3.Mecanismos da aterogênese.
Aterosclerose é uma doença das artérias, constituída de processos degenerativos e regenerativos que inicialmente afetam a camada íntima e posteriormente a camada média nas bifurcações das grandes artérias. O tema aterosclerose reflete os dois principais componentes da lesão; que são, athero da palavra grega para papa, massa, correspondente a área central necrótica na base da placa aterosclerótica e sclerosis do grego duro, rígido, correspondente a capa fibrótica na borda luminal da placa. As lesões ateroscleróticas contêm três componentes principais: (1) colesterol na forma de ésteres; (2) células musculares lisas (SMC), macrófagos e outros tipos de células e (3) tecido conectivo composto por colágeno, elastina e glicosaminoglicanos (TEGOS et al, 2001).
A aterosclerose é uma doença inflamatória. Uma vez que a alta concentração plasmática de colesterol é o principal fator de risco para esta doença, o processo de aterogênese tem sido considerado por muitos como conseqüência do acúmulo de lipídeos na parede arterial; porém, é muito mais que isso. Apesar das mudanças no estilo de vida e o uso de novos recursos terapêuticos para diminuir as concentrações plasmáticas de colesterol, as doenças cardiovasculares continuam sendo a principal causa de morte nos Estados Unidos, Europa e grande parte da Ásia. Na realidade, as lesões da aterosclerose representam uma série de respostas celulares e moleculares altamente específicas que podem ser melhores descritas, em geral, como sendo uma doença inflamatória (ROSS, 1999).
As lesões ateroscleróticas podem estar presentes durante toda a vida da pessoa. Na realidade, o tipo mais precoce de lesão, chamada de estria gordurosa, que é comum em bebês e crianças novas, é uma lesão puramente inflamatória, consistindo somente de macrófagos derivados de monócitos e linfócitos T. Em pessoas com hipercolesterolemia, o influxo destas células é precedido pelo depósito extracelular de lipídeos amorfos e membranosos (ROSS, 1999).
As paredes das artérias são constituídas de três camadas ou túnicas (1) a íntima (a camada mais interna), (2) a média (camada intermediária) e (3) a adventícia (a camada mais externa) (figura 1). A espessura relativa de cada camada e o tipo específico de tecido que ela contém, depende se o vaso é uma artéria elástica, uma artéria muscular, ou uma arteríola. As artérias elásticas, a aorta por exemplo, recebem sangue diretamente do coração e consiste principalmente de elastina. Suas propriedades mantêm a pressão no sistema arterial durante a diástole. As artérias musculares distribuem o sangue para os diferentes tecidos do corpo (ex., músculos) e consiste principalmente de células musculares lisas (SMC). Elas são inervadas pelo sistema nervoso autônomo, que altera o diâmetro da artéria de acordo com o requerimento de sangue destes tecidos. Finalmente as arteríolas (que são as menores artérias próximas aos leitos capilares) são constituídas principalmente de SMC e também têm seu diâmetro controlado pelo sistema nervoso autônomo (TEGOS et al,2001).
FIGURA 1 - Estrutura de uma artéria de grande calibre normal. Esta artéria consiste de três camadas morfologicamente distintas. A íntima, a camada mais interna, é limitada por uma monocamada de células endoteliais em contato com a luz do vaso e pela lâmina elástica interna (fibras elásticas). A íntima normal é uma região muito delgada (tamanho exagerado nesta figura) e é constituída de matriz extracelular de tecido conectivo principalmente proteoglicanos e colágeno. A média, a camada intermediária, consiste de células musculares lisas (SMC). A adventícia, a camada mais externa, consiste de tecido conectivo com fibroblastos e SMCs (LUSIS, 2000).
