Objective: The authors sought to investigate the detection of non‐eosinophilic asthma using induced sputum. Although this is an important subtype of clinical asthma, its recognition is not standardized. Methods: Adult non‐smokers with asthma and healthy controls underwent sputum induction and hypertonic saline challenge. Non‐eosinophilic asthma was defined as symptomatic asthma with normal sputum eosinophil counts. The normal range for sputum eosinophil count was determined using the 95th percentile from the healthy control group as a cut‐off point. Results: The recognition of non‐eosinophilic asthma using eosinophil proportion was in agreement with a definition based on absolute eosinophil count (kappa 0.67). Non‐eosinophilic asthma was a stable subtype over both the short term (4 weeks) and longer term (5 years, kappa 0.77). Airway inflammation in asthma could be categorized into four inflammatory subtypes based on sputum eosinophil and neutrophil proportions. These subtypes were neutrophilic asthma, eosinophilic asthma, mixed granulocytic asthma and paucigranulocytic asthma. Subjects with increased neutrophils (neutrophilic asthma and mixed granulocytic asthma) were older and had an increased total cell count and cell viability compared with other subtypes. Conclusion: Induced sputum eosinophil proportion is a good discriminator for eosinophilic asthma, providing a reproducible definition of a homogenous group. The remaining non‐eosinophilic subjects are heterogeneous and can be further classified based on the presence of neutrophils. These inflammatory subtypes have important implications for the investigation and characterization of airway inflammation in asthma.

Study objectives:

 To identify the characteristics of airway inflammation in persistent asthma and to examine the role of neutrophilic inflammation in noneosinophilic persistent asthma. 

Methods:

 Nonsmoking adults (n = 56) with persistent asthma and healthy control subjects (n = 8) underwent hypertonic saline solution challenge and sputum induction. Selected sputum portions were dispersed with dithiothreitol and assayed for total cell count, cellular differential, supernatant eosinophil cationic protein (ECP), myeloperoxidase, and interleukin (IL)-8. 

Results:

 We identified two distinct inflammatory patterns. Typical eosinophilic inflammation occurred in 41% of subjects, whereas the remainder exhibited noneosinophilic asthma (59%). Both neutrophil percentage and absolute neutrophil counts were increased in subjects with noneosinophilic asthma (64%, 283 × 10⁶/mL) compared to eosinophilic asthma (14%, 41 × 10⁶/mL) and control subjects (34%, 49 × 10⁶/mL; p=0.0001). Myeloperoxidase was elevated in both noneosinophilic (280 ng/mL) and eosinophilic groups (254 ng/mL) compared with control subjects (82 ng/mL; p=0.002). Sputum IL-8 levels were highest in subjects with noneosinophilic asthma (45 ng/mL) compared to eosinophilic asthma (9.6 ng/mL) and control subjects (3.5 ng/mL; p=0.0001). Neutrophils correlated with IL-8 levels (r = 0.72). ECP was highest in subjects with eosinophilic asthma (2,685 ng/mL) compared with noneosinophilic asthma (1,081 ng/mL) and control subjects (110 ng/mL; p=0.0001). 

Conclusion:

 Induced-sputum analysis in persistent asthma identifies two different inflammatory patterns. The most common pattern is noneosinophilic, associated with a neutrophil influx and activation, which may be mediated by IL-8 secretion. There is heterogeneity of airway inflammation in persistent asthma, which indicates differing mechanisms and may impact on treatment responses.

