Summary

 Nuclear factor κB (NF-κB), a key activator of inflammation, primes the NLRP3-inflammasome for activation by inducing pro-IL-1β and NLRP3 expression. NF-κB, however, also prevents excessive inflammation and restrains NLRP3-inflammasome activation through a poorly defined mechanism. We now show that NF-κB exerts its anti-inflammatory activity by inducing delayed accumulation of the autophagy receptor p62/SQSTM1. External NLRP3-activating stimuli trigger a form of mitochondrial (mt) damage that is caspase-1- and NLRP3-independent and causes release of direct NLRP3-inflammasome activators, including mtDNA and mtROS. Damaged mitochondria undergo Parkin-dependent ubiquitin conjugation and are specifically recognized by p62, which induces their mitophagic clearance. Macrophage-specific p62 ablation causes pronounced accumulation of damaged mitochondria and excessive IL-1β-dependent inflammation, enhancing macrophage death. Therefore, the "NF-κB-p62-mitophagy" pathway is a macrophage-intrinsic regulatory loop through which NF-κB restrains its own inflammation-promoting activity and orchestrates a self-limiting host response that maintains homeostasis and favors tissue repair.

Dysregulated NLRP3 inflammasome activity results in uncontrolled inflammation, which underlies many chronic diseases. Although mitochondrial damage is needed for the assembly and activation of the NLRP3 inflammasome, it is unclear how macrophages are able to respond to structurally diverse inflammasome-activating stimuli. Here we show that the synthesis of mitochondrial DNA (mtDNA), induced after the engagement of Toll-like receptors, is crucial for NLRP3 signalling. Toll-like receptors signal via the MyD88 and TRIF adaptors to trigger IRF1-dependent transcription of CMPK2, a rate-limiting enzyme that supplies deoxyribonucleotides for mtDNA synthesis. CMPK2-dependent mtDNA synthesis is necessary for the production of oxidized mtDNA fragments after exposure to NLRP3 activators. Cytosolic oxidized mtDNA associates with the NLRP3 inflammasome complex and is required for its activation. The dependence on CMPK2 catalytic activity provides opportunities for more effective control of NLRP3 inflammasome-associated diseases. New mitochondrial DNA synthesis links the priming and activation of the NLRP3 inflammasome.

Nlrp3 inflammasome activation occurs in response to numerous agonists but the specific mechanism by which this takes place remains unclear. All previously evaluated activators of the Nlrp3 inflammasome induce the generation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS), suggesting a model in which ROS is a required upstream mediator of Nlrp3 inflammasome activation. Here we have identified the oxazolidinone antibiotic linezolid as a Nlrp3 agonist that activates the Nlrp3 inflammasome independently of ROS. The pathways for ROS-dependent and ROS-independent Nlrp3 activation converged upon mitochondrial dysfunction and specifically the mitochondrial lipid cardiolipin. Cardiolipin bound to Nlrp3 directly and interference with cardiolipin synthesis specifically inhibited Nlrp3 inflammasome activation. Together these data suggest that mitochondria play a critical role in the activation of the Nlrp3 inflammasome through the direct binding of Nlrp3 to cardiolipin.

