Clostridioides (formerly Clostridium) difficile is the most common cause of hospital-acquired infection, and advanced age is a risk factor for C. difficile infection. Disruption of the intestinal microbiota and immune responses contribute to host susceptibility and severity of C. difficile infection. However, the impact of aging on the cellular immune response associated with C. difficile infection in the setting of advanced age remains to be well described. This study explores the effect of age on cellular immune responses in C. difficile infection as well as disease severity. Young adult mice (2-3 months old) and aged mice (22-28 months old) were rendered susceptible to C. difficile infection with cefoperazone and then infected with C. difficile strains of varying disease-causing potential. Aged mice infected with C. difficile develop more severe clinical disease, compared to young mice. Tissue-specific CD45+ immune cell responses occurred at the time of peak disease severity in the cecum and colon of all mice infected with a high-virulence strain of C. difficile; however, significant deficits in intestinal neutrophils and eosinophils were detected in aged mice. Interestingly, while C. difficile infection in young mice was associated with a robust increase in cecal and colonic eosinophils, there was a complete lack of an intestinal eosinophil response in aged counterparts accompanied by a simultaneous increase in blood eosinophils with severe disease. These findings demonstrate that age-related alterations in immune responses are associated with significantly worse C. difficile infection and support a key role for intestinal eosinophils in mitigating C. difficile-mediated disease severity.

Abstract Susceptibility to Clostridioides difficile infection (CDI) typically follows the administration of antibiotics. Patients with inflammatory bowel disease (IBD) have increased incidence of CDI, even in the absence of antibiotic treatment. However, the mechanisms underlying this susceptibility are not well understood. To explore the intersection between CDI and IBD, we recently described a mouse model where colitis triggered by the murine gut bacterium, Helicobacter hepaticus, in IL-10 -/- mice led to susceptibility to C. difficile colonization without antibiotic administration. The current work disentangles the relative contributions of inflammation and gut microbiota in colonization resistance to C. difficile in this model. We show that inflammation drives changes in microbiota composition, which leads to CDI susceptibility. Decreasing inflammation with an anti-p40 monoclonal antibody promotes a shift of the microbiota back toward a colonization-resistant state. Transferring microbiota from susceptible and resistant mice to germ-free animals transfers the susceptibility phenotype, supporting the primacy of the microbiota in colonization resistance. These findings shine light on the complex interactions between the host, microbiota, and C. difficile in the context of intestinal inflammation, and may form a basis for the development of strategies to prevent or treat CDI in IBD patients. Importance Patients with inflammatory bowel disease (IBD) have an increased risk of developing C. difficile infection (CDI), even in the absence of antibiotic treatment. Yet, mechanisms regulating C. difficile colonization in IBD patients remain unclear. Here, we use an antibiotic-independent mouse model to demonstrate that intestinal inflammation alters microbiota composition to permit C. difficile colonization in mice with colitis. Notably, treating inflammation with an anti-p40 monoclonal antibody, a clinically relevant IBD therapeutic, restores microbiota-mediated colonization resistance to the pathogen. Through microbiota transfer experiments in germ-free mice, we confirm that the microbiota shaped in the setting of IBD is the primary driver of susceptibility to C. diffiicile colonization. Collectively, our findings provide insight into CDI pathogenesis in the context of intestinal inflammation, which may inform methods to manage infection in IBD patients. More broadly, this work advances our understanding of mechanisms by which the host-microbiota interface modulates colonization resistance to C. difficile .

Clostridioides difficile has emerged as a noteworthy pathogen in patients with inflammatory bowel disease (IBD). Concurrent IBD and CDI is associated with increased morbidity and mortality compared to CDI alone. IBD is associated with alterations of the gut microbiota, an important mediator of colonization resistance to C. difficile . Here, we describe and utilize a mouse model to explore the role of intestinal inflammation in susceptibility to C. difficile colonization and subsequent disease severity in animals with underlying IBD. Helicobacter hepaticus , a normal member of the mouse gut microbiota, was used to trigger inflammation in the distal intestine akin to human IBD in mice that lack intact IL-10 signaling. Development of IBD resulted in a distinct intestinal microbiota community compared to non-IBD controls. We demonstrate that in this murine model, IBD was sufficient to render mice susceptible to C. difficile colonization. Mice with IBD were persistently colonized by C. difficile , while genetically identical non-IBD controls were resistant to C. difficile colonization. Concomitant IBD and CDI was associated with significantly worse disease than unaccompanied IBD. IL-10-deficient mice maintained gut microbial diversity and colonization resistance to C. difficile in experiments utilizing an isogenic mutant of H. hepaticus that does not trigger intestinal inflammation. These studies in mice demonstrate that the IBD-induced microbiota is sufficient for C. difficile colonization and that this mouse model requires intestinal inflammation for inducing susceptibility to CDI in the absence of other perturbations, such as antibiotic treatment.

Objective Cutaneous lupus erythematosus (CLE) is an inflammatory skin manifestation of systemic lupus erythematosus (SLE). Type I interferons (IFNs) promote inflammatory responses and are elevated in CLE lesions. We recently reported that CLE lesions are frequently colonized with Staphylococcus aureus ( S. aureus ). Here, we follow up in a proof‐of‐concept study to investigate whether type I IFN and inflammatory gene signatures in CLE lesions can be modulated with mupirocin, a topical antibiotic treatment against S. aureus ‐mediated skin infections. Methods Participants with active CLE lesions (n=12) were recruited and randomized into a week of topical treatment with either 2% mupirocin or petroleum jelly vehicle. Paired samples were collected before and after 7 days of treatment to assess microbial lesional skin responses. Microbial samples from nares and lesional skin were used to determine baseline and post‐treatment Staphylococcus abundance and microbial community profiles by 16S rRNA gene sequencing. Inflammatory responses were evaluated by bulk RNA sequencing of lesional skin biopsies. Results We identified 173 differentially expressed genes in CLE lesions after topical mupirocin treatment. Decreased lesional Staphylococcus burden correlated with decreased IFN pathway signaling and inflammatory gene expression and barrier dysfunction. Interestingly, mupirocin treatment lowered skin monocyte levels, and this mupirocin‐associated depletion of monocytes correlated with decreased inflammatory gene expression. Conclusion Mupirocin treatment decreased lesional Staphylococcus , and this correlated with decreased IFN signaling and inflammatory gene expression. This study suggests a topical antibiotic could be employed to decrease lupus skin inflammation and type I IFN responses by reducing Staphylococcus colonization. image