A aterosclerose afeta primariamente as artérias elásticas (por exemplo, aorta, artérias carótidas e ilíacas) e as artérias musculares de grande e médio calibre (por exemplo, artérias coronárias e poplíteas, cuja estrutura é mostrada na figura1). A doença quase sempre começa na infância; entretanto, os sintomas habitualmente só se tornam evidentes na meia-idade ou mais tarde, quando as lesões arteriais desencadeiam lesão orgânica. Embora qualquer órgão ou tecido do corpo possa ser afetado, a doença aterosclerótica sintomática localiza-se mais freqüentemente nas artérias que suprem o coração, o cérebro, os rins, os membros inferiores e o intestino delgado. As principais conseqüências desta doença consistem em infarto do miocárdio (ataque cardíaco), infarto cerebral (acidente vascular cerebral) e aneurisma da aorta. Por conseguinte, os dados epidemiológicos da aterosclerose são expressos, em grande parte, em termos da incidência ou do número de mortes causadas por cardiopatia isquêmica. A aterosclerose também é responsável por outras conseqüências da redução aguda ou crônica da perfusão arterial, como gangrena das pernas, oclusão mesentérica, morte cardíaca súbita, cardiopatia isquêmica crônica e encefalopatia isquêmica (SCHOEN & COTRAN, 2000).
A opinião contemporânea da patogenia da aterosclerose conhecida como hipótese de resposta à lesão, considera a aterosclerose como uma resposta inflamatória crônica da parede arterial iniciada por algum tipo de lesão ao endotélio. Os seguintes eventos são fundamentais nesta hipótese (figura 2): 1) desenvolvimento de regiões focais de lesão endotelial crônica, geralmente sutil, com conseqüente disfunção endotelial, como aumento da permeabilidade endotelial e aumento da adesão dos leucócitos; 2) acúmulo de lipoproteínas na parede do vaso, principalmente lipoproteína de baixa densidade (LDL), bem como lipoproteínas de densidade muito baixa (VLDL), e modificação destas lipoproteínas por oxidação; 3) adesão dos monócitos circulante (e outros leucócitos) ao endotélio, seguida de migração destas células na íntima e sua transformação em macrófagos e células espumosas; 4) adesão de plaquetas a áreas focais de desnudação (quando presentes) ou a leucócitos aderentes; 5) liberação de fatores das plaquetas ativadas, macrófagos ou células vasculares, que induzem a migração das SMCs da média para a íntima; 6) proliferação das SMCs da íntima e elaboração de matriz extracelular, resultando em acúmulo de colágenos e de proteoglicanos; 7) aumento do acúmulo de lipídeos tanto no interior das células (macrófagos e células musculares lisas) quanto no meio extracelular (SCHOEN & COTRAN, 2000).
FIGURA 2 - Processos da hipótese de resposta à lesão. (Modificado de SCHOEN & COTRAN, 2000).
A aterosclerose é uma doença progressiva caracterizada pelo acúmulo de lipídeos e elementos fibrosos nas grandes artérias. As lesões precoces de aterosclerose consistem de macrófagos com acúmulos de colesterol, chamados de “células espumosas”. Nos humanos, lesões como as estrias gordurosas podem ser encontradas na aorta na primeira década de vida, nas artérias coronárias na segunda década e nas artérias cerebrais na terceira ou quarta década de vida. Devido às diferenças na dinâmica do fluxo sanguíneo, há locais predispostos para a formação das lesões nas artérias. As estrias gordurosas não são clinicamente significantes, mas elas são as precursoras de lesões mais avançadas caracterizadas pelo acúmulo de tecidos necróticos ricos em lipídeos e SMCs. As lesões avançadas têm geralmente uma capa fibrosa consistindo de SMCs e matriz extracelular que envolve o núcleo necrótico rico em lipídeos. Estas placas podem se tornar altamente complexa, com calcificação, ulceração na superfície luminal e hemorragias dos pequenos vasos (vasa vasorum), que crescem em direção à lesão, na camada média da parede arterial. Embora as lesões avançadas possam se tornar suficientemente grandes para bloquear o fluxo sanguíneo, a complicação clínica mais importante é a oclusão aguda devido à formação de trombos ou coágulos, resultando em infarto do miocárdio ou acidente vascular cerebral (AVC). Geralmente a trombose é associada à ruptura ou erosão da lesão (LUSIS, 2001).