Rationale: Patients with refractory asthma have persistent symptoms despite maximal treatment with inhaled corticosteroids and long-acting bronchodilators. The availability of add-on therapies is limited, and effective add-on therapies that target noneosinophilic airway inflammation are needed. Macrolide antibiotics, such as clarithromycin, have in vitro efficacy against IL-8 and neutrophils, key inflammatory mediators in noneosinophilic asthma.Objectives: To determine the efficacy of clarithromycin in patients with severe refractory asthma and specifically in a subgroup of patients with noneosinophilic asthma.Methods: Subjects with severe refractory asthma (n = 45) were randomized to receive clarithromycin (500 mg twice daily) or placebo for 8 weeks.Measurements and Main Results: The primary outcome for this study was sputum IL-8 concentration. Other inflammatory outcomes assessed included sputum neutrophil numbers and concentrations of neutrophil elastase and matrix metalloproteinase (MMP)-9. Clinical outcomes were also assessed, including lung function, airway hyperresponsiveness to hypertonic saline, asthma control, quality of life, and symptoms. Clarithromycin therapy significantly reduced airway concentrations of IL-8 and neutrophil numbers and improved quality-of-life scores compared with placebo. Reductions in neutrophil elastase and MMP-9 concentrations were also observed. These reductions in inflammation were most marked in those with refractory noneosinophilic asthma.Conclusions: Clarithromycin therapy can modulate IL-8 levels and neutrophil accumulation and activation in the airways of patients with refractory asthma. Macrolide therapy may be an important additional therapy that could be used to reduce noneosinophilic airway inflammation, particularly neutrophilic inflammation, in asthma.Clinical trial registered with the Australian Clinical Trials Registry www.actr.org.au (No. 12605000318684).

Multiple early reports of patients admitted to hospital with COVID-19 showed that patients with chronic respiratory disease were significantly under-represented in these cohorts. We hypothesised that the widespread use of inhaled glucocorticoids among these patients was responsible for this finding, and tested if inhaled glucocorticoids would be an effective treatment for early COVID-19.We performed an open-label, parallel-group, phase 2, randomised controlled trial (Steroids in COVID-19; STOIC) of inhaled budesonide, compared with usual care, in adults within 7 days of the onset of mild COVID-19 symptoms. The trial was done in the community in Oxfordshire, UK. Participants were randomly assigned to inhaled budsonide or usual care stratified for age (≤40 years or >40 years), sex (male or female), and number of comorbidities (≤1 and ≥2). Randomisation was done using random sequence generation in block randomisation in a 1:1 ratio. Budesonide dry powder was delivered using a turbohaler at a dose of 400 μg per actuation. Participants were asked to take two inhalations twice a day until symptom resolution. The primary endpoint was COVID-19-related urgent care visit, including emergency department assessment or hospitalisation, analysed for both the per-protocol and intention-to-treat (ITT) populations. The secondary outcomes were self-reported clinical recovery (symptom resolution), viral symptoms measured using the Common Cold Questionnare (CCQ) and the InFLUenza Patient Reported Outcome Questionnaire (FLUPro), body temperature, blood oxygen saturations, and SARS-CoV-2 viral load. The trial was stopped early after independent statistical review concluded that study outcome would not change with further participant enrolment. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, NCT04416399.From July 16 to Dec 9, 2020, 167 participants were recruited and assessed for eligibility. 21 did not meet eligibility criteria and were excluded. 146 participants were randomly assigned-73 to usual care and 73 to budesonide. For the per-protocol population (n=139), the primary outcome occurred in ten (14%) of 70 participants in the usual care group and one (1%) of 69 participants in the budesonide group (difference in proportions 0·131, 95% CI 0·043 to 0·218; p=0·004). For the ITT population, the primary outcome occurred in 11 (15%) participants in the usual care group and two (3%) participants in the budesonide group (difference in proportions 0·123, 95% CI 0·033 to 0·213; p=0·009). The number needed to treat with inhaled budesonide to reduce COVID-19 deterioration was eight. Clinical recovery was 1 day shorter in the budesonide group compared with the usual care group (median 7 days [95% CI 6 to 9] in the budesonide group vs 8 days [7 to 11] in the usual care group; log-rank test p=0·007). The mean proportion of days with a fever in the first 14 days was lower in the budesonide group (2%, SD 6) than the usual care group (8%, SD 18; Wilcoxon test p=0·051) and the proportion of participants with at least 1 day of fever was lower in the budesonide group when compared with the usual care group. As-needed antipyretic medication was required for fewer proportion of days in the budesonide group compared with the usual care group (27% [IQR 0-50] vs 50% [15-71]; p=0·025) Fewer participants randomly assigned to budesonide had persistent symptoms at days 14 and 28 compared with participants receiving usual care (difference in proportions 0·204, 95% CI 0·075 to 0·334; p=0·003). The mean total score change in the CCQ and FLUPro over 14 days was significantly better in the budesonide group compared with the usual care group (CCQ mean difference -0·12, 95% CI -0·21 to -0·02 [p=0·016]; FLUPro mean difference -0·10, 95% CI -0·21 to -0·00 [p=0·044]). Blood oxygen saturations and SARS-CoV-2 load, measured by cycle threshold, were not different between the groups. Budesonide was safe, with only five (7%) participants reporting self-limiting adverse events.Early administration of inhaled budesonide reduced the likelihood of needing urgent medical care and reduced time to recovery after early COVID-19.National Institute for Health Research Biomedical Research Centre and AstraZeneca.

