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 sau đó là nitơ oxit (N2O), nhưng cả hai chỉ được sử dụng trong gây mê phẫu thuật vào 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 nhiều thuốc trong số này 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 đã 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 tổng hợp, đánh dấu một 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 Hiện nay, các thuốc gây mê halogen phổ biến 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 thành 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, cùng với thể lỏng hóa hơi như halothane, enflurane, isoflurane, sevoflurane và desflurane Lợi ích chính của những loại thuốc này là giúp bệnh nhân không còn cảm giác hoặc nhận thức về cơn đau, đồng thời giãn cơ một cách hiệu quả.
Trong quá trình phẫu thuật, việc duy trì các chức năng sống như tuần hoàn, hô hấp và chuyển hóa là rất quan trọng Bác sĩ gây mê sẽ 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, chỉ có thể tiến hành khi bệnh nhân được 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 cung cấp tổng hợp các đặc tính này cho một số thuốc gây mê phổ biến 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, dễ hóa lỏng ở nhiệt độ phòng 20°C Trong khi đó, thuốc gây mê dạng khí như N2O và xenon có áp suất hơi cao và nhiệt độ sôi thấp, tồn tại ở dạng khí ở nhiệt độ phòng Áp suất riêng phần của isoflurane và sevoflurane đủ để đạt nồng độ lâm sàng thông qua bình xịt thông thường, trong khi desflurane với áp suất riêng phần cao cần máy hóa hơi riêng để đạt áp suất hơi 1400 mmHg, được điều chỉnh bằng hai điện trở biến thiên N2O duy trì trạng thái khí ở áp suất và nhiệt độ môi trường, có thể phân phối qua đồng hồ lưu lượng.
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 với isoflurane, khi gốc carbon α-ethyl được gắn với flo thay vì clo Tương tự, sevoflurane cũng chỉ được halogen hóa bằng flo Sự thay thế này dẫn đến độ hòa tan trong máu của desflurane và sevoflurane thấp hơn isoflurane, gần bằng với độ hòa tan của N2O.
Các đặc tính hóa lý của thuốc gây mê dạng hít đóng vai trò quyết định trong hiệu quả lâm sàng và phương pháp sử dụng, đặc biệt là việc đạt được nồng độ tối ưu để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình gây mê.
Nồng độ 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 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
Các thuốc gây mê đường hô hấp được hấp thu qua phế nang của phổi, ảnh hưởng đến dược động học của chúng Sự hấp thu từ phế nang vào máu và phân phối đến hệ thần kinh trung ương (CNS) là yếu tố quan trọng Quá trình này phụ thuộc vào nồng độ thuốc trong phế nang và khả năng hấp thu của thuốc qua tuần hoàn phổi Hai yếu tố này được thể hiện 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 () là chỉ số quan trọng phản ánh độ hòa tan của thuốc mê dễ bay hơi trong máu, được xác định bởi tỉ lệ nồng độ thuốc trong máu và khí khi ở trạng thái cân bằng Khi hệ số càng lớn, độ hòa tan của thuốc trong máu càng cao, điều này dẫn đến việc tăng hấp thu thuốc từ phế nang vào máu qua tuần hoàn phổi Sự gia tăng nồng độ thuốc trong máu diễn ra nhanh hơn so với áp suất riêng phần của thuốc trong phế nang, từ đó kéo dài thời gian gây mê và thời gian 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, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng của FA và tỉ lệ FA/FI gần đạt 1, từ đó thúc đẩy tốc độ khởi mê nhanh hơn.
Dung tích cặn chức năng (FRC) ảnh hưởng đến nồng độ thuốc hít vào, làm giảm áp suất riêng phần của thuốc và dẫn đến tốc độ khởi mê chậm Sự phụ thuộc vào nồng độ các thành phần trong huyết thanh như albumin, globulin, triglyceride và cholesterol là quan trọng, vì các phân tử này liên kết với thuốc gây mê, 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 khác biệt này tăng lên, 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 tăng chuyển hóa mất kiểm soát và có thể dẫn đến tử vong Tình trạng này thường xuất hiện ở những người nhạy cảm với các loại thuốc gây mê hô hấp như halothane, isoflurane, sevoflurane và desflurane, cũng như với thuốc giãn cơ succinylcholine và catecholamine trong tình huống căng thẳng Những bệnh nhân mắc bệnh cơ lõi trung tâm (CCD), bệnh multi-minicore (MmCD) và hội chứng King-Denborough có nguy cơ cao bị 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 TTNAT là hiện tượng hiếm gặp, với tỷ lệ 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.
