Đề tài được thực hiện với 2 mục tiêu sau: 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. Ứng dụng được giải trình tự gen thế hệ mới và đánh giá được kết quả ở bệnh nhân tăng thân nhiệt ác tính. Mời các bạn tham khảo!
TỔNG QUAN
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 từ việc tổng hợp ether vào năm 1540 và nitơ oxit (N2O) sau đó, nhưng chúng chỉ được sử dụng trong gây mê phẫu thuật từ giữa thế kỷ 19 khi William Morton chứng minh tính chất gây mê của diethyl ether vào năm 1846 Các thuốc gây mê như ether, N2O, chloroform, ethylene, cyclopropane, trichloroethylene và divinyl ether đã được đưa vào thực hành lâm sàng, nhưng một số đã bị ngừng sử dụng do mùi khó chịu, dễ cháy nổ và tác dụng phụ Vào những năm 1950, fluroxene, tác nhân flo hóa đầu tiên, được thử nghiệm lâm sàng nhưng bị thu hồi vào năm 1974 vì nguy cơ cháy nổ Sau đó, các thuốc gây mê halogen hóa như halothane, methoxyflurane, enflurane, isoflurane, sevoflurane và desflurane đã được phát triển, đánh dấu cuộc cách mạng trong lĩnh vực gây mê.
Vai trò của nitơ oxit trong gây mê cân bằng hiện đại vẫn đang gây tranh cãi Các thuốc gây mê halogen phổ biến hiện nay bao gồm isoflurane, sevoflurane và desflurane Xenon, một loại khí gây mê lý tưởng, đã được nghiên cứu từ năm 1951, nhưng do chi phí sản xuất cao, việc sử dụng vẫn còn hạn chế.
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 phần thiết yếu trong gây mê cân bằng hiện đại, phẫu thuật và giảm đau Có hai loại thuốc gây mê đường hô hấp: thể khí như N2O và xenon, và thể lỏng hóa hơi như halothane, enflurane, isoflurane, sevoflurane, và desflurane Chúng giúp bệnh nhân mất cảm giác hoặc nhận thức về cơn đau, đồng thời giãn cơ mà vẫn đảm bảo an toàn trong quá trình phẫu thuật.
Trong quá trình phẫu thuật, bác sĩ gây mê đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì các chức năng sống như tuần hoàn, hô hấp, chuyển hóa và bài tiết Họ liên tục kiểm soát chức năng hô hấp và đường thở của bệnh nhân, giúp thực hiện phẫu thuật mà không gây đau đớn hay chấn thương tinh thần Nhiều ca phẫu thuật, đặc biệt là phẫu thuật tim, ghép tạng và thay khớp, không thể tiến hành nếu không có sự can thiệp của gây mê.
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 loại thuốc gây mê đường hô hấp có những đặc tính hóa học và vật lý riêng biệt, bao gồm cấu trúc hóa học, trọng lượng phân tử, điểm sôi, tỷ trọng chất lỏng và áp suất hơi Bảng 1.1 trình bày tổng hợp các đặc tính này cho một số thuốc gây mê 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)
Thuốc gây mê dễ bay hơi như halothane, enflurane, isoflurane, desflurane và sevoflurane có áp suất hơi thấp và điểm sôi cao, cho phép chúng dễ dàng hóa lỏng ở nhiệt độ phòng 20°C Ngược lại, thuốc gây mê dạng khí như N2O và xenon có áp suất hơi cao và nhiệt độ sôi thấp, tồn tại ở dạng khí tại nhiệt độ phòng Isoflurane và sevoflurane có áp suất riêng phần đủ để đạt nồng độ lâm sàng qua bình xịt thông thường, trong khi desflurane với áp suất riêng phần cao cần máy hóa hơi riêng, nơi được làm nóng để đạt áp suất hơi 1400 mmHg và điều chỉnh bởi điện trở biến thiên N2O có thể được phân phối qua đồng hồ lưu lượng ở trạng thái khí trong điều kiện áp suất và nhiệt độ môi trường.
Độ hòa tan là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến dược động học của thuốc gây mê đường hô hấp, bên cạnh áp suất hơi và nhiệt độ sôi Desflurane có cấu trúc hóa học khác biệt so với isoflurane, với gốc carbon α-ethyl gắn flo thay vì clo Tương tự, sevoflurane cũng được halogen hóa chỉ với flo Sự thay thế này dẫn đến độ hòa tan trong máu của desflurane và sevoflurane thấp hơn isoflurane, gần bằng độ hòa tan của N2O.
Các đặc tính hóa lý của thuốc gây mê dạng hít đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả lâm sàng và phương pháp sử dụng của chúng, đặc biệt là trong việc đạt được nồng độ mong muốn.
Nồng độ của các tác nhân gây mê trong hệ thần kinh trung ương (CNS) phụ thuộc vào áp suất riêng phần của chúng, được thể hiện qua nồng độ tại phế nang trong trạng thái cân bằng Hơn nữa, khả năng hấp thu thuốc từ phổi cũng đóng vai trò quan trọng, với độ hòa tan là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến động học của các thuốc gây mê đường hô hấp.
1.1.3.2 Đặc điểm dược động học
Yếu tố ảnh hưởng đến hấp thu và giải phóng thuốc gây mê đường hô hấp
Thuốc gây mê đường hô hấp được hấp thu qua phế nang của phổi, nơi diễn ra quá trình trao đổi khí Sự hấp thu thuốc vào máu và phân phối đến các vị trí cảm ứng trong hệ thần kinh trung ương (CNS) là yếu tố quyết định dược động học của thuốc Quá trình này phụ thuộc vào nồng độ thuốc trong phế nang và khả năng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu qua tuần hoàn phổi, như được trình bày trong Bảng 1.2.
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 nồng độ thuốc hít vào (FI) FI càng lớn,
Hệ số phân bố máu/khí (λ) là chỉ số quan trọng phản ánh độ hòa tan của thuốc mê dễ bay hơi trong máu, thể hiện tỷ lệ nồng độ thuốc giữa máu và khí khi đạt trạng thái cân bằng Khi λ càng lớn, độ hòa tan của thuốc trong máu càng cao, dẫn đến việc tăng cường hấp thu thuốc từ phế nang vào máu qua tuần hoàn phổi Sự gia tăng nồng độ thuốc trong máu diễn ra nhanh chóng, trong khi áp suất riêng phần của thuốc trong phế nang tăng chậm hơn, điều này kéo dài thời gian gây mê và quá trình hồi phục sau gây mê.
