Endotheliale Dysfunktion nach operativen Eingriffen, könnte durch Veränderung intrazellulärer Signale in Endothelzellen verursacht sein. Postoperative Veränderungen sind hauptsächlich systemisch, und hängen vom Grad der Invasivität ab. Deshalb nahmen wir an, dass ein Mediator im Blut involviert ist. Aus diesem Grund, wurde der Einfluss, von perioperativen Seren von Patienten die hoch invasiven (Herzchirurgie mit Herz-Lungen-Maschine) und weniger invasiven Eingriffen (totale Endoprothese) ausgesetzt waren, auf die Ca2+ Signale in einzelnen Endothelzellen untersucht. Aortale Endothelzellen wurden mit prä- und postoperativen Seren von 26 Patienten die sich einem herzchirurgischen Eingriff unterzogen (CS), und 15 Patienten die eine totale Endoprothese erhielten (OS) inkubiert. Adenosintriphosphat (100microM) induzierte Veränderungen in FURA-2 Fluoreszenz wurden genutzt, um intrazelluläre Ca2+ Signale in einzelnen Zellen zu messen. In der CS-Gruppe verursachte die Inkubation mit postoperativen Serum eine erhöhte intrazelluläre Ca2+ Konzentration (Spitzenwert: 96 +/- 41 FU vs. 116 +/- 45 FU; P < 0.05). Dies konnte nicht für die Seren der OS-Gruppe nachgewiesen werden. Die Blockade von spannungs-anhängigen Ca2+ Kanälen mit Nifedipin hatte keinen Einfluss auf diesen Effekt. Die Wiederholung der Versuche in Abwesenheit von extrazellulärem Ca2+ hingegen, negierte die verstärkten Ca2+ Signale nach Inkubation mit postoperativen CS Serum. Der mit Mn2+-Verdrängungsversuchen nachgewiesene Ca2+ Einstrom, war erhöht in Zellen die mit postoperativen CS Serum inkubiert wurden. Dieser Ca2+ Einstrom, korrelierte mit zirkulierenden postoperativen IL-6 Konzentrationen. Daraus ließ sich schließen, dass Veränderungen endothelialer Funktionen nach Herzchirurgie mit Herz-Lungen-Maschine, sich zum Teil auf systemische Faktoren im Serum zurückführen lassen, die zu verstärkten endothelialen Ca2+ Signalen führen. Dieser Einfluss ließ sich in vitro nicht nachweisen, für Serum von Patienten die eine totale Endoprothese erhielten.
Endothelial dysfunction after surgery may be caused by alterations in the intracellular signaling properties of endothelial cells. Functional alterations are believed to be systemic and dependent on the amount of invasiveness. This led us to assume that there would be a mediator in the blood. Therefore, we investigated the influence of perioperative serum obtained from patients undergoing highly invasive surgical interventions (cardiac surgery [CS] with cardiopulmonary bypass) and less invasiveness (total joint arthroplasty [TJA]) on endothelial single cell Ca2+ responses. Aortic endothelial cells were incubated with preoperative and postoperative serum samples from 26 patients undergoing CS and from 15 patients undergoing TJA. Adenosine triphosphate (100 microM)-induced alterations in FURA-2 fluorescence was used to measure intracellular Ca2+ in single cells. In CS samples the induced [Ca2+]i signals were enhanced by postoperative serum (peak levels: 96 +/- 41 FU versus 116 +/- 45 FU; P < 0.05). These postoperative enhancements were absent in TJA patients serum. Preincubation of CS samples with nifedipine to block voltage gated Ca2+ channels did not alter this effect, but the absence of extracellular Ca2+ abolished the increased response from postoperative CS serum exposure. Ca2+ entry probed with Mn2+ quenching was increased in endothelial cells exposed with postoperative CS serum and Ca2+ entry correlated with postoperative circulating interleukin-6 levels (P < 0.007). Endothelial functional alterations after CS with cardiopulmonary bypass are attributable, in part, to systemic factors present in serum that lead to specific endothelial enhanced Ca2+-signaling. This enhancement can be separated in vitro as an increased Ca2+ entry not present in serum from patients recovering from TJA.
