Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine erbliche Myopathie, die bei prädisponierten Patienten durch Anwendung volatiler Anästhetika sowie depolarisierender Muskelrelaxanzien bei Narkosen verursacht wird. Die klinische Symptomatik umfasst einen Anstieg des endexspiratorischen Kohlendioxidpartialdrucks, metabolische Azidose und Hyperthermie. Dieser Prozess wird durch einen abnorm erhöhten Einstrom von Kalzium aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytoplasma ausgelöst, welcher durch eine Mutation im Ryanodinrezeptor der Skelettmuskulatur bedingt ist. Der Goldstandard für die Diagnostik einer MH-Veranlagung ist der Koffein-Halothan-In-vitro-Kontrakturtest. Eine Alternative zu diesem operativen Eingriff stellt der minimal-invasive Test dar. Untersucht wurde, ob der intramuskuläre Laktatspiegel durch eine lokale Applikation der Triggersubstanzen Halothan 6 Vol%, Koffein 80 mM und Halothan 4 Vol% in Abhängigkeit von der MH-Prädisposition gesteigert wird. Ziel der Studie war es zu überprüfen, ob dies eine Differenzierung zwischen MHS- und MHN-Individuen ermöglicht. Da Halothan in naher Zukunft kommerziell nicht mehr erhältlich sein könnte, wurde Sevofluran als neueres Inhalationsanästhetikum im Tierversuch in unterschiedlichen Konzentrationen intramuskulär appliziert um zu testen, ob sich der Laktatwert in Abhängigkeit von der MH-Veranlagung verändert und eine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Tieren erlaubt. Ziel war es, die erhobenen Daten auf eine mögliche Dosis-Wirkungs-Beziehung zu untersuchen. In der Probandenstudie wurden bei 23 Freiwilligen (neun MHS-Patienten, sieben MHN-Patienten, sieben Kontrollpersonen) über Venenverweilkatheter Mikrodialysesonden mit Zuspritzschläuchen in den M. vastus lateralis eingeführt. An die Spitze der Messsonden wurden nach einer Äquilibrierungsphase die Triggersubstanzen Halothan 6 Vol% (nur in der Kontrollgruppe), Halothan 4 Vol% und Koffein 80 mM lokal als Bolus von 200 µl über Zuspritzschläuche appliziert und die resultierenden intramuskulären Laktatveränderungen im Dialysat photospektrometrisch gemessen. Sowohl nach Stimulation mit Koffein als auch mit Halothan 4 Vol% zeigten sich Maximalwerte der Laktatkonzentrationen bei MHS-Patienten, die sich als signifikant höher als die der MHN- und Kontrollgruppe erwiesen. In der Kontrollgruppe wurde eine zusätzliche Messung mit einer Konzentration von Halothan 6 Vol% durchgeführt. Bei den Messungen wurden Werte erreicht, die für MHS-Patienten typisch sind. Im Tiermodell wurden bei gleichem Versuchsaufbau Messsonden in den Adduktorenmuskeln der Hinterläufe von neun MHS- und sechs MHN-Pietrain-Schweinen platziert. Als Triggersubstanz wurde Sevofluran in den Konzentrationen 3%, 7,5%, 15% und 28 Vol% gelöst in Sojabohnenöl als Bolus von 100 µl appliziert. Die Laktat- und Pyruvatwerte sowie die Laktat-Pyruvat-Quotienten stiegen dosisabhängig an. Es war ein signifikanter Unterschied zwischen den Maximalwerten der MHS- und MHN-Tiere nachweisbar. Die Vitalparameter wurden in beiden Versuchen kontinuierlich überwacht und metabolische Parameter vor und nach den Untersuchungen bestimmt. Es traten weder bei den untersuchten Probanden noch bei den Versuchstieren signifikante systemische oder lokale Nebenwirkungen auf. Wie schon vorhergehende Untersuchungen belegen diese beiden Studien, dass die intramuskuläre Stimulation mit MH-Triggersubstanzen zu einer Veränderung der lokalen Stoffwechselvorgänge mit signifikantem Laktatanstieg führt, welche bei MH-Prädisponierten stärker ausgeprägt ist als bei Gesunden. Koffein 80 mM und Halothan 4 Vol% ermöglichen eine sehr gute Differenzierung zwischen MHS- und MHN-Probanden. Eine zu hohe Konzentration an Triggersubstanz (Halothan 6 Vol%) ruft auch in nicht-veranlagten Patienten eine lokale, MH-ähnliche Reaktion hervor. In diesem Fall kann keine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Individuen