Συμβολή στη μελέτη της διεργασίας της απόπτωσης του αθηρώματος της καρωτίδας αρτηρίας

Abstract

Objectives: to investigate the distribution of apoptotic cell death and apoptosis - related proteins in early and advanced atherosclerotic lesions in carotid plaques and to correlate apoptosis to the presence of risk factors that included hypertension, smoking, hyperlipidemia and diabetes mellitus. Materials and methods: Fifty-five specimens of human carotid atherosclerotic plaque obtained by endarterectomy and 20 normal postmortem (control group) were studied. The immunohistochemical expression of two genes, BAX, which induces apoptosis and BCL-2, which inhibits apoptosis and apoptosis as detected by Terminal deoxynucleotidyl transferace-mediated dUTP Nick End Labeling (TUNEL) were examined and correlated to the presence of above mentioned risk factors. The distribution of smooth muscle cells (SMCs) and macrophage infiltration in apoptotic atherosclerotic lesions were investigated by immunohistochemical detection of the α- SMC actin and CD 68 antigenes. Results: BAX expression and TUNEL+ cells were found in 15 (27, 3%) and 21 (38, 2%) out of 55 carotid plaques, respectively, and no immunoreactivity was found in the normal carotid specimens. In all cases which we observed expression of BAX gene we demonstrated the exist of TUNEL+cells. In none of the examined tissues BCL-2 expression was found. Among the 15 plaques that expressed the BAX gene, 13 (86, 7 %) belonged to hypertensive patients, while hypertention was present in 14 (35%) out of 40 plaques that did not express the BAX gene (p<0, 01).No similar odservation was found in TUNEL+ cells. In addition, no significant correlation was found between the expression of the BAX gene or TUNEL+ cells and the other risk factors. The fatty streaks differed from adaptive intimal thickenings by the presense of BAX protein while both regions were composed mainly of SMCs and macrophage infiltration was low. Apoptosis as detected by TUNEL was not present in these regions. Apoptosis of SMCs and macrophages and TUNEL+ cells were present in advanced atherosclerotic lesions, where the infiltration of macrophages was dense. Conclusions: In a significant number of atherosclerotic carotid plaques, we found evidence of apoptosis suggested by the presence of BAX expression and TUNEL+ cells. Hypertension was more prevalent in those patients with BAX gene expression. Apoptosis of SMCs and macrophages and TUNEL+ cells were present in advanced atherosclerotic lesions. Moreover, SMCs within fatty streaks express BAX, which increases the susceptibility of these cells to undergo apoptosis. These findings could be important in our understanding of the transition of fatty streaks into atherosclerotic plaques, which are characterized by regions of cell death. Further study of apoptosis may contribute to the potential of direct modulation of its mechanisms and the development of new diagnostic and therapeutic avenues to alter the pathophysiology of atherosclerosis.