Rationale: Severe, steroid-resistant asthma is the major unmet need in asthma therapy. Disease heterogeneity and poor understanding of pathogenic mechanisms hampers the identification of therapeutic targets. Excessive nucleotide-binding oligomerization domain–like receptor family, pyrin domain–containing 3 (NLRP3) inflammasome and concomitant IL-1β responses occur in chronic obstructive pulmonary disease, respiratory infections, and neutrophilic asthma. However, the direct contributions to pathogenesis, mechanisms involved, and potential for therapeutic targeting remain poorly understood, and are unknown in severe, steroid-resistant asthma.Objectives: To investigate the roles and therapeutic targeting of the NLRP3 inflammasome and IL-1β in severe, steroid-resistant asthma.Methods: We developed mouse models of Chlamydia and Haemophilus respiratory infection–mediated, ovalbumin-induced severe, steroid-resistant allergic airway disease. These models share the hallmark features of human disease, including elevated airway neutrophils, and NLRP3 inflammasome and IL-1β responses. The roles and potential for targeting of NLRP3 inflammasome, caspase-1, and IL-1β responses in experimental severe, steroid-resistant asthma were examined using a highly selective NLRP3 inhibitor, MCC950; the specific caspase-1 inhibitor Ac-YVAD-cho; and neutralizing anti–IL-1β antibody. Roles for IL-1β–induced neutrophilic inflammation were examined using IL-1β and anti-Ly6G.Measurements and Main Results: Chlamydia and Haemophilus infections increase NLRP3, caspase-1, IL-1β responses that drive steroid-resistant neutrophilic inflammation and airway hyperresponsiveness. Neutrophilic airway inflammation, disease severity, and steroid resistance in human asthma correlate with NLRP3 and IL-1β expression. Treatment with anti–IL-1β, Ac-YVAD-cho, and MCC950 suppressed IL-1β responses and the important steroid-resistant features of disease in mice, whereas IL-1β administration recapitulated these features. Neutrophil depletion suppressed IL-1β–induced steroid-resistant airway hyperresponsiveness.Conclusions: NLRP3 inflammasome responses drive experimental severe, steroid-resistant asthma and are potential therapeutic targets in this disease.

Asthma is a heterogeneous inflammatory airways disorder where interleukin (IL)-1β is thought to be a key mediator, especially in the neutrophilic subtype of asthma. The generation of active IL-1β requires proteolytic cleavage typically mediated through the formation of a caspase-1-containing inflammasome. This study hypothesised that an IL-1β endotype associated with the nucleotide-binding domain, leucine-rich repeat-containing family protein (NLRP)3/apoptosis-associated speck-like protein containing a caspase-recruitment domain (ASC)/caspase-1 inflammasome is characteristic of patients with the neutrophilic subtype of asthma. Participants with asthma (n=85) and healthy controls (n=27) underwent clinical assessment, spirometry and sputum induction. Sputum was processed for differential cell count, gene expression and protein mediators. NLRP3 and caspase-1 expression was also determined by immunocytochemistry. Sputum macrophages were isolated (n=8) and gene expression of NLRP3 and IL-1β determined. There was significantly elevated gene expression of NLRP3, caspase-1, caspase-4, caspase-5 and IL-1β in participants with neutrophilic asthma. Protein levels of IL-1β were significantly higher in those with neutrophilic asthma and correlated with sputum IL-8 levels. Sputum macrophages, as well as sputum neutrophils in neutrophilic asthma, expressed NLRP3 and caspase-1 protein. NLRP3 inflammasome is upregulated in neutrophilic asthma and may regulate the inflammation process observed in this asthma phenotype through production of IL-1β.