7 và khởi mê càng nhanh
Tăng thông khí phế nang giúp nâng cao áp suất riêng phần của thuốc trong phế nang, từ đó dẫn đến gia tăng FA và tỉ lệ FA/FI tăng nhanh, đạt khoảng 1, cùng với tốc độ khởi mê nhanh chóng.
Dung tích cặn chức năng (FRC) ảnh hưởng đến quá trình khởi mê bằng cách làm loãng nồng độ thuốc hít vào, dẫn đến giảm áp suất riêng phần của thuốc và tốc độ khởi mê chậm Sự phụ thuộc vào nồng độ các thành phần trong huyết thanh như albumin, globulin, triglyceride và cholesterol khiến các phân tử này liên kết với thuốc gây mê, làm tăng độ hòa tan của thuốc trong máu.
Lưu lượng máu qua phổi tương đương với cung lượng tim khi không có shunt Cung lượng tim cao giúp tăng khả năng hấp thu thuốc gây mê từ phế nang vào máu, đồng thời phân phối nhanh chóng đến các mô, bao gồm cả hệ thần kinh trung ương.
Chênh lệch áp suất riêng phần của thuốc gây mê giữa phế nang và tĩnh mạch ảnh hưởng đến quá trình hấp thu thuốc Khi sự chênh lệch này lớn, thời gian khởi mê sẽ kéo dài hơn.
Phản ứng tăng thân nhiệt ác tính
Tăng thân nhiệt ác tính là một rối loạn gen liên quan đến thuốc, gây ra tình trạng tăng chuyển hóa mất kiểm soát và có thể dẫn đến tử vong Rối loạn này thường xuất hiện ở những người nhạy cảm với các thuốc gây mê như halothane, isoflurane, sevoflurane, desflurane, cũng như với thuốc giãn cơ succinylcholine và catecholamine trong tình huống căng thẳng Đặc biệt, bệnh nhân mắc bệnh cơ lõi trung tâm (CCD), bệnh multi-minicore (MmCD) và hội chứng King-Denborough có nguy cơ cao hơn trong việc phát triển phản ứng này.
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 thuốc tê nội tại (TTNAT) là hiện tượng hiếm gặp, với tỷ lệ dao động từ 1:15,000 đến 1:75,000, có thể xảy ra ngay lần đầu tiên bệnh nhân tiếp xúc với các tác nhân gây mê Nam giới có nguy cơ mắc TTNAT cao hơn nữ giới, với tỷ lệ khoảng 2:1.
Dữ liệu thu thập tại đơn vị TTNAT ở Leeds từ năm 1990 đến 2014 cho thấy tỷ lệ xét nghiệm dương tính với TTNAT ở nam giới đạt 42%, cao hơn so với 37% ở nữ giới Sự chênh lệch này có thể xuất phát từ việc nam giới thường cần can thiệp phẫu thuật nhiều hơn hoặc do nam giới nhạy cảm hơn với TTNAT trong các can thiệp lâm sàng.
Tính nhạy cảm với TTNAT xuất hiện ở mọi nhóm dân tộc trên toàn cầu, bao gồm Châu Á, Châu Âu, Trung Đông và Châu Phi, và ảnh hưởng đến tất cả các lứa tuổi từ sáu tháng đến 78 tuổi Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất được ghi nhận ở người trẻ tuổi, với độ tuổi trung bình của bệnh nhân trải qua phản ứng TTNAT là 18,3 tuổi, trong đó trẻ em dưới 15 tuổi chiếm 52,1% tổng số trường hợp.
Vào cuối những năm 1970, việc giới thiệu thuốc dantrolene đã giúp giảm tỷ lệ tử vong do tình trạng tăng nhiệt ác tính (TTNAT) từ 80% xuống dưới 5% Tuy nhiên, trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, tỷ lệ này đã tăng trở lại lên 14% Mặc dù tỷ lệ mắc TTNAT rất thấp, nhưng tỷ lệ mắc các bất thường di truyền liên quan đến tính nhạy cảm với TTNAT ước tính khoảng 1:2000 – 1:3000, với con số gần đây cho thấy khoảng 1 trong 400 cá thể Ngoài ra, TTNAT không chỉ xảy ra ở con người mà còn được ghi nhận ở một số loài động vật như lợn, ngựa và chó.
1.2.2.2 Tình hình phản ứng tăng thân nhiệt ác tính tại Việt Nam
Trong 10 năm qua, Việt Nam đã ghi nhận ca lâm sàng đầu tiên về phản ứng TTNAT, được phát hiện và điều trị tại Bệnh viện E, như đã được trình bày và phân tích trong 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, dẫn đến tăng nồng độ Ca 2+ nội bào cơ vân khi tiếp xúc với một số tác nhân gây mê Mặc dù cơ chế phản ứng TTNAT của thuốc gây mê với các thụ thể bất thường chưa được xác định, nhưng có thể liên quan đến rối loạn vận chuyển Ca 2+ qua thụ thể ryanodine (RyR1), do chức năng bất thường của cặp kích thích – co cơ (EC) Phức hợp EC bao gồm hệ thống ống T với thụ thể dihydropyridine (DHPR) trên bề mặt màng, mã hóa bởi gen CACNA1S, nhạy cảm với thay đổi điện thế màng cơ Các DHPR hoạt động như bộ phận cảm ứng điện thế, trong khi màng lưới nội chất chứa thụ thể RyR1 – kênh phóng thích Ca 2+ Khi điện thế động đến DHPR, hình dạng của thụ thể này thay đổi, tương tác với RyR1, giải phóng Ca 2+ vào tương bào, dẫn đến sự co cơ qua liên kết ngang của actin và myosin.
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 tình trạng tăng nhiệt độ nội tại (TTNAT), sự gia tăng phóng thích Ca 2+ được bù trừ bằng cách tăng cường tái hấp thu Ca 2+ vào lưới nội chất (SR) thông qua bơm Ca 2+ - ATPase, dẫn đến nhu cầu chuyển hóa glucose tăng cao Quá trình này tạo ra CO2 và tiêu thụ O2, làm tăng thân nhiệt và kích thích hệ thần kinh giao cảm, từ đó kích thích hoạt động tim mạch và hô hấp Khi sự giải phóng Ca 2+ không được kiểm soát, nồng độ Ca 2+ nội bào tăng, kích hoạt các sợi cơ và gây co cơ Sự liên kết liên tục giữa actin và myosin trong quá trình co cơ yêu cầu ATP, dẫn đến chuyển hóa gia tăng, sinh nhiệt tăng, độ cứng cơ tiến triển và ly giải cơ vân Rối loạn ban đầu xuất hiện là nhiễm toan hô hấp, trong khi ly giải cơ vân gây tăng kali máu, giải phóng creatine kinase (CK) và myoglobin, dẫn đến loạn nhịp tim và suy thận cấp.
