Ultrastructural changes in atherosclerotic plaques following the instillation of airborne particulate matter into the lungs of rabbits

BackgroundEpidemiological studies have established that cardiovascular events account for the greatest number of air pollution-related deaths. However, the underlying structural changes are still unknown.ObjectiveTo investigate changes in the ultrastructure of atherosclerotic plaques in Watanabe heritable hyperlipidemic (WHHL) rabbits following the instillation of ambient particulate matter air pollution (particles smaller than 10 μm in diameter) into the lungs.MethodsWHHL rabbits (n = 8) exposed to 5 mg of ambient particles (Environmental Health Centre – 1993 [EHC-93]; suspended in saline and instilled in the airway) twice per week for four weeks were compared with control WHHL rabbits (n = 8) treated with saline alone.ResultsAll abdominal aortic plaques were examined using light and electron microscopy, which showed the following: increased accumulation of macrophage-derived foam cells immediately below the endothelial plaque surface (P = 0.04); increased contact between these foam cells and the dense subendothelial extracellular matrix (P < 0.005) with reduction (P < 0.0001) and fragmentation (P < 0.0001) of this matrix; and emigration of macrophage-derived foam cells from the plaques in exposed rabbits. In addition, immunohistochemistry verified the presence of type IV collagen in the thickened extracellular matrix material subtending the endothelium.ConclusionsThe ultrastructure of atherosclerotic plaques in EHC-93-instilled rabbits differed from the ultrastructure observed in rabbits that did not receive EHC-93. These ultrastructural differences are consistent with greater endothelial instability in the plaques of atherosclerosis-prone rabbits.

HistoriqueDes études épidémiologiques ont établi que les événements cardiovasculaires expliquent la plupart des décès liés à la pollution de l’air. Cependant, on ne connaît toujours pas les modifications structurelles sous-jacentes.ObjectifExplorer les modifications de l’ultrastructure des plaques athéroscléreuses chez des lapins Watanabe ayant une hyperlipidémie à transmission héréditaire (WHLH) après l’instillation de particules d’air ambiant pollué (particules d’un diamètre inférieur à 10 μm) dans leurs poumons.MéthodologieLes lapins WHLH (n=8) exposés à 5 mg de particules d’air ambiant (Environmental Health Centre – 1993 [EHC-93], suspendues dans une solution saline puis instillées dans les voies aériennes) deux fois par semaine pendant quatre semaines ont été comparés à des lapins WLHH (n=8) témoins traités avec une solution saline seulement.RésultatsLes chercheurs ont examiné toutes les plaques aortiques abdominales au moyen des microscopies photonique et électronique qui ont révélé une accumulation accrue de cellules spumeuses dérivées des macrophages immédiatement sous la surface de la plaque endothéliale (P = 0,04); un plus grand contact entre ces cellules spumeuses et la matrice extracellulaire subendothéliale dense (P < 0.005), laquelle était à la fois réduite (P < 0,0001) et fragmentée (P < 0,0001) et la migration des cellules spumeuses dérivées des macrophages de la plaque chez les lapins exposés. De plus, l’immunohistochimie a corroboré la présence de collagène de type IV dans la matrice extracellulaire épaissie sous-tendant l’endothélium.ConclusionsL’ultrastructure des plaques athéroscléreuses de lapins à qui on a instillé de l’EHC-93 différait de celle de lapins à qui on n’en avait pas instillé. Ces différences ultrastructurelles corroborent la plus grande instabilité endothéliale des plaques de lapins enclins à l’athérosclérose.