Triglyceride (TG) accumulation causes macrophage cell death, which affects the development of atherosclerosis. Here, we examined whether caspase-2 is implicated in TG-induced macrophage cell death. We found that caspase-2 activity is increased in TG-treated THP-1 macrophages, and that inhibition of caspase-2 activity drastically inhibits TG-induced cell death. We previously reported that TG-induced macrophage cell death is triggered by caspase-1, and thus investigated the relationship between caspase-2 and caspase-1 in TG-induced macrophage cell death. Inhibition of caspase-2 activity decreased caspase-1 activity in TG-treated macrophages. However, caspase-1 inhibition did not affect caspase-2 activity, suggesting that caspase-2 is upstream of caspase-1. Furthermore, we found that TG induces activation of caspase-3, -7, -8, and -9, as well as cleavage of PARP. Inhibition of caspase-2 and -1 decreased TG-induced caspase-3, -7, -8, and -9 activation and PARP cleavage. Taken together, these results suggest that TG-induced macrophage cell death is mediated via the caspase-2/caspase-1/apoptotic caspases/PARP pathways.
Hypertriglyceridemia is the main risk factor for atherosclerosis. It is reported that triglyceride (TG) induces macrophage cell death, and is involved in the formation of plaques and development of atherosclerosis. We previously reported that TG-induced cell death of macrophages is mediated via pannexin-1 activation, which increases the extracellular ATP and subsequent increase in potassium efflux, thereby activating the caspase-2/caspase-1/apoptotic caspases, including the caspase-8 pathway. Contrarily, some studies have reported that caspase-8 is an upstream molecule of caspase-1 and caspase-2 in several cellular processes. Therefore, this study was undertaken to investigate whether caspase-8 influences its upstream molecules in TG-stimulated macrophage cell death. We first confirmed that caspase-8 induces caspase-3 activation and poly ADP-ribose polymerase (PARP) cleavage in TG-treated macrophages. Next, we determined that the inhibition of caspase-8 results in reduced caspase-1 and -2 activity, which are upstream molecules of caspase-8 in TG-induced cell death of macrophages. We also found that ATP treatment restores the caspase-8 inhibitor-induced caspase-2 activity, thereby implying that caspase-8 affects the upstream molecules responsible for increasing the extracellular ATP levels in TG-induced macrophage cell death. Taken together, these findings indicate that caspase-8 potentiates the TG-induced macrophage cell death by activating its upstream molecules.
Apoptosis is an important mechanism that regulates cellular populations to maintain homeostasis, and the caspases, a family of cysteine proteases, are key mediators of the apoptosis pathway. Caspase-8 is an initiator caspase of the extrinsic apoptotic pathway, which is initiated by extracellular stimuli. Caspase-8 have two conserved domains, N-terminal tandem death effector domains (DED) and C-terminal two catalytic domain, which are important for this extrinsic apoptosis pathway. In extrinsic apoptosis pathway, death receptors which members of TNF superfamily are activated by binding of death receptor specific ligands from cell outside. After the activated death receptors recruit adaptor protein Fas-associated death domain protein (FADD), death domains (DD) of death receptor and FADD bind to each other and FADD combined with death receptor recruits procaspase-8, a precursor form of caspase-8. The DED of FADD and procaspase-8 bind to one another and FADD-bound procaspase-8 is activated by cleavage of the prodomain. This death receptor-FADD-caspase-8 complex called death inducing signaling complex (DISC). Cellular FLICE-inhibitory proteins (c-FLIPs) regulate caspase-8 activation by acting both anti- and pro-apoptotically, and caspase-8 activation initiates the activation of executioner caspases such as caspase-3. Finally activated executioner caspases complete the apoptosis by acting critically DNA degradation, nuclear condensation, plasma membrane blebbing, and the proteolysis of certain caspase substrates.
The PIDDosome, which is an oligomeric signaling complex composed of PIDD, RAIDD and caspase-2, can induce proximity-based dimerization and activation of caspase-2. In the PIDDosome assembly, the adaptor protein RAIDD interacts with PIDD and caspase-2 via CARD:CARD and DD:DD, respectively. To analyze the PIDDosome assembly, we purified all of the DD superfamily members and performed biochemical analyses. The results revealed that caspase-2 CARD is an insoluble protein that can be solubilized by its binding partner, RAIDD CARD, but not by full-length RAIDD; this indicates that full-length RAIDD in closed states cannot interact with caspase-2 CARD. Moreover, we found that caspase-2 CARD can be solubilized and interact with full-length RAIDD in the presence of PIDD DD, indicating that PIDD DD initially binds to RAIDD, after which caspase-2 can be recruited to RAIDD via a CARD:CARD interaction. Our study will be useful in determining the order of assembly of the PIDDosome.
