Phân tích ca lâm sàng tăng thân nhiệt ác tính trong phẫu thuật tim khi sử dụng thuốc gây mê dạng hít

Tăng thân nhiệt ác tính TTNAT là một rối loạn gen liên quan đến thuốc pharmacogenetic của hệ cơ xương liên quan đến tăng chuyển hóa mất kiểm soát, xảy ra trong quá trình phẫu thuật hoặc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƯỢC

VŨ THỊ THU HẰNG

PHÂN TÍCH CA LÂM SÀNG TĂNG THÂN NHIỆT ÁC TÍNH TRONG PHẪU THUẬT TIM KHI SỬ DỤNG THUỐC GÂY MÊ DẠNG HÍT SEVOFLURANE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

Hà Nội – 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA Y DƯỢC

Người thực hiện: Vũ Thị Thu Hằng

PHÂN TÍCH CA LÂM SÀNG TĂNG THÂN NHIỆT ÁC TÍNH TRONG PHẪU THUẬT TIM KHI SỬ DỤNG THUỐC GÂY MÊ DẠNG HÍT SEVOFLURANE

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và thực hiện khóa luận, tôi đã học hỏi được rất nhiều kiến thức bổ ích và nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của các thầy cô, nhà trường, bệnh viện, gia đình và bạn bè

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể Ban chủ nhiệm Khoa Y dược – Đại học Quốc gia Hà Nội và Bộ môn Y dược học cơ sở đã tạo điều kiện cho tôi được thực hiện khóa luận tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa đã giảng dạy, giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học tập trong 5 năm qua

Tôi xin bày tỏ lòng thành kính và biết ơn sâu sắc đến TS Vũ Thị Thơm và ThS.BS Nguyễn Thị Thúy Mậu – những người thầy, người hướng dẫn khoa học

đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cùng những kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Y dược học cơ sở đã quan tâm, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài khóa luận Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bác sĩ và nhân viên Trung tâm Tim mạch, Bệnh viện E đã giúp

đỡ, tạo điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện đề tài một cách thuận lợi

Tôi xin gửi lời cảm ơn và tình yêu thương sâu sắc tới gia đình, người thân

và bạn bè, những người đã luôn quan tâm, cổ vũ, động viên và giúp đỡ tôi trong những năm tháng học tập và nghiên cứu dưới mái trường đại học

Cuối cùng, tôi xin gửi lời tri ân đến bệnh nhân đã tham gia vào nghiên cứu

Sự đóng góp của bệnh nhân đã giúp tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2020

Sinh viên

Vũ Thị Thu Hằng

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AMPA Thụ thể -amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic

acid APTT Thời gian thromboplastin một phần hoạt hóa (Activated partial

thromboplastin time) ATP Adenosine triphosphate

Ca2+ Ion canxi

CAv1.1 Tiểu đơn vị alpha – 1S

CCD Bệnh cơ lõi trung tâm (Central core disease)

cDNA DNA bổ sung (Complementary DNA)

CK Creatine kinase

CK – MB Xét nghiệm Creatine kinase - MB

Cl- Ion clorua

CNS Hệ thần kinh trung ương (Central nervous system)

CYP2E1 Cytochrome P – 450 2E1

ddNTP Dideoxy nucleoside triphosphate

DHPR Thụ thể dihydropyridine

DNA Acid deoxyribonucleic

dNTP Deoxy nucleoside triphosphate

ĐPQH Đồng phân quang học

EC Cặp kích thích – co cơ (excitation – contraction)

EMHG Hội tăng thân nhiệt ác tính châu Âu (European malignant

hyperthermia group) emPCR PCR nhũ tương

ETCO2 Áp lực (nồng độ) CO2 cuối kỳ thở ra

FRC Dung tích cặn chức năng (Functional residual capacity)

INR Xét nghiệm đánh giá mức độ hình thành cục máu đông

(International normalized ratio)

K+ Ion Kali

Lac Lactose

MAC Nồng độ thuốc tối thiểu trong phế nang (Minimum alveolar

concentration)

N2O Nitơ oxit

NYHA Hội Tim mạch Hoa Kỳ (New York Heart Association Functional

Classification) PaCO2

(pCO2)

Áp lực riêng phần của khí CO2 trong máu động mạch

PCR Phản ứng chuỗi polymerase (Polymerase chain reaction)

PharmGKB The pharmacogenomics knowledge base

pO2 Áp lực riêng phần của khí O2 trong máu động mạch

PT Thời gian prothrombin (Prothrombin time)

Qphred Điểm chất lượng Phred (Phred quality score)

RNA Acid ribonucleic

RyR1 Thụ thể ryanodine

SBS Giải trình tự bằng phương pháp tổng hợp (Sequencing by

synthesis)

SMRT Giải trình tự gen tức thời đơn phân tử (Single Molecule Real

Time) SNP Đa hình đơn nucleotide (Single – nucleotide polymorphism) SO2 Khí lưu huỳnh dioxit

SR Hệ võng nội bào (Sarcoplasmic reticulum)

TKTW Thần kinh trung ương

TTNAT Tăng thân nhiệt ác tính

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc hóa học, tính chất hóa lý của một số thuốc gây

mê đường hô hấp

4

Bảng 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ thuốc gây mê đường

hô hấp trong phế nang và khả năng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu

6

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của thuốc gây mê đường hô hấp trên một số

cơ quan và hệ cơ quan

Bảng 2.1 Mối liên hệ giữa điểm chất lượng Phred với khả năng

mắc lỗi đọc bazơ và tính chính xác của các lần đọc

32

Bảng 3.1 Giá trị một số chỉ số cận lâm sàng bất thường của bệnh

nhân trong ngày nhập viện

33

Bảng 3.2 Kết quả xét nghiệm khí máu động mạch và điện giải của

bệnh nhân tại thời điểm bắt đầu xảy ra phản ứng TTNAT

35

Bảng 3.3 Các biến thể RYR1 xuất hiện hơn 1 lần trong 770 gia đình

nghiên cứu ở Anh

44

Bảng 3.4 Các miền cấu trúc của thụ thể Ryanodine được phân tích

theo phương pháp đông lạnh mẫu thử dùng trong kính hiển vi điện tử (Cryo – EM)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Quá trình phóng thích và bắt lại Ca2+ giữa võng nội bào

và tương bào cơ vân

16

Hình 1.2 Biểu hiện lâm sàng đặc trưng của bệnh TTNAT 17

Hình 3.1 Phẫu thuật thay van tim của bệnh nhân 34 Hình 3.2 A: Điểm đột biến (c7048G >A, p.Ala2350Thr) trong gen

RYR1 của bệnh nhân được xác định bằng trình tự Sanger

B: So sánh cấu trúc bậc 1 của phân tử protein RyR1 giữa các loài: con người (XM011527205), bò (NM001206777), lợn (NM001001534), thỏ (NM001101718) và chuột (AY268935)

38

Hình 3.4 Biểu diễn tuyến tính chuỗi acid amin của protein

ryanodine với các đột biến đã biết liên quan đến một số bệnh về cơ xương

47

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Thuốc gây mê đường hô hấp dùng trong phẫu thuật 3

