Background —There is accumulating data that acute coronary syndromes relate to recent onset activation of inflammation affecting atherosclerotic plaques. Increased blood levels of oxidized low density lipoprotein (ox-LDL) could play a role in these circumstances. Methods and Results —Ox-LDL levels were measured in 135 patients with acute myocardial infarction (AMI; n=45), unstable angina pectoris (UAP; n=45), and stable angina pectoris (SAP; n=45) and in 46 control subjects using a sandwich ELISA method. In addition, 33 atherectomy specimens obtained from a different cohort of patients with SAP (n=10) and UAP (n=23) were studied immunohistochemically for ox-LDL. In AMI patients, ox-LDL levels were significantly higher than in patients with UAP ( P <0.0005) or SAP ( P <0.0001) or in controls ( P <0.0001) (AMI, 1.95±1.42 ng/5 μg LDL protein; UAP, 1.19±0.74 ng/5 μg LDL protein; SAP, 0.89±0.48 ng/5 μg LDL protein; control, 0.58±0.23 ng/5 μg LDL protein). Serum levels of total, HDL, and LDL cholesterol did not differ among these patient groups. In the atherectomy specimens, the surface area containing ox-LDL–positive macrophages was significantly higher in patients with UAP than in those with SAP ( P <0.0001). Conclusions —This study demonstrates that ox-LDL levels show a significant positive correlation with the severity of acute coronary syndromes and that the more severe lesions also contain a significantly higher percentage of ox-LDL–positive macrophages. These observations suggest that increased levels of ox-LDL relate to plaque instability in human coronary atherosclerotic lesions.

Calcification is a common finding in human coronary arteries; however, the relationship between calcification patterns, plaque morphology, and patterns of remodeling of culprit lesions in a comparison of patients with acute coronary syndromes (ACS) and those with stable conditions has not been documented.Preinterventional intravascular ultrasound (IVUS) images of 178 patients were studied, 61 with acute myocardial infarction (AMI), 70 with unstable angina pectoris (UAP), and 47 with stable angina pectoris (SAP). The frequency of calcium deposits within an arc of less than 90 degrees for all calcium deposits was significantly different in culprit lesions of patients with AMI, UAP, and SAP (P<0.0001). Moreover, the average number of calcium deposits within an arc of <90 degrees per patient was significantly higher in AMI than in SAP (P<0.0005; mean+/-SD, AMI 1.4+/-1.3, SAP 0.5+/-0.8). Conversely, calcium deposits were significantly longer in SAP patients (P<0.0001; mean+/-SD, AMI 2.2+/-1.6, UAP 1.9+/-1.8, and SAP 4.3+/-3.2 mm). In AMI patients, the typical pattern was spotty calcification, associated with a fibrofatty plaque and positive remodeling. In ACS patients showing negative remodeling, no calcification was the most frequent observation. Conversely, SAP patients had the highest frequency of extensive calcification.Our observations show that IVUS allows the identification of vulnerable plaques in coronary arteries, not only by identifying a fibrofatty plaque and positive remodeling, but also by identifying a spotty pattern of calcification.

Background— Neutrophils in unstable atherosclerotic lesions have not received much consideration, despite accumulating evidence suggesting a link between systemic inflammation and acute coronary syndromes. Methods and Results— Coronary artery segments were obtained at autopsy from 13 patients with acute myocardial infarction (AMI); 8 had a ruptured and 5 an eroded plaque. Patients (n=45) who had died of noncardiovascular diseases served as reference. Atherectomy specimens were obtained from 35 patients with stable angina pectoris (SAP) and from 32 patients with unstable angina pectoris (UAP). Antibodies against CD66b, elastase, myeloperoxidase, and CD11b identified neutrophils; CD10 identified neutral endopeptidase (NEP). CD66b-positive and NEP-positive neutrophils were counted and expressed as a number per square millimeter of tissue. All specimens with plaque rupture or erosion showed distinct neutrophil infiltration; the number did not differ between ruptured and eroded plaques. However, the number of NEP-positive neutrophils was significantly higher ( P <0.0001) in ruptured plaques than in eroded plaques. UAP patients showed neutrophils in 14 of 32 culprit lesions; in SAP only 2 of 35 lesions contained neutrophils. The number of neutrophils and NEP-positive cells in patients with UAP was significantly higher (neutrophils, P <0.0005; NEP-positive cells, P <0.005) than in patients with SAP. Conclusions— The observations suggest that neutrophil infiltration is actively associated with acute coronary events. The high number of NEP-positive neutrophils in ruptured plaques, compared with eroded plaques, may reflect differences in the underlying pathophysiological mechanisms.