17 thân nhiệt và tiêu cơ vân có xu hướng gây đông máu nội mạch lan tỏa (DIC) [25,
1.2.4 Biểu hiện lâm sàng, chẩn đoán và điều trị tăng thân nhiệt ác tính
TTNAT có thể xảy ra bất cứ lúc nào trong quá trình gây mê hoặc trong vòng 1 giờ sau khi kết thúc gây mê Dấu hiệu sớm nhất bao gồm nhịp tim nhanh, tăng nồng độ CO2 cuối kỳ thở ra (ETCO2) và cứng cơ Nếu succinylcholine được sử dụng, các triệu chứng lâm sàng sẽ xuất hiện nhanh hơn, với tăng huyết áp, tăng nhiệt độ rõ rệt và rối loạn nhịp tim trong khoảng 5 đến 10 phút.
Các biểu hiện đầu tiên của tình trạng tăng thân nhiệt ác tính (TTNAT) thường xảy ra trong phòng mổ, với dấu hiệu điển hình là tăng ETCO2 và nhịp tim nhanh Huyết áp có thể tăng do rối loạn nhịp thất, liên quan đến kích thích hệ thần kinh giao cảm từ nồng độ CO2 trong máu tăng và nhiễm toan chuyển hóa Bệnh nhân có thể xuất hiện cứng cơ, tăng trương lực cơ và nhiệt độ cơ thể tăng 1-2 độ C sau mỗi 5 phút Nếu không được điều trị kịp thời, tình trạng này có thể dẫn đến thiếu máu cơ tim, tiêu cơ vân, tăng K+ máu, và myoglobin niệu, gây suy thận cấp với nước tiểu màu cola và DIC.
Hình 1.2 Biểu hiện lâm sàng đặc trưng của bệnh TTNAT [26]
Tăng nồng độ Ca 2+ nội bào trong cơ vân
Tăng nồng độ CK và K + trong huyết thanh
Loạn nhịp tim Thiếu máu cục bộ Suy thận
Chẩn đoán TTNAT dựa vào các biểu hiện lâm sàng và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm Các đặc trưng quan trọng bao gồm sự gia tăng không giải thích được nồng độ ETCO2, cứng cơ, nhịp tim nhanh, toan chuyển hóa, tăng thân nhiệt và tăng K+ máu Sự thay đổi về thứ tự và thời điểm xuất hiện của các triệu chứng làm cho việc chẩn đoán lâm sàng trở nên khó khăn hơn.
Thang điểm lâm sàng do Larach và cộng sự phát triển nhằm hỗ trợ chẩn đoán lâm sàng, với các yếu tố được liệt kê trong Bảng 1.6 và mỗi yếu tố tương ứng với một số điểm khác nhau Tuy nhiên, thang điểm này có độ nhạy thấp do không phải yếu tố nào cũng được kiểm tra trong từng ca bệnh Tổng điểm từ 50 trở lên gần như chắc chắn xác định là TTNAT, trong khi tổng điểm từ 35 đến 49 cho thấy khả năng cao là TTNAT.
Bảng 1.6 Các tiêu chí được dùng trong thang điểm lâm sàng cho bệnh
Quá trình Biểu hiện Điểm
1 Độ cứng a Cứng cơ tổng quát (không có rung mình do hạ thân nhiệt, trong hoặc ngay sau khi dùng thuốc gây mê dạng hít)
15 b Co thắt Masseter ngay sau khi dùng succinylcholine 15
2 Suy nhược cơ bắp a Tăng CK > 20000 IU sau khi dùng thuốc mê có succinylcholine
15 b Tăng CK > 10000 IU sau khi dùng thuốc mê không có succinylcholine
15 c Nước tiểu màu cola trong giai đoạn phẫu thuật 10 d Myoglobin trong nước tiểu > 60 μg/L 5 e Myoglobin huyết thanh > 170 μg/L 5
19 f K + trong máu /huyết tương/huyết thanh > 6 mEq/L (không có suy thận)
3 Nhiễm toan hô hấp a PETCO2 > 55 mmHg với sự lọc máu bằng dưỡng khí được kiểm soát tốt
15 b PaCO2 động mạch > 60 mmHg với sự lọc máu bằng dưỡng khí được kiểm soát tốt
15 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 tự phát
15 e Tăng CO2 máu bất thường 15 f Thở nhanh bất thường 10
4 Tăng thân nhiệt a Tăng thân nhiệt nhanh bất thường 15 b Tăng thân nhiệt bất thường > 38,8°C (101,8°F) trong giai đoạn phẫu thuật
5 Liên quan tim a Nhịp xoang nhanh bất thường 3 b Nhịp tim nhanh hoặc rung tâm thất 3
Phương pháp chẩn đoán trong phòng thí nghiệm
Tiêu chuẩn vàng chẩn đoán rối loạn tăng thân nhiệt ác tính (TTNAT) hiện nay là thí nghiệm co rút in vitro, dựa vào sự co rút của cơ khi tiếp xúc với halothane hoặc caffeine Hai phương pháp thí nghiệm này bao gồm IVCT do Hội tăng thân nhiệt ác tính châu Âu (EMHG) phát triển và CHCT do Hội tăng thân nhiệt ác tính Bắc Mỹ (NAMHG) Theo protocol của EMHG, một cá nhân được coi là nhạy cảm với TTNAT khi cả hai thí nghiệm với halothane và caffeine đều cho kết quả dương tính; ngược lại, nếu cả hai đều âm tính, người đó được xem là không nhạy cảm với TTNAT.
Khi kết quả của một trong hai thí nghiệm là dương tính, nó được biểu thị là MHS(h) hoặc MHS(c) Protocol của NAMHG tương tự như EMHG nhưng khác biệt về nồng độ sử dụng và một số thông số Độ nhạy của EMHG đạt 99% và độ đặc hiệu 94%, trong khi NAMHG có độ nhạy 97% và độ đặc hiệu 78% Tuy nhiên, độ đặc hiệu của thí nghiệm này có thể bị ảnh hưởng bởi các rối loạn thần kinh cơ không liên quan đến TTNAT.
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 là một giải pháp thay thế cho IVCT, chỉ cần mẫu máu Trong khi giải trình tự DNA truyền thống tốn nhiều thời gian và công sức, giải trình tự gen thế hệ mới (NGS) mang lại công cụ nhanh chóng, hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho việc chẩn đoán và phát hiện 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
Chưa biết Tới 40% Chưa có dữ liệu
Phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới (NGS)
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
Kỹ thuật giải trình tự DNA Sanger đã được phát triển để cung cấp công cụ giải mã hoàn chỉnh các gen và toàn bộ hệ gen Phương pháp này yêu cầu ít hóa chất độc hại và đồng vị phóng xạ hơn so với phương pháp của Maxam và Gilbert, do đó trở thành phương pháp giải trình tự DNA phổ biến nhất hiện nay.
