Obesity is characterized by chronic inflammation, but the triggers for this remain unclear. Ting and colleagues demonstrate that a high fat diet activates the inflammasome, resulting in IL-1β release and insulin resistance. High-fat diet (HFD) and inflammation are key contributors to insulin resistance and type 2 diabetes (T2D). Interleukin (IL)-1β plays a role in insulin resistance, yet how IL-1β is induced by the fatty acids in an HFD, and how this alters insulin signaling, is unclear. We show that the saturated fatty acid palmitate, but not unsaturated oleate, induces the activation of the NLRP3-ASC inflammasome, causing caspase-1, IL-1β and IL-18 production. This pathway involves mitochondrial reactive oxygen species and the AMP-activated protein kinase and unc-51–like kinase-1 (ULK1) autophagy signaling cascade. Inflammasome activation in hematopoietic cells impairs insulin signaling in several target tissues to reduce glucose tolerance and insulin sensitivity. Furthermore, IL-1β affects insulin sensitivity through tumor necrosis factor–independent and dependent pathways. These findings provide insights into the association of inflammation, diet and T2D.

We investigated the role of autophagy in atherosclerosis. During plaque formation in mice, autophagic markers colocalized predominantly with macrophages (mϕ). Atherosclerotic aortas had elevated levels of p62, suggesting that dysfunctional autophagy is characteristic of plaques. To determine whether autophagy directly influences atherogenesis, we characterized Beclin-1 heterozygous-null and mϕ-specific ATG5-null (ATG5-mϕKO) mice, commonly used models of autophagy haploinsufficiency and deficiency, respectively. Haploinsufficent Beclin-1 mice had no atherosclerotic phenotype, but ATG5-mϕKO mice had increased plaques, suggesting an essential role for basal levels of autophagy in atheroprotection. Defective autophagy is associated with proatherogenic inflammasome activation. Classic inflammasome markers were robustly induced in ATG5-null mϕ, especially when coincubated with cholesterol crystals. Moreover, cholesterol crystals appear to be increased in ATG5-mϕKO plaques, suggesting a potentially vicious cycle of crystal formation and inflammasome activation in autophagy-deficient plaques. These results show that autophagy becomes dysfunctional in atherosclerosis and its deficiency promotes atherosclerosis in part through inflammasome hyperactivation.

Alternatively activated (M2) macrophages play critical roles in diverse chronic diseases, including parasite infections, cancer, and allergic responses. However, little is known about the acquisition and maintenance of their phenotype. We report that M2-macrophage marker genes are epigenetically regulated by reciprocal changes in histone H3 lysine-4 (H3K4) and histone H3 lysine-27 (H3K27) methylation; and the latter methylation marks are removed by the H3K27 demethylase Jumonji domain containing 3 (Jmjd3). We found that continuous interleukin-4 (IL-4) treatment leads to decreased H3K27 methylation, at the promoter of M2 marker genes, and a concomitant increase in Jmjd3 expression. Furthermore, we demonstrate that IL-4-dependent Jmjd3 expression is mediated by STAT6, a major transcription factor of IL-4-mediated signaling. After IL-4 stimulation, activated STAT6 is increased and binds to consensus sites at the Jmjd3 promoter. Increased Jmjd3 contributes to the decrease of H3K27 dimethylation and trimethylation (H3K27me2/3) marks as well as the transcriptional activation of specific M2 marker genes. The decrease in H3K27me2/3 and increase in Jmjd3 recruitment were confirmed by in vivo studies using a Schistosoma mansoni egg-challenged mouse model, a well-studied system known to support an M2 phenotype. Collectively, these data indicate that chromatin remodeling is mechanistically important in the acquisition of the M2-macrophage phenotype.

Ligands from dying cells are a source of Toll-like receptor (TLR) activating agents. Although TLR3 is known to respond to RNA from necrotic cells, the relative importance of this response in vivo during acute inflammatory processes has not been fully explored. We observed the involvement of TLR3 activation during experimental polymicrobial septic peritonitis and ischemic gut injury in the absence of an exogenous viral stimulus. In TLR3-deficient mice, increased chemokine/cytokine levels and neutrophil recruitment characterized the initial inflammatory responses in both injury models. However, the levels of inflammatory chemokines and tumor necrosis factor α quickly returned to baseline in tlr3−/− mice, and these mice were protected from the lethal effects of sustained inflammation. Macrophages from tlr3−/− mice responded normally to other TLR ligands but did not respond to RNA from necrotic neutrophils. Importantly, an immunoneutralizing antibody directed against TLR3 attenuated the generation of inflammatory chemokines evoked by byproducts from necrotic neutrophils cultured with wild-type macrophages. In vivo, anti-TLR3 antibody attenuated the tissue injury associated with gut ischemia and significantly decreased sepsis-induced mortality. Collectively, these data show that TLR3 is a regulator of the amplification of immune response and serves an endogenous sensor of necrosis, independent of viral activation.