Σκοπός: Η εντόπιση των αποπτωτικών κυττάρων στην αθηρωματική πλάκα της καρωτίδας αρτηρίας στα τμήματα του αθηρώματος, τα οποία περιέχουν μακροφάγα και λεία μυϊκά κύτταρα (ΛΜΚ) ή συνδυασμό αυτών, σε σχέση με το στάδιο της αθηροσκληρωτικής βλάβης και τη συνύπαρξη επιβαρυντικών παραγόντων ( υπέρταση, κάπνισμα, δυσλιπιδαιμία και σακχαρώδης διαβήτης ). Υλικά και μέθοδοι: Εξετάσαμε με ανοσοϊστοχημικές τεχνικές πενήντα πέντε παρασκευάσματα ανθρώπινης καρωτιδικής αθηρωματικής πλάκας που λήφθηκαν μετά από ενδαρτηριεκτομή και 20 νεκροτομικά δείγματα καρωτίδων αρτηριών, (ως ομάδα ελέγχου). Μελετήθηκε η απόπτωση με ανοσοϊστοχημική εντόπιση των πρωτεϊνών BAX και BCL-2 και την παρουσία TUNEL+ κυττάρων και τα αποτελέσματα συσχετίσθηκαν με την συνύπαρξη επιβαρυντικών παραγόντων. Παράλληλα, εντοπίστηκαν τα τμήματα του αθηρώματος, που περιέχουν μακροφάγα ή/και ΛΜΚ σε σχέση με τα αποπτωτικά κύτταρα με ανοσοϊστοχημική εντόπιση των αντιγόνων CD 68 και α SMC ακτίνης. Αποτελέσματα : Έκφραση του γονιδίου BAX και των TUNEL+ κυττάρων βρέθηκε σε 15 (27,3%) και 21 (38,2%) αντίστοιχα από το σύνολο των 55 καρωτιδικών πλακών που μελετήθηκαν, ενώ στις καρωτίδες-μάρτυρες δεν διαπιστώθηκε έκφραση του γονιδίου ή των TUNEL+ κυττάρων. Σε όλες τις αθηρωματικές πλάκες που είχαμε έκφραση του BAX είχαμε και ανίχνευση TUNEL+ κυττάρων. Σε καμιά από τις εξεταζόμενες καρωτίδες δεν βρέθηκε έκφραση του γονιδίου BCL-2. Βρέθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση της έκφρασης του γονιδίου BAX, αλλά όχι της παρουσίας TUNEL+ κυττάρων, και της υπέρτασης. Από τις 15 καρωτιδικές πλάκες στις οποίες διαπιστώθηκε έκφραση του γονιδίου BAX οι 13 (86,7%) ανήκαν σε ασθενείς υπερτασικούς υπό αγωγή (ενώ η υπέρταση ήταν παρούσα στις 14 από τις 40 πλάκες που δεν εξέφραζαν το γονίδιο BAX, p<0,01). Δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης του γονιδίου BAX ή των TUNEL+ κυττάρων και των άλλων παραγόντων κινδύνου. Στα στάδια της πάχυνσης του έσω χιτώνα και των λιπωδών ταινιών, που θεωρούνται «πρώιμη» αθηροσκλήρυνση δεν διαπιστώσαμε αποπτωτικά κύτταρα και κατακερματισμό του DNA με τη μέθοδο TUNEL. Στις προχωρημένες αθηροσκληρυντικές βλάβες, η αποπτωτική διαδικασία βρέθηκε σε υψηλά επίπεδα, σε περιοχές με μεγάλη διήθηση με μακροφάγα. Επισημαίνουμε, ότι διαπιστώσαμε έκφραση του γονιδίου BAX σε περιοχές που ανήκαν στο στάδιο των λιπωδών ταινιών ενώ αυτό δεν κατέστη δυνατό σε περιοχές πάχυνσης του έσω χιτώνα . Αντιθέτως, και στα δύο αυτά πρώιμα στάδια της αθηρογένεσης, δεν διαπιστώσαμε την παρουσία TUNEL+ κυττάρων. Τα ΛΜΚ που εξέφραζαν το γονίδιο BAX, περιείχαν λιποειδή κενοτόπια, εύρημα που υποδεικνύει την πιθανή συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης του λίπους στο κυτόπλασμα των ΛΜΚ και της έκφρασης του γονιδίου BAX. Επομένως, είναι πιθανόν η συγκέντρωση του λίπους στο κυτόπλασμα των ΛΜΚ να τα καθιστά επιρρεπή στην απόπτωση. Συμπεράσματα: Η έκφραση του γονιδίου BAX και η παρουσία των TUNEL+ κυττάρων σε σημαντικό βαθμό στο αθήρωμα της καρωτίδας αρτηρίας και ιδιαίτερα στα προχωρημένα στάδια της αθηροσκλήρυνσης οδηγεί στο συμπέρασμα ότι εκτός από τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του αγγειακού τοιχώματος, η απόπτωση συμμετέχει στην παθογένεια της αθηροσκλήρωσης...