惡性高熱研究進展

劉書婷，孫　妮，王　穎 綜述，王壽勇 審校

(重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院麻醉科/兒童發(fā)育疾病研究教育部重點實驗室/兒科學重慶市重點實驗室/重慶市兒童發(fā)育重大疾病診治與預防國際科技合作基地，重慶 400014)

?

惡性高熱研究進展

劉書婷，孫妮，王穎 綜述，王壽勇△審校

(重慶醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院麻醉科/兒童發(fā)育疾病研究教育部重點實驗室/兒科學重慶市重點實驗室/重慶市兒童發(fā)育重大疾病診治與預防國際科技合作基地，重慶 400014)

[關鍵詞]惡性高熱；發(fā)病機制；診斷；治療；進展

惡性高熱(malignant hyperthermia，MH)是一種罕見的、常染色體連鎖的遺傳性肌肉系統(tǒng)疾病，由臨床常用的鹵素類吸入麻醉劑和去極化肌松劑(琥珀酰膽堿)所誘發(fā)，接受全身麻醉的患者中發(fā)病率為1/5 000～1/100 000[1-2]。男女發(fā)病率比值為2.5～4.5。本文就MH的發(fā)病機制、診斷和治療新進展進行綜述[3]。

1發(fā)病機制

1.1病理、生理機制目前公認，MH屬于肌肉系統(tǒng)的代謝性疾病，主要機制為在特異性藥物觸發(fā)下，骨骼肌細胞質中Ca2+濃度失控性升高，觸發(fā)肌纖維持續(xù)強直性收縮，并隨之出現產熱量大量增加、組織缺氧、酸中毒及肌肉細胞壞死、彌漫性血管內凝血、心血管功能崩潰等表現。細胞質中Ca2+主要來源于肌漿網，系由于離子通道缺陷導致大量Ca2+從肌漿網釋放所致。此外，鈣池操縱的細胞外Ca2+內流也可能參與了MH的發(fā)作[4-5]。有研究證實，MH患者在疾病非發(fā)作期，其骨骼肌細胞質中Ca2+水平也高于正常人[6-7]，這可能暗示MH患者在正常情況下也可能存在較高的Ca2+跨膜背景流動。

1.2分子機制已經發(fā)現數種大分子與MH發(fā)作有關，(1)以蘭尼定受體1(ryanodine receptor type 1，RYR1))最為重要。RYR受體為Ca2+釋放通道，大體上分為1、2、3型，分別位于骨骼肌、心肌和腦組織中[8-10]。MH患者由于RYR1受體功能缺陷，在敏感藥物觸發(fā)下通道持續(xù)開放，大量Ca2+從肌漿網中流出，遠遠超過肌漿網上Ca2+泵的回收能力，導致肌纖維持續(xù)強烈收縮[11]。(2)與MH發(fā)作有關的大分子物質是二氫吡啶類Ca2+通道(dihydropyridine receptor， DHPR)。DHPR位于肌肉細胞橫管膜上，是一種電壓門控型通道，與RYR1在空間和功能上存在緊密聯(lián)系。在肌膜發(fā)生去極化時，跨膜電位迅速傳導至橫管膜，興奮DHPR并最終引起RYR1受體開放，Ca2+從肌漿網流出。目前認為，50%～70%的MH是由RYR1和DHPR受體所介導的[12]。(3)肌肉型煙堿乙酰膽堿受體(nicotine acetylcholine receptor，nAChR)被認為可能與琥珀膽堿觸發(fā)的MH發(fā)作有關。nAChR為由5個亞基組成的多聚體配體門控型陽離子通道蛋白，允許K+、Na+、Ca2+等多種陽離子通過。在已有的文獻報告中，單獨由琥珀膽堿誘發(fā)的MH病例非常罕見，更多情況下，其可能通過興奮nAChR，降低MH發(fā)作閾值而起作用。

