Ateroscleroza Ateroscleroza reprezintă procesul progresiv de depozitare la nivelul intimei arteriale de lipide, macrofage, leucocite, limfocite, matrice extracelulară, celule musculare netede. Ateroscleroza se produce la nivelul arterelor mari şi medii, nu şi al venelor. Peretele arterial normal - dinspre interior spre exterior: - endoteliu (strat celular aflat în contact direct cu fluxul sanguin); - intima (fibre elastice, colagen, proteoglicani); - media (celule musculare netede - controlează diametrul vasului şi presiunea sângelui); - adventicea (ţesut conjunctiv ce separă peretele vascular de ţesutul irigat de vasul respectiv).

Peretele arterial normal

Ateroscleroza Apariţia plăcii de aterom este legată de existenţa a două condiţii patologice: Stressul oxidativ Disfuncţia endotelială Stress oxidativ – producerea în exces de substanţe cu potenţial oxidant raportat la producerea de substanţe cu rol antioxidant, dezechilibru ce poate genera leziuni celulare.

Ateroscleroza Disfuncţie endotelială – modificarea proceselor biochimice, fiziologice ale endoteliului. Endoteliul – menţine homeostazia vasculară: vasodilataţie / vasoconstricţie inhibarea adeziunii leucocitare la endoteliu inhibiţie / stimulare proliferare şi migrare celule musculare netede trombogeneză / fibrinoliză

Condiții patologice ce induc stress oxidativ şi disfuncţie endotelială: Dislipidemie (creștere trigliceride, LDL, scădere HDL, fenotipuri lipoproteine - LDL mai mici şi mai dense care pot penetra mai uşor peretele vascular). hiperglicemie cronică insulinorezistenţă modificarea fluxului laminar prin HTA şi modificările de calibru vascular

Studiile efectuate până în prezent sugerează următoarele secvenţe patogenice în ateroscleroză. LDL traversează endoteliul (permeabilitate crescută ca urmare a disfuncţiei endoteliale). LDL se fixează de proteoglicanii de la nivelul intimei arteriale (principalii purtători de sarcini electronegative). Cantonarea în intima arterială este favorizată de modificările structurale suferite de LDL ca urmare a stressului oxidativ , dar și a celorlalte modificări ale homeostaziei (exp – hiperglicemie cronică în diabetul zaharat – glicozilare neenzimatică)

LDL oxidat/glicozilat are proprietăţi citotoxice, inducînd disfuncţie endotelială - sinteza de către celulele endoteliale de factori chemotactici ( exemplu: MCP1 - monocyte chemoatractant protein-1), citokine proinflamatorii (IL1, TNF-alfa) şi inhibitori ai motilităţii macrofagelor, precum şi expresia de molecule de adeziune (VCAM-1 - vascular cell adhesion molecule-1, selectina P şi selectina E ). Monocitele atrase de factorii chemotactici (MCP-1) aderă la celulele endoteliale şi migrează la nivelul intimei. Monocitele se maturează şi se transformă în macrofage.

Macrofagele fagocitează LDL oxidat/glicozilat şi se activează. Macrofagele activate eliberează chemokine şi citokine proinflamatorii, ce atrag în focar noi monocite, leucocite. În condiţii fiziologice, după fagocitoză macrofagele părăsesc leziunea. La nivelul leziunii aterosclerotice, se eliberează inhibitori ai motilităţii macrofagelor.

LDL oxidat nu este recunoscut de receptorii nativi pentru LDL. LDL oxidat este captat de macrofage prin intermediul receptorilor scavenger. Fiziologic, pentru a preveni supraîncărcarea celulară cu LDL numărul receptorilor pentru LDL este reglat printr-un mecanism de down-regulation (mecanismul de feed-back, colesterol dependent, al SREBP - sterol–regulatory–element–binding–protein). SREBP este un factor transcripţional nuclear cu rol în reglarea concentraţiei celulare a colesterolului.

