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IL-21 induces pyroptosis of Treg cells via Akt–mTOR–NLRP3–caspase 1 axis in eosinophilic chronic rhinosinusitis - 08/09/23

Doi : 10.1016/j.jaci.2023.04.013 
Lihong Chang, PhD a, Haotian Wu, MD a, Weiqiang Huang, MD a, Yue Li, MD, PhD a, Ye Chen, PhD b, c, Xia Li, MD, PhD a, Zhouzhou Yao, MD a, Xiaohong Chen, MD a, Xiaoping Lai, MD, PhD a, Rui Zheng, MD, PhD a, Zizhen Huang, MD, PhD a, Xifu Wu, MD a, Gehua Zhang, MD, PhD a,
a Department of Otorhinolaryngology–Head and Neck Surgery, the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Guangzhou, China 
b Department of Internal Medicine, Division of Rheumatology, the Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Guangzhou, China 
c Department of Clinical Immunology, the Third Hospital at Sun Yat-sen University, Guangzhou, China 

Corresponding author: Gehua Zhang, MD, PhD, Department of Otorhinolaryngology–Head and Neck Surgery, The Third Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, No. 600 Tianhe Rd, Guangzhou, 510630, China.Department of Otolaryngology–Head and Neck SurgeryThe Third Affiliated Hospital of Sun Yat-Sen UniversityNo. 600 Tianhe RdGuangzhou510630China

Abstract

Background

Regulatory T (Treg) cells, which prevent inflammation-induced eosinophil infiltration, are deficient in nasal polyps (NPs) in patients with eosinophilic chronic rhinosinusitis (ECRS). It is concomitant with loss of Foxp3 after certain inflammatory stimuli.

Objective

We sought to determine the inflammatory cytokines involved in inducing the loss of Treg cells in NPs.

Methods

The abundance of cytokines in ECRS patients or mice were tested using ELISA, immunochemistry, immunofluorescence, quantitative reverse transcription PCR (qPCR), and/or flow cytometry. Expression of eosinophil cationic protein (ECP), CD4+ T cells, IL-4, and IL-17A and eosinophils in nasal mucosa of mouse model was investigated by immunochemistry, immunofluorescence, and hematoxylin and eosin staining. The percentage and death of induced Treg (iTreg) cells, source of IL-21 in NPs from ECRS and non-ECRS patients, and abundance of different systemic phenotypes of CD4+ T cells in a mouse model were studied by flow cytometry. Western blot analysis, scanning, and transmission electronic microscopy were used to detect pyroptosis of iTreg cells.

Results

IL-21 was highly expressed in nasal mucosa of ECRS patients and mice, causing pyroptosis and preventing development of iTreg cells in vitro. The elevated IL-21 in NPs from ECRS patients was mainly produced by CD3+ T cells, including T follicular helper, T peripheral helper, TH2, and TH17 cells and CD3+CD4 T cells. T peripheral helper cells and CD3+CD4 T cells were the predominant source of IL-21 in NPs from non-ECRS patients. Blocking IL-21/IL-21R signaling significantly reduced the number of eosinophils and CD4+ T cells along with ECP, IL-4, and IL-17A expression in the nasal mucosa of ECRS mice. It also increased Treg cell percentage and systemically decreased TH2 and TH17 ratios. Akt-mTOR inhibition prevented IL-21–induced pyroptosis in human and mouse iTreg cells.

Conclusion

Elevated IL-21 drives pyroptosis and prevents Treg cell development in ECRS patients. IL-21 induced pyroptosis via activating Akt–mTOR–NLRP3–caspase 1 signaling.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Eosinophilic chronic rhinosinusitis, regulatory T cells, pyroptosis, type 2 cytokines, nasal polyps

Abbreviations used : c-Caspase-1, CRS, ECP, ECRS, Foxp3, GSDMD, hIL-21, iTreg, MAPK, N-GSDMD, NKT, NLRP3, NP, PBMC, qPCR, TEM, Tfh, Tph, Treg


Plan


 The first 3 authors contributed equally to this article, and all should be considered first author.


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Vol 152 - N° 3

P. 641 - septembre 2023 Retour au numéro
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