A role for archaeal organisms in development of atherosclerotic vulnerable plaques and myxoid matrices

PURPOSE: Vulnerable plaques are characterized by a myxoid matrix, necrotic lipidic core, reactive oxygen species, and high levels of microorganisms. Aerobic microbes such as Chlamydophila pneumoniae and Mycoplasma pneumoniae usually do not survive in oxidative stress media. Archaea are anaerobic microbes with powerful anti-oxidative enzymes that allow detoxification of free radicals whose presence might favor the survival of aerobic microorganisms. We searched for archaeal organisms in vulnerable plaques, and possible associations with myxoid matrix, chlamydia, and mycoplasma bodies. METHODS: Twenty-nine tissue samples from 13 coronary artherectomies from large excentric ostial or bifurcational lesions were studied using optical and electron microscopy. Infectious agents compatible with archaea, chlamydia, and mycoplasma were semiquantified using electron micrographs and correlated with the amounts of fibromuscular tissue, myxoid matrix, and foam cells, as determined from semi-thin sections. Six of the cases were also submitted to polymerase chain reaction with archaeal primers. RESULTS: All 13 specimens showed archaeal-compatible structures and chlamydial and mycoplasmal bodies in at least 1 sample. There was a positive correlation between extent of the of myxoid matrix and archaeal bodies (r = 0.44, P = 0.02); between archaeal and mycoplasmal bodies (r = 0.41, P = 0.03), and between chlamydial bodies and foam cells (r = 0.42; P = 0.03). The PCR test was positive for archaeal DNA in 4 of the 6 fragments. DISCUSSION: DNA and forms suggestive of archaea are present in vulnerable plaques and may have a fundamental role in the proliferation of mycoplasma and chlamydia. This seems to be the first description of apparently pathogenic archaea in human internal organ lesions.

PROPOSTA: Placas vulneráveis são caracterizadas por matriz mixomatosa, centro lipídico necrótico, espécies reativas de oxigênio e alto níveis de microorganismos. Micróbios aeróbicos como Chlamydophila pneumoniae e Mycoplasma pneumoniae usualmente não sobrevivem em meio de estresse oxidativo. Arquéias são microorganismos anaeróbicos com poderosas enzimas anti-oxidantes que permitem detoxificação de radicais livres e a presença delas poderia favorecer a sobrevivência de micróbios aeróbicos. Pesquisamos por elementos de arquéia em placas vulneráveis e sua possível associação com degeneração mixomatosa da matriz e aumento do número de clamídias e micoplasmas. MÉTODOS: Vinte e nove amostras de 13 produtos de aterotomia de lesões grandes e excêntricas de óstio ou bifurcação de coronárias foram estudadas pela microscopia óptica e eletrônica. Agentes compatíveis com arquéia, clamídia e micoplasma foram semiquantificados pela microscopia eletrônica e correlacionados com quantidade de tecido fibromuscular, matriz mixomatosa e células xantomatosas. Seis casos foram também submetidos à reação em cadeia da polimerase com oligonucleotídeos de arquéia. RESULTADOS: Os 13 casos foram positivos para estruturas sugestivas de arquéia, micoplasma ou clamídia, em pelo menos uma amostra. Houve correlação positiva entre intensidade de matriz mixomatosa versus arquéia (r=0.44, p=0.02); arquéia versus micoplasma (r=0.41, p=0.03) e clamídia versus células xantomatosas r=0,42; 0.03). PCR foi positiva para DNA de arqueia em 4 dos 6 fragmentos. DISCUSSÃO: DNA e formas compatíveis com arquéia estão presentes em placas vulneráveis e podem ter papel fundamental na proliferação de micoplasma e clamídia. Este parece ser o primeiro relato de arquéia aparentemente patogênica em lesões de órgãos internos humanos.

Aislamiento y caracterización de macrófagos- células espusas a partir de aorta de un modelo de ateroesclerosis en conejo hipercolesterolémico / Isolation and characterization of macrophages-foam cells from aorta of hypercholesterolemic rabbit

Actualmente existe suficiente evidencia que sustenta que la ateroesclerosis es una patología en la cual están involucrados no sólo procesos de desequilibrio y aumento de lípidos, sino también procesos inflamatorios mediados por macrófagos-células espumosas. Estos hallazgos han sido encontrados en estudios llevados a cabo con animales de experimentación. Con el propósito de racionalizar la utilización de animales y de proponer un modelo biológico alterno en el que se puedan estudiar los mecanismos de patogenicidad que involucren tipos celulares relacionados con la ateroesclerosis, en el presente trabajo se estandarizó una técnica de aislamiento y cultivo de macrófagos-células espumosas, así como, los procedimientos para caracterizar los cultivos establecidos mediante la detección de esterasas no específicas. Para el análisis de la expresión de estas enzimas, se utilizó una técnica histoquímica y electroforesis en gel de poliacrilamida en condiciones no denaturantes. En la literatura revisada, este último método no ha sido empleado para evidenciar expresión de esterasas no específicas en leucocitos. El modelo biológico aportado por este trabajo puede ser usado para estudiar respuestas de los macrófagos activados y células espumosas relacionadas con la ateroesclerosis.

In vitro model of atherosclerosis using coculture of arterial wall cells and macrophage

In order to determine the precise mechanism of the interactions between different types of cells, which are common phenomena in tissues and organs, the importance of coculture techniques are becoming increasingly important. In the area of cardiology, artificial arteries have been developed, based on the understanding of physiological communication of the arterial smooth muscle cells (SMC), endothelial cells (EC), and the extracellular matrix (ECM). In the study of atherosclerosis, the modification of low-density lipoprotein (LDL), which result in the recruitment and accumulation of white blood cells, especially, monocytes/macrophages, and foam cell formation, are hypothesized. Although there are well known animal models, an in vitro model of atherogenesis with a precisely known atherogenesis mechanism has not yet been developed. In this paper, an arterial wall reconstruction model using rabbit primary cultivated aortic SMCs and ECs, was shown. In addition, human peripheral monocytes were used and the transmigration of monocytes was observed by scanning electron and laser confocal microscopy. Monocyte differentiation into macrophages was shown by immunohistochemistry and comprehensive gene expression analysis. With the modified form of LDL, the macrophages were observed to accumulate lipids with a foamy appearance and differentiate into the foam cells in the ECM between the ECs and SMCs in the area of our coculture model.