Trong 30 năm qua, những đổi mới về hóa chất và thiết bị đã thúc đẩy sự khởi đầu của Dự án bộ gen người, với bản thảo đầu tiên được công bố vào năm 2001 và hoàn thiện vào năm 2004 Dự án này không chỉ đòi hỏi thời gian và nguồn lực, mà còn cần công nghệ nhanh hơn, lưu lượng xử lý cao hơn và giá thành rẻ hơn để đáp ứng yêu cầu của thời điểm đó.
Vào năm 2004, Viện nghiên cứu bộ gen người quốc gia (NHGRI) đã khởi xướng chương trình tài trợ nhằm giảm chi phí giải trình tự bộ gen người xuống còn 1000$ trong vòng 10 năm Sáng kiến này đã thúc đẩy sự phát triển và thương mại hóa các công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) Kể từ đó, hàng chục công ty và công nghệ NGS đã ra đời giữa những năm 2000, đồng thời lĩnh vực tin sinh học bùng nổ, trở thành một ngành khoa học và đào tạo chính.
1.3.2 Khái niệm và ứng dụng của công nghệ giải trình tự tiếp theo
Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là phương pháp cho phép giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn DNA, được ứng dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm lâm sàng nhờ khả năng phân tích nhiều gen hoặc vùng gen cùng lúc Với NGS, toàn bộ bộ gen của con người có thể được giải trình tự chỉ trong một ngày, trong khi công nghệ giải trình tự Sanger trước đây mất hơn một thập kỷ để hoàn thành.
Các phương pháp giải trình tự mới mang lại ba cải tiến quan trọng: Thứ nhất, các thư viện DNA được chuẩn bị trong môi trường không có tế bào, loại bỏ bước nhân bản DNA vi khuẩn Thứ hai, hàng triệu phản ứng được thực hiện song song, thay vì chỉ hàng trăm Thứ ba, đầu ra giải trình tự được phát hiện trực tiếp mà không cần điện di, đồng thời cho phép thẩm vấn cơ sở dữ liệu song song và theo chu kỳ Số lượt đọc khổng lồ từ công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) đã giúp giải trình tự toàn bộ bộ gen với tốc độ nhanh chóng.
Sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp giải trình tự thế hệ mới (NGS) đã cung cấp thông tin quý giá cho nhiều nghiên cứu quy mô lớn như exomics, di truyền học sinh thái, di truyền học biểu sinh và nghiên cứu phiên mã gen Giải trình tự bộ gen không chỉ phục vụ cho các nghiên cứu cơ bản mà còn hỗ trợ trong việc giải mã bí ẩn của cuộc sống, phát triển cây trồng và vật nuôi với năng suất cao hơn, cũng như cải thiện chẩn đoán và điều trị ung thư cùng các bệnh phức tạp khác, từ đó nâng cao chất lượng cuộc sống Các ứng dụng của NGS bao gồm giải trình tự de novo, mate-pair, giải trình tự RNA, giải mã hệ phiên mã, xác định đa hình trình tự gen và di truyền học biểu sinh.
1.3.3 NGS qua các thế hệ
1.3.3.1 Giải trình tự thế hệ thứ nhất
Phương pháp giải trình tự DNA đầu tiên bao gồm giải trình tự Sanger và phương pháp phân tách hóa học của Maxam và Gilbert Maxam và Gilbert dựa trên biến đổi hóa học của DNA, trong khi Sanger sử dụng dideoxy nucleotide (ddNTPs) để ngăn chặn phản ứng tổng hợp chuỗi DNA, tạo ra các đoạn DNA có độ dài khác nhau Các ddNTP được gắn phóng xạ hoặc huỳnh quang để phát hiện sản phẩm cuối cùng qua điện di hoặc máy giải trình tự tự động Mặc dù phương pháp của Maxam và Gilbert đã được cải tiến để loại bỏ hóa chất độc hại, giải trình tự Sanger vẫn phổ biến và trở thành tiêu chuẩn trong nhiều ứng dụng hiện nay.
Phương pháp giải trình tự Sanger, được công bố vào năm 1977, mặc dù chậm hơn so với các tiêu chuẩn NGS hiện nay, vẫn được áp dụng trong thí nghiệm lâm sàng nhờ vào những cải tiến trong phương pháp chấm dứt chuỗi, tự động hóa và thương mại hóa Các đổi mới quan trọng bao gồm sự phát triển của thuốc nhuộm huỳnh quang, sử dụng trình tự chu trình nhiệt để giảm lượng DNA đầu vào, ổn định polymerase để kết hợp và kết thúc chính xác chuỗi DNA, cùng với phần mềm phân tích trình tự.
1.3.3.2 Giải trình tự thế hệ thứ hai
Sau phương pháp Sanger, các thuật ngữ như giải trình tự thế hệ thứ hai và thứ ba được áp dụng cho các công nghệ giải trình tự DNA mới 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, phát triển từ những năm 1980, sử dụng oligonucleotide DNA (đầu dò) sắp xếp theo trình tự đã biết trên bộ lọc để lai với các đoạn DNA chứa dấu ấn sinh học Sau quá trình lai, các DNA không nhắm sẽ được loại bỏ.
27 đích bị rửa trôi và mẫu được làm giàu để rửa giải và giải trình tự Phương pháp giải trình tự bằng công nghệ lai đã chuyển sang các ứng dụng chẩn đoán, cho phép thăm dò cụ thể để xác định đa hình đơn nucleotide (SNPs) trong gen và phát hiện các bất thường NST như sắp xếp lại, xóa, nhân đôi và các biến thể số.
Giải trình tự bằng phương pháp tổng hợp (SBS)
Các phương pháp SBS đại diện cho sự tiến bộ của trình tự Sanger, với đặc điểm nổi bật là không sử dụng các đầu tận cùng dideoxy và áp dụng các chu trình tổng hợp, hình ảnh cùng phương pháp lặp lại để kết hợp nucleotide Mặc dù ban đầu có vẻ tốn kém, nhưng các phản ứng thường diễn ra song song ở thể tích nanolit, picolit hoặc zeptolit trong các buồng nhỏ, giúp giảm chi phí giải trình tự cho mỗi cặp bazơ Thông tin chi tiết về các phương pháp SBS được trình bày trong Bảng 1.10.
