MORFOLOGIA DEI DIVERSI STADI DELL' ATEROMA

1. Stria lipidica Placca fibrosa Lesione complicata MORFOLOGIA DEI DIVERSI STADI DELL' ATEROMA

2. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA stria lipidica endotelio (integro) cellule schiumose macrofagi cellule miointimali (poche) lipidi extracellulari, (pochi)

3. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA strie lipidiche: • Compaiono nell'aorta di tutti i bambini dopo il primo anno d'età, senza differenze di sesso, razza o abitudini di vita, possono coprire fino al 10% dell'intera superficie dell'aorta. • Macroscopicamente appaiono come piatte macchie giallastre di circa 1 mm di diametro, crescendo poi a formare delle "strie" lunghe fino ad 1 cm, ma senza mai protrudere nel lume per più di 1 mm. • All'istologia risultano costituite da cellule muscolari lisce allungate e da macrofagi rotondeggianti entrambi contenenti numerosi vacuoli di grasso. • I lipidi extracellulari, così come i PGAG e il collagene sono scarsamente rappresentati.

4. strie lipidiche placca fibrosa lesione complicata MORFOLOGIA DELL' ATEROMA

5. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA placca fibrosa endotelio (integro) capsula fibrosa (fibre collagene, PGAG) cellule miointimali cellule schiumose (macrofagi) "core" lipidico neovascolarizzazione

6. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA placca fibrosa: • Macroscopicamente appaiono come placche bianche o giallastre di 0.3-1.5 cm di diametro, che protrudono decisamente nel lume del vaso. • Frequentemente più placche convergono a dare masse di dimensioni ancora maggiori. • In sezione bioptica si osserva la superficie luminale dura e bianca (capsula fibrosa) e la parte sottostante molle e giallastra. Il centro delle placche più grandi contiene materia gialla granulosa. • All'istologia risultano costituite da: cellule endoteliali, che coprono interamente la placca; cellule muscolari lisce e macrofagi infarciti di lipidi (cellule schiumose) • Sono inoltre presenti grandi quantità di tessuto connettivo, PGAG, fibre elastiche, lipidi extracellulari. • Alla periferia della lesione si osserva neovascolarizzazione della placca da parte di piccoli vasi sanguigni.

7. strie lipidiche placca fibrosa lesione complicata MORFOLOGIA DELL' ATEROMA

8. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA lesione complicata ulcerazione dell'endotelio occlusione del vaso trombosi calcificazioni sfiancamento dell'arteria ed emoraggia

9. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA lesione complicata: • La placca ateromatosa può andare incontro a una serie di modificazioni che risultano nella cosiddetta lesione complicata: • Si osserva la calcificazione: deposizione di cristalli di calcio a livello della capsula fibrosa. • Può avvenire l'ulcerazione della superficie luminale della placca, che determina l'entrata in circolo dei detriti cellulari del "core lipidico", producendo microemboli. • Fessurazioni od ulcerazioni della superficie della placca determinano trombosi. I trombi possono essere incorporati nella placca, occludendo il vaso in situ, oppure possono essere trasportati in circolo, andando ad occludere vasi distanti . • Si possono verificare emorragie per rottura del vaso interessato dall'ateroma o dei microvasi che irrorano la placca.

10. strie lipidiche placca fibrosa lesione complicata MORFOLOGIA DELL' ATEROMA

11. MORFOLOGIA DELL' ATEROMA Trombosi in se-guito ad ulcera-zione della lesio-ne complicata Aorta normale Occlusione parziale da placca fibrosa

12. MORFOLOGIA DELLA LESIONE COMPLICATA Ulcerazione dell’endotelio ateroma calcificazioni Core lipidico Cellule dell’ateroma Cristalli di colesterolo tunica media tunica avventizzia

13. PATOGENESI DELL'AS: TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE • Secondo questa teoria, la patogenesi dell'AS prende inizio da un piccolo danno endoteliale che compromette le normali funzioni delle cellule endoteliali innescando una serie di fenomeni cellulari e molecolari che, amplificandosi nel corso degli anni, alterano la struttura (e quindi la funzione) dell'endotelio fino a dare segni clinici evidenti. • Il "danno" endoteliale non è necessariamente di tipo anatomico, ma, dipendentemente dall'agente eziologico preso in considerazione, può consistere anche solo in un'alterata funzionalità endoteliale (vedi oltre). cellule endoteliali matrice extracellulare lamina elastica interna cellule muscolari lisce

