Intraplaque hemorrhage is common in advanced coronary atherosclerotic lesions. The relation between hemorrhage and the vulnerability of plaque to disruption may involve the accumulation of free cholesterol from erythrocyte membranes.We stained multiple coronary lesions from 24 randomly selected patients who had died suddenly of coronary causes with an antibody against glycophorin A (a protein specific to erythrocytes that facilitates anion exchange) and Mallory's stain for iron (hemosiderin), markers of previous intraplaque hemorrhage. Coronary lesions were classified as lesions with pathologic intimal thickening, fibrous-cap atheromas with cores in an early or late stage of necrosis, or thin-cap fibrous atheromas (vulnerable plaques). The arterial response to plaque hemorrhage was further defined in a rabbit model of atherosclerosis.Only traces of glycophorin A and iron were found in lesions with pathologic intimal thickening or fibrous-cap atheromas with cores in an early stage of necrosis. In contrast, fibroatheromas with cores in a late stage of necrosis or thin caps had a marked increase in glycophorin A in regions of cholesterol clefts surrounded by iron deposits. Larger amounts of both glycophorin A and iron were associated with larger necrotic cores and greater macrophage infiltration. Rabbit lesions with induced intramural hemorrhage consistently showed cholesterol crystals with erythrocyte fragments, foam cells, and iron deposits. In contrast, control lesions from the same animals had a marked reduction in macrophages and lipid content.By contributing to the deposition of free cholesterol, macrophage infiltration, and enlargement of the necrotic core, the accumulation of erythrocyte membranes within an atherosclerotic plaque may represent a potent atherogenic stimulus. These factors may increase the risk of plaque destabilization.

Subclinical episodes of plaque disruption followed by healing are considered a mechanism of increased plaque burden. Detailed pathological studies of healed ruptures, however, are lacking.We identified acute and healed ruptures from 142 men who died of sudden coronary death and performed morphometric measurements of plaque burden, luminal stenosis, and smooth muscle cell phenotype. Healed ruptures were found in 61% of hearts and were associated with healed myocardial infarction, increased heart weight, dyslipidemia, and diabetes. Multiple healed rupture sites with layering were frequently found in segments with acute and healed rupture; the percent area luminal narrowing increased with increased numbers of healed sites of previous rupture. The underlying percent luminal narrowing for acute ruptures (mean 79+/-15%) exceeded that for healed ruptures (mean 66+/-14%, P:=0.0001), and the area within the internal elastic lamina was significantly less in healed ruptures than in acute ruptures, when segments were grouped by distance from the ostium. Healed ruptures favored the accumulation of immature smooth muscle cells at repair sites, with a cellular proliferation index of 0.40+/-0.09%, significantly higher than the index at the sites of rupture (P:=0.008).These data provide evidence that silent plaque rupture is a form of wound healing that results in increased percent stenosis. Healed ruptures occur in arteries with less cross-sectional area luminal narrowing than acute ruptures and are a frequent finding in men who die suddenly with severe coronary atherosclerosis.

Experimental studies suggest that arterial injury and inflammation lead to increased neointimal growth after stenting. Despite the increased use of coronary stents in humans, there are only limited pathological data on the morphological features of in-stent restenosis.Detailed histology was performed on 116 stents, implanted > or =90 days in 87 coronary arteries, from 56 patients (mean age, 59+/-13 years). The mean duration of stent implant was 10 months. In-stent restenosis was defined as a stent area stenosis of >75%. Lumen area increased as stent area increased (r2=0.27, P=0.0001), but there was a much stronger correlation between stent area and neointimal area (r2=0.70, P<0.0001). Arterial medial fracture was associated with a 29% increase (P<0.01) in neointimal thickness compared with arteries with an intact media. Neointimal thickness (P=0.0001), inflammatory cell density (P<0.0001), and neointimal vascular channel density (P<0.0001) were greater when struts were in contact with a ruptured arterial media compared with fibrous plaque or an intact fibrous cap. Stent strut penetration into a lipid core was associated with increased neointimal thickness (P=0.04) and inflammatory cell density (P=0.03). Neointimal inflammatory cell content was 2.4-fold greater in stents with restenosis versus no restenosis, and inflammation was associated with increased neoangiogenesis.Coronary stenting that is accompanied by medial damage or penetration of the stent into a lipid core induces increased arterial inflammation, which is associated with increased neointimal growth. These data suggest the use of stenting strategies that reduce inflammation and neoangiogenesis to reduce the incidence of restenosis.