Bảng 1.10 Một số kỹ thuật giải trình tự bằng phương pháp tổng hợp (SBS)
Khái niệm Tóm tắt quy trình
Phương pháp giải trình tự thế hệ thứ hai đầu tiên được giới thiệu trên thị trường dựa vào việc phát hiện pyrophosphate (PPi) được giải phóng khi dNTP được thêm vào chuỗi.
Các đoạn DNA riêng lẻ (400 – 700bp) được gắn vào các adapter để tạo ra thư viện sst – DNA mạch đơn Các adapter này đóng vai trò là trình tự mồi cho emPCR trong phản ứng khuếch đại PCR nhũ tương Sau đó, quá trình giải trình tự các đoạn DNA được thực hiện thông qua việc phát hiện hóa học các phản ứng tổng hợp DNA, với sự tham gia của dNTP và PPi Sự giải phóng PPi được đo bằng máy ảnh và nguồn sáng trong buồng kích thước picolit.
Là kĩ thuật giải trình tự thông qua việc
Sau khi tạo ra thư viện DNA và khuếch đại bằng PCR nhũ tương, các đoạn DNA được giải trình tự
Sequencing phát hiện tín hiệu điện từ ion H+ giải phóng trong quá trình tổng hợp DNA, sử dụng máy đo pH siêu nhỏ gắn vào chip bán dẫn theo nguyên lý ion semiconductor Trong phản ứng tổng hợp DNA, khi dNTP được bổ sung vào chuỗi DNA, sẽ giải phóng PPi và ion H+ Sự thay đổi độ pH của dung dịch do ion H+ gây ra được ghi lại nhanh chóng và trực tiếp bởi phần mềm máy tính.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu ca lâm sàng của bệnh nhân được tài trợ bởi Bệnh viện E, Việt Nam (Dự án KH05 – 2018).
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp thu thập dữ liệu lâm sàng, cận lâm sàng
Dữ liệu lâm sàng, cận lâm sàng của bệnh nhân được thu thập tại Trung tâm Tim mạch – Bệnh viện E
2.2.2 Phương pháp tách chiết DNA
Mẫu máu của bệnh nhân được xử lý để giải trình tự toàn bộ exon nhằm phát hiện biến thể gen liên quan đến phản ứng TTNAT và hỗ trợ chẩn đoán DNA được tách chiết từ máu toàn phần thông qua quy trình phá màng tế bào và màng nhân bằng dung dịch tẩy mạnh và enzyme phân hủy protein Sau đó, dung dịch phenol/chloroform được sử dụng để biến tính và tủa protein, giúp loại bỏ chúng khỏi hỗn dịch Cuối cùng, cồn được dùng để kết tủa DNA trong điều kiện lạnh, và DNA được thu hồi bằng ly tâm và hòa lại trong nước để khử enzyme nucleaza.
2.2.3 Phương pháp giải trình tự gen
Các bước giải trình tự gen bao gồm việc giải trình tự DNA tổng số trên máy giải trình tự thế hệ mới để thu thập dữ liệu thô Dữ liệu này được kiểm định chất lượng bằng thuật toán Phred, giúp xác định điểm chất lượng và phát hiện lỗi đọc bazơ, với điểm chất lượng cao hơn đồng nghĩa với độ chính xác cao hơn Sau đó, thư viện DNA được chuẩn bị để thu được các đoạn DNA tinh sạch đạt yêu cầu chất lượng, và tiếp tục được giải trình tự trên máy giải trình tự gen thế hệ mới Cuối cùng, dữ liệu trình tự thu được sẽ được sắp xếp và so sánh.
Nghiên cứu đã tiến hành 32 ngân hàng gen người để loại bỏ các vị trí phân tử trùng lặp Dữ liệu thu thập được tiếp tục được phân tích nhằm xác định các vị trí có sự thay đổi alen với tần suất thống kê cao, bao gồm các biến thể như đa hình đơn nucleotide (SNPs) và các đột biến thêm bớt.
Dữ liệu được chọn lọc để xác định các biến thể tiềm năng gây bệnh bằng công cụ SIFT và Polyphen2 SIFT giúp dự đoán chức năng protein bị ảnh hưởng bởi sự thay thế amino acid, dựa trên tỷ lệ thay thế và tính dung nạp hoặc gây hại (chỉ số < 0,05 được coi là gây hại) Polyphen2 đánh giá tác động của sự thay thế amino acid lên cấu trúc và chức năng protein người, với ba mức độ an toàn được phân loại theo điểm đánh giá.
Biến thể tiềm năng có liên quan đến bệnh được xác định với các chỉ số như không có hại (0 – 0,452), có thể gây hại (0,453 – 0,956) và có hại (0,957 – 1) Sau khi xác định biến thể, điểm đột biến sẽ được phân tích bằng phương pháp giải trình tự Sanger để thu thập và phân tích kết quả.
Bảng 2.1 trình bày mối liên hệ giữa điểm chất lượng Phred và khả năng mắc lỗi đọc bazơ cũng như độ chính xác của các lần đọc Điểm chất lượng Phred có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mắc lỗi đọc bazơ, từ đó tác động đến độ chính xác của các lần đọc.
Nghiên cứu nhận được sự cho phép của Hội đồng Khoa học và Đạo đức
Bệnh viện E để công bố thông tin bệnh nhân dưới dạng văn bản
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Kết quả lâm sàng, cận lâm sàng của bệnh nhân
3.1.1 Thông tin chung và kết quả cận lâm sàng của bệnh nhân
Bệnh nhân nam, 59 tuổi, nặng 52 kg, có tiền sử phẫu thuật tách van hai lá 22 năm trước, nhập viện vì đau ngực trái âm ỉ và khó thở cấp tính.
Bệnh nhân được phân loại theo NYHA (2016) với triệu chứng khó thở nhẹ trong vòng một tháng Ngày nhập viện, bệnh nhân tỉnh táo, huyết động ổn định với nhịp tim 83 lần/phút, huyết áp 160/100, nhịp thở 18 lần/phút và nhiệt độ 36°C Một số chỉ số cận lâm sàng như sinh hóa máu, huyết học và đông máu có bất thường, được thể hiện trong Bảng 3.1, trong khi các chỉ số khác nằm trong giới hạn bình thường.
Bảng 3.1 Giá trị một số chỉ số cận lâm sàng bất thường của bệnh nhân trong ngày nhập viện
Tên xét nghiệm (đơn vị) Kết quả Giá trị bình thường
Sinh hóa máu Ure (mmol/L) 8,3 2,8 – 7,2
APTT ( R) (Bệnh/chứng) 1,44 0,85 – 1,2 Huyết học Số lượng HC (x 10 12 /L) 4,32 4,5 – 5,9
Máu lắng 1 h bằng máy tự động (mm/1h)
Kết quả siêu âm Doppler tim cho thấy bệnh nhân có huyết khối trong buồng nhĩ trái và van hai lá hẹp khít, cần phải tiến hành phẫu thuật Chức năng tâm thu thất trái vẫn nằm trong giới hạn bình thường.
