Vermehrte Apoptose und Nekrose in koronaren Plaques bei instabiler Angina

Zusammenfassung

Arteriosklerotische Plaques bei akutem Koronarsyndrom zeigen vermehrt Entzündungszellen und eine geringere Dichte an glatten Muskelzellen. Die zugrundeliegenden pathogenetischen Prozesse sind unklar; postuliert wird vermehrter programmierter Zelltod (Apoptose). Koronare Atherektomieproben von 26 Patienten mit instabiler Angina (Gruppe 1) und von 24 Patienten mit stabiler Angina (Gruppe 2) wurden immunhistochemisch (TUNEL-Test zum Nachweis fragmentierter DNA) sowie elektronenmikroskopisch untersucht. Ziele dieser Studie waren die Evaluierung möglicher Gruppenunterschiede in der zellulären Zusammensetzung der Plaques, Nachweis und Quantifizierung von Zelltod-Ereignissen sowie die Abgrenzung von Apoptose und Nekrose.

Gruppe-1-Läsionen enthielten bei vergleichbarer Zelldichte mehr Makrophagen und Lymphozyten sowie signifikant (p = 0,01) weniger glatte Muskelzellen als Gruppe-2-Läsionen. Alle Plaques zeigten Signale für fragmentierte DNA. Dabei wurden TUNEL-positive Zellen signifikant häufiger in Läsionen mit instabiler Angina beobachtet (p = 0,04). Ultrastrukturell waren verschiedene Merkmale von programmiertem Zelltod nachweisbar, wie Kernveränderungen, Kondensation bei Adhäsionsverlust der Zelle und Apoptosekörper. Gruppe-1-Läsionen enthielten signifikant mehr apoptotische glatte Museklzellen und apoptotische Makrophagen als Gruppe-2-Läsionen (28% vs. 16%; p = 0,02). Ebenso waren zelluläre Nekrosen bei instabiler Angina vermehrt nachweisbar (18% vs. 8%; p = 0,02). Die Inzidenz zellulärer Nekrosen korrelierte positiv mit der Dichte an Makrophagen in Gruppe-1-Läsionen (r = 0,44; p = 0,02), nicht dagegen in Gruppe-2-Läsionen. Andererseits war der Nachweis zellulärer Apoptosen in beiden Plaquegruppen unabhängig von der Makrophagendichte, dies auch bei erhöhter Apoptose in Plaques mit instabiler Angina.

Unsere Befunde an koronaren Atherektomieproben zeigen bei instabiler Angina erhöhte Werte für Makrophagengehalt und Dichte apoptotischer sowie nekrotischer Plaquezellen, während der Gehalt an intakten glatten Muskelzellen vermindert ist. Gesteigerte und dabei Makrophagen-unabhängige Apoptose legt die Präsenz eines bzw. mehrerer pro-apoptotischer Intimafaktoren nahe. Implikationen unserer Befunde zielen auf die Identifizierung dieses (dieser) pro-apoptotischen Faktors(-en) und die Modulation endogener Apoptoseaktivität ab, mit dem Ziel einer Anhebung der regionalen glattmuskulären Zelldichte.

Summary

In acute coronary syndromes, arteriosclerotic plaques are characterized by inflammation and decreased smooth muscle cell density. The underlying pathogenic processes remain unclear. Among others, increased programmed cell death (apoptosis) is postulated. Coronary atherectomy specimens from 26 patients with unstable angina (group 1) and from 24 patients with stable angina (group 2) were examined, using immunohistochemistry (TUNEL test to detect fragmented DNA) and transmission electron microscopy. The objectives of the present study were to evaluate plaque group differences in the cellular composition, to detect and quantify cell death, and to diferentiate between apoptosis and necrosis.

Group 1 lesions contained more macrophages and lymphocytes as well as significantly (p = 0.01) less smooth muscle cells compared with group 2 lesions, whereas both revealed a comparable cell density. All plaques showed signals for fragmented DNA. TUNEL-positive cells were seen more frequently in lesions with unstable angina (p = 0.04). Ultrastructural analysis revealed signs of programmed cell death, such as nuclear alterations, cellular condensation due to lost adhesion, and apoptotic bodies. Importantly, group 1 lesions comprises significantly more apoptotic SMCs and apoptotic macrophages compared with group 2 lesions (28% vs. 16%; p = 0.02). Also, cellular necroses were found to be increased in lesions with unstable angina (18% vs. 8%; p = 0.02). The density of macrophages showed a positive correlation to the incidence of cellular necroses in group 1 lesions (r = 0.44; p = 0.02), but not in group 2 lesions. In both plaque groups, this determinant was independent from cellular apoptoses, also at high levels as found with unstable angina.

The present study on coronary atherectomy specimens with unstable angina reveals intimal macrophage infiltration and the density of apoptotic as well as necrotic intimal cells to be increased, whereas the content on intact SMCs was reduced. Increased, macrophage-independent apoptosis strongly points to the presence of one or several pro-apoptotic intimal factor(s) predisposing to plaque rupture. Implications of our findings may be directed to identify this (these) factor(s) and to modulate endogenous apoptotic activity with the ultimate goal to raise regional smooth muscle cell density.