Dacă celula prezintă o concentraţie adecvată de colesterol, SREBP se găseşte în stare inactivă la nivelul membranei reticulului endoplasmic. Dacă nivelul celular al colesterolului scade, SREBP este translocat către aparatul Golgi, unde are loc activarea SREBP. SREBP activat se translatează la nivel nuclear unde activează genele care codifică: - expresia receptorilor nativi pentru LDL-colesterol; - expresia enzimei HMG-coA-reductaza (controleză rata de sinteză a colesterolului. )

Captarea LDL prin intermediul receptorilor scavenger – mecanism independent de controlul SREBP - permite supraîncărcarea macrofagelor cu LDL şi transformarea lor în celule spumoase. Acumularea de celule “spumoase” la nivelul intimei încheie prima etapă în fenomenul de ateroscleroză, respectiv formarea striurilor lipidice.

Macrofagele activate şi celulele endoteliale eliberează citokine proinflamatorii care induc secreţia factorilor de creştere (VEGF, PDGF, IGF, TGF-beta). Sub acţiunea factorilor de creştere, celulele musculare netede de la nivelul mediei migrează la nivelul intimei, proliferează şi sintetizează matrice extracelulară (colagen, elastină, proteoglicani). Celulele musculare netede se încarcă, de asemenea, cu lipoproteine şi se transformă în “celule spumoase”. Se formează, astfel, placa de aterom formată dintr-un miez de celule “spumoase” şi un înveliş de celule musculare netede şi matrice extracelulară.

În timp, celulele “spumoase” suferă procese de apoptoză, cu generarea la nivelul plăcii de aterom a unui miez de colesterol esterificat şi neesterificat şi resturi celulare. Macrofagele activate, celulele endoteliale şi celulele musculare netede continuă să secrete factori chemoatractanţi, citokine proinflamatorii, factori de creştere şi, astfel, placa de aterom creşte în timp. Persistenţa factorilor declanșatori (hiperglicemie, dislipidemie, etc) întreţine procesul inflamator şi procesul de sinteză a matricei extracelulare, cu evoluţia plăcii de aterom.

ATEROGENEZĂ

Structura plăcii de aterom Ateroscleroza Structura plăcii de aterom La nivelul plăcii de aterom pot fi evidenţiate următoarele componente: - un miez de colesterol esterificat şi neesterificat rezultat prin moartea celulelor “spumoase”; - miezul este înconjurat de celule “spumoase” (rezultate prin încărcarea lipidică a macrofage recrutate în timp şi a celulelor musculare netede), macrofage şi celule musculare netede; - la periferie, placa prezintă o capsulă fibroasă formată din colagen, proteoglicani, elastină etc. şi matrice extracelulară secretată de celulele musculare netede migrate la nivelul intimei;

Structura plăcii de aterom Ateroscleroza Structura plăcii de aterom - sub acţiunea factorilor de creştere, la nivelul plăcii de aterom se dezvoltă plexuri vasculare aflate în conexiune cu vasa vasorum care asigură irigarea plăcii de aterom; aceste plexuri vasculare furnizează o mare suprafaţă de trecere a celulelor proinflamatorii spre placa de aterom; - la nivelul plăcii se observă şi microcalcificări rezultate prin moartea celulară; microcalcificările contribuie la pierderea elasticităţii vasculare.

DISFUNCŢIA ENDOTELIALĂ În general, disfuncţia endotelială este semnalizată de scăderea bioactivităţii oxidului nitric - dezechilibrarea balanţei între sinteza endotelială şi degradarea moleculei de oxid nitric. Endoteliul – păstrează tonusul vascular – eliberare de substanţe: cu rol vasodilatator (oxid nitric, bradikinina, prostaciclina) cu rol vasoconstrictor (endotelina, angiotensina II, tromboxan A2) Prostaciclina inhibă agregarea plachetară.

Bradikinina - stimulează eliberarea NO şi prostaciclină - stimulează eliberarea endotelială de activator tisular al plasminogenului (rol în fibrinoliză). Endotelina – cel mai puternic vasoconstrictor endogen. Angiotensina II - rol prooxidant, scade sinteza NO, stimulează producţia de endotelină, stimulează proliferarea celulelor musculare netede.