The caspase10 encodes an initiating caspase that plays an important role in the maintaining the cellular homeostasis by regulating the steps involved in the immune response and cell death. We investigated the expression of caspase10 during the different developmental stages and in olive flounder tissues. Caspase10 increased in the late stage of the formation of immune tissue, and high expression was observed in the gills, kidney, skin, and spleen. The current study analyzed the expressional changes of caspase10 in olive flounder infected with viral hemorrhagic septicemia virus (VHSV). One of the major causes of mass mortality, VHSV infection in olive flounder attributes to significant expression of caspase10 in the gills, spleen, skin, and kidneys. The results indicate a close association of caspase10 expression with the immune response to VHSV infection in olive flounder. The observations could form the basis data for exploration of other fish immune system.
The aim of this study was to investigate the effects of exercise on intrinsic and extrinsic apoptosis signaling pathways in skeletal muscle. ICR-type white male mice were divided into a control group (CON: n=10) and an exercise training group (EX: n=10) after a 1 week adaptation period. EX performed treadmill running at 16.4 m/min with a 4% incline, 40 min/day and 5 days/week for 8 weeks. Cervical dislocation was performed at 48 hours after the last bout of exercise, after which gastrocnemius skeletal muscles were immediately collected. The results of verifying the intrinsic apoptosis pathway showed that there were no significant differences in Bcl-2, Bax, or the ratio of Bax/Bcl-2 proteins between EX and CON. On the other hand, the results of verifying the extrinsic apoptosis pathway showed that caspase-8 proteins were significantly lower in EX than in CON (p<0.05). Apoptosis suppressing protein HSP70 was higher in EX than in CON. In addition, caspase-3, which is the final factor for apoptosis, was not activated. These results indicate that apoptosis did not develop since caspase-3 is non-cleaved by the effects of caspase-8 and HSP70 extrinsic pathways rather than Bcl-2 and Bax intrinsic pathways among signal pathways for apoptosis.
Hyperlipidemia is defined as conditions of the accumulation of lipids such as free fatty acids (FFA), triglyceride (TG), cholesterol and/or phospholipid in the bloodstream. Hyperlipidemia can cause lipid accumulation in non-adipose tissue, which is lipid-cytotoxic effects in many tissues and mediates cell dysfunction, inflammation or programmed cell death (PCD). TG is considered to be a major cause of atherosclerosis through inflammatory necrosis of vascular endothelial cells. Recently, TG have also been shown to exhibit lipid-cytotoxicity and induce PCD. Therefore, we investigated the effect of TG on the cytotoxic effect of various cell types. When exposed to TG, the cell viability of U937 monocytes and Jurkat T lymphocytes, as well as the cell viability of MCF-7, a non-immune cell, decreased in time- and dose-dependent manner. In U937 cells and Jurkat cells, caspase-9, an intrinsic apoptotic caspase, and caspase-8, an extrinsic apoptotic caspase, were increased by exposure to TG. However, in TG-treated MCF-7 cells, caspase-8 activity increased only without caspase-9 activity. In addition, the reduction of cell viability by TG was recovered when all three cell lines were treated with pan-caspase inhibitor. These results suggest that activation of apoptotic caspases by TG causes lipotoxic effect and decreases cell viability.
Byung Chul Jung;Hyun-Kyung Kim;Sung Hoon Kim;Yoon Suk Kim
BMB Reports
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v.56
no.3
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pp.166-171
/
2023
Monocytes are peripheral leukocytes that function in innate immunity. Excessive triglyceride (TG) accumulation causes monocyte death and thus can compromise innate immunity. However, the mechanisms by which TG mediates monocyte death remain unclear to date. Thus, this study aimed to elucidate the mechanisms by which TG induces monocyte death. Results showed that TG induced monocyte death by activating caspase-3/7 and promoting poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) cleavage. In addition, TG induced DNA damage and activated the ataxia telangiectasia mutated (ATM)/checkpoint kinase 2 and ATM-and Rad3-related (ATR)/checkpoint kinase 1 pathways, leading to the cell death. Furthermore, TG-induced DNA damage and monocyte death were mediated by caspase-2 and -8, and caspase-8 acted as an upstream molecule of caspase-2. Taken together, these results suggest that TG-induced monocyte death is mediated via the caspase-8/caspase-2/DNA damage/executioner caspase/PARP pathways.
Caspase-11 has been known as a dual regulator of apoptosis and inflammatory response. An unusual feature of caspase-11 is that its expression is induced by apoptotic or proinflammatory stimuli. Utilizing these unusual features of caspase-11, we have developed a simple and sensitive assay method to screen pro- or anti-apoptotic/inflammatory molecules. To develop this assay method, we generated a reporter construct where GFP expression is regulated by caspase-11 promoter. When several types of cultured cells were transfected with this reporter construct and subsequently treated with various apoptotic or proinflammatory molecules, expression of GFP by the activation of caspase-11 promoter was easily detected by fluorescence microscopy or spectrofluorometry. In addition, a reduction of the GFP fluorescence was detected when an agent reported to suppress caspase-11 induction was applied. These results suggest that our reporter system can be used to screen pro- or anti-apoptotic/inflammatory molecules.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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