Từ dữ liệu thu thập tại đơn vị TTNAT ở Leeds trong giai đoạn 1990 – 2014, tỷ lệ xét nghiệm dương tính với TTNAT ở nam giới là 42%, cao hơn so với 37% ở nữ giới Sự khác biệt này có thể do nam giới thường cần can thiệp phẫu thuật nhiều hơn hoặc sự nhạy cảm với TTNAT trong can thiệp lâm sàng ở nam giới cao hơn so với nữ giới.
Tính nhạy cảm với TTNAT xuất hiện ở mọi nhóm dân tộc trên thế giới và ở nhiều độ tuổi khác nhau, từ sáu tháng đến 78 tuổi Tỷ lệ mắc bệnh cao nhất là ở người trẻ tuổi, với độ tuổi trung bình của bệnh nhân là 18,3 tuổi Đặc biệt, trẻ em dưới 15 tuổi chiếm 52,1% trong tổng số trường hợp.
Vào cuối những năm 1970, sự ra đời của thuốc dantrolene đã giúp giảm tỷ lệ tử vong do TTNAT từ 80% xuống dưới 5% Tuy nhiên, trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 21, tỷ lệ này đã tăng lên 14% Mặc dù tỷ lệ xuất hiện 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, gần đây được điều chỉnh thành 1:400 Đáng chú ý, TTNAT không chỉ xảy ra ở 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 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 vẫn 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) và màng lưới nội chất của tế bào cơ chứa thụ thể RyR1 DHPR, được mã hóa bởi gen CACNA1S, nhạy cảm với thay đổi điện thế màng bao cơ và hoạt động như bộ phận cảm ứng điện thế Khi điện thế động truyền đến DHPR, nó gây ra thay đổi hình dạng của thụ thể này, tương tác với RyR1 và dẫn đến giải phóng Ca 2+ vào tương bào cơ vân, từ đó khởi động quá trình co cơ thông qua liên kết ngang của các siêu sợi 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 cơ thể, sự gia tăng phóng thích Ca 2+ được bù trừ bằng cách tăng cường tái hấp thu Ca 2+ vào lưới nội sinh (SR) thông qua bơm Ca 2+ - ATPase, dẫn đến nhu cầu chuyển hóa glucose tăng cao Điều này làm gia tăng sản sinh CO2 và tiêu thụ O2, gây tăng thân nhiệt và kích thích hệ thần kinh giao cảm, từ đó làm tăng hoạt động tim và hô hấp Khi sự giải phóng Ca 2+ trở nên không kiểm soát, nồng độ Ca 2+ nội bào tăng lên, kích hoạt các sợi cơ và gây ra co cơ Sự kết hợp liên tục giữa actin và myosin trong quá trình co cơ yêu cầu thoái giáng ATP, dẫn đến gia tăng chuyển hóa, tăng sinh nhiệt, độ cứng cơ 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 chóng hơn, với tăng huyết áp, tăng nhiệt độ rõ rệt và rối loạn nhịp tim trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 phút.
Trong hầu hết các trường hợp, 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, nhịp tim nhanh và huyết áp cao do rối loạn nhịp thất Sự kích thích hệ thống thần kinh giao cảm bởi nồng độ CO2 trong máu tăng cao và nhiễm toan chuyển hóa dẫn đến cứng cơ, tăng trương lực cơ và nhiệt độ cơ thể có thể tăng 1-2 độ C sau mỗi 5 phút Nếu không được điều trị kịp thời, bệnh nhân có thể gặp thiếu máu cơ tim và tiêu cơ vân, dẫn đến tăng K+ máu, myoglobin niệu và suy thận cấp với triệu chứng 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 của 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 các biểu hiện này 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, bao gồm các yếu tố được liệt kê trong Bảng 1.6 với từng yếu tố được gán một số điểm khác nhau Tuy nhiên, thang điểm này có độ nhạy thấp vì không phải tất cả các yếu tố đều được kiểm tra trong mỗi ca bệnh Tổng điểm 50 gần như chắc chắn chỉ ra TTNAT, trong khi tổng điểm từ 35-49 có 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 để chẩn đoán tình trạng nhạy cảm với thuốc gây mê (TTNAT) hiện nay là thí nghiệm co rút in vitro, dựa trên sự co rút của các sợi cơ khi tiếp xúc với halothane hoặc caffeine Hai hình thức 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) phát triển Theo protocol của EMHG, một cá nhân được coi là nhạy cảm với TTNAT khi cả hai kết quả thí nghiệm với halothane và caffeine đều dương tính, trong khi đó, một người không nhạy cảm khi cả hai kết quả đều âm tính.