1.1.1 Lịch sử ra đời của thuốc gây mê đường hô hấp 3

1.1.2 Định nghĩa, phân loại và vai trò của thuốc gây mê đường hô hấp 3

1.1.3 Đặc điểm các thuốc gây mê đường hô hấp 4

1.2 Phản ứng tăng thân nhiệt ác tính 13

1.2.1 Định nghĩa 13

1.2.2 Đặc điểm dịch tễ học phản ứng tăng thân nhiệt ác tính 14

1.2.3 Sinh lý bệnh tăng thân nhiệt ác tính 15

1.2.4 Biểu hiện lâm sàng, chẩn đoán và điều trị tăng thân nhiệt ác tính 17

1.3 Phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) 23

1.3.1 Lịch sử phát triển 23

1.3.2 Khái niệm và ứng dụng của công nghệ giải trình tự tiếp theo 24

1.3.3 NGS qua các thế hệ 25

1.3.4 Hạn chế của NGS 30

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Đối tượng nghiên cứu 31

2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu lâm sàng, cận lâm sàng 31

2.2.2 Phương pháp tách chiết DNA 31

2.2.3 Phương pháp giải trình tự gen 31

2.2.4 Đạo đức nghiên cứu 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 33

3.1 Kết quả lâm sàng, cận lâm sàng của bệnh nhân 33

3.2 Kết quả phân tích gen của bệnh nhân 37

3.3 Bàn luận 39

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Tăng thân nhiệt ác tính (TTNAT) là một rối loạn gen liên quan đến thuốc (pharmacogenetic) của hệ cơ xương liên quan đến tăng chuyển hóa mất kiểm soát, xảy ra trong quá trình phẫu thuật hoặc sau phẫu thuật ở những bệnh nhân nhạy cảm với thuốc gây mê đường hô hấp và/hoặc thuốc giãn cơ [25, 26] Được mô tả lần đầu tiên vào năm 1960, TTNAT đã trở thành một trong những nguyên nhân gây tử vong do gây mê kể từ những năm đầu thế kỷ 20 cho đến nay Phản ứng TTNAT hiếm xảy ra với tỉ lệ dao động từ 1:15000 – 1:75000 ở bất kì dân tộc nào trên thế giới, tuy nhiên, tỉ lệ mắc các bất thường về mặt di truyền là một trong 400

cá thể [23, 25] Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng phản ứng này liên quan đến các biến

thể gây bệnh trong gen RYR1, CACNA1S hoặc STAC3, được xác định bằng các xét

nghiệm di truyền phân tử với công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới Từ đó cho phép sàng lọc nhanh chóng và hiệu quả các nhóm bệnh nhân cho các biến thể liên quan đến TTNAT đồng thời làm cơ sở cho chẩn đoán [6, 23] Tại Việt Nam, ca lâm sàng trong nghiên cứu của chúng tôi là trường hợp TTNAT đầu tiên và duy nhất xảy ra trong vòng mười năm qua

Thuốc gây mê đường hô hấp halogen và suxamethonium làm giãn cơ gây

ra phản ứng TTNAT, làm tăng tốc độ chuyển hóa cơ và hoạt động co bóp tạo ra nhiệt, từ đó dẫn đến thiếu oxy máu, nhiễm toan chuyển hóa, tiêu cơ vân và tăng

2

nhiệt độ cơ thể nhanh chóng Các tiến triển xấu của TTNAT có thể kể đến như suy thận cấp, loạn nhịp tim, đông máu nội mạch lan tỏa, nếu không được kiểm soát và điều trị kịp thời có thể gây tử vong ở bệnh nhân [67] Chính bởi mức độ nguy hiểm của phản ứng này, việc chẩn đoán và điều trị TTNAT là rất cần thiết trong gây mê phẫu thuật ở những bệnh nhân có biểu hiện TTNAT, đặc biệt nếu có báo cáo về tiền sử TTNAT của gia đình Hiện nay, thuốc dantrolene là thuốc đặc trị duy nhất được đưa vào phác đồ điều trị phản ứng TTNAT bên cạnh các biện pháp hỗ trợ điều trị khác Tuy nhiên, không phải tất cả các bệnh nhân xuất hiện phản ứng TTNAT đều được điều trị kịp thời bằng thuốc dantrolene Điều này có thể xảy ra

ở các vùng nông thôn, vùng đang phát triển thiếu điều kiện chăm sóc y tế hoặc ở các quốc gia không có sẵn thuốc dantrolene Chính vì vậy, các kinh nghiệm điều trị phản ứng TTNAT không sử dụng dantrolene là rất cần thiết Bên cạnh đó, việc tiến hành các xét nghiệm di truyền phân tử như phương pháp giải trình tự gen thế

hệ mới đóng vai trò quan trọng trong việc chẩn đoán TTNAT nhằm phát hiện các biến thể di truyền có liên quan đến phản ứng này

Với mục đích đưa công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới ứng dụng trong phân tích gen ở bệnh nhân xuất hiện phản ứng TTNAT, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Phân tích ca lâm sàng tăng thân nhiệt ác tính trong phẫu thuật tim khi sử dụng thuốc gây mê dạng hít sevoflurane” với hai mục tiêu như sau:

1 Tổng quan được nguyên nhân, cơ chế của bệnh lý tăng thân nhiệt ác tính trong phẫu thuật thay van hai lá sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp

2 Ứng dụng được giải trình tự gen thế hệ mới và đánh giá được kết quả ở bệnh nhân tăng thân nhiệt ác tính

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Thuốc gây mê đường hô hấp dùng trong phẫu thuật

1.1.1 Lịch sử ra đời của thuốc gây mê đường hô hấp

Câu chuyện về thuốc gây mê đường hô hấp bắt đầu khi ether được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1540, sau đó là nitơ oxit (N2O – khí cười) được ghi nhận có khả năng gây mê [37, 40] Mặc dù vậy, cả N2O và ether đều không được sử dụng trong gây mê phẫu thuật cho đến giữa thế kỷ 19, nhờ William Morton chứng minh tính chất gây mê của diethyl ether vào năm 1846 [32, 37] Lần lượt các thuốc gây

mê bao gồm ether, N2O, chloroform, ethylene, cyclopropane, trichloroethylene và divinyl ether được đưa vào thực hành lâm sàng Tuy nhiên, một số thuốc này đã

bị ngừng sử dụng do có mùi khó chịu, dễ cháy nổ, biên độ an toàn hẹp và gây ra nhiều tác dụng phụ [3, 40] Vào những năm 1950, fluroxene – tác nhân flo hóa đầu tiên được đưa vào thử nghiệm lâm sàng Fluroxene có khả năng gây mê tốt trên động vật thí nghiệm nhưng đã bị thu hồi vào năm 1974 do nguy cơ gây cháy

nổ của thuốc Theo sau đó, các thuốc gây mê gồm halothane, methoxyflurane, enflurane, isoflurane, sevoflurane và desflurane lần lượt được tổng hợp, mở ra cuộc cách mạng của các thuốc gây mê halogen hóa [32, 37]

