ABSTRACT OBJECTIVE A key event in atherogenesis is the formation of lipid-loaded macrophages, lipidotic cells, which exhibit irreversible accumulation of undigested modified low-density lipoproteins in lysosomes. This event culminates with the loss of cell homeostasis, inflammation and cell death. In this study we propose to identify the chemical etiological factors and understanding the molecular and cellular mechanisms responsible for the impairment of lysosome function in macrophages. APPROACH AND RESULTS Using shotgun lipidomics we have discovered that a family of oxidized lipids (cholesteryl hemiesters, ChE), end products of oxidation of polyunsaturated cholesteryl esters, occurs at higher concentrations in the plasma of two cohorts of cardiovascular disease patients than in the plasma of a control cohort. Macrophages exposed to the most prevalent ChE, cholesteryl hemiazelate (ChA) exhibit lysosome enlargement, peripheral lysosomal positioning, lysosome dysfunction and lipidosis which are irreversible. The transcriptomic profile of macrophages exposed to ChA indicates that the lysosome pathway is deeply affected and is well correlated with lysosome phenotypic and functional changes. Interestingly, the dysfunctional peripheral lysosomes are more prone to fuse with the plasma membrane, secreting their undigested luminal content into the extracellular milieu with potential consequences to the pathology. CONCLUSION We identify ChA not only as one of the molecules involved in the etiology of irreversible lysosome dysfunction culminating with lipidosis but also as a promoter of exocytosis of the dysfunctional lysosomes. The latter event is a new mechanism that may be important in the pathogenesis of atherosclerosis.

Cell homeostasis and function rely on well-orchestrated communication between different organelles. This communication is ensured by signaling pathways and membrane contact sites between organelles. Many players involved in organelle crosstalk have been identified, predominantly proteins and ions. The role of lipids in interorganelle communication remains poorly understood. With the development and broader availability of methods to quantify lipids, as well as improved spatiotemporal resolution in detecting different lipid species, the contribution of lipids to organelle interactions starts to be evident. However, the specific roles of various lipid molecules in intracellular communication remain to be studied systematically. We summarize new insights in the interorganelle communication field from the perspective of organelles and discuss the roles played by lipids in these complex processes.

Batten disease is characterized by early-onset blindness, juvenile dementia and death during the second decade of life. The most common genetic causes are mutations in the

ABSTRACT Oxidation of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in low-density lipoproteins (LDL) trapped in the arterial intima plays a critical role in atherosclerosis. Though there have been many studies on the atherogenicity of oxidized derivatives of unsaturated fatty acid esters of cholesterol, the effects of the oxidation end-products of these esters has been ignored in the literature. Through lipidomics analyses of the plasma of cardiovascular disease patients and human endarterectomy specimens we identified and quantified cholesteryl hemiesters (ChE), end-products of oxidation of polyunsaturated-fatty acid esters of cholesterol. Cholesteryl hemiazelate (ChA) was the most prevalent ChE identified. Importantly human monocytes, monocyte-derived macrophages (MDM) and neutrophils exhibit inflammatory features when exposed to sub-toxic concentrations of ChA in vitro . ChA increases the secretion of proinflammatory cytokines such as IL-1β and IL-6 and modulates the surface markers profile of monocytes and MDM. In vivo , when zebrafish larvae were fed with a ChA-enriched diet they exhibited neutrophil and macrophage accumulation in the vasculature in a caspase 1- and cathepsin B-dependent manner. ChA also triggered lipid accumulation at the bifurcation sites of the vasculature of the zebrafish larvae and negatively impacted their life expectancy. We conclude that ChA has pro-atherogenic properties and can be considered part of a damage-associated molecular pattern (DAMP) in the development of atherosclerosis.