Khi kết quả của một trong hai thí nghiệm là dương tính, chúng được biểu thị là MHS(h) hoặc MHS(c) Protocol của NAMHG tương tự nhưng khác biệt về nồng độ sử dụng và một số thông số Protocol của EMHG đạt độ nhạy 99% và độ đặc hiệu 94%, trong khi NAMHG có độ nhạy 97% và độ đặc hiệu 78% 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 phương pháp thay thế cho IVCT, chỉ cần mẫu máu để thực hiện Khác với giải trình tự DNA truyền thống, thường 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 gen.
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, với ưu điểm là sử dụng 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 phổ biến trong lĩnh vực này.
Trong 30 năm qua, nhiều đổi mới về hóa chất và thiết bị đã góp phần vào 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 chi phí thấp hơn để đạt được mục tiêu.
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 1000$ trong 10 năm Sự kiện này đã thúc đẩy sự phát triển và thương mại hóa công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) Kể từ đó, hàng chục công ty và công nghệ NGS đã ra đời vào giữa những năm 2000, đồng thời lĩnh vực tin sinh học đã phát triển mạnh mẽ như 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 giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn DNA, được sử dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm lâm sàng nhờ khả năng phân tích nhiều gen cùng lúc, vượt trội hơn so với các phương pháp truyền thống Với NGS, toàn bộ bộ gen của con người có thể được giải trình tự trong vòng 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 đáng kể: Thứ nhất, các thư viện DNA được chuẩn bị trong môi trường không có tế bào, loại bỏ nhu cầu nhân bản các đoạn DNA vi khuẩn Thứ hai, hàng triệu phản ứng được thực hiện song song, thay vì chỉ hàng trăm như trước đây Cuối cùng, đầu ra giải trình tự được phát hiện trực tiếp mà không cần điện di, đồng thời việc thẩm vấn cơ sở dữ liệu diễn ra theo chu kỳ Sự gia tăng số lượt đọc từ công nghệ NGS đã cho phép giải trình tự toàn bộ bộ gen với tốc độ nhanh chóng.
Sự phát triển nhanh chóng của các phương pháp NGS đã cung cấp thông tin giải trình tự bộ gen 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 hỗ trợ nghiên cứu cơ bản mà còn giúp giải mã bí ẩn của cuộc sống, tạo ra cây trồng và vật nuôi có năng suất cao hơn, 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
Các phương pháp đầu tiên để giải trình tự DNA bao gồm phương pháp Sanger và phương pháp hóa học của Maxam và Gilbert Phương pháp Maxam và Gilbert dựa trên sự biến đổi hóa học của DNA, cắt mạch chính tại các nucleotide đã biến đổi Ngược lại, phương pháp Sanger sử dụng các nucleotide chấm dứt chuỗi (ddNTPs) để ngăn chặn phản ứng tổng hợp DNA, tạo ra các đoạn DNA có độ dài khác nhau Các ddNTP được đánh dấu 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 hóa học đã được cải tiến để giảm thiểu hóa chất độc hại, phương pháp Sanger vẫn giữ vị trí ưu thế và trở thành tiêu chuẩn trong giải trình tự DNA với nhiều ứng dụng hiện nay.
Phương pháp giải trình tự Sanger, được công bố vào năm 1977, vẫn được áp dụng trong thí nghiệm lâm sàng mặc dù tốc độ chậm hơn so với các phương pháp NGS hiện nay Những cải tiến như phát triển thuốc nhuộm huỳnh quang, sử dụng trình tự chu trình nhiệt để giảm lượng DNA đầu vào, và ổn định polymerase đã nâng cao độ chính xác trong quá trình kết thúc chuỗi Bên cạnh đó, phần mềm phân tích trình tự cũng đã được phát triển, góp phần quan trọng vào sự tiến bộ của phương pháp này.