Hiện nay, vai trò của nitơ oxit trong gây mê cân bằng hiện đại vẫn gây tranh cãi [32] Các thuốc gây mê halogen được sử dụng phổ biến hiện nay là isoflurane, sevoflurane, desflurane Ngoài ra, xenon – một loại khí gây mê lý tưởng đã được nghiên cứu thử nghiệm vào năm 1951 Tuy nhiên, do chi phí sản xuất lớn nên việc

sử dụng thuốc còn hạn chế [3, 43]

1.1.2 Định nghĩa, phân loại và vai trò của thuốc gây mê đường hô hấp

Thuốc gây mê đường hô hấp là một loại thuốc cơ bản được sử dụng trong gây mê cân bằng hiện đại, gây mê phẫu thuật và giảm đau [32, 42] Thuốc gây mê đường hô hấp có hai loại: thể khí (N2O, xenon) và thể lỏng hóa hơi (halothane, enflurane, isoflurane, sevoflurane, desflurane) Lợi ích rõ ràng của thuốc gây mê

là làm cho bệnh nhân mất cảm giác hoặc nhận thức về cơn đau, giãn cơ mà vẫn

4

duy trì được các chức năng sống (tuần hoàn, hô hấp, chuyển hóa, bài tiết…) Trước

và trong quá trình phẫu thuật, bác sĩ gây mê sẽ kiểm soát liên tục chức năng hô hấp và đường thở của bệnh nhân Điều này cho phép bác sĩ thực hiện phẫu thuật

mà không gây đau đớn hoặc chấn thương tinh thần ở bệnh nhân Nhiều ca phẫu thuật không thể thực hiện được nếu bệnh nhân không được gây mê như phẫu thuật tim, ghép tạng và thay khớp [68]

1.1.3 Đặc điểm các thuốc gây mê đường hô hấp

1.1.3.1 Cấu trúc hóa học, đặc tính vật lý

Mỗi thuốc gây mê đường hô hấp đều có đặc tính hóa học như cấu trúc hóa học, trọng lượng phân tử và một số tính chất vật lý đặc trưng riêng cho từng loại

như điểm sôi, tỷ trọng chất lỏng, áp suất hơi Bảng 1.1 tổng hợp đặc tính hóa học

và vật lý của một số thuốc gây mê đường hô hấp như halothane, enflurane, isoflurane, desflurane, sevoflurane và nitơ oxit

Bảng 1.1 Cấu trúc hóa học, tính chất hóa lý của một số thuốc gây mê đường

hô hấp [1, 32]

Tên thuốc Cấu trúc hóa

học

Trọng lượng phân

tử

Điểm sôi

°C ( ở 760 mmHg)

Tỷ trọng chất lỏng (g/

mL) (25 ° C/

4 ° C)

Áp suất hơi (mmHg)

5

Thuốc gây mê dễ bay hơi (halothane, enflurane, isoflurane, desflurane, sevoflurane) có áp suất hơi thấp, điểm sôi cao, dễ hóa lỏng ở nhiệt độ phòng (20°C) Thuốc gây mê dạng khí (N2O, xenon) có áp suất hơi cao, nhiệt độ sôi thấp

và tồn tại ở dạng khí khi ở nhiệt độ phòng [68] Áp suất riêng phần của isoflurane

và sevoflurane ở nhiệt độ môi trường đủ để đạt được nồng độ thích hợp cho sử dụng lâm sàng với bình xịt thông thường Áp suất riêng phần của desflurane cao

(Bảng 1.1), đòi hỏi sử dụng máy hóa hơi riêng mà trong máy hóa hơi này,

desflurane được làm nóng để đạt được áp suất hơi 1400 mmHgvà áp suất hơi được điều chỉnh bởi hai điện trở biến thiên N2O tồn tại ở thể khí ở áp suất và nhiệt độ môi trường, có thể phân phối qua đồng hồ lưu lượng [32]

Bên cạnh áp suất hơi và nhiệt độ sôi, độ hòa tan là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến dược động học của thuốc gây mê đường hô hấp Desflurane có cấu trúc hóa học khác với isoflurane là trên gốc carbon  - ethyl gắn với flo thay cho clo Tương tự sevoflurane cũng được halogen hóa chỉ với flo Chính sự thay thế này làm độ hòa tan trong máu của desflurane và sevoflurane thấp hơn isoflurane, gần bằng độ hòa tan của N2O [10]

Như vậy, các đặc tính hóa lý của một thuốc gây mê dạng hít quyết định hiệu quả lâm sàng và cách thức sử dụng của chúng, cụ thể là việc đạt được nồng độ

6

điều trị tại mô trong CNS Nồng độ tại vị trí ảnh hưởng có liên quan đến áp suất riêng phần của các tác nhân gây mê trong CNS, được biểu thị ở trạng thái cân bằng bởi nồng độ tại phế nang Ngoài ra còn liên quan đến khả năng hấp thu thuốc từ phổi với độ hòa tan là đặc tính cơ bản và quan trọng trong động học của các thuốc gây mê đường hô hấp [32, 66]

nang vào máu bởi tuần hoàn phổi Hai yếu tố này được trình bày trong Bảng 1.2

[42, 43]

Bảng 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ thuốc gây mê đường hô hấp trong phế nang và khả năng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu [43] Nồng độ thuốc trong

phế nang

Khả năng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu

(1) Nồng độ hít vào của

thuốc: Nồng độ

thuốc gây mê trong

phế nang (FA) thay

đổi phụ thuộc vào

áp suất riêng phần của chúng ở trạng thái cân bằng 

càng lớn, độ hòa tan của thuốc trong máu càng cao, dẫn đến sự tăng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu bởi tuần hoàn phổi Nồng độ thuốc trong máu tăng mà áp suất riêng phần của thuốc trong phế nang tăng chậm hơn, dẫn đến kéo dài thời gian gây mê và hồi phục sau gây mê 

(2) Lưu lượng máu qua phổi (cung lượng tim): Nếu không

có shunt, lưu lượng máu qua phổi bằng cung lượng tim Cung lượng tim cao dẫn đến khả năng hấp thu thuốc gây

mê từ phế nang vào máu lớn hơn và phân phối nhanh hơn đến các mô bao gồm cả hệ TKTW

(3) Chênh lệch áp suất riêng phần của thuốc gây mê trong phế nang và tĩnh mạch: Sự hấp thu thuốc gây mê ở mô gây ra sự khác biệt của áp suất riêng phần của thuốc trong phế nang và tĩnh mạch Sự chênh lệch này càng lớn, thời gian khởi mê càng chậm

(4) Hiệu ứng thuốc thứ hai: Khi phối hợp N2O và thuốc gây

mê đường hô hấp khác, do khả năng hấp thu từ phế nang vào máu của N2O cao, làm tăng áp suất riêng phần của thuốc sử dụng đồng thời Tỉ lệ FA/ FI tăng làm tốc độ khởi

mê tăng

Phân bố

Sự hấp thu thuốc gây mê ở mô phụ thuộc vào các yếu tố sau: Lưu lượng máu ở mô, khả năng hòa tan của thuốc ở mô và chênh lệch áp suất riêng phần của thuốc gây mê trong máu động mạch và mô Ở mô não, sự chênh lệch áp suất này cân bằng nhanh do được tưới máu nhiều Mô mỡ có mức độ tưới máu thấp nên cần thời gian dài hơn để cân bằng áp suất Ngoài ra, sự hấp thu cao và giải phóng chậm các phân tử thuốc gây mê từ mô mỡ dẫn đến tốc độ khởi mê chậm ở những bệnh nhân có khoang mỡ lớn Khả năng hòa tan của thuốc gây mê trong mô khác với trong máu, phụ thuộc vào ái lực với lipid của thuốc Tất cả các thuốc gây mê đường hô hấp hòa tan tốt trong mô mỡ và ít hòa tan trong các mô khác [32]

