Atherosclerotic Intimal, Medial and Adventitial Changes in Human Aorta, Coronary and Cerebral Arteries. Comparative Morphological Study /// Атеросклеротични промени в интима, медия и адвентиция на аорта, коронарни и мозъчни артерии у човек. Сравнително морфологично изследване

Abstract

Атеросклерозата (Атс) е най-често разпространеното неинфекциозно заболяване, което протича с висока смъртност и инвалидност. Това придава голямо и дълготрайно медикосоциално значение на Атс, особено изразено за нашата страна, в която честотата на миокарден и мозъчен инфаркт е изключително висока. Атерогенезата до 80-те години на XX век се разглежда като нарушена липидна обмяна; сегашният модел е хипотезата "отговор на увреда", според която, Атс възниква като протективен, възпалително-фибропролиферативен отговор спрямо различни атерогенни фактори. Въпреки огромната информация, не са ясни факторите, отговорни за възникването, разпределението и активирането на атеросклеротичните плаки, ролята на инфекциозни и имунни механизми, участието на адвентицията и взаимодействието и с интима и медия. Морфологичните промени в трите обвивки на аорта, коронарни и мозъчни артерии (118 аутопсии, 383 атеросклеротични лезии) бяха изследвани за сравнение на разпространението и стадиите на Атс, наличието на възпалителни клетки, включително и на мастоцити, влиянието на хипертония и захарен диабет и на експресията на топлинно-шокови протеини 60 (ТШП). Установи се, че лезии възникват най-рано в аортата и най- късно в мозъчните артерии: Хипертонията и диабетът ускоряват появата на Атс в мозъчните артерии. Възпалителните клетки в интимата са белег за активиране и усложнения на повърхността на плаката. Промените в адвентицията са възпалителни инфилтрати, асоциацията им с периваскуларни нерви, ангиогенеза и фиброзиране, които заедно съставляват адвентициалното ремоделиране (АР). Проявите на АР бяха изследвани морфометрично на 81 коронарни артерии, при което се установи задебеление на адвентицията до 2 пъти дебелината на нормалната медия в 46.91 процента от случаите. Количественото изследване на мастоцитите установи статистически значимо увеличение на броя им в интимата и адвентицията на атеросклеротичните, спрямо незасегнатите от Атс коронарни артерии. Корелативното изследване на критериите за активност на атеросклеротичните плаки (тромбоза, фисура и интракавитарен хематом) установи по-висока активност на лезиите в коронарните и мозъчните артерии, която зависи от наличието на хипертония и диабет. Позитивна имунохистохимична експресия за ТШП се установи в трите слоя на артерии с Атс - в ендотелни клетки на интимата и vasa vasorum, миоцити на медията, адвентициални макрофаги, фибробласт"; и перивазални нерви. За определяне топиката на ТШП в артериални миоцити използвахме клетъчна култура А7г5 от аорта на плъх. Установи се, че ТШП в нестимулирани клетки са локализирани само цитоплазмено; при хипертермия (43 градуса Целзий) се индуцира изразена цитоплазмена и поява на плазмалемална експресия на ТШП. В заключение, получените резултати показват, че Атс на изследваните артерии се изявява с интимални лезии, атрофия на медията и АР. Установени нови факти са: (i) плазмалемална изява на ТШП в артериални миоцити в клетъчна култура, (ii) изява на ТШП в адвен/ициални фибробласти, макрофаги, vasa vasorum и перивазалрни нерви и (iii) определянето на параметрите на АР в човешки коронарни артерии. Тези резултати предполагат, че атерогенните имунни механизми, свързани с ТШП, действат върху клетките на интима, медия и адвентиция. Работата се основава на 18 публикации в наши и чужди научни списания и 10 участия в научни форуми.

Atherosclerosis is the most prevalent non-infectious disease associated with very high mortality and severe disability. The medical and social significance of atherosclerosis is especially important for our country where the rates of myocardial and cerebral infarctions are extremely high. Up to the late seventies of 20th century, atherogenesis has been regarded as a lipid metabolism disorder. At present, the “response-to- injury” hypothesis is the predominant atherogenesis paradigm, where atherosclerosis is defined as a “protective inflammatory-fibroproliferative response” to various atherogenic stimuli. In spite of the enormous information, the factors, responsible for the origin, the distribution and the activation of atherosclerotic lesions remain incompletely clarified. The role of infectious and immune mechanisms, the involvement of the adventitia and its interactions with media and intima are not thoroughly explored. Atherosclerotic changes in the three layers of aorta, coronary and cerebral arteries (118 autopsy cases, 383 atherosclerotic lesions) are studied morphologically, comparing lesions’ parameters, such as: distribution, stage, presence of inflammatory cells, including mast cells, influence of hypertension and diabetes, and heat shock 60 (HSP60) expression. The results show that atherosclerotic lesions appear in aorta at first and involve cerebral arteries at last. Hypertension and diabetes accelerate the development of lesions in the cerebral arteries. Intimal inflammatory cells are a sign for plaque activation and surface complications. Adventitial changes include: inflammatory cell infiltrates, associated with perivascular nerves, fibrosis, and angiogenesis, which all together constitute the adventitial remodelling. The features of adventitial remodelling are studied morphometrically in 81 coronary arteries - adventitial thickening from 1.2 up to 2 times the normal media thickness is found in 46.91% out of all cases. The results on mast cells distribution reveal mast cells presence in intima, adventitia and perivascular nerves of atherosclerotic arteries. The quantitative investigation shows a statistically significant seven-fold increase in mast cells number in atherosclerotic coronary arteries, compared to non- involved coronary arteries. The activity of atherosclerotic lesions is followed in 18 cases of acute myocardial infarction versus 18 matching controls. The presence of thrombosis, fissure and haemorrhage are considered as definite features of plaque activation. The correlative application of these criteria to the other arterial locations reveals higher activity in coronary and cerebral arteries, which is dependent on the presence of hypertension and diabetes. Positive immunohistochemical expression of HSP60 is localized in all layers of atherosclerotic arteries - endothelial cells in the intima and vasa vasorum, medial myocytes, and adventitial macrophages, fibroblasts and perivascular nerve bundles. Tissue culture A7r5, derived from rat aortic myocytes, is used to determine the exact cellular location of HSP60. Only cytosolic localization of HSP60 is established in non-stimulated cells, while hyperthermia (43°C) induces both cytosolic and plasmalemmal HSP60 expression. In conclusion, the results demonstrate that atherosclerosis is presented in all the layers of the arterial wall, as intimal lesions, medial atrophy and adventitial remodelling. New established facts are: (i) plasmalemmal expression of HSP60 in arterial myocytes tissue culture, (ii) HSP60 expression in adventitial fibroblasts, vasa vasorum and perivascular nerves, and (iii) the determination of the characteristics of adventitial remodelling in human coronary arteries. These results suggest, that HSP60 related atherogenic immune mechanisms operate in intimal, medial and adventitial cells. This work is based on 18 publications in scientific journals, and 10 presentations at scientific meetings.