TY  - THES
A1  - Metterlein, Thomas
T1  - Methodische Untersuchungen zur Entwicklung eines minimal-invasiven Tests für die Diagnostik einer Veranlagung zur Malignen Hyperthermie
T1  - Methodical studies to develop a minimally invasive test for the diagnosis of a susceptibility to malignant hyperthermia
N2  - Die Maligne Hyperthermie (MH) ist eine akut lebensbedrohliche subklinische Myopathie. Volatile Anästhetika und depolarisierende Muskelrelaxantien verursachen in der Skelettmuskulatur von Patienten mit entsprechender Veranlagung einen potentiell tödlichen Hypermetabolismus, der durch eine Laktatazidose und eine massive Kohlendioxidproduktion gekennzeichnet ist. Zur Zeit stellt der In-vitro-Kontraktur-Test (IVCT) die beste Möglichkeit der MH-Diagnose dar, allerdings wird hierfür eine offene Muskelbiopsie benötigt. In unsere Studie gingen wir davon aus, dass die intramuskuläre Applikation von Koffein und Halothan den lokalen Laktatspiegel sowie den lokalen Kohlendioxidpartialdruck (pCO2) bei Patienten mit entsprechender Veranlagung im Vergleich zu gesunden Individuen erhöhen würde, ohne eine systemische Nebenwirkung zu induzieren. Ziel sollte dabei sein einen minimal-invasiven Test für die MH-Diagnostik zu entwickeln. Mit Genehmigung der Ethikkommission wurden 6 Probanden mit MH Veranlagung (MHS), 7 ohne entsprechende Veranlagung (MHN) und 7 gesunde Kontrollprobanden ohne MH-Vorgeschichte in der Familie untersucht. PCO2- und Mikrodialysesonden mit einem Zuspritzkatheter wurden ultraschallgesteuert mit mindestens 2 cm Abstand in den Musculus rectus femoris platziert. Nach Äquilibrierung wurden an die Sondensitze jeweils 100 µl Halothan 10% (vol/vol) gelöst in Sojabohnenöl und 500 µl Koffein 80 mM injiziert. Laktat im aufgefangenen Dialysat wurden alle 15 min spektrometrisch bestimmt. PCO2 wurde kontinuierlich aufgezeichnet. Systemisch metabolische und hämodynamische Parameter sowie Schmerz wurden intermittierend aufgezeichnet. Nach Koffein und Halothaninjektion waren die Laktatspiegel in der MHS-Gruppe signifikant höher als in der MHN- oder Kontrollgruppe. Vor Stimulation bestanden keine Unterschiede in der Laktatkonzentration zwischen den Gruppen. PCO2-Messungen nach Injektion von Koffein und Halothan führten in der MHS-Gruppe zu einem signifikant höheren Kohlendioxidpartialdruckanstieg als in der MHN- oder Kontrollgruppe. Höhere Myoglobin- und Kreatinkinasespiegel in der MHS-Gruppe weisen auf eine Rhabdomyolyse in Folge der hypermetabolen Reaktion hin, ohne dass klinisch relevante Nebenwirkungen beobachtet wurden. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die intramuskuläre Injektion von Koffein und Halothan einen transienten Anstieg der lokalen Laktat- und PCO2-Konzentration bei MH-Suszeptiblen, nicht aber bei MHN- oder Kontrollindividuen induziert. Ein systemischer Hypermetabolismus sowie andere schwerwiegende Nebenwirkungen wurden durch die lokale Triggerapplikation nicht erzeugt. Der hier dargestellte metabolische Test könnte durch die lokale Stimulation mit Koffein und Halothan eine minimal-invasive Diagnostik der Malignen Hyperthermie ermöglichen.