Hình 3.1 Phẫu thuật thay van tim của bệnh nhân A: Vị trí phẫu thuật tim
3.1.2 Kết quả lâm sàng của bệnh nhân
Bệnh nhân được gây mê toàn thân bằng Esmeron 50 mg để hỗ trợ đặt nội khí quản, kết hợp với Isoflurane 250 mg và Sevoflurane 250 mg Gây mê được duy trì bằng Diprivan (propofol) với liều 100 mg – 50 mg – 30 mg và Fentanyl 0,25 mg – 0,2 mg – 0,1 mg Sau khi gây mê, thực hiện đặt sonde dạ dày, lấy máu động mạch để xét nghiệm khí máu và đặt đầu dò đo nhiệt độ thực quản Trong suốt quá trình phẫu thuật kéo dài 5 giờ, bệnh nhân được theo dõi thán đồ, nhiệt độ, khí máu và huyết áp không xâm lấn Tổng liều thuốc mê sử dụng bao gồm: Propofol (180 mg), Fentanyl (0,95 mg), Esmeron (150 mg), Sevoflurane (250 mg (35 ml)) và Isoflurane (250 mg (40 ml)).
Sau 280 phút phẫu thuật, bệnh nhân đã được lấy huyết khối trong buồng nhĩ trái và thay van hai lá bằng van sinh học Hancock số 29 Tuy nhiên, sau phẫu thuật, bệnh nhân xuất hiện triệu chứng tăng thân nhiệt đột ngột (39,5°C), huyết áp tụt (90/50 mmHg) và có dấu hiệu vã mồ hôi.
Bệnh nhân có đồng tử giãn 1 mm hai bên, phản xạ ánh sáng dương tính và các chỉ số khí máu cũng như điện giải bất thường Kiểm tra thông khí không thấy dấu hiệu co thắt và chảy máu Kết quả xét nghiệm khí máu động mạch cho thấy pCO2 tăng lên 68,3 mmHg, cho thấy khả năng xảy ra phản ứng tăng thân nhiệt ác tính Các bác sĩ phẫu thuật đã quyết định điều trị theo hướng phản ứng này.
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
Tên XN Đơn vị Kết quả Giá trị BT Nhận xét pH 7,062 7,35 – 7,45 ↓ pCO2 mmHg 68,3 35 – 45 ↑ pO2 mmHg 121,6 80 – 100 ↑
Điều trị tăng thân nhiệt ác tính được thực hiện bằng cách thở máy kiểm soát với FiO2 từ 60 – 100%, sử dụng Cefuroxim 250 mg, Dobutamine 250 mg, và Fentanyl 100 µg/giờ Cần làm mát tích cực cho bệnh nhân bằng nước đá và rửa nước muối lạnh qua sonde dạ dày cho đến khi nhiệt độ cơ thể giảm Furosemide 20 mg được sử dụng để duy trì lượng nước tiểu lớn hơn 2 ml/kg/giờ, giúp ngăn ngừa suy thận cấp Để điều trị nhiễm toan chuyển hóa và tăng K+ máu, sử dụng Natri bicarbonate 4,2%, Insuline và Glucose 5% CaCl2 0,5 g được dùng để chống rối loạn nhịp tim Dung dịch NaCl 0,9% được tiêm tĩnh mạch, thiết lập đường tĩnh mạch trung tâm và đo huyết áp động mạch không xâm lấn Hai đơn vị máu được truyền để tăng thể tích máu nội mạch và cải thiện khả năng oxy kết hợp hemoglobin Xét nghiệm khí máu và xét nghiệm đông máu được thực hiện sau mỗi 4 giờ Dantrolene không có sẵn, vì vậy bệnh nhân không được điều trị bằng thuốc đặc trị TTNAT.
Sau vài giờ điều trị tích cực, bệnh nhân đã có dấu hiệu hồi phục với nhiệt độ giảm từ 42 oC xuống còn 40,6 oC, và sau đó trở lại bình thường (37 oC) Kết quả xét nghiệm khí máu động mạch cho thấy nồng độ pCO2, K+ và Ca2+ trong máu giảm dần Hai ngày sau phẫu thuật đầu tiên, bệnh nhân được phẫu thuật tiếp theo do chảy máu sau phẫu thuật thay van hai lá Một tháng sau, ca phẫu thuật thứ ba được thực hiện do máu cục màng tim sau mổ thay van hai lá Cả hai ca phẫu thuật đều sử dụng thuốc gây mê tiêm tĩnh mạch (propofol và fentanyl) thay vì sevoflurane, và bệnh nhân không có triệu chứng của phản ứng tăng thân nhiệt ác tính.
Vào ngày phẫu thuật thứ hai, thân nhiệt của bệnh nhân ổn định ở mức 36,3 oC và không có dấu hiệu bất thường trong những ngày tiếp theo Quá trình tiêu cơ vân do TTNAT đã làm chỉ số creatine kinase tăng cao nhất lên đến 7715 U/L, trong khi mức creatine đạt đỉnh 240,1 µmol/L sau phẫu thuật lần thứ hai, sau đó giảm dần và trở lại mức bình thường.
Chỉ số CK – MB đạt đỉnh 110 U/L sau phẫu thuật và giảm dần trong những ngày tiếp theo Nồng độ K+ cao nhất ghi nhận là 5,9 mmol/L sau ngày phẫu thuật lần hai, sau đó trở về mức bình thường Hai tháng sau phẫu thuật, siêu âm Doppler tim cho thấy van hai lá sinh học đúng vị trí và hoạt động bình thường, nhưng van động mạch chủ có hiện tượng hở nhẹ và chức năng tâm thu thất trái giảm nhẹ.
Bằng cách thực hiện các biện pháp điều trị tích cực, phản ứng TTANT ở bệnh nhân đã được kiểm soát hiệu quả Sau đó, bệnh nhân tiếp tục được theo dõi và trải qua hai ca phẫu thuật tim tại bệnh viện E, cả hai đều thành công mà không gặp phải phản ứng TTNAT nhờ không sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp Sau hai tháng theo dõi và điều trị, kết quả siêu âm Doppler tim cho thấy van hai lá sinh học hoạt động bình thường Với sự đồng ý của bệnh nhân và gia đình, mẫu máu đã được lấy để thực hiện giải trình tự toàn bộ hệ gen theo phương pháp NGS nhằm phát hiện các biến đổi gen liên quan đến phản ứng tăng thân nhiệt ác tính.