Oxidul nitric (NO): mediază vasodilataţia scade permebilitatea endotelială inhibă modificările oxidative ale LDL inhibă adeziunea endotelială şi infiltrarea subendotelială monocite, leucocite inhibă aderarea şi agregarea plachetară inhibă migrarea şi proliferarea celulelor vasculare musculare netede

NO se sintetizează în celulele endoteliale prin oxidarea L-Argininei sub acţiunea enzimei NO-sintetază-endotelială. Pentru sinteza NO este necesară prezenţa cofactorului TH4 (tetrahidrobiopterina). NO difuzează în celulele musculare netede, unde activează Guanilat-ciclaza, care determină defosforilarea GTP la GMPc - creşte GMPc intracelular - inducerea relaxării musculare vasculare (vasodilataţie).

eNOS este localizată în caveole (microdomenii la nivelul membranei plasmatice a celulelor endoteliale), legată de proteina Cav1 (caveolină), proteină ce inhibă activitatea enzimei NOS. Eliberarea calciului intracitoplasmatic şi formarea complexului Ca-calmodulină în celulele endoteliale are ca efect desfacerea legăturii Cav1- eNOS şi activarea enzimei. Sub acţiunea PKB (proteinkinazei B, Akt) are loc fosforilarea de tip serină a eNOS cu activarea enzimei.

Mecanisme de apariție a disfuncției endoteliale Scăderea biodisponibilităţii NO este una din cele mai precoce modificări ce caracterizează disfuncţia endotelială. Mecanisme de apariție a disfuncției endoteliale În anumite condiţii, NO sintetaza poate deveni proaterogenică, catalizând formarea de specii reactive de oxigen – DECUPLAREA NO sintetazei. NOS este formată din două domenii: Domeniul reductază care are rolul de a genera electroni prin dehidrogenarea NADPH Domeniul oxidază care preia electronii şi catalizează oxidarea L-argininei.

Prin decuplarea NOS electronii din domeniul reductază sunt dirijaţi spre oxigenul molecular şi nu spre L-arginină, rezultând anionul superoxid - specie reactivă de oxigen. Fosforilarea NOS la nivelul treoninei 495 determină decuplarea enzimei. Fluxul laminar (fiziologic, cu o forţă de forfecare redusă), valori normale insulina, HDL – fosforilare NOS la serina 1177 – fosforilare fiziologică. Pierderea fluxului laminar , formarea de citokină IL8 la nivelul leziunii aterosclerotice, scăderea HDL - decuplează NO-sintetaza endotelială.

Chiar dacă activitatea enzimei NOS este normală şi se produce NO, sub acţiunea speciilor reactive de oxigen rezultate ca urmare a stressului oxidativ, NO este oxidat şi transformat în peroxinitrit - specie reactivă de oxigen puternic citotoxică. Peroxinitritul determină modificarea activităţii eNOS prin oxidarea TH4 (tetrahidrobiopterina). Peroxinitritul este un mediator important al oxidării LDL

Modificări ale activităţii enzimei NOS ADMA (dimetilarginina asimetrică) - amionacid rezultat din proteoliza reziduurilor metilate de arginină - este un puternic inhibitor endogen al NOS. Protein-arginin-metil-transferaza-1 este enzima ce controlează metilarea reziduurilor de arginină din proteine. LDL oxidat stimulează Protein-arginin-metil- transferaza-1. Fiziologic, 90% din ADMA este metabolizat sub acţiunea enzimei DDAH (dimetil-arginin-dimetil-aminohidrolaza). Peroxinitritul inhibă DDAH şi determină acumularea de ADMA.

ATEROGENEZA – Evoluția plăcii de aterom Atherosclerosis timeline Content points: • The pathological effects of atherosclerosis occur over decades. A subtle injury to the endothelium initiates the atherosclerotic process.3 Injury of the vascular wall and endothelium underlie many stages in atherosclerosis progression from onset through formation of advanced lesions and clinical events.4 • Foam cells infiltrate the vessel and progress to formation of a fatty streak. Small pools of extracellular lipid form within the smooth muscle cell layers, disrupting the intimal lining of the vessel. The formation of atheroma and fibrous plaque, a pearly white area within the artery, disturbs the arterial wall. • The atheroma, or plaque, is composed of lipid, cell debris, smooth muscle cells and collagen (or calcium, in older persons). This type of advanced lesion can be found beginning in the fourth decade of life. Once the plaque becomes fibrous, the danger of rupture increases. • The clinically important complication of atheroma usually involves thrombosis. Most coronary thromboses result from rupture of the protective fibrous cap, which permits contact between the blood and the highly thrombogenic material in the lipid core of the lesion. • Stenoses seldom cause acute MI. Indeed, sizable atheromas may remain silent for decades or produce stable angina due to increased demand.