N2  - Malignant hyperthermia (MH) is an acute life-threatening myopathy. In the skeletal muscle of predisposed patients, volatile anaesthetics and depolarising muscle relaxants induce a potentially lethal uncontrolled hypermetabolism, characterised by lactic acidosis and excessive carbon dioxide production. Presently, the best method for diagnosing MH susceptibility is the in-vitro contracture test (IVCT), which requires an invasive open muscle biopsy. We hypothesized that intramuscular caffeine and halothane application would increase local lactate concentration and carbon dioxide partial pressure (PCO2) in individuals susceptible to MH but not in those who are non-susceptible or in healthy individuals, without initiating systemic side effects. Diagnosis of susceptibility to MH may be possible with this minimally invasive metabolic test. 6 MH susceptible probands (MHS), 7 MH non-susceptible probands (MHN), and 7 healthy controls without personal or family history of MH were studied with the approval of the local ethic committee. PCO2 probes and microdialysis probes with attached microtubing were placed ultrasound guided in the rectus femoris muscle of the thigh at least 2 cm apart. 500 µl caffeine 80 mM and 100 µl of Halothane 10 % (vol/vol), dissolved in soybean oil, were injected to the tip of each probe following equilibration. Spectrophotometry was used to analyze dialysate samples for lactate at 15 minute intervals. PCO2 was recorded continuously. Throughout the experiment, systemic hemodynamic and metabolic parameters, as well as pain, were measured. Local concentrations of lactate in MH-susceptibles were significantly higher than in MH-non-susceptible probands or healthy controls after intramuscular injection of caffeine and halothane respectively. There was no difference between the three study groups in control measurements of lactate before stimulation by halothane or caffeine. PCO2 measurements revealed that local injection of caffeine and halothane leads to a significantly higher PCO2 increase in MH-susceptibles than in MH-non-susceptibles or controls. Higher serum creatine kinase and myoglobin levels in the group of the MH-susceptibles during trigger application may be the result of rhabdomyolsis due to a hypermetabolic reaction. Under the conditions used here, no clinically relevant systemic side-effects were observed. The results of this study demonstrate that local intramuscular caffeine and halothane application induces a transient increase in local lactate and PCO2 in MH susceptible probands but not in MH non-susceptible, nor in healthy control individuals. Systemic hypermetabolic symptoms or other serious side-effects are not induced by local MH trigger application. A metabolic test with local stimulation using caffeine and halothane may allow a minimally invasive test to diagnose MH susceptibility.
KW  - Maligne Hyperthermie
KW  - metabolischer test
KW  - minimal- invasiv
KW  - Laktat
KW  - pCO2
KW  - Malignant hyperthermia
KW  - metabolic test
KW  - minimally invasive
KW  - lactate
KW  - PCO2
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18841
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hager, Martin
T1  - Ein metabolischer Test zur Diagnose einer maligne-Hyperthermie-Veranlagung
T1  - A metabolic test to diagnose susceptibility to malignant hyperthermia