1.3基因機制受體或離子通道功能異常主要受基因突變所控制。目前比較肯定的與MH發(fā)作有關的基因主要包括RYR1和CACNA1S基因。(1)RYR1基因：RYR1基因位于19q13.1-13.2，由160 000個堿基對編碼160個外顯子。RYR1基因變異非常普遍，自1992年首次發(fā)現RYR1基因突變與MH發(fā)作之間的關系以來，目前已有超過300個突變位點獲得證實，其中約50個與MH發(fā)作有關。多數突變位點位于MH/CCD 1、2、3區(qū)(即所謂惡性高熱/中央軸空病熱點區(qū)域)。一項包含200個病例的多中心研究表明，半數以上的MH病例中檢測到了RYR1基因突變，其中以1840C>T、6617C>T和6520G>A出現頻率相對較高[13-14]。(2)CACNA1S基因：CACNA1S基因位于1q32，由93 500個堿基對編碼44個外顯子，決定DHPR的α1亞單位氨基酸序列。與MH發(fā)作有關的基因突變位點為3333A>G，導致α1亞單位上第1 086位氨基酸殘基由精氨酸改變?yōu)榻M氨酸[15-16]。(3)有研究發(fā)現敲除編碼小鼠內質網集鈣蛋白(隱鈣素)的CASQ1基因，可以誘導出類似MH的癥狀。但是，目前尚無證據表明CASQ1基因與人類MH發(fā)作有關[17-18]。

2臨床表現

MH典型的臨床表現為“一緊兩高”，即肌肉強直、體溫升高和呼吸末二氧化碳(PetCO2)升高。肌肉緊張可表現為咬肌或全身肌肉緊張，可呈現典型的“鐵板樣”骨骼肌痙攣。體溫可在短時間內快速上升至42 ℃以上，PetCO2可達100 mm Hg以上。循環(huán)系統(tǒng)早期可表現為心率增快、心律失常、血壓升高、發(fā)紺等，晚期可表現為循環(huán)崩潰和心搏驟停。輔助檢查可發(fā)現高血K+、酸中毒、肌紅蛋白、肌酸激酶、心肌酶譜等明顯改變，早期即可出現DIC傾向。

但是，MH患者在臨床表現上并無統(tǒng)一規(guī)律可循，在藥物誘發(fā)因素、典型癥狀和實驗室結果等方面均存在相當大的變異。近期，美國MH協(xié)會和歐洲MH協(xié)作組對登記在案的共計677例MH病例的總結表明，超過半數的MH病例由吸入麻醉藥和琥珀酰膽堿共同觸發(fā)，單純由吸入麻醉藥所誘發(fā)者占20%～40%，而單純由琥珀酰膽堿誘發(fā)者僅有10余例。在吸入麻醉藥中，接觸氟烷后發(fā)作最快，其后依次是七氟烷、異氟烷和地氟烷，復合使用琥珀酰膽堿可進一步縮短MH發(fā)作時間。此外，僅有大約1/3的患者出現了咬肌痙攣癥狀，而且這部分患者多數使用了琥珀酰膽堿[13,19]。

此外，MH雖然是一種常染色體連鎖的顯性遺傳病，但其發(fā)作情況似乎還受到其他多種條件影響。研究表明，大約有半數的MH患者可以檢測到明確的基因突變，同時有報告顯示并非每一次接觸觸發(fā)藥物，均導致MH發(fā)作[13,20]。

3診斷

3.1臨床診斷標準除典型的臨床表現外，還可通過氟烷收縮實驗、咖啡因收縮實驗和基因檢測來對MH進行診斷。目前，臨床上最常用的臨床診斷標準為北美和歐洲采用的Clinical高熱評分(clinical grading scale，CGS)。它根據性質將臨床表現分為七大類，分別計分，每一大類僅計一個最高分?？傆嫹衷?0分以上，臨床可基本確診為MH，35～50分，MH可能性很大，20～<35分MH可能性較大，見表1。

表1　CGS標準(分)

3.2咖啡因-氟烷收縮試驗(caffeine - halothane contracture test，CHCT)CHCT是目前公認診斷MH的金標準，一般于局麻下取股外側肌或股四頭肌，暴露于系列濃度的咖啡因(0.5、1.0、2.0、4.0、8.0、32.0 mmol/L)4 min，或2%氟烷中10 min，肌肉對2.0 mmol/L咖啡因或3%氟烷的張力改變大于0.3、0.7 g為陽性，診斷為MHS(Malignant Hyperthemia Susceptible)，兩者均為陰性診斷為MHN(Malignant Hyperthemia Non-susceptible)，僅對兩者之一陽性分別診斷為MHSc(MHS-Caffeine)或MHSh(MHS-Halothane)[21-23]。