STARY et al (1995), classificaram as lesões de acordo com os tipos histológicos, representadas na figura 3. Na classificação histológica, as lesões são designadas por números romanos, que indicam a seqüência normal da progressão da lesão. A lesão inicial (tipo I) contém lipoproteína aterogênica suficiente para promover um aumento dos macrófagos e formar células espumosas dispersas. Nos tipos de lesões subseqüentes, as mudanças ocorrem mais em locais das artérias com espessamento adaptativo da íntima. Lesões do tipo II consistem primariamente de células espumosas e células musculares carregadas de lipídeos e incluem lesões chamadas de estrias gordurosas. O tipo III é um estágio intermediário entre o tipo II e tipo IV (ateroma, uma lesão que potencialmente pode produzir sintomas). Além das células carregadas de lipídeos, as lesões do tipo III contêm gotículas destes lipídeos extracelulares dispersas e partículas que rompem a coerência de algumas SMCs da íntima. Este lipídeo extracelular é o precursor imediato do núcleo lipídico volumoso, confluente e com maior capacidade de rompimento, que caracteriza a lesão do tipo IV. Iniciando em torno da quarta década de vida, as lesões que usualmente têm um núcleo lipídico podem conter também camadas espessas de tecido conectivo fibroso (lesão do tipo V) e/ou fissura, hematoma e trombos (lesão do tipo VI). Algumas lesões do tipo V são calcificadas (tipo Vb), e algumas consistem principalmente de tecido conectivo fibroso e lipídeos acumulados ou cálcio (tipo Vc) (STARY et al, 1995).
FIGURA 3 - Tipos histológicos da placa de ateroma (STARY et al, 1995).
Na aterogênese, a disfunção endotelial que resulta da lesão, leva a respostas compensatórias que alteram as propriedades hemostáticas do endotélio. Assim, as diferentes formas de lesão aumentam a aderência do endotélio com relação a leucócitos e plaquetas, assim como sua permeabilidade. A lesão também induz o endotélio a ter propriedades pró-coagulantes ao invés de propriedades anticoagulantes e a formar citocinas, fatores de crescimento e moléculas vasoativas. Se a resposta inflamatória não neutraliza efetivamente ou remove o agente causador, ela pode continuar indefinidamente. Portanto, a resposta inflamatória estimula a proliferação de SMCs que se misturam com a área da inflamação para formar uma lesão intermediária. Se esta resposta continuar progressivamente, pode levar ao espessamento da parede arterial que é compensada por uma dilatação gradual, até um ponto que o lúmen permanece inalterado, um fenômeno chamado de “remodelação”. Quanto às células inflamatórias, granulócitos raramente estão presentes durante alguma fase da aterogênese, uma vez que a resposta é mediada por macrófagos derivados de monócitos e subtipos de linfócitos T específicos durante todas as fases da doença (ROSS, 1999).
A inflamação contínua resulta no aumento no número de macrófagos e linfócitos, que transmigram do sangue e se multiplicam nas lesões. A ativação destas células leva a liberação de enzimas hidrolíticas, citocinas, quimiocinas e fatores de crescimento, que podem induzir a mais danos e eventualmente resultam em necrose focal. Assim, estes ciclos de acúmulo de células mononucleares, migração e proliferação de SMCs, e formação de tecido fibroso levam a um grande aumento e reestruturação da lesão, que se torna envolvida por uma capa fibrosa que limita um núcleo de lipídeos e tecidos necróticos, caracterizando uma lesão avançada e complicada. Concomitante a isto a artéria não consegue mais compensar por dilatação, a lesão pode então penetrar em direção ao lúmen e alterar o fluxo sanguíneo (ROSS, 1999).
Locais específicos das artérias, como as ramificações, bifurcações e curvaturas, causam alterações características no fluxo de sangue, incluindo aumento da turbulência. Nestes locais, são produzidas moléculas específicas no endotélio que são responsáveis pela aderência, migração e acúmulo de monócitos e células T; de modo que estas moléculas de aderência se ligam aos receptores para glicoproteínas e integrinas presentes nos monócitos e células T, incluindo várias selectinas, moléculas de adesão intercelular (ICAM) e moléculas de aderência às células vasculares (VCAM). Moléculas associadas com a transmigração de leucócitos através do endotélio, assim como moléculas de adesão celular endotélio-plaqueta (PCAM), agem em conjunto com quimiotáticos produzidos pelo endotélio, SMC e monócitos, osteopontina (uma fosfoproteína ácida, ligadora de cálcio) e LDL modificada para atrair monócitos e células T para o interior da artéria (figura 4) (ROSS, 1999).