14. Elaborazione di molecole anti-trombotiche e anticoagulanti: prostacicline, trombomodulina, attivatori del plasmino-geno (PA), molecole simili all'eparina. • Elaborazione di molecole protrombotiche: Fattore di Von Willebrand fattore tissutale, inibitori dei PA PATOGENESI DELL'AS: TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE proprietà e funzioni delle cellule endoteliali: • Regolazione della crescita cellulare: • stimolatori:inibitori: • PDGF, CSFs, FGFs eparina, TGF L’endotelio può quindi dare effetti completamente opposti dipendentemente dalle richieste funzionali fisiologiche e/o patologiche alle quali viene sottoposto

15. PATOGENESI DELL'AS: TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE proprietà e funzioni delle cellule endoteliali: • Modulazione del flusso sanguigno e della reattività vascolare: prostacicline, ossido d'azoto (vasodilatatore), endotelina (vasocostrittore), istamina. • Regolazione dell'infiammazione e dell'immunità: Interleuchine, molecole d'adesione. • produzione/degradazione componenti della matrice extracellulare: • Barriera di permeabilità selettiva

16. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE Lo stimolo lesivo sull'endotelio che inizia lo sviluppo dell'ateroma può indifferentemente essere: danno anatomico con desquamazione dell'intima. alterazioni funzionali dell' endotelio a) permeabilità endoteliale incrementata b) adesione leucocitaria aumentata c) proliferazione dell'endotelio. Ciò può essere dovuto a: • deposizione massiva di immuno-complessi (nelle malattie autoimmuni) Ciò può essere dovuto a: • ipercolesterolemia • componenti del fumo di sigaretta diffusibili nel plasma • componenti del fumo di • sigaretta diffusibili nel plasma • ipertensione ( stress meccanico) • squilibri nell'attività delle citochine

17. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE Lo stimolo lesivo sull'endotelio, soprattutto nel caso esso sia anatomicamente evidente, determina l'innesco del fenomeno della coagulazione: • Esposizione di fattori trombogenici sottointimale ai costituenti plasmatici, con conseguente innesco della trombosi • Adesione ed aggregazione piastrinica • Attivazione delle piastrine con produzione di: a) fattori chemiotattici (che determinano il richiamo di monociti circolanti e di cellule muscolari lisce dalla media) b) fattori di crescita e altre citochine che determinano la proliferazione ed eventualmente differenziazione delle cellule arrivate nell’ateroma c) malonaldeide e altre sostanze che modifica le LDL circolanti rendendole riconoscibili alle cellule scavenger, (macrofagi) che le fagocitano, accumulandole al loro interno e trasformandosi in foam cells

18. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE Sempre nel caso di un danno anatomicamente evidente, sia la lesione propriamente detta, sia gli eventi innescati dall'attivazione delle piastrine determinano: • Maggiore infiltrazione sottointimale delle LDL circolanti • Le LDL infiltrate si complessano con i componenti della matrice sottoendoteliale modificandosi e divenendo così riconoscibili dai • leucociti • Attivazione dell'endotelio da parte dello stimolo lesivo, con produzione fattori di crescita, chemiotattici, e di differenziamento • Adesione dei monociti e loro migrazione al sottoendotelio dove si attivano a macrofagi fagocitanti e producenti fattori di crescita, chemiotattici, e di differenziazione • Migrazione di cellule muscolari lisce dalla media all'intima. Differenziazione delle cellule muscolari lisce in cellule miointimali

19. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE L'attivazione piastrinica e la conseguente migrazione dei macro-fagi e delle cellule muscolari lisce determina l'iniziale accumulo di cellule in quella che poi evolverà nella placca fibrosa. Pur non smettendo il richiamo/arrivo di cellule dall'esterno, a questo punto prendono inizio una serie di importanti fenomeni in situ: • Le cellule miointimali proliferano. Anche questo fenomeno è dovuto alla stimolazione indotta dai fattori rilasciati dalle piastrine, dalle cellule endoteliali e dai macrofagi attivati. • Le stesse cellule cominciano un'attiva deposizione dei componenti extracellulari dell'atreroma: collagene, PGAG, elastina. • Le cellule miointimali, dotate di recettore per le LDL; iniziano un'intensa pinocitosi ed accumulo intracellulare di colesterolo, trasformandosi in cellule schiumose (foam cells)

20. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE Inizia a questo punto una fase di amplificazione dei fenomeni des-critti precedentemente, che portano alla maturazione della placca ateromatosa ed alla sua trasformazione in lesione complicata • I macrofagi, stimolati dall'elevata concentrazione di colesterolo e di altri lipidi modificati iniziano la loro funzione di cellule scavenger, fagocitando attivamente LDL,accumulandole al loro interno e trasformandosi quindi in cellule schiumose (foam cells). • I macrofagi in particolare, ma anche le cellule miointimali, endoteliali e piastrine elaborano e secernono fattori che inducono adesione dei leucociti all'endotelio e fattori chemiotattici che agiscono coordinatamente richiamando altri leucociti nell'ateroma. • I leucociti producono metaboliti tossici dell' O2, che perossidano i lipidi delle LDL

21. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE I lipidi modificati (perossidati, legati alla malonaldeide) determinano diversi effetti: • Sono chemiotattici per monociti circolanti, ma esercitano inibi-zione del movimento dei macrofagi attivati, favorendo quindi il richiamo e l'immobilizzazione di queste cellule nell'ateroma. • Come già asserito, i lipidi modificati sono captabili dalle cellule scavenger, aumentando così ulteriormente la formazione di foam cells. • Liberati dalle LDL possono o danneggiare direttamente l'endotelio o "attivarlo" • Sono tossici per le cellule miointimali, determinandone la morte (necrosi osservabile al centro della placca fibrosa)

22. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE In conclusione, dipendentemente da quale sia l'agente eziologico, la formazione dell'ateroma conosce una patogenesi diversa, ma che con il progredire e l'amplificarsi del fenomeno tende ad uniformarsi richiamando nel sito le stesse cellule e dando origine agli stessi fenomeni danno anatomico piastrine alterazioni funzionali dell'endotelio: macrofagi LDL > VPB

23. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE danno anatomico: fenomeni innescati dalle piastrine • sull'endotelio: • aumenta vasopermeabilità • aumenta adesività • induce produzione di fattori • chemiotattici per leucociti • sui macrofagi: • chemiotassi • aumenta adesività • induce produzione di fattori chemiotattici • per leucociti • induce produzione di metaboliti tossici • dell'O2 • sulle LDL: modificazione • sulle cellule muscolari lisce: richiamo 3 LDL 2 4 1 macrofagi

24. TEORIA DEL DANNO ENDOTELIALE attivazione dell'endotelio: fenomeni innescati • produzione di metaboliti tossici dell'O2 da parte dei macrofagi. • LDL:aumentata "insudazione". Ciò determina la loro modificazione con i componenti sottoendoteliali. • macrofagi: • richiamo • aumenta diapedesi Il loro accumulo determina inoltre la formazione di cristalli di colesterolo che possono ledere l'endotelio Danneggiano l'endotelio e causano necrosi delle foam cells. Tale fenomeno potrebbe rendersi responsabile del dan- no endoteliale Inoltre i derivati dell'O2 ossidano le LDL rendendole riconoscibili dalle cellule scavenger 1 LDL 2 MACROFAGI 5 4 3 • captazione delle LDL da parte di macrofagi e cellule miointimali: formazione di foam cells • cellule muscolari lisce: richiamo dalla media verso l'intima

25. IL FENOMENO DELLA RIDONDANZA BIOCHIMICA NELL'AS • richiamo macrofagi: • a) citochine prodotte dalle piastrine • b) LDL modificate dalle piastrine • c) citochine prodotte da endotelio attivato • d) citochine/chemochine prodotte da • macrofagi in situ • e) LDL ossidate da macrofagi in situ • attivazione endotelio: • a) danno endoteliale diretto • b) citochine prodotte da piastrine • c) LDL (nell'ipercolesterolemia) • d) LDL modificate da piastrine • e) LDL ossidate da macrofagi in situ • f) citochine infiammatorie prodotte • in risposta a infiammazione/ • necrosi in situ • richiamo cellule muscolari lisce/differenziazione in cellule miointimali: • a) sostanze irritanti/dannose • b) citochine prodotte da piastrine • c) citochine prodotte dall'endotelio attivato • d) LDL modificate da piastrine • e) LDL ossidate da macrofagi in situ • f) citochine infiammatorie prodotte in risposta a infiammazione/necrosi in situ • modificazione LDL: • a) malonaldeide ed altre sostanze prodotte dalle piastrine • b) complessazione con componenti sottointimali (collagene, PGAG) • c) ossidazione con derivati tossici dell'O2 prodotti dai macrofagi