3.3基因診斷20世紀90年代，基因診斷即開始應用于MH的臨床研究，其優(yōu)勢在于避免了有創(chuàng)的手術操作和風險，可提供術前預警信息，應用少量血液或組織標本就可完成檢測。但是，如前所述，MH發(fā)病的關鍵基因RYR1存在眾多突變位點，且有50%～70%的臨床相關性，傳統(tǒng)基于PCR技術的低通量基因診斷，用于尋找已知突變位點尚有困難，更不用說發(fā)現新的突變位點了。近年來，隨著高通量、自動化基因測序技術的逐漸推廣，對RYR1進行全基因測序從技術上講已具有可行性，但其費用昂貴，且全基因測序用于臨床存在一些倫理難題，測序中發(fā)現的無關突變基因可能涉及隱私問題。此外，由于MH存在明顯的遺傳異質性，即異?；驍y帶者在接觸觸發(fā)藥物后并非必定發(fā)作MH，出現MH發(fā)作患者也并非必定能檢測出異常基因，因此，即便基因診斷有所發(fā)現，臨床上仍必須經CHCT來予以確定。因此，基因診斷作為MH診斷手段的臨床價值尚有待于進一步開發(fā)[20,24]。

3.4微創(chuàng)代謝試驗(minimal-invasive metabolic test，MIMT)為降低CHCT試驗存在創(chuàng)傷以及術后感染、出血等風險，Schuster等[25]設計了MIMT。將特制半透膜微透析探頭置入股外側肌，經林格氏液1 μL/min平衡灌流15 min，向肌肉組織中注射4%氟烷大豆油溶液或80 mmol/L咖啡因溶液200 μL，15 min后，收集透析液測定其乳酸濃度，若乳酸濃度大于2.8 mmol/L(氟烷)或1.6 mmol/L(咖啡因)，即為陽性。與CHCT比較，MIMT創(chuàng)傷明顯減輕，且微量氟烷和咖啡因局部注射也不構成誘發(fā)MH發(fā)作的危險，但該試驗尚未經過大規(guī)模、多中心臨床評估，目前尚不能替代CHCT作為MH的常規(guī)檢測手段[25-28]。

4治療

4.1停止觸發(fā)藥物使用一旦疑診MH，應當立即停止琥珀酰膽堿和含氟吸入麻醉藥的使用，采用其他靜脈麻醉藥物維持麻醉狀態(tài)，并盡快結束手術操作。對吸入麻醉藥誘發(fā)的MH，有條件者應更換全新麻醉機和呼吸回路，采用純氧以正常通氣量的2～4倍過度通氣[29]。但是，對于麻醉時間較長的患者，體內已有大量的吸入麻醉藥蓄積，即使更換麻醉機和呼吸回路，也不能迅速使患者脫離接觸吸入麻醉藥，采用無重復吸入裝置可能更為恰當。此外，有研究認為，在呼吸回路中接入活性炭吸附裝置，可以在2 min內將吸入麻醉藥基本清除干凈[30-31]。

4.2丹曲林(Dantrolene)治療丹曲林是特異性RYR1受體拮抗劑，是目前公認的治療MH發(fā)作的特效藥，它能夠關閉RYR1受體的異常開放，迅速減少肌漿網釋放Ca2+，從而終止MH發(fā)作。推薦首次劑量2 mg/kg用蒸餾水稀釋后靜脈注射，每5分鐘可重復，直至臨床癥狀緩解，總量最高可達20 mg/kg[29]。但目前國內藥監(jiān)部門并未批準該藥臨床應用，少數醫(yī)療中心通過特殊渠道獲得該藥，在臨床使用過程中，尚面臨法律和倫理風險。