auf der Grundlage der Stoffwechselvorgänge getroffen werden. Bei der intramuskulären Applikation von Sevofluran ist eine Unterscheidung zwischen MHS- und MHN-Tieren über die resultierende Laktatkonzentration wiederum zu erreichen, so dass Sevofluran im Rahmen des Versuchsprotokolls als Ersatz für Halothan geeignet ist. Es ergibt sich eine klassische Dosis-Wirkungs-Beziehung für diese Substanz. Die von uns erhobenen Daten zeigen, dass mittels des im Rahmen dieser Arbeit eingesetzten Untersuchungsverfahrens eine zuverlässige Diagnostik einer MH-Veranlagung möglich ist. Das minimal-invasive Testverfahren könnte in naher Zukunft die heutige MH-Diagnostik ergänzen. / Malignant hyperthermia (MH) is an autosomal dominant inherited myopathy triggered by volatile anesthetics and/or depolarizing muscle relaxants. It is caused by an abnormal intracellular calcium release mediated via the ryanodine receptor, leading to a potentially lethal hypermetabolic syndrome with a massive increase of carbon dioxide, metabolic failure and heat production. The standard procedure for diagnosing MH susceptibility is the halothane-caffeine-contracture test which requires an invasive muscle biopsy. Therefore an alternative test, which is less invasive, is needed. We hypothesized that intramuscular injection of halothane 6 vol%, caffeine 80 mM and halothane 4 vol % would increase local lactate concentrations in individuals susceptible to MH (MHS) but not in those who are not susceptible (MHN) or healthy. Due to the probable lack of availability of halothane in the near future, we conducted the same experiments using sevoflurane. We proposed that local intramuscular injection of sevoflurane increases the lactate concentration dose-dependently in MH-susceptible pigs more than in MH-nonsusceptible pigs and allows a differentiation between these two groups. Microdialysis probes with attached microtubing catheters were placed in the lateral vastus muscle in nine MHS, seven MHN and seven control participants. After equilibration, 200 µl of halothane 6 vol% (only in controls), halothane 4 vol% , both dissolved in soybean oil, and 200 µl of caffeine 80 mM were injected as single boli into the tip of the microdialysis probe and the resulting lactate-increase was measured spectrophotometrically. Lactate increased significantly in MHS participants compared to MHN and control individuals after injection with caffeine and halothane 4 vol%. However, control participants showed relevant increases of lactate after injection of halothane 6 vol% comparable with the reaction of MHS patients. In a second series of investigations, microdialysis probes were inserted into the hindlimbs of nine MHS- and six MHN-Pietrain pigs. We used 100 µl of Sevoflurane 3%, 7.5%, 15% and 28 Vol% dissolved in soybean oil as a trigger substance. A dose-dependent response for lactate and the lactate/pyruvate ratio was observed only in MHS individuals. Systemic hemodynamic und metabolic parameters were monitored throughout both experiments. There were no significant side effects in humans or pigs. The results demonstrate that intramuscular injection of caffeine, halothane and sevoflurane induces a hypermetabolic reaction in skeletal muscle which can be measured by an increase of local lactate concentration. Sevoflurane can be used as a suitable replacement for halothane in the minimally invasive metabolic test. The findings of this study allow a differentiation of MHS and MHN individuals by measuring the local lactate concentration after application of a defined dose of a trigger substance. Thus, our minimally invasive test could be used to supplement routine testing for MH-susceptibility.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:2988 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Negele, Sabrina |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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