8

Desflurane hòa tan trong máu và mô kém hơn so với halothane, isoflurane, sevoflurane (hệ số phân bố mô/máu thấp) Chính vì vậy, nồng độ desflurane trong máu tăng nhanh trong quá trình gây mê và giảm nhanh trong phế nang khi đào thải Ngoài ra, sự cân bằng nồng độ của desflurane ở mô và máu diễn ra nhanh hơn giúp kiểm soát nồng độ thuốc tại phế nang chính xác hơn trong quá trình duy trì gây mê [10]

Chuyển hóa

Thuốc gây mê đường hô hấp được loại bỏ chủ yếu bằng thông khí, chỉ chuyển hóa ở mức độ rất nhỏ Chính vì vậy, sự trao đổi chất của các thuốc này không đóng vai trò quan trọng trong việc ngừng tác dụng của thuốc mà liên quan tới độc tính thuốc gây ra Chuyển hóa ở gan nhờ hệ thống CYP2E1 góp phần loại

bỏ một số thuốc mê bay hơi, như halothane được thải trừ nhanh hơn so với enflurane trong quá trình hồi phục Về mức độ chuyển hóa ở gan, thứ tự sắp xếp của các thuốc như sau: halothane > enflurane > sevoflurane > isoflurane > desflurane > N2O (Bảng 1.4) [43]

Thải trừ

Ngược lại với quá trình hấp thu ban đầu, sau khi ngừng gây mê, áp lực riêng phần của thuốc gây mê ở phế nang và mô giảm Thuốc mê sẽ được thải trừ chủ yếu qua đường hô hấp (thở ra) và cơ thể bước vào giai đoạn hồi phục sau gây mê Thời gian hồi phục sau gây mê phụ thuộc vào tốc độ loại bỏ thuốc ra khỏi não Tốc độ thải trừ của halothane và isoflurane chậm hơn so với N2O, desflurane và sevoflurane do halothane hòa tan gấp đôi trong mô não và tan trong máu gấp năm lần so với N2O và desflurane Sự tăng tích lũy halothane hoặc isoflurane ở cơ, da

và mỡ trong gây mê kéo dài (đặc biệt ở bệnh nhân béo phì) làm quá trình hồi phục sau gây mê chậm hơn [43, 68]

1.1.3.3 Đặc điểm dược lực học

Cơ chế tác dụng

9

Trong quá trình nghiên cứu cách thức hoạt động của các thuốc gây mê halogen hóa, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng các thụ thể của tế bào thần kinh đóng vai trò quan trọng trong cơ chế tác dụng của các thuốc này [29] Trải qua vài thập kỉ, cơ chế hoạt động của thuốc gây mê dễ bay hơi tại các thụ thể

g – aminobutyric loại A (GABAA) và các khí gây mê (N2O, xenon) ức chế tại các thụ thể N – methyl – D – aspartate đã được xác định Ngoài ra, một số thuốc gây

mê dạng hít khác gây tác dụng bằng cách ức chế các kênh ion kích thích, các thụ thể nicotinic và glutamate thần kinh [43, 66] Cụ thể, thuốc gây mê đường hô hấp

ức chế hoạt động kích thích của kênh trước synap, thông qua các thụ thể nicotinic, serotonergics và glutaminergic Đồng thời, các phân tử thuốc làm tăng hoạt động

ức chế của kênh sau synap qua thụ thể GABAA, glycine, AMPD và NMDA, gây ảnh hưởng đến việc giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh, gây giảm dẫn truyền thần kinh qua các khớp thần kinh [66]

Kênh kali hai lỗ trong hệ TKTW cũng đóng vai trò nhất định trong cơ chế gây mê của thuốc gây mê đường hô hấp Các kênh này phân phối rộng rãi trong CNS, tồn tại ở cả trước và sau synap Halothane, isoflurane, sevoflurane và desflurane đã được xác định làm tăng cường hoạt động của các kênh này, dẫn đến

sự siêu phân cực của màng tế bào, gây ảnh hưởng đến khả năng tạo ra hoạt động thần kinh và góp phần giải thích được hiệu quả gây mê của các thuốc trên [43]

Ảnh hưởng của thuốc gây mê dạng hít trên các cơ quan và hệ cơ quan

Hiệu lực gây mê của thuốc gây mê đường hô hấp được mô tả bằng nồng độ thuốc tối thiểu trong phế nang (MAC) MAC là nồng độ tối thiểu trong phế nang của thuốc gây mê dạng hít đo ở áp suất 1 atm, ngăn cản đáp ứng vận động với các kích thích phẫu thuật ở 50% bệnh nhân [43] Giá trị MAC thay đổi phụ thuộc vào tác nhân gây mê và độ tuổi của bệnh nhân Ở trẻ sơ sinh, MAC của sevoflurane xấp xỉ 3,3% trong khi ở người trưởng thành (40 – 50 tuổi) là 2% [42] Giá trị MAC

của một số thuốc gây mê dạng hít được trình bày trong Bảng 1.4 Ảnh hưởng của

thuốc gây mê đường hô hấp gây ra trên hệ thần kinh trung ương, hệ tim mạch, hệ

hô hấp, trên thận, gan và cơ được tổng hợp trong Bảng 1.3

Ảnh hưởng của thuốc gây mê đường hô hấp

Hệ TKTW Với giá trị MAC thấp (0,2 – 0,4), thuốc gây ức chế thần kinh gây

bất động, mất trí nhớ, ngăn chặn sự hình thành ý thức ở vỏ não, đồi thị và hệ thống kích hoạt dạng lưới Ngoài ra, các thuốc gây

mê halogen làm giảm tốc độ trao đổi chất của não (CMR) Lưu lượng máu não (CBF) có thể tăng, giảm hoặc không đổi (phụ thuộc vào MAC) Ngoại trừ halothane, một số thuốc gây mê halogen khác có tác dụng giảm đau

Hệ tim mạch Thuốc làmgiảm cung lượng tim và khả năng co bóp tim bình

thường; gây giảm áp lực trung bình máu động mạch phụ thuộc liều và gây giãn mạch hệ thống Nhìn chung các thuốc này có thể gây kích thích hệ thần kinh tự chủ gây tăng nhịp tim, nhưng halothane, enflurane, sevoflurane ít ảnh hưởng đến nhịp tim còn desflurane, isoflurane làm tăng nhịp tim đáng kể

Hệ hô hấp Thuốc làm giảm thông khí dẫn đến tăng áp lực CO2 máu động

mạch (PaCO2), có thể dẫn đến suy hô hấp Isoflurane và desflurane gây kích thích đường thở (ho hoặc khó thở) nên không