N2  - Die maligne Hyperthermie (MH) ist eine akute, lebensbedrohliche Erkrankung, die bei disponierten Patienten durch Exposition mit volatilen Anästhetika und depolarisierenden Muskelrelaxantien ausgelöst wird. Sie zeigt sich in einer unkontrollierten Stoffwechselsteigerung mit Laktatazidose und Kohlendioxidanstieg. Der bisherige Goldstandard der MH-Diagnostik ist der In-vitro Kontrakturtest (IVCT), dessen Nachteile allerdings in seiner Invasivität und der damit verbundenen Belastung für den Patienten, seinem finanziellen und zeitlichen Aufwand, sowie der schlechten Standardisierbarkeit liegen. Ein weniger invasives und aufwendiges Verfahren ist somit ein vordringlicher Gegenstand anästhesiologischer Forschung. Wir nahmen an, dass die lokale, intramuskuläre Applikation von Halothan und Koffein bei MH-Veranlagten einen signifikant stärkeren lokalen Anstieg der Laktat- und Kohlendioxidkonzentration auslöst als bei MH nicht veranlagten Probanden, ohne dass dieser Anstieg mit systemischen Nebenwirkungen einhergeht. Mit diesem minimal-invasiven Verfahren sollte die Diagnose einer MH-Veranlagung möglich sein. Mit Genehmigung der örtlichen Ethikkommission wurden bei 22 MH veranlagten Probanden (MHS [MH-suseptible]), 24 MH nicht veranlagten Probanden (MHN [MH-nonsusceptible]) und 7 Kontrollprobanden ohne persönliche oder familiäre MH-Vorgeschichte drei modifizierte Mikrodialyse (MD) -Sonden und eine CO2-Partialdruckmesssonde im M. rectus femoris des Oberschenkels platziert. Nach Äquilibrierung wurde an die Spitze der ersten MD-Sonde 250 µl 80 mM Koffein injiziert. Die zweite doppelläufige MD-Sonde wurde mit 300 µl Halothan 10 Vol% gelöst in Sojabohnenöl perfundiert. Die dritte MD-Sonde diente zur Kontrollmessung. Im Dialysat wurde jeweils Laktat photospektrometrisch bestimmt. An die Spitze der CO2-Partialdruckmesssonde wurde 500 µl 80 mM Koffein appliziert und der CO2-Partialdruck fortlaufend gemessen. Systemische hämodynamische und metabolische Parameter sowie das Schmerzempfinden des Probanden (mittels visueller Analogskala) wurden kontinuierlich gemessen. Bei gleichen Ausgangswerten führte die lokale, intramuskuläre Applikation von Koffein bzw. Halothan bei MHS-Probanden zu einem signifikant stärkeren Laktatanstieg im Vergleich zu MHN- und Kontrollprobanden. Die Messungen der intraindividuellen Kontrollsonde unterschieden sich nicht signifikant innerhalb der drei Gruppen. Die CO2-Partialdruckmessung ergab, dass sich bei gleichen Ausgangswerten der Partialdruckanstieg nach lokaler Applikation von Koffein bei den MHS-Probanden signifikant vom Anstieg bei den MHN- und Kontrollprobanden unterschied. Als Zeichen der abgelaufenen Stoffwechselreaktion waren das Serum-Myoglobin, die Serum-Kreatinkinase und das Schmerzgefühl bei den MHS-Probanden signifikant höher als bei MHN- und Kontrollprobanden. Systemische hämodynamische und metabolische Parameter blieben bei allen drei Probandengruppen im Normbereich. Somit konnte gezeigt werden, dass die lokale, intramuskuläre Stimulation mit Koffein und Halothan nur bei MH-Veranlagten die lokale Laktat- und Kohlendioxidkonzentration signifikant erhöht, ohne dass dies mit systemischen Nebenwirkungen einhergeht. Die vorgestellten Ergebnisse zeigen erstmals, dass ein minimal-invasives Verfahren in Form eines metabolischen Provokationstests zur Diagnose einer maligne-Hyperthermie-Veranlagung möglich ist.