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is an important angiogenic factor reported to induce migration and proliferation of endothelial cells, enhance vascular permeability, and modulate thrombogenicity. VEGF expression in cultured cells (smooth muscle cells, macrophages, endothelial cells) is controlled by growth factors and cytokines. Hence, the question arises of whether VEGF could play a role in atherogenesis.Frozen sections from 38 coronary artery segments were studied. The specimens were characterized as normal with diffuse intimal thickening, early atherosclerosis with hypercellularity, and advanced atherosclerosis (atheromatous plaques, fibrous plaques, and totally occlusive lesions). VEGF expression as well as the expression of 2 VEGF receptors, flt-1 and Flk-1, were studied with immunohistochemical techniques in these samples at the different stages of human coronary atherosclerosis progression. The expression of VEGF mRNA was also studied with reverse transcription-polymerase chain reaction. Normal arterial segments showed no substantial VEGF expression. Hypercellular and atheromatous lesions showed distinct VEGF positivity of activated endothelial cells, macrophages, and partially differentiated smooth muscle cells. VEGF positivity was also detected in endothelial cells of intraplaque microvessels within advanced lesions. In totally occlusive lesions with extensive neovascularization, intense immunostaining for VEGF was observed in accumulated macrophages and endothelial cells of the microvessels. Furthermore, VEGF mRNA expression was detected in atherosclerotic coronary segments but not in normal coronary segments. The immunostainings for flt-1 and Flk-1 were detected in aggregating macrophages in atherosclerotic lesions and also in endothelial cells of the microvessels in totally occlusive lesions.These results demonstrate distinct expression of VEGF and its receptors (flt-1 and Flk-1) in atherosclerotic lesions in human coronary arteries. Considering the multipotent actions of VEGF documented experimentally in vivo and in vitro, our findings suggest that VEGF may have some role in the progression of human coronary atherosclerosis, as well as in recanalization processes in obstructive coronary diseases.

Experimental animal studies have shown that coronary stenting induces neointimal proliferation. However, the histopathological events after coronary stenting in humans have not been studied systematically.We investigated 11 stented coronary arteries (9 Palmaz-Schatz stents, 1 Wiktor stent, and 1 ACS Multi-Link stent) obtained from 11 patients who had died 2 days to 21 months after stenting. We focused on gross, histological, and immunohistochemical aspects of the repair processes. Two patients developed symptoms of restenosis. Serial sections were stained with antibodies against smooth muscle cells (SMCs), macrophages, and endothelial cells. At 9 and 12 days after stenting, the stent sites showed thrombus formation with early formation of neointima composed of abundant macrophages and alpha-actin-negative spindle cells. From 64 days on, all sites with stenting showed a distinct layer of neointima, albeit to varying degrees. In nonrestenotic lesions, neointimal thickening was markedly less than in restenotic lesions but without qualitative differences; the neointima contained macrophages but was composed predominantly of alpha-actin-positive SMCs.These observations strongly support the concept that neointimal proliferation in humans is a process of staged redifferentiation of SMCs, which may cause in-stent stenosis. Moreover, the exuberant neointimal proliferation with accumulation of macrophages and extensive neovascularization at sites of stent restenosis suggests a role for organization of mural thrombus.

Left atrial calcification (LAC) has been reported in 13.8 % of patients after atrial fibrillation (AF) ablation, which is related with stiff LA physiology and increased cardiovascular events. We describe a case in which long-term persistence of atrial inflammation caused by radiofrequency catheter ablation (RFCA) resulted in LAC. A 73-year-old man who underwent three previous AF ablations presented to our institution with a chief complaint of shortness of breath upon exertion. Electrocardiography showed a normal sinus rhythm, and transthoracic echocardiography revealed mild pulmonary hypertension. A marked decrease was observed in the mitral Doppler A-wave. Right heart catheterization showed marked V-wave augmentation in the pulmonary artery wedge pressure waveform despite the absence of mitral regurgitation, leading to a diagnosis of stiff LA syndrome. Computed tomography images revealed atrial wall thickening consistent with the ablation sites 6 months after the first ablation, which reflected inflammation-induced edema. LAC occurred at the site of atrial wall edema and expanded over several years. Mitral Doppler tracing showed a decrease in the A-wave two years and nine months after the first detection of LAC. This case demonstrates inflammation-induced atrial edema can persist for months after RFCA and may adversely affect atrial function years later.

Background: Takotsubo cardiomyopathy (TC) is characterized by left ventricular apical ballooning and intact coronary arteries. The pathogenesis of this disorder is likely to be catecholamine-mediated myocyte damage, microvascular dysfunction and subsequent oxidative stress; however, a number of possible alternative theories have been suggested. Neopterin is produced by activated macrophages following stimulation by interferon-g produced by T-lymphocytes and is capable of enhancing the oxidative potential of reactive oxygen species. The aim of this study was to compare plasma neopterin levels between TC patients and patients with coronary artery disease. Methods: Plasma neopterin levels were measured on admission in patients with TC (n=37), stable angina pectoris (SAP, n=66), unstable angina pectoris (UAP, n=72) and acute myocardial infarction (AMI, n=67) using HPLC. A frozen myocardium specimen was obtained by biopsy from a patient with TC and stained for neopterin, macrophages, and microvessels using immunohistochemistry. Results: Plasma neopterin levels were significantly higher in TC patients compared with SAP patients ( P <0.0001) or UAP patients ( P <0.05), although they were not significantly different from those in AMI patients. In TC patients, plasma neopterin levels correlated positively with neutrophil count (R=0.47, P<0.05) and serum C-reactive protein levels (R=0.38, P<0.05). Immunohistochemical staining showed abundant neopterin-positive macrophages in the myocardium specimen from the patient with TC. Conclusions: This study demonstrates, for the first time, that plasma neopterin levels are elevated in TC patients compared with those in SAP and UAP patients. These findings suggest that neopterin may play an important role in the pathophysiology of Takotsubo cardiomyopathy.