Kết quả phân tích gen của bệnh nhân
Sử dụng phương pháp giải trình tự thế hệ tiếp theo, hơn 169 triệu lượt đọc của 150 cặp base trên phân tử DNA đã được giải trình tự thành công, với 99,9% số lần đọc được ánh xạ vào bộ gen người.
Dữ liệu từ 10 429 171 492 base cho thấy chất lượng chuỗi và điểm ánh xạ đạt tỷ lệ phần trăm cao với điểm chất lượng Phred (Qphred) vượt quá 20 hoặc 30, chứng tỏ độ chính xác của các lần đọc lớn hơn 99,9% (Bảng 2.1) Kết quả nghiên cứu đã xác định được 96 286 đa hình đơn nucleotide (SNP), trong đó có 11 705 biến thể synonymous.
Trong nghiên cứu này, đã phát hiện 11.388 biến thể sai nghĩa, 106 đột biến điểm dừng đạt (stop gained) và 89 đột biến điểm dừng mất (stop lost) Tổng cộng có 13.692 đột biến thêm bớt (INDEL), bao gồm 321 biến thể frameshift, 178 đột biến chèn nucleotide trong khung và 207 đột biến xóa nucleotide trong khung Các biến thể SNP và INDEL đã được phân tích kỹ lưỡng.
Trong nghiên cứu, 38 biến thể đã được xác định trên bộ gen của bệnh nhân, với tỷ lệ kiểu gen biến đổi dị hợp tử so với kiểu gen biến đổi đồng hợp tử (Het/Hom) là 1,3.
Phân tích gen liên quan đến phản ứng TTNAT của bệnh nhân cho thấy 18 điểm thay đổi trên gen RYR1, bao gồm 07 điểm synonymous, 10 điểm trên intron và 01 đột biến điểm đã được công bố là gây bệnh (codon 2350, c7048G>A, p.Ala2350Thr) Đột biến này được đánh giá có khả năng gây bệnh cao với điểm polyphen 2 là 0,999 và SIFT là 0,001, ở dạng dị hợp tử.
The article discusses 15 changes identified in the CACNA1S gene, including 7 alterations in introns, 4 synonymous mutations, 3 splice site changes, and 1 upstream variation Additionally, there are 2 changes in the STAC3 gene, with 1 located in an intron and 1 in the 3' UTR region Notably, there is a missense mutation identified as c7048G.
>A, p.Ala2350Thr được xác nhận bởi trình tự Sanger, được trình bày trong Hình
3.2 Đây là một trong những đột biến đã được công bố trong các nghiên cứu trước đây (https://www.emhg.org/) Hình 3.2 cho thấy đột biến p.Ala2350Thr nằm ở vùng chứa trình tự được bảo tồn (conservative region) qua các loài của gen RYR1 nên sự thay thế này gây ảnh hưởng đến chức năng của protein RyR1
Điểm đột biến c7048G >A (p.Ala2350Thr) trong gen RYR1 của bệnh nhân đã được xác định thông qua trình tự Sanger So sánh cấu trúc bậc 1 của protein RyR1 giữa các loài cho thấy sự khác biệt đáng chú ý, đặc biệt là ở con người.
(XM011527205), bò (NM001206777), lợn (NM001001534), thỏ
Bàn luận
Tăng thân nhiệt ác tính là một rối loạn dược lý tự phát liên quan đến các đột biến trên gen RYR1, CACNA1S và STAC3 Các biến thể gen này đã được công bố có liên quan đến tình trạng TTNAT, hỗ trợ cho việc chẩn đoán và điều trị Khoảng 37-86% trường hợp được báo cáo có đột biến trong gen RYR1, trong khi chỉ khoảng 1% có đột biến trong gen CACNA1S Đột biến trong gen STAC3 liên quan đến bệnh nhược cơ bẩm sinh ở người Mỹ bản địa, thường dẫn đến phản ứng TTNAT Hiện tại, hơn 200 biến thể RYR1 đã được phát hiện liên quan đến phản ứng TTNAT, trong đó chỉ có 35 biến thể RYR1 và 2 biến thể khác được ghi nhận.
Gen CACNA1S đã được xác nhận có đầy đủ chức năng để áp dụng trong xét nghiệm di truyền chẩn đoán cho tình trạng TTNAT Các nhà nghiên cứu khuyến nghị rằng việc phân tích gen này nên được thực hiện trong công tác chẩn đoán cho bệnh nhân thuộc bất kỳ dân tộc nào có biểu hiện TTNAT, đặc biệt khi có tiền sử gia đình liên quan đến TTNAT.
A đã được giải trình tự toàn bộ exome bằng công nghệ giải trình tự gen thế hệ mới, và kết quả thu được đã được trình bày Dựa trên những kết quả này, chúng tôi sẽ tiến hành những bàn luận sau đây.
3.3.1 Đặc điểm ca lâm sàng tăng thân nhiệt ác tính của bệnh nhân
Nghiên cứu của chúng tôi tại Việt Nam báo cáo trường hợp TTNAT trong phẫu thuật tim với thuốc gây mê đường hô hấp đầu tiên trong mười năm qua Bệnh nhân A, nam 59 tuổi, không có tiền sử mẫn cảm với TTNAT Các triệu chứng điển hình bao gồm tăng thân nhiệt đột ngột (39,5 o C), nhiễm toan hô hấp (pH 7,062, pCO2 68,3), tăng nồng độ K+ trong máu (5,96 meq/l), và tăng CK (7715 U/L), phù hợp với tiêu chuẩn chẩn đoán TTNAT Bệnh nhân được điều trị tích cực với các biện pháp làm mát bề mặt và sử dụng thuốc để phòng ngừa và điều trị các biến chứng của TTNAT như nhiễm toan chuyển hóa.
Việc kiểm soát sớm nhiệt độ và nồng độ K+ trong máu là rất quan trọng trong điều trị rối loạn nhịp tim, suy thận cấp và DIC Sau khi nhiệt độ cơ thể trở lại bình thường, cần tiếp tục làm mát bề mặt cơ thể để tránh hạ thân nhiệt đột ngột Để bù đắp cho lượng O2 tiêu thụ do tăng chuyển hóa, bệnh nhân cần được thở máy với FiO2 60 – 100% Trong trường hợp không có dantrolene tiêm tĩnh mạch sẵn có, việc phán đoán sớm TTNAT dựa trên dấu hiệu lâm sàng và điều trị triệu chứng tích cực là rất quan trọng Điều này đặc biệt cần thiết ở các vùng nông thôn và đang phát triển thiếu điều kiện chăm sóc y tế Một trường hợp thành công ở Trung Quốc cho thấy kinh nghiệm điều trị TTNAT mà không cần dantrolene là cần thiết, đặc biệt ở những nơi không có sẵn loại thuốc này.