26. EFFETTI DEL FUMO DI SIGARETTA NELLA PATOGENESI DELL'ATEROMA idro-carburi policiclici vengono metabo- lizzati dalle CE a composti tossici radicali liberi induce sui  l'espres-sione di CD18 induce su CE l'es-pressione di ICAM-1 ELAM-1 VCAM-1 induce in CML la di proteasi induce in CML la produzio-ne di bFGF stress ossidativo maggiore adesione macrofagi/endotelio necrosi ateroma danno endoteliale diretto prolifera- zione CML extravasazione  angiogenesi

27. LDL OSSIDATE ED ATEROSCLEROSI • Sono chemiotattiche per linfociti e monociti. • Inducono l'espressione di molecole d'adesione per linfociti e monociti sull'endotelio, favorendo così la diapedesi leucocitaria e l'accumulo di cellule sottoendoteliale • Bloccano il ritorno dei monociti nel circolo sanguigno una volta che questi sono arrivati nell'ateroma • Agendo su diversi tipi cellulari inducono l'espressione ed il rilascio di chemochine quali MCP-1 • Agendo su diversi tipi cellulari inducono l'espressione ed il rilascio di citochine quali il M-CSF ed IL-1 • Sono immunogeniche, stimolano i linfociti B e Th a dare una risposta immunitaria (produzione di anticorpi specifici rilevabili) • Bloccano la risposta vascolare all'acetilcolina e all'NO • Stimolano il rilascio di tissue factor

28. EVIDENZE CHE SUGGERISCONO UN RUOLO DELLE LDL OSSIDATE ED AS • epidemiologia: Dimostrata una relazione inversa tra consumo con la dieta e/o livelli plasmatici di antiossidanti (vitamina E e -carotene) e l'infatro miocardico • immunoistochimica: Presenza di epitopi caratteristici delle LDL ossidate nelle lesioni aterosclerotiche di topo, coniglio, primati ed uomo • immunologia: Si sono dimostrati anticorpi anti-LDL ossidate nel siero di animali e in quello di uomini. In alcuni casi il titolo anticorpale correla con la presenza di lesioni aterosclerotiche • terapia sperimentale: Nove studi separati effettuati su conigli e primati hanno dimostrato che antiossidanti lipofili sono in grado di inibire (dal 30 al 70%) la formazione di placche aterosclerotiche

29. CITOCHINE E FATTORI DI CRESCITA NELL'ATEROSCLEROSI IL-1 PGI2 PDGF bFGF TNF MCP-1 NO (monossido d'azoto) M-CSF/GM-CSF macrofagi piastrine IL-1 PGE PDGF bFGF TNF TGF PDGF TGF EGF TGF cellule endoteliali IL-1 VEGF bFGF TNF TGF cellule muscolari lisce (miointimali)

30. CITOCHINE E FATTORI DI CRESCITA NELL'AS M-CSF (Macrophage colony stimulating factor) a) Chemotattico e b) mitogeno per monociti/macrofagi PDGF (plateled derived growth factor) a) Chemotattico e b) mitogeno per cellule muscolari lisce (CML) e per cellule endoteliali (CE) c) induce CE a produrre altre citochine IL-1 (Interleukin-1) a) attività procoagulante b) induce adesione leucocitaria a CE c) mitogeno per CML d) induce CE a produrre altre citochine bFGF (basic fibroblast growth factor) a) Chemotattico eb) mitogeno per CML c) induce produzione di proteasi da parte di diverse cellule d) induce CE a produrre altre citochine e) fattore angiogenetico

31. CITOCHINE E FATTORI DI CRESCITA NELL'AS TGF(transforming growth factor) a) inibisce crescita di CE e CML b) induce sintesi e deposizione di collagene da parte di fibroblasti e CML c) induce CE a produrre altre citochine PGE, PGI2 (Prostaglandine) a) vasodilatatori b) vaso-permeabilizzanti TNF (Tumor necrosis factor ) a) attività procoagulante b) induce adesione leucocitaria a CE c) mitogeno per CML d) induce CE a produrre altre citochine e) angiogenetico MCP-1 (Monocyte chemotactic protein-1) a) Chemotattico per 