FIGURA 4 - Disfunção endotelial na aterosclerose. As primeiras mudanças no endotélio que precedem a formação de lesões ateroscleróticas. Estas mudanças incluem o aumento da permeabilidade endotelial para lipoproteínas e outros constituintes do plasma, que é mediado pelo óxido nítrico (NO), prostaciclinas, fatores de crescimento derivados das plaquetas, angiotensina II e endotelinas; moléculas que controlam a adesão de leucócitos, incluindo L-selectina, integrinas, e PCAM-1 e moléculas de aderência endoteliais, que incluem a E-selectina, P-selectina, ICAM-1 e VCAM-1. Migração de leucócitos para a parede arterial, que é mediada por OX-LDL, MCP-1, IL-8, fatores de crescimento derivados de plaquetas, fator estimulador de colônia de macrófago e osteopontina (ROSS, 1999).
A característica do fluxo sanguíneo, (turbulência ou perda de pressão), parece ser importante em determinar os locais que ocorrem as lesões. Mudanças no fluxo alteram a expressão de genes de moléculas de adesão celular (CAMs). As quimiocinas podem ser responsáveis pela quimiotaxia e acúmulo de macrófagos nas estrias gordurosas (figura 5). A ativação de monócitos e células T levam a regulação de receptores em suas superfícies, como as glicoproteínas semelhantes a mucina que ligam selectinas, integrinas que se ligam a moléculas de adesão da superfamília das imunoglobulinas e receptores que se ligam a moléculas quimiotáticas. Estas interações ligante-receptor além de ativarem as células mononucleares, induzem a proliferação celular e ajudam a definir e localizar a resposta inflamatória nos locais da lesão (ROSS, 1999).
FIGURA 5 - Formação de estrias gordurosas na aterosclerose. As estrias gordurosas consistem de monócitos e macrófagos carregados de lipídeos (células espumosas – foam-cell) juntos com linfócitos T que depois se unem a várias SMCs. Este processo envolve a migração de células musculares, que é estimulada por fatores de crescimento derivados do endotélio. As etapas envolvidas neste processo incluem a migração de SMC, que é estimulada por fator de crescimento derivado das plaquetas (PDGE), fator de crescimento de fibroblastos 2 (FGF-2) e fator transformador de crescimento (TGF-b). Ativação de células T, que é mediada por TNF-a, IL-3, fator estimulante de colônias de macrófagos e granulócitos (MG-CSF). Formação de células espumosas, que é mediada por OX-LDL, M-CSF, TNF-a, IL-1. Aderência e agregação plaquetária, que são estimuladas por integrinas, P-selectina, fibrina, TX-A2, fatores teciduais e fatores descritos na figura 4 como responsáveis pela aderência e migração de leucócitos (ROSS, 1999).
Os monócitos, os precursores dos macrófagos em todos os tecidos, estão presentes em todas as fases da aterogênese. Os macrófagos derivados de monócitos são células removedoras e apresentadoras de antígenos, elas secretam citocinas, quimiocinas, moléculas reguladoras de crescimento, metaloproteinases e outras enzimas hidrolíticas. A penetração contínua, a sobrevivência e a replicação de células mononucleares nas lesões dependem em parte, de fatores como M-CSF e MG-CSF para monócitos e IL-2 para linfócitos. A exposição continuada ao M-CSF permite que os macrófagos sobrevivam in vitro a possivelmente a sua multiplicação nas lesões. Ao contrário, as citocinas pró-inflamatórias, como o interferon-g (INF-g) , ativam os macrófagos e em certas circunstâncias induz a apoptose. Se isto ocorrer in vivo, os macrófagos podem estar envolvidos com as características do cerne necrótico de lesões avançadas e complicadas (figura 6) (ROSS, 1999).