3.3.2 Đặc điểm của thuốc gây mê sử dụng trong phẫu thuật thay van hai lá ở bệnh nhân
Trong quá trình phẫu thuật tách van hai lá và loại bỏ huyết khối buồng nhĩ trái, bệnh nhân được gây mê toàn thân bằng các thuốc như Isoflurane, Sevoflurane, Esmeron, Diprivan và Fentanyl Những thuốc gây mê này chủ yếu được chuyển hóa qua gan, tạo ra các chất chuyển hóa có hoặc không có hoạt tính, và sau đó được thải trừ qua thận hoặc gan Đặc biệt, các liên kết giữa carbon và halogen trong sevoflurane và isoflurane được chuyển hóa bởi enzyme gan CYP2E1, giải phóng các ion halogen như F- và Cl-.
3 – 5% sevoflurane chuyển hóa thành hexafluoroisopropanol và ion F - vô cơ có
Isoflurane có tỷ lệ chuyển hóa thấp (0,2%) và không gây độc cho thận Propofol được chuyển hóa nhanh chóng ở gan thành các hợp chất hòa tan trong nước nhờ vào sự kết hợp với glucuronide và sulfate, sau đó được đào thải qua thận Rocuronium và fentanyl chuyển hóa thành các chất chuyển hóa ít hoạt tính và không hoạt tính; trong đó, rocuronium chủ yếu được đào thải qua gan, còn fentanyl được bài tiết qua nước tiểu hoặc phân.
Trong phẫu thuật tim hiện đại, gây mê cần bảo vệ chức năng của tim và não Nghiên cứu của Schraag cho thấy thuốc gây mê đường tĩnh mạch có lợi ích trong việc bảo vệ các cơ quan và cải thiện hồi phục sau phẫu thuật Isoflurane và sevoflurane được chứng minh là an toàn cho tim mạch, với khả năng hồi phục tương đương ở bệnh nhân phẫu thuật van tim Tuy nhiên, sevoflurane có ưu điểm hơn isoflurane vì không kích thích đường hô hấp, khởi mê nhanh hơn và không làm tăng nhịp tim Các thuốc gây mê hít hiện nay là nguyên nhân chính gây phản ứng TTNAT, với nghiên cứu tại Nhật Bản cho thấy tỷ lệ mắc TTNAT cao ở bệnh nhân dùng sevoflurane Trong những năm 1970, halothane là tác nhân gây TTNAT chủ yếu, nhưng từ 2009-2011, sevoflurane và isoflurane đã trở thành những tác nhân phổ biến nhất Nghiên cứu của Migita cho thấy mức độ nghiêm trọng của phản ứng TTNAT do sevoflurane và isoflurane gây ra là tương đương, do đó không nên sử dụng cho những người có yếu tố nguy cơ mắc TTNAT.
Mặc dù cần tránh sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp cho những người nhạy cảm với thuốc tê, nhưng gây mê toàn thân bằng đường tĩnh mạch cũng không được khuyến cáo cho những người không nhạy cảm Nguyên nhân là do thiết bị cần thiết cho gây mê tĩnh mạch thường không có sẵn.
Gây mê tĩnh mạch có nguy cơ ảnh hưởng đến nhận thức cao hơn 5 – 10 lần so với gây mê đường hô hấp, điều này khiến 42 nước đang phát triển ưu tiên sử dụng gây mê đường hô hấp Phương pháp này đặc biệt hiệu quả cho những bệnh nhân không nhạy cảm với thuốc gây mê, nhờ vào tốc độ gây mê nhanh, không đau và không cần tiêm tĩnh mạch.
Nguyên nhân kích thích phản ứng TTNAT của thuốc gây mê đường hô hấp liên quan đến biến thể gen, do đó cần lựa chọn thuốc phù hợp với tình trạng và tiền sử bệnh nhân để phòng tránh phản ứng cấp tính Nghiên cứu sâu về dược động học và dược lực học của thuốc gây mê sẽ giúp xác định loại thuốc thích hợp cho từng bệnh nhân, mặc dù cơ chế hoạt động của thuốc này rất phức tạp.
Phân tích đồng phân đối quang (chirality) đang trở thành một yếu tố quan trọng trong phát triển thuốc mới và giải thích cơ chế tác dụng của thuốc gây mê Chirality là thuộc tính hình học của phân tử, trong đó một cấu trúc hóa học có thể có hai hình ảnh đối xứng, gọi là đồng phân đối quang (enantiomer) Sự hiện diện của trung tâm bất đối xứng, thường là nguyên tử carbon gắn với bốn nguyên tử hoặc nhóm khác nhau, là yếu tố quyết định chirality trong cấu trúc thuốc Nhiều thuốc gây mê lâm sàng là các dược chất đối quang, thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp racemic với tỉ lệ 1:1 giữa các đồng phân hữu tuyền và tả tuyền Các thuốc gây mê đường hô hấp như halothane, isoflurane, enflurane, desflurane, và thuốc gây mê đường tĩnh mạch như etomidate, thiopental đều có chứa dược chất đối quang Đặc biệt, etomidate chỉ có dạng đồng phân R (+) tinh khiết, trong khi đồng phân S (-) của thiopental mạnh gấp đôi so với đồng phân R (+) tại thụ thể GABAA Đồng phân S - isoflurane cũng cho thấy hiệu lực gây mê mạnh gấp hai lần so với đồng phân còn lại.
Mặc dù S – isoflurane có những ưu điểm so với R – isoflurane, nhưng một số nghiên cứu đã chỉ ra các bất lợi trong việc sử dụng S – isoflurane và các thuốc gây mê chứa dược chất đối quang khác trong lâm sàng Do đó, các đặc điểm quan trọng của isoflurane vẫn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu hiện nay.
3.3.3 Đặc điểm của các gen liên quan đến phản ứng TTNAT
Gen RYR1 mã hóa thụ thể ryanodine, đóng vai trò quan trọng trong việc giải phóng Ca 2+ từ lưới cơ tương trong cơ vân Đây là gen chính liên quan đến tình trạng TTNAT, với 189 biến thể đã được xác định.
Gen RYR1, được giải trình tự và nhân bản vào năm 1990, nằm trên nhiễm sắc thể 19q13.2, bao gồm 106 exon và mã hóa cho một protein dài 5038 acid amin Đây là một gen lớn với nhiều biến thể liên quan đến tính nhạy cảm với TTNAT, tuy nhiên chỉ một số ít trong số các biến thể này có ý nghĩa quan trọng.