11

Thuốc gây mê đường hô hấp gây ra giảm trương lực cơ phụ thuộc liều, các thuốc gây mê halogen làm giãn cơ tử cung mạnh

Bảng 1.4 trình bày những đặc điểm dược lý đặc trưng của một số thuốc gây

mê dạng hít Hầu hết các thuốc này đều có tác dụng mạnh với chỉ số điều trị dao động từ 2 đến 4, chính vì vậy, việc sử dụng chúng đòi hỏi kiến thức về tính chất hóa lý, dược động học và dược lực học của chúng trên các hệ thống khác nhau để phát huy tác dụng chính và ngăn ngừa các tác dụng phụ [32]

Bảng 1.4 Một số đặc điểm dược lý đặc trưng của thuốc gây mê đường hô

hấp [3]

Tên thuốc Hệ số

phân

bố máu/

khí

Hệ số phân

bố não/

máu

MAC (%) 2

Chuyển hóa

Đặc điểm đặc trưng

N2O 0,47 1,1 > 100 Thường dùng phối hợp với

thuốc gây mê đường hô hấp mạnh hơn để đạt hiệu ứng khí thứ 2 Khởi phát và phục hồi nhanh chóng

Halothane 2,35 1,9 0,75 > 40% Tốc độ khởi phát và phục hồi

12

phát và phục hồi tương đối chậm

Desflurane 0,42 1,3 6 – 7 < 0,05% Khởi phát và phục hồi nhanh

Mùi hăng gây kích thích đường thở nên không thích hợp để gây

Tác dụng phụ và độc tính của thuốc gây mê dạng hít

Tác dụng phụ và độc tính của thuốc gây mê đường hô hấp bao gồm nhiễm độc thận, nhiễm độc gan, nhiễm độc thần kinh, tình trạng sốc gây mê, rối loạn nhịp tim, hạ huyết áp, buồn nôn và nôn sau phẫu thuật (PONV), ức chế hoặc kích thích

hô hấp, tăng thân nhiệt ác tính, kích thích sau sinh, dị ứng và sốc phản vệ [27] Các biến cố này có thể xảy ra trong thời gian phẫu thuật hoặc sau khi kết thúc phẫu thuật Độc tính cấp tính và mạn tính của các thuốc gây mê đường hô hấp được

trình bày trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Độc tính cấp tính và mạn tính của thuốc gây mê đường hô hấp

[68]

(1) Nhiễm độc thận: Quá trình chuyển hóa của

enflurane và sevoflurane có thể tạo ra các hợp chất

gây độc cho thận Khi tiếp xúc với enflurane kéo

dài, các ion florua được giải phóng gây nhiễm độc

thận Sevoflurane có thể bị phân hủy bới chất hấp

(1) Gây đột biến, quái thai, ảnh hưởng đến sinh sản: Tính gây đột biến, quái thai của thuốc

mê dạng hít đã xảy ra ở động vật, chưa xuất hiện ở con

13

phụ CO2 trong máy gây mê, tạo thành hợp chất

vinyl ether (hợp chất A) Hợp chất này gây hoại

tử ống thận ở chuột, chưa có báo cáo ở người

(2) Nhiễm độc máu: Tiếp xúc kéo dài với N2O làm

giảm tổng hợp methionine, gây thiếu máu

megoloblastic Ngoài ra, tương tác giữa thuốc gây

mê dạng hít (desflurane) với các chất hấp phụ CO2

khô tạo ra khí CO CO liên kết với hemoglobin

làm giảm cung cấp O2 tới các mô trong cơ thể

(3) Nhiễm độc gan: Tỉ lệ nhiễm độc gan nặng sau khi

tiếp xúc với halothane được ước tính nằm trong

khoảng 1:20000 – 35000 với cơ chế chưa rõ ràng

(4) Tăng thân nhiệt ác tính

người Tuy nhiên, một số trường hợp sử dụng thuốc gây

mê trong phẫu thuật không liên quan đến thai nhi ở phụ

nữ có thai có thể làm tăng nguy cơ phá thai

(2) Gây ung thư: Các nghiên cứu dịch tễ đã chỉ ra tỉ lệ mắc bệnh ung thư gia tăng ở các nhân viên phẫu thuật, người tiếp xúc với thuốc gây mê Tuy nhiên, hiện nay không có nghiên cứu nào giải thích được sự gia tăng này

Đa số các thuốc gây mê đường hô hấp tương đối lành tính đối với bệnh nhân xảy ra phản ứng bất lợi cấp tính, ngoại trừ phản ứng TTNAT Trước đây, halothane

là tác nhân phổ biến nhất gây ra phản ứng này Tuy nhiên hiện nay, các báo cáo

đã cho thấy tất cả các thuốc gây mê lỏng dễ bay hơi đều gây ra phản ứng TTNAT, được trình bày cụ thể trong phần tiếp theo [6]

1.2 Phản ứng tăng thân nhiệt ác tính

14

TTNAT Ngoài ra, một số nghiên cứu đã chỉ ra bệnh nhược cơ của người Mỹ bản địa (Native American myopathy) liên quan đến tính nhạy cảm với TTNAT [25]

1.2.2 Đặc điểm dịch tễ học phản ứng tăng thân nhiệt ác tính

1.2.2.1 Tình hình phản ứng tăng thân nhiệt ác tính trên thế giới

Phản ứng TTNAT hiếm xảy ra với tỉ lệ dao động từ 1:15000 – 1:75000, có thể xuất hiện ngay lần đầu tiên bệnh nhân tiếp xúc với các tác nhân gây mê TTNAT xuất hiện ở nam giới thường xuyên hơn so với nữ giới với tỉ lệ xấp xỉ 2:1

Số liệu thu thập được tại đơn vị TTNAT ở Leeds từ năm 1990 – 2014 đã chỉ ra kết quả xét nghiệm dương tính với TTNAT ở nam giới (42%) cao hơn so với nữ (37%) Điều này có thể là ngẫu nhiên do nam giới cần can thiệp phẫu thuật nhiều hơn nữ giới hoặc do can thiệp trên lâm sàng ở nam nhạy cảm với TTNAT hơn ở

nữ [23, 25]

Tính nhạy cảm với TTNAT xuất hiện ở các cá nhân đến từ tất cả các nhóm dân tộc trên thế giới (Châu Á, Châu Âu, Trung Đông và Châu Phi) với mọi lứa tuổi khác nhau (từ sáu tháng tuổi đến 78 tuổi) Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất ở người trẻ tuổi với độ tuổi trung bình của các bệnh nhân trải qua phản ứng TTNAT là 18,3 tuổi Trong đó, trẻ em dưới 15 tuổi chiếm 52,1% trong các trường hợp