A adesão plaquetária e trombose mural estão presentes no início da lesão aterosclerótica em animais e humanos. As plaquetas podem aderir ao endotélio lesado, ao colágeno exposto e aos macrófagos. As plaquetas, quando ativadas, liberam seus grânulos que contêm citocinas e fatores de crescimento que, juntos com a trombina, podem contribuir para a migração e proliferação de SMC e monócitos. A ativação das plaquetas leva à formação de ácido aracdônico livre, o qual poderá ser transformado em prostaglandinas como o TX-A2, um dos mais potentes vasoconstritores e agregantes plaquetários conhecido, ou em leucotrienos, que podem amplificar a resposta inflamatória (ROSS, 1999).
FIGURA 6 - Formação de lesões avançadas e complicadas de aterosclerose. Como as estrias gordurosas progridem para lesões intermediárias e avançadas, elas formam uma capa fibrosa, que leva a invasão do lúmen pela lesão. Isto representa um tipo de cicatrização ou resposta fibrosa a lesão. A capa fibrosa envolve uma mistura de leucócitos, lipídeos e restos celulares, que podem formar um núcleo necrótico. Estas lesões se expandem através da aderência de leucócitos causada pelos fatores já citados. Os principais fatores associados com o acúmulo de macrófagos incluem CSF-M, MCP-1 e OX-LDL. O núcleo necrótico resulta de apoptose e necrose, aumento das atividades proteolíticas e acúmulo de lipídeos. A capa fibrosa é resultado da atividade de PDGE, IL-1, TNF-a, osteopontina e diminuição da degradação de tecido conectivo (ROSS, 1999).
A ruptura da placa e a trombose são complicações importantes das lesões avançadas que levam a síndromes coronarianas instáveis ou infarto do miocárdio (figura 7). As plaquetas são importantes em manter a integridade vascular na ausência de lesão e na proteção contra hemorragias espontâneas. As plaquetas ativadas podem se acumular nas paredes das artérias e recrutar plaquetas adicionais para expandir o trombo. Um componente importante das plaquetas é a receptor de glicoproteína IIb/IIIa, que pertence à superfamília das integrinas de receptores CAMs e aparece na superfície das plaquetas durante a sua ativação e formação do trombo. Estes receptores desempenham uma função hemostática importante e seus antagonistas previnem a formação de trombos em pacientes que apresentaram um infarto do miocárdio (ROSS, 1999).
A resposta inflamatória crônica é freqüentemente associada com tipos específicos de lesão ou agentes indutores de granuloma. Na maioria dos pacientes o infarto do miocárdio ocorre devido à erosão ou espessamento irregular e ruptura da capa fibrosa, que geralmente ocorre na borda da lesão onde os macrófagos entram, se acumulam e são ativados e onde pode ocorrer apoptose. A degradação da capa fibrosa pode ser resultado da secreção de metaloproteinases como colagenases, elastases e estromelisinas (figura 7). Células T ativadas podem estimular a produção de metaloproteinases pelos macrófagos nas lesões; que promovem a instabilidade da placa e além disso provocam uma resposta imune. Estas mudanças também podem ser acompanhadas pela produção de fatores teciduais pró-coagulantes e outros fatores hemostáticos, que acaba aumentando a possibilidade de trombose (ROSS, 1999).
As lesões avançadas estáveis, geralmente têm uma capa fibrosa densa e uniforme. As lesões potencialmente perigosas são freqüentemente não oclusivas e assim dificultam o diagnóstico por angiografia, ainda que na autópsia do local de inflamação ativa é evidente o acúmulo de macrófagos nos locais de ruptura da placa. O acúmulo de macrófagos tem sido associado com o aumento das concentrações plasmáticas de fibrinogênio e proteína C reativa. A ruptura da placa e trombose pode ser responsável por cerca de 50 % dos casos de síndrome coronariana aguda e infarto do miocárdio (ROSS, 1999).
FIGURA 7 - Placas fibrosas instáveis na aterosclerose. A ruptura ou ulceração da capa fibrosa pode rapidamente levar a um quadro de trombose e geralmente ocorre nos locais de espessamento da capa fibrosa que envolve lesões avançadas. O espessamento desta capa é provavelmente devido ao influxo contínuo e ativação de macrófagos que liberam metaloproteinases e outras enzimas proteolíticas nestes locais. Estas enzimas podem causar a degradação da matriz, que pode levar a hemorragia do vasa vasorum no lúmen arterial e então resultar em formação de trombos e oclusão da artéria (ROSS, 1999).