IgA plasmocytes are shown to promote resistance to the immunogenic chemotherapeutic oxaliplatin in prostate cancer mouse models by inhibiting activation of cytotoxic T cells; immunosuppressive plasma cells, which are also found in human-therapy-resistant prostate cancer, are generated in response to TGFβ, and their functionality depends on PD-L1 expression and IL-10 secretion. Oxaliplatin, an immunogenic chemotherapeutic, is effective in aggressive prostate cancer, but as with most other known therapeutics, castration-resistant forms of the cancer become refractory to continued treatment. This study shows that IgA plasmocytes promote resistance to oxaliplatin in prostate cancer mouse models by inhibiting immunogenic tumour cell death and through activation of cytotoxic lymphocytes. Immunosuppressive plasma cells are generated in response to TGFβ, and their functionality depends on the expression of programmed death ligand 1 and interleukin 10. Elimination of these IgA plasmocytes, which also infiltrate human-therapy-resistant prostate cancer, allows cytotoxic-T-cell-dependent eradication of oxaliplatin-treated tumours. Cancer-associated genetic alterations induce expression of tumour antigens that can activate CD8+ cytotoxic T cells (CTLs), but the microenvironment of established tumours promotes immune tolerance through poorly understood mechanisms1,2. Recently developed therapeutics that overcome tolerogenic mechanisms activate tumour-directed CTLs and are effective in some human cancers1. Immune mechanisms also affect treatment outcome, and certain chemotherapeutic drugs stimulate cancer-specific immune responses by inducing immunogenic cell death and other effector mechanisms3,4. Our previous studies revealed that B cells recruited by the chemokine CXCL13 into prostate cancer tumours promote the progression of castrate-resistant prostate cancer by producing lymphotoxin, which activates an IκB kinase α (IKKα)-BMI1 module in prostate cancer stem cells5,6. Because castrate-resistant prostate cancer is refractory to most therapies, we examined B cell involvement in the acquisition of chemotherapy resistance. Here we focus on oxaliplatin, an immunogenic chemotherapeutic agent3,4 that is effective in aggressive prostate cancer7. We show that mouse B cells modulate the response to low-dose oxaliplatin, which promotes tumour-directed CTL activation by inducing immunogenic cell death. Three different mouse prostate cancer models were refractory to oxaliplatin unless genetically or pharmacologically depleted of B cells. The crucial immunosuppressive B cells are plasmocytes that express IgA, interleukin (IL)-10 and programmed death ligand 1 (PD-L1), the appearance of which depends on TGFβ receptor signalling. Elimination of these cells, which also infiltrate human-therapy-resistant prostate cancer, allows CTL-dependent eradication of oxaliplatin-treated tumours.

Summary

 Endoplasmic reticulum (ER) stress has been implicated in the pathogenesis of viral hepatitis, insulin resistance, hepatosteatosis, and nonalcoholic steatohepatitis (NASH), disorders that increase risk of hepatocellular carcinoma (HCC). To determine whether and how ER stress contributes to obesity-driven hepatic tumorigenesis we fed wild-type (WT) and MUP-uPA mice, in which hepatocyte ER stress is induced by plasminogen activator expression, with high-fat diet. Although both strains were equally insulin resistant, the MUP-uPA mice exhibited more liver damage, more immune infiltration, and increased lipogenesis and, as a result, displayed classical NASH signs and developed typical steatohepatitic HCC. Both NASH and HCC development were dependent on TNF produced by inflammatory macrophages that accumulate in the MUP-uPA liver in response to hepatocyte ER stress.

The role of adaptive immunity in early cancer development is controversial. Here we show that chronic inflammation and fibrosis in humans and mice with non-alcoholic fatty liver disease is accompanied by accumulation of liver-resident immunoglobulin-A-producing (IgA+) cells. These cells also express programmed death ligand 1 (PD-L1) and interleukin-10, and directly suppress liver cytotoxic CD8+ T lymphocytes, which prevent emergence of hepatocellular carcinoma and express a limited repertoire of T-cell receptors against tumour-associated antigens. Whereas CD8+ T-cell ablation accelerates hepatocellular carcinoma, genetic or pharmacological interference with IgA+ cell generation attenuates liver carcinogenesis and induces cytotoxic T-lymphocyte-mediated regression of established hepatocellular carcinoma. These findings establish the importance of inflammation-induced suppression of cytotoxic CD8+ T-lymphocyte activation as a tumour-promoting mechanism.

Summary

 p62 is a ubiquitin-binding autophagy receptor and signaling protein that accumulates in premalignant liver diseases and most hepatocellular carcinomas (HCCs). Although p62 was proposed to participate in the formation of benign adenomas in autophagy-deficient livers, its role in HCC initiation was not explored. Here we show that p62 is necessary and sufficient for HCC induction in mice and that its high expression in non-tumor human liver predicts rapid HCC recurrence after curative ablation. High p62 expression is needed for activation of NRF2 and mTORC1, induction of c-Myc, and protection of HCC-initiating cells from oxidative stress-induced death.