Methodische Untersuchungen zur Entwicklung eines minimal-invasiven Tests für die Diagnostik einer Veranlagung zur Malignen Hyperthermie

Methodical studies to develop a minimally invasive test for the diagnosis of a susceptibility to malignant hyperthermia

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-18841
  • 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 wirDie 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.show moreshow less
  • 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 lactateMalignant 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.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author: Thomas Metterlein
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-18841
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Klinik für Anaesthesiologie (bis 2003)
Date of final exam:2006/07/28
Language:German
Year of Completion:2006
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Tag:Laktat; Maligne Hyperthermie; metabolischer test; minimal- invasiv; pCO2
Malignant hyperthermia; PCO2; lactate; metabolic test; minimally invasive
Release Date:2006/08/01
Advisor:Priv.-Doz. Dr. med. Martin Anetseder