N2  - Malignant hyperthermia (MH) is an acute life-threatening myopathy. Volatile anaesthetics and depolarising muscle relaxants induce in predisposed patients a potentially lethal uncontrolled hypermetabolism in skeletal muscle with lactic acidosis and excessive carbon dioxide production. So far, the “gold standard” for diagnosing MH susceptibility is the in-vitro contracture test (IVCT), which requires an invasive open muscle biopsy. We hypothesized that intramuscular caffeine and halothane application would increase local lactate concentration and carbon dioxide pressure (pCO2) in individuals susceptible to MH but not in those who are non-susceptible to MH or in healthy individuals without initiating systemic side effects. This minimally invasive test might allow diagnosing the susceptibility to MH. With approval of the local ethic committee 22 MH susceptible probands (MHS), 24 MH non-susceptible probands and 7 healthy controls without personal or family history of MH were studied. A pCO2 probe with attached microtubing and three microdialysis (MD) probes for lactate measurements were placed in the rectus femoris muscle of the thigh at least 3 cm apart. Following equilibration, 250 µl caffeine 80 mM were injected to the tip of the first MD probe. The second modified MD probe was perfused with 300 µl halothane 10 vol % dissolved in soybean oil. The third MD probe served as control. Dialysate samples were analysed for lactate spectrophotometrically. For pCO2 measurement, 500 µl caffeine 80 mM were injected to the tip of the pCO2 probe and pCO2 was recorded continuously. Throughout the experiment systemic hemodynamic and metabolic parameters as well as pain were measured. Local intramuscular injection of caffeine and halothane, respectively, increased local concentrations of lactate in MH-susceptibles significantly higher than in MH-non-susceptible probands or healthy controls. Control measurements of lactate in the same muscle before stimulation by halothane or caffeine did not differ between the three study groups. PCO2 measurements revealed that local injection of caffeine leads to a significantly higher pCO2 increase in MH-susceptibles than in MH-non-susceptibles or controls. Higher serum creatine kinase and myoglobine as well as more pain in the group of the MH-susceptibles during trigger application may be the result of a hypermetabolic reaction . No clinically relevant systemic side-effects were seen under the conditions used here. The results of this study demonstrate for the first time that local intramuscular caffeine and halothane application induces a transient increase in local lactate and pCO2 in MH susceptible probands but not in MH non-susceptible nor in healthy control individuals. Local MH trigger application does not lead to systemic hypermetabolic symptoms or other serious side-effects. The results of this study demonstrate for the first time that a metabolic test with local stimulation with caffeine and halothane may allow a minimally invasive test to diagnose MH susceptibility.
KW  - Maligne Hyperthermie
KW  - Microdialyse
KW  - Diagnose
KW  - minimal invasiv
KW  - malignant hyperthermia
KW  - microdialysis
KW  - diagnose
KW  - minimally invasive
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-13483
ER  - 
TY  - THES
A1  - Günzel, Jane
T1  - Methodische Untersuchung zur Mikrodialyse von Laktat aus dem Skelettmuskel der Ratte - eine Studie im Rahmen der Entwicklung einer minimal-invasiven Diagnostik zur Malignen Hyperthermie
T1  - Methodical analysis for the micro dialysis of lactate in the skeletal muscle of the rat – studies in the development of a minimal-invasive diagnosis for malignant hyperthermia
N2  - Die Maligne Hyperthermie ist eine autosomal-dominant vererbbare Erkrankung, die sich klinisch unter Allgemeinnarkose mit einem erhöhten Metabolismus, Azidose, Muskelrigidität und Hyperthermie manifestiert. Als Pathogenese wird eine Dysregulation der intrazellulären Kalziumhomöostase angenommen. Ihre Prävalenz in der Bevölkerung wird auf 1:10’000 bis 1:20’000 geschätzt, ihre Mortalitätsrate beträgt 5-10 %. Gegenwärtig stellt der in vitro-Kontrakturtest mit Halothan und Koffein die einzige Möglichkeit zur präsymptomatischen Diagnose der MH dar. Vorliegender Arbeit liegt die These zugrunde, daß mithilfe von durch MD-Sonden applizierten Substanzen eine lokale MH-Reaktion im Skelettmuskel ausgelöst und deren Eintreten anhand einer Analyse des Laktatwerts diagnostiziert werden kann. Die bislang für die Koffeinstimulation entwickelte Methode wurde modifiziert, um eine Akzeleration der Versuchsdauer bei maximaler Stimulation der Laktatproduktion durch Koffein zu erreichen. Es wurden 43 Ratten der Gattung Sprague-Dewley präpariert und unter Verwendung verschiedener Flussraten unilateral mit Koffein stimuliert, kontralateral nur mit Ringerlösung perfundiert und die daraus resultierenden Laktatwerte im Dialysat gemessen. Mithilfe einer Injektion von 100 bzw. 200 µl 80 mmolaren Koffeins vor Implantation der Sonden kann ein signifikanter Unterschied zwischen Kontroll- und Reaktionsseite bereits nach 30 min induziert werden. Eine Versuchsreihe an MH-unempfindlichen Schweinen bestätigt die Verwendbarkeit der Methode in vivo. Bestätigt sich die These, daß sich mithilfe der Mikrodialyse eine lokale MH-Reaktion auslösen läßt, wäre damit möglicherweise ein vielversprechendes Testverfahren in Hinblick auf ein MH-Screening gefunden.
