung tissue is enriched in macrophages, partially overlapping with CCL18 expression. Serum OPN is elevated in SSc patients with interstitial lung disease (ILD) and prognosticates future lung function deterioration in SSc cohorts. Serum OPN levels decrease following tocilizumab (monoclonal anti-IL-6 receptor) treatment, confirming the connection between IL-6 and OPN in SSc patients. Collectively, these data suggest a plausible link between autoantibodies and lung fibrosis progression, where circulating OPN serves as a systemic proxy for IC-driven profibrotic macrophage activity, highlighting its potential as a promising biomarker in SSc ILD.

Drug development for systemic sclerosis (SSc) benefits from understanding the relationship between disease and circulating biomarkers to enable activities such as patient stratification and evaluation of therapeutic response. We measured biomarkers in serum from SSc patients from a phase 3 trial of tocilizumab (focuSSced) and compared baseline levels with healthy controls (HCs). Several baseline biomarkers appeared elevated in SSc patients compared to HCs, suggesting activation of epithelial damage, inflammation, fibrosis, and extracellular matrix (ECM) remodeling. Baseline correlations among both periostin/COMP and ECM biomarker subsets implicated their participation in fibroblast activation. Tocilizumab treatment modulated serum biomarkers of macrophage activation, inflammation, and ECM turnover, including collagen formation and degradation neoepitopes. Baseline CRP, periostin, and SP-D showed prognostic trends for worsening lung function, and IL-6, COMP, periostin, and Pro-C3 showed prognostic trends for worsening skin thickness. These prognostic results warrant confirmation in additional patient cohorts to verify their utility.

Systemic sclerosis (SSc) interstitial lung disease (ILD) is among the leading causes of SSc-related morbidity and mortality. Tocilizumab (TCZ, anti-IL6RA) has demonstrated a reduced rate of pulmonary function decline in two phase 2/3 trials (faSScinate and focuSSced) in SSc-ILD patients. We performed transcriptome analysis of skin biopsy samples collected in the studies to decipher gene networks that were potentially associated with clinical responses to TCZ treatment. One module correlated with disease progression showed pharmacodynamic changes with TCZ treatment, and was characterized by plasma cell (PC) genes. PC signature gene expression levels were also significantly increased in both fibrotic SSc and IPF lungs compared to controls. scRNAseq analyses confirmed that PC signature genes were co-expressed in CD38 and CD138 expressing PC subsets in SSc lungs. These data provide insights into the potential role of PC in disease progression and mechanisms of action of TCZ in fibrotic interstitial lung diseases.