4.3對癥處理對癥處理主要包括快速降溫、維持循環(huán)系統(tǒng)功能和內環(huán)境穩(wěn)定，應當持續(xù)監(jiān)測血氣分析、電解質、磷酸肌酸激酶、肌紅蛋白、心肌酶譜的動態(tài)變化，以評估病情進展和轉歸[29]。在獲得丹曲林困難的情況下，以物理降溫為基礎的綜合對癥支持措施極為重要，除常規(guī)體表降溫外，還應當立即實施胃管、肛管和尿管置入，并同時以4 ℃生理鹽水持續(xù)灌洗。在降溫幅度方面，歐洲MH處理指南推薦的目標是38.5 ℃以下[29]，但由于國內獲得丹曲林困難，最好能將體溫降至36 ℃以下。此外，早期就應當重視腎臟功能維護，積極補液和利尿，適當堿化尿液，預防肌紅蛋白血癥并發(fā)腎功能損害。

綜上所述，MH是一種臨床罕見的麻醉并發(fā)癥，其發(fā)病機制尚不完全清楚，發(fā)作性質不規(guī)律，早期發(fā)現和積極采取應對措施，是成功處理的關鍵。

參考文獻

[1]Monnier N,Krivosic-Horber R,Payen JF,et al.Presence of two different genetic traits in malignant hyperthermia families:implication for genetic analysis,diagnosis,and incidence of malignant hyperthermia susceptibility[J].Anesthesiology,2002,97(5):1067-1074.

[2]Rosenberg H,Davis M,James D,et al.Malignant hyperthermia[J].Orphanet J Rare Dis,2007,24(2):21.

[3]Brady JE,Sun LS,Rosenberg H,et al.Prevalence of malignant hyperthermia due to anesthesia in New York State,2001-2005[J].Anesth Analg,2009,109(4):1162- 1166.

[4]Eltit JM,Ding X,Pessah IN,et al.Nonspecific sarcolemmal cation channels are critical for the pathogenesis of malignant hyperthermia[J].FASEB J,2013,27(3):991-1000.

[5]Duke AM,Hopkins PM,Calaghan SC,et al.Store operated Ca2+entry in malignant hyperthermia-susceptible human skeletal muscle[J].J Biol Chem,2010,285(33):25645-25653.

[6]Yang T,Esteve E,Pessah IN,et al.Elevated resting [Ca2+](i) in myotubes expressing malignant hyperthermia RyR1 cDNAs is partially restored by modulation of passive calcium leak from the SR[J].Am J Physiol Cell Physiol,2007,292(5):C1591-1598.

[7]Eltit JM,Bannister RA,Moua O,et al.Malignant hyperthermia susceptibility arising from altered resting coupling between the skeletal muscle L-type Ca2+channel and the type 1 ryanodine receptor[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2012,109(20):7923-7928.

[8]Stathopulos PB,Seo MD,Enomoto M,et al.Themes and variations in ER/SR calcium release channels:structure and function[J].Physiology,2012,27(6):331-342.

[9]Amador FJ,Stathopulos PB,Enomoto M,et al.Ryanodine receptor calcium release channels:lessons from structure-function studies[J].FEBS J,2013,280(21):5456-5470.

[10]Mackrill JJ.Ryanodine receptor calcium release channels:an evolutionary perspective[J].Adv Exp Med Biol,2012(740):159-182.

[11]Yang T,Allen PD,Pessah IN,et al.Enhanced excitation-coupled calcium entry in myotubes is associated with expression of RyR1 malignant hyperthermia mutations[J].J Biol Chem,2007,282(52):37471-37478.

[12]Brislin RP,Theroux MC.Core myopathies and malignant hyperthermia susceptibility:a review[J].Paediatr Anaesth,2013,23(9):834-841.

[13]Klingler K,Heiderich S,Girard T,et al.Functional and genetic characterization of clinical malignant hyperthermia crises:a multi-centre study[J].Orphanet J Rare Dis,2014,6(9):8-12.

[14]Rosenberg H.Mining for mutations in malignant hyperthermia[J].Anesth Analg,2011,113(5):975-976.