N2  - Malignant hyperthermia (MH) is a pharmacologenetic disorder characterized by acute hypermetabolic reactions in muscles in response to the triggering effects of volatile anaesthetics and succinylcholin. The genetic prevalence seems to be higher than the clinical incidence of about 1:30000. The precipitating cause of a MH reaction has been postulated to be a sudden rise in the concentration of calcium in myoplasm in the presence of a triggering agent. MH may present as an acute and dramatic clinical event with hypercapnia, hypoxaemia, mixed acidosis, tachycardia and rigor followed by complex arrhythmias, cyanosis, rhabdomyolysis, hyperthermia and death, or as an abortive form with only few clinical signs. When MH is diagnosed early and treated promptly, the mortality rate should be near zero. Therefore a rapid and reliable test for MH would be beneficial to anaesthetists, as screening for mutations of the RYR1 gene detects only 20 – 40% of susceptible families and the halothan-caffeine contracture test which remains at the moment the gold standard is invasive and expensive. M. Anetseder and colleagues from the University of Wuerzburg proposed, that intramuscular injection of caffeine by microdialysis increase local lactat concentration in the skeletal muscle of rats. After different ways of local caffeine stimulation in the muscle of rats a pre-injection of caffeine before microdialyis seems to be the fastest way to increase metabolism. Studies with MH reliable pigs will show if there is an difference between MH susceptible pigs and non-susceptible pigs.
KW  - Maligne Hyperthermie
KW  - Microdialyse
KW  - Koffein
KW  - Laktatmetabolismus
KW  - Skelettmuskel
KW  - malignant hyperthermia
KW  - microdialysis
KW  - caffeine
KW  - skeletal muscle
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5796
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schuster, Frank
T1  - Untersuchungen zur Modulation der interstitiellen Laktatkonzentration im isoliert perfundierten Skelettmuskel der Ratte durch Kalzium, Koffein, Ryanodin und Dantrolen im Rahmen der Entwicklung eines minimal-invasiven Verfahrens zur Diagnostik der maligne Hyperthermie Veranlagung
T1  - Investigations for modulation of interstitial lactate concentration of isolated perfused rat skeletal muscle with calcium, caffeine, ryanodine and dantrolene to develop a minimally invasive technique for diagnosing malignant hyperthermia susceptibility
N2  - Die maligne Hyperthermie ist eine metabolische Muskelerkrankung, die durch eine unkontrollierte Kalzium-Freisetzung in das Zytosol der Muskelzelle zu einer Aktivierung des kontraktilen Apparates und zu einer Beschleunigung des Zellstoffwechsels führen kann. Der in-vitro-Kontraktur-Test am Skelettmuskel ist zur Zeit das einzige zuverlässige Verfahren zur Erkennung einer MH-Veranlagung. In dieser Arbeit sollte untersucht werden inwieweit die lokale Laktatkonzentration durch die Applikation von Kalzium und Koffein mit Hilfe einer Mikrodialysesonde beziehungsweise durch die systemische Infusion von Ryanodin und Dantrolen beeinflusst wird. Mit Tierschutz-Genehmigung wurden 61 Sprague-Dawley Ratten anästhesiert und post exitum über die Aorta die Hinterbeine mit Ringer-, Ryanodin- (0,25 µM, 1 µM) oder Dantrolenlösung (1 µM) perfundiert (30 ml h-1, 19-20oC). Über Mikrodialysesonden (1 µl min-1) in den Mm. adductores wurde Ringer, Sorbitol (80 mM), Kalzium (20 mM, 40 mM, 80 mM) oder Koffein (40 mM, 80 mM) appliziert und im Dialysat Laktat spektrometrisch gemessen. Bei einer