Evoluţia plăcii de aterom Placa de aterom evoluează lent, determinând modificarea peretelui vascular şi a elasticităţii vasculare. Datorită creşterii plăcii de aterom, structurile musculare ale peretelui vascular (media) adiacente plăcii se dilată (fenomen de remodelare), ca adaptare la îngustarea lumenului vascular. În timp, această dilatare duce la apariţia de anevrisme - peretele vascular este friabil, lipsit de elasticitate » hemoragii prin ruptura anevrismului arterial. În timp, remodelarea prin dilatarea mediei nu mai reuşeşte să compenseze creşterea plăcii de aterom  îngustarea lumenului vascular.

Evoluţia plăcii de aterom Prin modificarea lumenului vascular, fluxul sanguin prin vas nu mai este laminar. În condiţii normale, fluxul sanguin laminar: inhibă expresia moleculelor de adeziune la nivelul celulelor endoteliale induce activitatea NO- sintetazei constitutive inhibă apoptoza celulelor. Pierderea acestei caracteristici a fluxului sanguin (curgerea laminară) contribuie la inducerea disfunctiei endoteliale si întretinerea procesului de aterogeneza

Evoluţia plăcii de aterom La nivelul plexului vascular al plăcii de aterom pot apărea leziuni, cu microhemoragii  activarea hemostazei. Trombocitele implicate în acest proces prezintă receptori pentru LDL oxidat. Prin contactul cu LDL oxidat, trombocitele se activează şi secretă factori de creştere, citokine proinflamatorii, trombină. Tombina induce proliferarea celulelor musculare. În aceste condiţii, se întreţin procesul inflamator şi procesul de sinteză a matricei extracelulare, cu evoluţia plăcii de aterom.

Evoluţia plăcii de aterom În cursul evoluţiei aterosclerozei, se poate produce ruptura capsulei fibroase care înconjoară miezul lipidic, rezultatul fiind declanşarea procesului de tromboză. Macrofagele activate eliberează metaloproteinaze ce acţionează asupra matricei extracelulare  ruperea capsulei fibroase a plăcii de aterom. Factorii de coagulare sanguini iau contact cu factorul tisular (tromboplastina tisulară, proteină procoagulantă) exprimat de celulele “spumoase” şi macrofage  coagularea pe calea extrinsecă.

Evoluţia plăcii de aterom Un alt mecanism care duce la declanşarea procesului de tromboză este erodarea plăcii de aterom, proces datorat apoptozei celulelor endoteliale. Prin apoptoza celulelor endoteliale se eliberează în circulaţie şi la suprafaţa plăcii de aterom fosfatidil-serină (substanţă puternic stimulatoare a factorului tisular), cu declanşarea coagulării pe calea extrinsecă. Tromboza poate produce stenoză vasculară. O stenoză importantă sau completă a unei arterei are drept consecinţă infarctizarea.

Evoluţia plăcii de aterom Procesul de fibrinoliză post – tromboză determină apariția unui răspuns fibroproliferativ cu îngroșare a capsulei fibroase a plăcii de aterom. Astfel, o placă de aterom activă – vulnerabilă – se poate transforma într-o placă stabilă, dar stenozantă. Exp. Placă de aterom ce genera doar angină instabilă (nu infarctizare) prin procese de microtromboze – se transformă în placă stabilă (cu risc redus de tromboză și infarctizare, datorită grosimii capsulei fibroase) dar ocluzivă – clinic angină stabilă. De obicei, evenimentele acute apar pe plăci de aterom active, capsulă fibroasă fină, care nu produc modificări importante ale lumenului vascular, anterior infarctizării.