Vào cuối những năm 1970, sau khi giới thiệu thuốc đặc trị TTNAT (dantrolene), tỷ lệ tử vong do TTNAT đã giảm từ 80% xuống dưới 5% Tuy nhiên, trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, tỷ lệ tử vong đã tăng lên 14% [23, 25] Mặc

dù tỉ lệ xuất hiện TTNAT là rất thấp nhưng tỉ lệ mắc các bất thường về mặt di truyền liên quan đến tính nhạy cảm với TTNAT khoảng 1:2000 – 1:3000 [23, 80], với ước tính gần đây là một trong 400 cá thể [11] Các báo cáo đã chỉ ra rằng TTNAT không chỉ xảy ra ở người, mà còn được mô tả ở một số loài động vật khác như lợn, ngựa, chó [25]

1.2.2.2 Tình hình phản ứng tăng thân nhiệt ác tính tại Việt Nam

15

Tại Việt Nam, trong vòng 10 năm qua đã ghi nhận ca lâm sàng đầu tiên về phản ứng TTNAT được phát hiện và điều trị tại Bệnh viện E, được trình bày và

phân tích ở Chương II và Chương III

1.2.3 Sinh lý bệnh tăng thân nhiệt ác tính

Bệnh nhân nhạy cảm với TTNAT có bất thường di truyền thụ thể ở cơ xương, gây tăng nồng độ cấp tính Ca2+ nội bào cơ vân khi tiếp xúc với một số tác nhân gây mê Cơ chế gây ra phản ứng TTNAT của thuốc gây mê tương tác với các thụ thể bất thường này chưa được xác định, tuy nhiên có thể liên quan đến rối loạn vận chuyển Ca2+ qua thụ thể ryanodine (RyR1) mà nguyên nhân chính là do chức năng bất thường của cặp kích thích – co cơ (excitation – contraction) (EC) [7, 19] Phức hợp EC bao gồm hai thành phần: Thành phần thứ nhất là hệ thống ống T với thụ thể dihydropyridine (DHPR) nằm trên bề mặt màng hệ thống ống T, được mã

hóa bởi gen CACNA1S và rất nhạy cảm với sự thay đổi điện thế của màng bao cơ

Các DHPR có cấu trúc giống với kênh canxi loại L, nhưng không có chức năng như kênh canxi mà hoạt động như một bộ phận cảm ứng điện thế Thành phần còn lại của EC là màng lưới nội chất của tế bào cơ có chứa các thụ thể RyR1 – kênh phóng thích Ca2+ của hệ võng nội bào (sarcoplasmic reticulum – SR) Khi điện thế động truyền đến các cảm biến điện áp trong ống T (DHPR) gây ra thay đổi hình dạng của thụ thể này Các DHPR tương tác với RyR1 làm thay đổi hình dạng của RyR1, Ca2+ được giải phóng vào tương bào cơ vân theo sự chênh lệch nồng độ, dẫn đến sự co cơ bằng cách bắt đầu liên kết ngang của các siêu sợi actin và myosin

(Hình 1.1) [9, 18, 81]

16

Hình 1.1 Quá trình phóng thích và bắt lại Ca 2+ giữa võng nội bào và tương

bào cơ vân [81]

Trong giai đoạn đầu của TTNAT, sự tăng phóng thích Ca2+ được bù trừ bằng cách tăng bắt lại Ca2+ vào SR nhằm duy trì cân bằng nội môi Tuy nhiên, hoạt động tái hấp thu Ca2+ này thông qua một bơm phụ thuộc ATP (Ca2+- ATPase) Điều này làm tăng nhu cầu chuyển hóa glucose để cô lập Ca2+, gây ra sự tăng sản sinh CO2 và tiêu thụ O2 CO2 tăng làm tăng thân nhiệt, kích thích hệ thần kinh giao cảm dẫn đến kích thích tim – hô hấp Khi sự giải phóng Ca2+ không thể kiểm soát, nồng độ Ca2+ nội bào tăng gây hoạt hóa các sợi cơ và sự co cơ Sự gắn kết liên tục actin và myosin trong co cơ cần sự thoái giáng ATP dẫn đến chuyển hóa ngày càng tăng, quá trình sinh nhiệt tăng, độ cứng cơ tiến triển và tăng ly giải cơ vân Rối loạn ban đầu là nhiễm toan hô hấp Ly giải cơ vân dẫn đến tăng kali máu, giải phóng creatine kinase (CK) và myoglobin gây loạn nhịp tim và suy thận cấp Tăng

17

thân nhiệt và tiêu cơ vân có xu hướng gây đông máu nội mạch lan tỏa (DIC) [25,

39, 81]

1.2.4 Biểu hiện lâm sàng, chẩn đoán và điều trị tăng thân nhiệt ác tính

1.2.4.1 Biểu hiện lâm sàng

TTNAT có thể xảy ra bất cứ thời điểm nào trong quá trình gây mê hoặc trong vòng 1 giờ hay lâu hơn sau khi chấm dứt quá trình gây mê Dấu hiệu sớm nhất là nhịp tim nhanh, tăng nồng độ CO2 cuối kỳ thở ra (ETCO2) kèm theo cứng

cơ Nếu succinylcholine được sử dụng trong quá trình gây mê thì các biểu hiện lâm sàng diễn ra nhanh chóng hơn, tăng huyết áp, tăng nhiệt độ rõ rệt và rối loạn nhịp tim diễn ra trong vòng 5 đến 10 phút [25]

Trong hầu hết các trường hợp, các biểu hiện đầu tiên của TTNAT thường xảy ra trong phòng mổ Dấu hiệu ban đầu điển hình thường là ETCO2 tăng, nhịp tim nhanh, sau đó huyết áp có thể tăng thường liên quan đến rối loạn nhịp thất gây

ra bởi kích thích hệ thống thần kinh giao cảm từ việc tăng nồng độ CO2 trong máu, nhiễm toan chuyển hóa Sau đó, bệnh nhân có biểu hiện cứng cơ, tăng trương lực

cơ và nhiệt độ cơ thể có thể tăng 1-2o cứ sau 5 phút Nếu không được điều trị kịp thời, thiếu máu cơ tim và tiêu cơ vân dẫn đến tăng K+ máu, myoglobin niệu có thể dẫn đến suy thận cấp biểu hiện bằng nước tiểu màu cola và DIC [23, 25] Một số

rối loạn trên lâm sàng phổ biến được tổng kết trong Hình 1.2

Hình 1.2 Biểu hiện lâm sàng đặc trưng của bệnh TTNAT [26]

Tăng nồng độ Ca 2+ nội bào trong cơ vân

Tăng chuyển hóa

Tăng thân nhiệt

Tiêu cơ vân

Tăng nồng độ CK và K + trong huyết thanh

Loạn nhịp tim Thiếu máu cục bộ Suy thận

18

1.2.4.2 Tiêu chuẩn chẩn đoán

Việc chẩn đoán TTNAT được dựa trên các biểu hiện lâm sàng hoặc các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm Những đặc trưng quan trọng trong chẩn đoán TTNAT là sự gia tăng không giải thích được của nồng độ ETCO2, cứng cơ, nhịp tim nhanh, toan chuyển hóa, tăng thân nhiệt và tăng K+ máu Sự thay đổi trong thứ

tự và thời điểm xuất hiện các biểu hiện làm cho chẩn đoán lâm sàng khó khăn hơn [25]