Background: Patients undergoing hemodialysis (HD) have a greater prevalence of aortic valve calcification and aortic valve stenosis (AS). High prevalence and rapid progression of AS have been reported in patients undergoing HD. However, the precise mechanism of the relationship between HD treatment and rapid development of AS is still unknown. Several findings suggest a pivotal role for oxidative stress in the progression and acceleration of atherosclerosis in patients undergoing HD. A considerable number of human diseases have an inflammatory component, and a key mediator of immune activation and inflammation is inducible nitric oxide synthase (iNOS). Overexpressed iNOS has been implicated in numerous pathogenetic processes, including coronary plaque destabilization. To elucidate the role of iNOS in the aortic valve of patients with AS, we studied its presence in aortic valve specimens from patients with AS undergoing HD. Methods: We enrolled 32 patients undergoing HD and 42 patients not undergoing HD who had severe AS and underwent AVR. Valve samples were analyzed immunohistochemically with antibodies against macrophages, microvessels, iNOS and 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE), an index of lipid peroxidation. Immunoreactivity was quantified with computer-aided polarimetry. Double immunostaining was also performed to identify cell types that stained positive for iNOS. Results: Quantitative analysis demonstrated that macrophage-, iNOS-, and 4-HNE-positive areas, as well as the number of microvessels, were significantly higher in patients with AS undergoing HD (macrophages, P <0.001; microvessels, P <0.05; 4-HNE, P <0.05; iNOS , P <0.001). iNOS-positive areas were positively correlated with 4-HNE-positive areas (R=0.71, P <0.0001). Double immunostaining for both iNOS and macrophages identified iNOS-positive cells as macrophages. Conclusions: These findings indicate that accumulation of iNOS in macrophages may increase oxidative stress and contribute to the rapid progression of AS in patients undergoing HD.

Background: Poor clinical outcomes for patients undergoing hemodialysis (HD) after drug-eluting stent (DES) implantation have been reported. High-density lipoprotein (HDL) cholesterol is well-established as a negative risk factor for coronary artery disease, and its anti-oxidant property has been attributed mainly to the HDL-bound enzyme paraoxonase-1 (PON-1). Myeloperoxidase (MPO), a pro-oxidant enzyme released from activated neutrophils, has been shown to alter the atheroprotective function of HDL to a dysfunctional form. The aim of this study was to investigate the relationship between plasma MPO and serum PON-1 levels after implantation of DES in patients with stable angina pectoris (SAP) with and without HD. Methods: Serum PON-1 concentrations and PON-arylesterase activity were measured in 183 patients with SAP after DES implantation (HD group, n=37; non-HD group, n=146) with a sandwich ELISA method. Cardiovascular events were defined as sudden cardiac death, fatal or non-fatal myocardial infarction, cerebral infarction and other non-fatal events including unstable angina pectoris or coronary revascularization. Results: Serum PON-1 concentrations and PON-arylesterase activity were significantly lower in the HD group than in the non-HD group (PON-1 concentrations, P<0.0001; PON-arylesterase activity, P<0.0001). In addition, plasma MPO in patients undergoing HD were significantly higher than in patients not undergoing HD (P<0.0001). Moreover, plasma MPO showed a significant inverse correlation with serum PON-1 concentrations and PON-arylesterase activity (concentration: R= -0.24, P=0.0013; arylesterase-activity: R=-0.24, P=0.0014). Cardiovascular event rates were significantly higher in the HD group than in the non-HD group (67.6% vs. 43.8%, P<0.01). Kaplan-Meier survival analysis showed that the low-PON-1 group (<58.0 mg/mL, median) had a significantly worse outcome than the high-PON-1 group ( P =0.013). Multivariate analysis showed that a low serum PON-1 concentration was the only independent predictor of cardiovascular events (odds ratio, 1.93; 95% confidence interval, 1.10 to 3.40, P =0.024). Conclusions: These findings demonstrate that plasma MPO have a significant inverse correlation with PON-1 in patients undergoing HD and suggest that an imbalance between pro-oxidants and anti-oxidants may contribute to the progression and destabilization of human coronary atherosclerotic lesions in patients with SAP who undergo HD following DES implantation.