relativen recovery von 77 ± 2% für Laktat in-vitro stieg die Laktatkonzentration unter Perfusion mit 20 mM, 40 mM beziehungsweise 80 mM Kalziumlösung auf 466 ± 31%, 632 ± 48% beziehungsweise 635 ± 81%, während unter Perfusion mit 40 mM und 80 mM Koffein eine relative Zunahme auf 270 ± 21% und 377 ± 21% beobachtet wurde. Unter systemischer Organperfusion mit 0,25 µM und 1 µM Ryanodinlösung und lokaler Applikation von 40 mM Koffein wurden relative Laktatanstiege von 279 ± 23% und 331 ± 19% gemessen. Dagegen stieg die relative Laktatkonzentration bei systemischer Infusion von 1 µM Dantrolenlösung und lokaler Perfusion mit 40 mM Koffein nur bis auf 193 ± 13% an. Diese methodische Untersuchung beweist, dass durch die lokale Perfusion von Kalzium und Koffein sowie die systemische Infusion von Ryanodin ein Anstieg der lokalen Laktatkonzentration induziert, beziehungsweise durch systemische Applikation von Dantrolen dieser Anstieg inhibiert werden kann. Systemische Effekte müssen allerdings im in-vivo Tierversuch ausgeschlossen werden, um die Mikrodialysetechnik für die Entwicklung eines minimal-invasiven Verfahrens zur Diagnostik der malignen Hyperthermie nutzbar machen zu können.
N2  - Malignant hyperthermia (MH) is a metabolic disease of skeletal muscle. An increased calcium release inside the muscle cell leads to muscle contraction and activates cellular metabolism. The In-Vitro Contracture Test of skeletal muscle is the only reliable method to detect MH susceptibility. The aim of the present study was to investigate the effects of calcium and caffeine application through a microdialysis probe and the effects of systemic ryanodine and dantrolene infusion on local lactate metabolism. With approval of the local animal care committee 61 Sprague Dawley rats were anaesthetized, anticoagulated and both hind limbs were perfused through the aorta with ringer-, ryanodine (0,25 µM, 1 µM) or dantrolene (1 µM) solution post mortem (30 ml/h, 21 oC). Through microdialysis-probes both Mm. adductors were perfused by ringer-, sorbitol/ringer (80 mM), calcium/ringer (20 mM, 40 mM, 80 mM) or caffeine/ringer (40 mM, 80 mM) solution with 1 µl/min flow. Lactate was measured spectrophotometrically. The relative recovery of lactate was 77 ± 2%. Microdialysis perfusion of calcium 20 mM, 40 mM and 80 mM respectively increased local lactate concentration to 466 ± 31%, 632 ± 48% and 635 ± 81%. Microdialysis perfusion of caffeine 40 mM and 80 mM increased local lactate levels to 270 ± 21% and 377 ± 21%. The isolated skeletal muscle perfusion with ryanodine 0,25 µM and 1 µM, and synchronous microdialysis application of caffeine 40 mM increased local lactate concentration significantly to 279 ± 23% and 331 ± 19%. In contrast lactate levels increased only to 193 ± 13% during infusion of dantrolene 1 µM and local perfusion of caffeine 40 mM. This study shows, that local perfusion of calcium and caffeine, and systemic perfusion of ryanodine induce local lactate increase, while systemic application of dantrolene inhibits the caffeine-induced increase. Systemic side-effects have to be ruled out in further animal studies in order to use this microdialysis technique with local application of a MH-trigger as a minimally invasive method to diagnose MH susceptibility.
KW  - Mikrodialyse
KW  - Maligne Hyperthermie
KW  - Laktat
KW  - Skelettmuskel
KW  - Ratte
KW  - Microdialysis
KW  - Malignant Hyperthermia
KW  - Lactate
KW  - Skeletal muscle
KW  - rat
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4397
ER  -