Thang điểm lâm sàng

Thang điểm lâm sàng được xây dựng bởi Larach và cộng sự để hỗ trợ cho

chẩn đoán lâm sàng Các yếu tố được liệt kê trong Bảng 1.6 Mỗi yếu tố được cho

một số điểm khác nhau Tuy nhiên, thang điểm thiếu độ nhạy do không phải yếu

tố nào cũng được kiểm tra trong mỗi ca bệnh [25] Tổng cộng 50 điểm hầu như chắc chắn là TTNAT, tổng cộng từ 35-49 thì rất có thể là TTNAT

Bảng 1.6 Các tiêu chí được dùng trong thang điểm lâm sàng cho bệnh

c Nước tiểu màu cola trong giai đoạn phẫu thuật 10

d Myoglobin trong nước tiểu > 60 μg/L 5

c PETCO2 > 60 mmHg với sự lọc máu bằng dưỡng khí tự phát 15

d PaCO2động mạch > 65 mmHg với sự lọc máu bằng dưỡng khí

b Tăng thân nhiệt bất thường > 38,8°C (101,8°F) trong giai đoạn phẫu thuật

10

5 Liên

quan tim

Phương pháp chẩn đoán trong phòng thí nghiệm

TTNAT [25]

IVCT rất đắt đỏ, chỉ được thực hiện ở các trung tâm thử nghiệm chuyên biệt

và có thể thu được kết quả dương tính giả hoặc âm tính giả [25]

Xét nghiệm di truyền phân tử

Giải trình tự DNA mang đến phương án thay thế cho IVCT, chỉ yêu cầu mẫu máu Trong khi giải trình tự DNA truyền thống tốn nhiều thời gian và công sức, sự xuất hiện của giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) cung cấp một công cụ

nhanh, năng suất cao với chi phí hiệu quả cho chẩn đoán và tìm kiếm các biến thể

Bảng 1.7 Xét nghiệm di truyền phân tử dùng trong chẩn đoán TTNAT [26]

Gen Tỷ lệ TTNAT

được quy cho các biến thể gây bệnh trong gen

Tỷ lệ các biến thể gây bệnh được phát hiện

bằng phương pháp Phân tích trình tự Phân tích sự xóa/sao

chép gen đích

Việc xác định các biến thể không có ý nghĩa lâm sàng rất quan trọng trong việc chẩn đoán TTNAT theo xét nghiệm di truyền phân tử do kích thước lớn của

gen RYR1 cùng số lượng lớn các biến thể chưa được biết gây khó khăn trong phân

tích kết quả Chính vì vậy, giải trình tự toàn bộ exon theo phương pháp giải trình

tự gen thế hệ mới đã và đang được sử dụng phổ biến trong chẩn đoán lâm sàng,

Điều trị TTNAT được thực hiện bằng cách sử dụng kịp thời dantrolene, làm

mát cơ thể bệnh nhân đến nhiệt độ không quá 38,50C, giảm thông khí và các biện

pháp hỗ trợ khác (Bảng 1.8)

Bảng 1.8 Điều trị nguyên nhân và điều trị triệu chứng trong đợt TTNAT

cấp [23, 81]

Điều trị nguyên nhân Điều trị triệu chứng

Dừng tác nhân gây TTNAT

(thuốc gây mê dễ bay hơi

và succinylcholine), ngắt

kết nối với máy hóa hơi

Thông báo cho bác sĩ phẫu thuật để kết thúc phẫu thuật càng sớm càng tốt Nếu phẫu thuật không thể dừng lại,

sử dụng gây mê đường tĩnh mạch

Tăng thể tích hô hấp mỗi

Tiếp tục gây mê với thuốc

không có tác nhân gây

Ngăn ngừa suy thận cấp bằng cách hydrat hóa và/ hoặc

sử dụng mannitol, thuốc lợi tiểu (furosemide)

Khi bệnh nhân ổn định huyết động, chuyển đến phòng chăm sóc đặc biệt trong ít nhất 24 giờ Các chỉ số của sự ổn định bao gồm: ETCO2 giảm hoặc bình thường; không có rối loạn nhịp tim, tăng thân nhiệt và cứng cơ [23, 81]

Dantrolene

Dantrolene là một chất ức chế giải phóng Ca2+ từ SR trong cơ xương, là thuốc duy nhất hiện có được sử dụng trong lâm sàng để điều trị TTNAT hiệu quả [7, 52] Các nghiên cứu đã xác định thụ thể RyR1 của SR là một vị trí gắn kết dantrolene, gây ức chế trực tiếp hoặc gián tiếp thụ thể này, dẫn đến giảm nồng độ

Ca2+ nội bào cơ xương Dantrolene không chỉ được sử dụng để điều trị TTNAT,

mà còn trong điều trị hội chứng ác tính thần kinh, co cứng và nhiễm độc thuốc lắc Cấu trúc hóa học và một số đặc tính dược động học của dantrolene được trình bày

trong Bảng 1.9 Nhược điểm chính của dantrolene là khả năng hòa tan trong nước

kém, gây khó khăn trong việc chuẩn bị thuốc để tiêm tĩnh mạch trong tình huống khẩn cấp [7] Tác dụng bất lợi của dantrolene trong điều trị ngắn hạn không đáng

kể, bao gồm viêm tĩnh mạch khoảng 9% các trường hợp, yếu cơ tạm thời khoảng 21%, rối loạn tiêu hóa 4% và tổn thương hô hấp ở bệnh nhân rối loạn cơ từ trước [16]

Bảng 1.9 Cấu trúc hóa học và đặc tính dược động học của dantrolene [16] Cấu trúc hóa học

Thải trừ

Dantrolene và các chất chuyển hóa của thuốc được thải trừ chủ yếu qua nước tiểu và mật

Hiện nay có hai chế phẩm dantrolene có sẵn Phiên bản thông thường Dantrium®, có sẵn trong các lọ 20 mg với độ hòa tan kém, mỗi lọ cần 60ml nước

vô trùng để pha loãng Do đó, cần sử dụng 8 – 10 ống để điều trị TTNAT ở người trưởng thành Ryanodex® là một chế phẩm thay thế mới được FDA phê chuẩn với

độ hòa tan đã được cải thiện, có sẵn trong ống 250 mg chỉ cần 5 ml dung dịch nước

vô trùng để pha lại Chính vì vậy, điều trị ban đầu đạt được chỉ với một ống [25] Một chất tương tự dantrolene – azumolene có tiềm năng trong việc giãn cơ trong một trường hợp TTNAT ở lợn Tuy nhiên, bởi những cân nhắc về kinh tế nên không được đưa vào thực hành lâm sàng [16]

1.3 Phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới (NGS)

1.3.1 Lịch sử phát triển

Khởi đầu với phát hiện cơ bản đầu tiên về cấu trúc của DNA vào năm 1953 [60], các phương pháp nhằm phát hiện trình tự DNA được phát triển và hoàn thiện theo thời gian Vào những năm 1970, Sanger và cộng sự [56], Maxam và Gilbert [49] đã phát triển các phương pháp giải trình tự DNA nhằm cung cấp công cụ để giải mã hoàn chỉnh các gen và toàn bộ hệ gen Trong đó, kỹ thuật giải trình tự Sanger yêu cầu xử lý ít hóa chất độc hại và đồng vị phóng xạ hơn phương pháp của Maxam và Gilbert, nên đã trở thành phương pháp giải trình tự DNA phổ biến