Abstract The interplay between innate and adaptive immunity is important in multiple sclerosis (MS). The inflammasome complex, which activates caspase-1 to process pro–IL-1β and pro–IL-18, is rapidly emerging as a pivotal regulator of innate immunity, with nucleotide-binding domain, leucine-rich repeat containing protein family, pyrin domain containing 3 (NLRP3) (cryopyrin or NALP3) as a prominent player. Although the role of NLRP3 in host response to pathogen associated molecular patterns and danger associated molecular patterns is well documented, its role in autoimmune diseases is less well studied. To investigate the role of NLRP3 protein in MS, we used a mouse model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Nlrp3 expression was elevated in the spinal cords during EAE, and Nlrp3−/− mice had a dramatically delayed course and reduced severity of disease. This was accompanied by a significant reduction of the inflammatory infiltrate including macrophages, dendritic cells, CD4, and CD8+ T cells in the spinal cords of the Nlrp3−/− mice, whereas microglial accumulation remained the same. Nlrp3−/− mice also displayed improved histology in the spinal cords with reduced destruction of myelin and astrogliosis. Nlrp3−/− mice with EAE produced less IL-18, and the disease course was similar to Il18−/− mice. Furthermore, Nlrp3−/− and Il18−/− mice had similarly reduced IFN-γ and IL-17 production. Thus, NLRP3 plays a critical role in the induction of the EAE, likely through effects on capase-1–dependent cytokines which then influence Th1 and Th17.

Intratumoral regulatory T cells (Tregs) are key mediators of cancer immunotherapy resistance, including anti-PD-(L)1 immune checkpoint blockade (ICB). The mechanisms driving Treg infiltration into the tumor microenvironment (TME) and the consequence on CD8+ T cell exhaustion remains elusive. Herein, we report that heat shock protein gp96 (GRP94) is indispensable for Treg tumor infiltration, primarily through gp96's roles in chaperoning integrins. Among various gp96-dependent integrins, we found that only LFA-1 (αL integrin) but not αV, CD103 (αE) or β7 integrin was required for Treg tumor homing. Loss of Treg infiltration into the TME by genetically deleting gp96/LFA-1 potently induces rejection of multiple ICB-resistant murine cancer models in a CD8+ T cell-dependent manner without loss of self-tolerance. Moreover, gp96 deletion impeded Treg activation primarily by suppressing IL-2/STAT5 signaling, which also contributes to tumor regression. By competing for intratumoral IL-2, Tregs prevent activation of CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes (TILs), drive TOX induction and induce bona fide CD8+ T cell exhaustion. By contrast, Treg ablation leads to striking CD8+ T cell activation without TOX induction, demonstrating clear uncoupling of the two processes. Our study reveals that the gp96/LFA-1 axis plays a fundamental role in Treg biology and suggests that Treg-specific gp96/LFA-1 targeting represents a valuable strategy for cancer immunotherapy without inflicting autoinflammatory conditions.

Abstract Rationale The cornea is a unique structure that maintains its clarity by remaining avascular. Corneal injuries can lead to neovascularisation (CNV) and fibrosis and are the third most common cause of blindness worldwide. Objective Corneal injuries induce an immune cell infiltration to initiate reparative processes. However, inflammation caused by sustained immune cell infiltration is known to be detrimental and can delay the healing process. This study was designed to understand the potential role of neutrophil and epithelial cell crosstalk in post‐injury CNV. Methods and results Western blotting and immunostaining assays demonstrated that neutrophils infiltrated corneas and underwent pyroptosis following acute alkali injury. In vivo studies showed that genetic ablation of Gasdermin D (GsdmD), a key effector of pyroptosis, enhanced corneal re‐epithelialisation and suppressed post‐injury CNV. In vitro co‐culture experiments revealed that interleukin‐1β (IL‐1β) was released from pyroptotic neutrophils which suppressed migration of murine corneal epithelial cells. Real‐time RT‐PCR and immunostaining assays identified two factors, Wnt5a and soluble fms‐like tyrosine kinase‐1 (sflt‐1), highly expressed in newly healed epithelial cells. sflt‐1 is known to promote corneal avascularity. Bone marrow transplantation, antibody mediated neutrophil depletion, and pharmacological inhibition of pyroptosis promoted corneal wound healing and inhibited CNV in an in vivo murine corneal injury model. Conclusion Taken together, our study reveals the importance of neutrophil/epithelium crosstalk and neutrophil pyroptosis in response to corneal injuries. Inhibition of neutrophil pyroptosis may serve as a potential treatment to promote corneal healing without CNV. Key points Neutrophil pyroptosis delays re‐epithelialization after corneal injury Compromised re‐epithelialization promotes corneal neovascularization after injury Inhibition of post‐injury pyroptosis could be an effective therapy to promote corneal wound healing.