[15]Monnier N,Procaccio V,Stieglitz P,et al.Malignant- hyperthermia susceptibility is associated with a mutation of the alpha 1-subunit of the human dihydropyridine-sensitive L-type voltage-dependent calcium-channel receptor in skeletal muscle[J].Am Hum Genet,1997,60(6):1316-1325.

[16]Marchant CL,Ellis FR,Halsall PJ,et al.Mutation analysis of two patients with hypokalemic periodic paralysis and suspected malignant hyperthermia[J].Muscle Nerve,2004,30(1):114-117.

[17]Protasi F,Paolini C,Dainese M.Calsequestrin-1:a new candidate gene for malignant hyperthermia and exertional/environmental heat stroke[J].J Physiol,2009,587(Pt13):3095-3100.

[18]Kraeva N,Zvaritch E,Frodis W,et al.CASQ1 gene is an unlikely candidate for malignant hyperthermia susceptibility in the North American population[J].Anesthesiology,2013,118(2):344-349.

[19]Visoiu M,Young MC,Wieland K,et al.Anesthetic drugs and onset of malignant hyperthermia[J].Anesth Analg,2014,118(2):388-396.

[20]Stowell KM.DNA testing for malignant hyperthermia:the reality and the dream[J].Anesth Analg,2014,118(2):397-406.

[21]Schneiderbanger D,Johannsen S,Roewer N,et al.Management of malignant hyperthermia:diagnosis and treatment[J].Ther clin Risk Manag,2014,10(3):355-362.

[22]王穎林,郭向陽,羅愛倫,等.惡性高熱實驗室診斷方法的初步建立[J].中華麻醉學雜志,2008,28(6):526-529.

[23]Ording H,Brancadoro V,Cozzolino S,et al.In vitro contracture test for diagnosis of malignant hyperthermia following the protocol of the European MH Group:results of testing patients surviving fulminant MH and unrelated low-risk subjects.The European Malignant Hyperthermia Group[J].Acta Anaesthesiol Scand,1997,41(8):955-966.

[24]Girard T,Litman RS.Molecular genetic testing for malignant hyperthermia susceptibility[J].J Clin Anesth,2008,20(3):161-163.

[25]Schuster F,Johannsen S,Roewer N,et al.A minimal-invasive metabolic test detects malignant hypertermia susceptibiity in a patient after sevoflurane-induced metabolic crisis[J].Case Rep Anesthesiol,2013(2013):953859.

[26]Schuster F,Sch?ll H,Hager M,et al.The dose-response relationship and regional distribution of lactate after intramuscular injection of halothane and caffeine in malignant hyperthermia-susceptible pigs[J].Anesth Analg,2006,102(2):468-472.

[27]Schuster F,Tas P,Müller R,et al.Pharmacologic modulation of skeletal muscle metabolism:a microdialysis study[J].Basic Clin Pharmacol Toxicol,2006,98(4):372-376.

[28]Schuster F,Metterlein T,Negele S,et al.An in-vivo metabolic test for detecting malignant hyperthermia susceptibility in humans:a pilot study[J].Anesth Analg,2008,107(3):909-914.

[29]Glahn KP,Ellis FR,Halsall PJ,et al.Recognizing and managing a malignant hyperthermia crisis:guidelines from the European Malignant Hyperthermia Group[J].Br J Anaesth,2010,105(4):417-420.

[30]Shanahan H,O′Donoghue R,O′Kelly P,et al.Preparation of the Drager Fabius CE and Drager Zeus anesthetic machines for patients susceptible to malignant hyperthermia[J].Eur J Anaesthesiol,2012,29(5):229-234.

[31]Birgenheier N,Stoker R,Westenskow D,et al.Activated charcoal effectively removes inhaled anesthetics from modern anesthesia machines[J].Anesth Analg,2011,112(6):1363-1370.

作者簡介：劉書婷(1989-)，在讀碩士研究生，主要從事全身麻醉機制研究?！魍ㄓ嵶髡?，Tel:15683827075；E-mail:wangshyong@126.com。

doi:·綜述·10.3969/j.issn.1671-8348.2016.06.040

[中圖分類號]R614.2

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-8348(2016)06-0836-03

(收稿日期：2015-05-08修回日期：2015-10-16)