24

trong 30 năm sau [8, 71] Đồng thời, những đổi mới về hóa chất và thiết bị đã hỗ trợ cho sự khởi đầu của Dự án bộ gen người với bản thảo đầu tiên được đưa ra vào năm 2001 và hoàn thiện vào năm 2004 [15, 17, 33] Tuy nhiên, Dự án bộ gen người đòi hỏi không chỉ thời gian, nguồn lực, mà cần công nghệ nhanh hơn, lưu lượng xử lý cao hơn và giá thành rẻ hơn ở thời điểm bấy giờ Chính vì vậy, năm

2004, Viện nghiên cứu bộ gen người quốc gia (National Human Genome Research Institute – NHGRI) đã khởi xướng một chương trình tài trợ với mục tiêu giảm chi phí giải trình tự bộ gen người xuống 1000$ trong vòng 10 năm Điều này đã kích thích sự phát triển và thương mại hóa các công nghệ giải trình tự tiếp theo (Next Generation Sequencing – NGS) [8] Kể từ đó, hàng chục công ty và công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo được tạo ra vào giữa những năm 2000, cùng với lĩnh vực tin sinh học, đã bùng nổ như một ngành khoa học và đào tạo chính [2, 71]

1.3.2 Khái niệm và ứng dụng của công nghệ giải trình tự tiếp theo

1.3.2.1 Khái niệm

Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là phương pháp giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn DNA (hoặc DNA bổ sung), được áp dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm lâm sàng bởi khả năng phân tích đồng thời một số gen hoặc vùng gen với thử nghiệm đơn so với các phương pháp truyền thống đã biết [85] Với NGS, toàn bộ bộ gen của con người có thể được giải trình tự trong vòng một ngày Ngược lại, sử dụng công nghệ giải trình tự Sanger trước đây phải cần hơn một thập kỷ để đưa ra kết quả cuối cùng [71]

Những phương pháp giải trình tự mới này đưa đến ba cải thiện chính: Thứ nhất, thay vì yêu cầu nhân bản các đoạn DNA của vi khuẩn, các thư viện DNA được chuẩn bị trong một hệ thống không có sự có mặt của tế bào Thứ hai, thay vì hàng trăm thì hàng ngàn đến hàng triệu phản ứng được tạo ra song song Thứ ba, đầu ra giải trình tự được phát hiện trực tiếp mà không cần điện di; đồng thời thẩm vấn cơ sở dữ liệu được thực hiện song song và theo chu kỳ Số lượt đọc khổng lồ

do NGS tạo ra đã cho phép giải trình tự toàn bộ bộ gen với tốc độ nhanh chóng [8]

25

1.3.2.2 Ứng dụng

Với sự phát triển nhanh chóng và ứng dụng rộng rãi của các phương pháp NGS, thông tin giải trình tự bộ gen được cung cấp cho các nghiên cứu quy mô lớn như exomics, di truyền học sinh thái (metagenomics), di truyền học biểu sinh (epigenomics) và nghiên cứu ở mức độ phiên mã gen (transcriptomics) Giải trình

tự bộ gen không chỉ cung cấp kiến thức cho các nghiên cứu cơ bản, mà còn hỗ trợ nhằm đạt được mục tiêu giải mã bí ẩn của cuộc sống, tạo ra cây trồng và vật nuôi phát triển tốt hơn, năng suất cao hơn; cải thiện chẩn đoán, tiên lượng phương pháp điều trị ung thư và các bệnh phức tạp khác, nâng cao chất lượng cuộc sống con người Các ứng dụng của NGS có thể kể đến như: giải trình tự de novo, mate – pair, giải trình tự RNA, giải mã hệ phiên mã, xác định đa hình trình tự hệ gen hoặc vùng gen đích, di truyền học biểu sinh và di truyền học sinh thái [47]

1.3.3 NGS qua các thế hệ

1.3.3.1 Giải trình tự thế hệ thứ nhất

Các phương pháp đầu tiên được sáng lập nhằm giải trình tự DNA gồm phương pháp giải trình tự Sanger [56] và phương pháp phân tách hóa học của Maxam và Gilbert [49] Phương pháp của Maxam và Gilbert dựa trên sự biến đổi hóa học của DNA và sự phân cắt mạch chính DNA tại các vị trí liền kề với các nucleotide đã biến đổi Giải trình tự Sanger sử dụng các nucleotide chấm dứt chuỗi (dideoxy nucleotide – ddNTPs) thiếu nhóm 3’ – OH để dừng ngẫu nhiên phản ứng tổng hợp chuỗi DNA do ngăn chặn sự hình thành liên kết phosphodiester bởi enzyme DNA polymerase Kết quả tạo ra các đoạn DNA bổ sung với độ dài ngắn khác nhau Các ddNTP được gắn phóng xạ hoặc huỳnh quang để phát hiện sản phầm cuối cùng trên các bản gel điện di, hoặc bằng các máy giải trình tự tự động

để xác định trình tự gen (Hình 1.3) Mặc dù giải trình tự gen bằng phương pháp

hóa học của Maxam và Gilbert đã được sửa đổi nhằm loại bỏ hóa chất và thuốc thử độc hại, phương pháp giải trình tự Sanger vẫn phổ biến hơn và trở thành tiêu chuẩn giải trình tự với nhiều ứng dụng cho đến nay [82]

26

Hình 1.3 Quy trình giải trình tự Sanger

Được công bố vào năm 1977, mặc dù phương pháp giải trình tự Sanger tương đối chậm so với các tiêu chuẩn NGS hiện nay, nhưng với những cải tiến trong phương pháp chấm dứt chuỗi, tự động hóa và thương mại hóa, phương pháp này vẫn được sử dụng trong thí nghiệm lâm sàng Những đổi mới quan trọng nhất trong giải trình tự Sanger được kể đến như: sự phát triển của thuốc nhuộm huỳnh quang, sử dụng trình tự chu trình nhiệt để giảm số lượng DNA đầu vào và ổn định polymerase để kết hợp và kết thúc chính xác bằng cách nhuộm huỳnh quang vào các chuỗi DNA đang tổng hợp, phát triển phần mềm để phân tích các trình tự [82]

1.3.3.2 Giải trình tự thế hệ thứ hai

Sau phương pháp Sanger, thuật ngữ giải trình tự thế hệ thứ hai, thứ ba,… được sử dụng cho các công nghệ giải trình tự DNA tiếp theo Các phương pháp giải trình tự thế hệ thứ hai được chia thành hai nhóm chính: giải trình tự bằng cách lai và giải trình tự bằng phương pháp tổng hợp (Sequencing by synthesis – SBS)

Giải trình tự bằng cách lai

Được phát triển vào những năm 1980, phương pháp này sử dụng các oligonucleotide DNA (đầu dò) được sắp xếp theo trình tự đã biết trên các bộ lọc, lai với các đoạn DNA chứa các dấu ấn sinh học Sau khi lai, các DNA không nhắm