Background— Although effective coverage of challenging coronary lesions has warranted the use of overlapping drug-eluting stents, the histopathological response to stent overlap is unknown. Methods and Results— The arterial reaction to overlapping Cypher or Taxus drug-eluting stents was examined in rabbits with bare metal stents, BxVelocity or Express, serving as controls. Single iliac artery balloon injury was followed by placement of 2 overlapping 3.0-mm-diameter drug-eluting stents or bare metal stents in 60 animals (mean length of overlap, 9.8±3.6 mm). Stented arteries were harvested at 28 and 90 days for histology. Overlapped segments exhibited delayed healing compared with proximal and distal nonoverlapping sites at 28 days. Overlapped segments in Taxus stents induced significantly more luminal heterophils/eosinophils and fibrin deposition than Cypher; peristrut giant cell infiltration, however, was more frequent in the latter. Overlapping bare metal stents also showed mild delayed healing compared with nonoverlapped segments, but not to the same extent as drug-eluting stents. Although neointimal thickness within the overlap was similar in 28- and 90-day Cypher stents, there was a significant increase with Taxus ( P =0.03). Conclusions— Compared with bare metal stents, drug-eluting stents further delay arterial healing and promote inflammation at sites of overlap. Taxus stents induced greater fibrin deposition, medial cell loss, heterophils/eosinophils, and late neointimal hyperplasia. Patients receiving overlapping drug-eluting stents need more frequent follow-up than patients with nonoverlapping stents.

Background — Although arterial remodeling in atherosclerotic arteries affects luminal patency, the role of plaque components has not been systematically studied. Methods and Results — Coronary segments (n=2885) were harvested from the hearts of 36 patients who died of severe coronary artery disease after perfusion fixation. Remodeling was determined by morphometric analysis of 657 sections selected as reference segments and 1318 segments with atheromatous plaques. Atherosclerotic plaques were identified as fibroatheroma, thin-cap fibroatheroma, intraplaque hemorrhage with or without rupture or erosion, or total occlusion. Plaque components consisted of calcification, lipid core, macrophage burden, and fibrosis. There was no correlation between plaque area and lumen size in proximal arteries, unlike middle and distal segments, which demonstrated a significant correlation. Marked expansion of the internal elastic lamina (IEL) occurred in plaque hemorrhages with or without and thin-cap fibroatheroma (vulnerable plaque), whereas in erosions and total occlusions there was shrinkage of the IEL. Macrophage burden, lipid core size, calcium (in fibrous plaque and lipid core), and medial atrophy were all associated with positive remodeling; fibrous areas, however, were negatively associated with remodeling. Conclusions — Inflammation, calcification, and medial thinning are primary determinants of positive remodeling, which appears to be a feature of plaque instability.

Objective— Coronary atherosclerotic plaque composition of diabetic subjects and localization of receptor for advanced glycation end products (RAGE) and its ligands have not been extensively studied. Methods and Results— Hearts from diabetic subjects and age, race, and sex-matched nondiabetic subjects dying suddenly were examined. Coronary arteries were dissected and lesions were evaluated for plaque burden, necrotic core size, and inflammatory infiltrate. The expression of RAGE, the RAGE-binding protein (S100-A12, EN-RAGE), and cell death (apoptosis) were also determined. Lesions from type II diabetic subjects had larger mean necrotic cores ( P =0.01) and greater total and distal plaque load ( P <0.001) than nondiabetic subjects. Necrotic core size correlated positively with diabetic status, independent of other risk factors. Intimal staining for macrophages, T-cells, and HLA-DR was also significantly greater in diabetic subjects ( P =0.03, P =0.003, and P <0.0001), respectively. The association of increased macrophage infiltrate was independent of cholesterol levels and patient age. Expression of RAGE and EN-RAGE was significantly greater in diabetic subjects ( P =0.004) and was associated with apoptotic smooth muscle cells and macrophages. Conclusions— In sudden coronary death, inflammation and necrotic core size play a greater role in the progression of atherosclerosis in diabetic subjects. The expression of RAGE and EN-RAGE may further compromise cell survival and promote plaque destabilization.