Airways inflammation is thought to play a central role in the pathogenesis of asthma. However, the precise role that individual inflammatory cells and mediators play in the development of airways hyperreactivity and the morphological changes of the lung during allergic pulmonary inflammation is unknown. In this investigation we have used a mouse model of allergic pulmonary inflammation and interleukin (IL) 5-deficient mice to establish the essential role of this cytokine and eosinophils in the initiation of aeroallergen-induced lung damage and the development of airways hyperreactivity. Sensitization and aerosol challenge of mice with ovalbumin results in airways eosinophilia and extensive lung damage analogous to that seen in asthma. Aeroallergen-challenged mice also display airways hyperreactivity to beta-methacholine. In IL-5-deficient mice, the eosinophilia, lung damage, and airways hyperreactivity normally resulting from aeroallergen challenge were abolished. Reconstitution of IL-5 production with recombinant vaccinia viruses engineered to express this factor completely restored aeroallergen-induced eosinophilia and airways dysfunction. These results indicate that IL-5 and eosinophils are central mediators in the pathogenesis of allergic lung disease.

Mice deficient in interleukin-5 (IL-5-/- mice) were generated by gene targeting in embryonal stem cells. Contrary to previous studies, no obligatory role for IL-5 was demonstrated in the regulation of conventional B (B-2) cells, in normal T cell-dependent antibody responses or in cytotoxic T cell development. However, CD5+ B cells (B-1 cells) in the peritoneal cavity were reduced by 50%-80% in 2-week-old IL-5-/- mice, returning to normal by 6-8 weeks of age. The IL-5-/- mice did not develop blood and tissue eosinophilia when infected with the helminth Mesocestoides corti, but basal levels of eosinophils with normal morphology were produced in the absence of IL-5. IL-5 deficiency did not affect the worm burden of infected mice, indicating that increased eosinophils do not play a significant role in the host defence in this parasite model.

ABSTRACT Genetic resistance to clinical mousepox (ectromelia virus) varies among inbred laboratory mice and is characterized by an effective natural killer (NK) response and the early onset of a strong CD8 + cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response in resistant mice. We have investigated the influence of virus-expressed mouse interleukin-4 (IL-4) on the cell-mediated response during infection. It was observed that expression of IL-4 by a thymidine kinase-positive ectromelia virus suppressed cytolytic responses of NK and CTL and the expression of gamma interferon by the latter. Genetically resistant mice infected with the IL-4-expressing virus developed symptoms of acute mousepox accompanied by high mortality, similar to the disease seen when genetically sensitive mice are infected with the virulent Moscow strain. Strikingly, infection of recently immunized genetically resistant mice with the virus expressing IL-4 also resulted in significant mortality due to fulminant mousepox. These data therefore suggest that virus-encoded IL-4 not only suppresses primary antiviral cell-mediated immune responses but also can inhibit the expression of immune memory responses.

In mice with targeted disruption of the gene that encodes interleukin-6 (IL-6), greatly reduced numbers of immunoglobulin A (IgA)-producing cells were observed at mucosae and grossly deficient local antibody responses were recorded after mucosal challenge with either ovalbumin or vaccinia virus. The IgA response in the lungs was completely restored after intranasal infection with recombinant vaccinia viruses engineered to express IL-6. These findings demonstrate a critical role for IL-6 in vivo in the development of local IgA antibody responses and illustrate the effectiveness of vector-directed cytokine gene therapy.

Abstract Local production of IL-17 is a significant factor in effective host defense against Gram-negative bacteria. However, the proximal events mediating IL-17 elaboration by T cells remain unclear. In this study, we show in vivo that intact Toll-like receptor 4 signaling in the lung is required for induction of both the p19 transcript of IL-23 and IL-17 protein elaboration in response to Klebsiella pneumoniae. Although IL-17 is widely considered a CD4+ T cell product, we also demonstrate significant in vitro IL-17 production by CD8+ T cells after culture in medium from dendritic cells exposed to these bacteria. The dominant portion of this IL-17-inducing activity for both CD4+ and CD8+ T cells is IL-23. These data demonstrate the critical signaling pathway for IL-17 induction in the host response to Gram-negative pulmonary infection and suggest a direct role for IL-23 in CD8+ T cell IL-17 production.

Vaccination of COVID-19–convalescent individuals may generate ‘hybrid’ immunity of enhanced magnitude, durability, and cross-reactive breadth. Our primary goal was to characterize hybrid antibody (Ab) responses in a patient cohort infected with ancestral Wuhan-Hu-1 virus and vaccinated between 6 and 10 months later with the Wuhan-Hu-1–based BNT162b2 mRNA vaccine. We were particularly interested in determining the efficacy of neutralizing Ab responses against subsequently emergent SARS-CoV-2 variants. Sera collected at 3-monthly intervals over a period of 12 months were analyzed by ELISA for SARS-CoV-2 RBD–specific Ab responses, and also for neutralizing Ab activity using pseudovirus-based neutralization assays. We found that convalescent RBD-reactive IgG and IgA Ab responses did not decline significantly through 9 months post-diagnosis. These responses improved significantly following vaccination and remained elevated through at least 12-months. SARS-CoV-2 neutralizing Ab activity was detected in convalescent sera through 9 months post-diagnosis, although it trended downwards from 3 months. Neutralizing Ab activity against the Wuhan-Hu-1 strain was significantly improved by vaccination, to levels that persisted through the end of the study. However, sera collected from vaccinated convalescent subjects also had significant neutralization activity against Delta B.1.617.2 and Omicron variants that persisted for at least 2–3 months, unlike sera from unvaccinated convalescent controls. Thus, vaccination of Wuhan-Hu-1–convalescent individuals with the BNT162b2 vaccine improved and sustained protective neutralizing Ab activity against SARS-CoV-2, including cross-reactive neutralizing activity against variants that emerged months later.