1.3.3.2 Giải trình tự thế hệ thứ hai
Sau khi áp dụng phương pháp Sanger, các thuật ngữ giải trình tự thế hệ thứ hai và thứ ba đã được sử dụng cho các công nghệ giải trình tự DNA tiên tiến Các phương pháp giải trình tự thế hệ thứ hai được phân 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 vào 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 khi quá trình lai diễn ra, 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 Hiện nay, giải trình tự bằng phương pháp lai đã chuyển sang sử dụng các công nghệ phụ thuộc vào việc thăm dò cụ thể, nhằm xác định các trình tự, như trong các ứng dụng chẩn đoán để phát hiện đa hình đơn nucleotide (SNPs) trong gen hoặc xác định các bất thường NST, bao gồm sắp xếp lại, xóa, nhân đôi và các biến thể số khác.
Giải trình tự bằng phương pháp tổng hợp (SBS)
Các phương pháp SBS là sự tiến hóa của trình tự Sanger, không sử dụng các đầu tận cùng dideoxy và áp dụng chu trình tổng hợp, hình ảnh và phương pháp lặp lại để kết hợp nucleotide trên mạch đang tổng hợp Mặc dù có vẻ tốn kém, nhưng các phản ứng thường diễn ra song song ở thể tích nhỏ như nanolit, picolit hoặc zeptolit trong 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 lần đầu tiên được giới thiệu trên thị trường, dựa trên 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 như 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
Phát hiện tín hiệu điện do ion H+ giải phóng trong quá trình tổng hợp DNA được thực hiện bằng 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 hiện diện của ion H+ làm thay đổi độ pH của dung dịch, và tín hiệu điện hóa tạo ra được ghi lại nhanh chóng và trực tiếp thông qua 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 vùng mã hóa protein – exon bằng phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới nhằm phát hiện các biến thể gen liên quan đến phản ứng TTNAT và hỗ trợ trong chẩn đoán DNA tổng số được tách chiết từ máu toàn phần của bệnh nhân thông qua việc 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 làm 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 nhận lại bằng ly tâm, sau đó hòa 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 sau đó được kiểm định chất lượng bằng thuật toán Phred, giúp xác định điểm chất lượng (Phred quality score) và phát hiện lỗi đọc bazơ Điểm chất lượng cao hơn đồng nghĩa với độ chính xác cao hơn Tiếp theo, thư viện DNA được chuẩn bị để thu được các đoạn DNA tinh sạch, đạt yêu cầu về chất lượng, và sau đó 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 với các dữ liệu tham chiếu.
32 ngân hàng gen người đã được tạo ra để loại bỏ các vị trí phân tử trùng lặp Dữ liệu này sau đó được phân tích để 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 của protein bị ảnh hưởng bởi sự thay thế amino acid, dựa trên tỷ lệ thay thế và tính dung nạp hoặc gây hại của chúng (chỉ số < 0,05 được coi là gây hại) Polyphen2 dự đoán tác động của sự thay thế amino acid lên cấu trúc và chức năng protein người, với các tác động được phân loại thành ba mức độ: an toàn, có thể gây hại, và không xác định.
Biến thể tiềm năng liên quan đến bệnh được phân loại thành ba nhóm: không gây 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 xác định thông qua phương pháp giải trình tự Sanger và kết quả sẽ được phân tích để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của chúng.
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 cao hơn thường tương ứng với khả năng mắc lỗi đọc bazơ thấp hơn, dẫn đến độ chính xác của các lần đọc được cải thiện.
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 A, nam giới 59 tuổi, nặng 52 kg, có tiền sử phẫu thuật tách van hai lá cách đây 22 năm, 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 tháng qua Tại thời điểm nhập viện, bệnh nhân tỉnh táo, huyết động ổn định với nhịp tim 83 lần/phút, huyết áp 160/100 mmHg, 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 cho thấy bất thường, chi tiết được trình bày trong Bảng 3.1, trong khi các chỉ số khác vẫn 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 tiến hành phẫu thuật (Hình 3.1), trong khi 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 và Sevoflurane để gây mê đường hô hấp Giai đoạn duy trì gây mê sử dụng Diprivan (propofol) và Fentanyl với liều lượng khác nhau Sau khi gây mê, các thủ tục như đặt sonde dạ dày, lấy máu động mạch để xét nghiệm khí máu và đo nhiệt độ thực quản được thực hiện Trong suốt ca phẫu thuật kéo dài 5 giờ, bệnh nhân được theo dõi chặt chẽ các chỉ số như thán đồ, nhiệt độ, khí máu và huyết áp không xâm lấn Tổng liều thuốc mê đã sử dụng bao gồm 180 mg Propofol, 0,95 mg Fentanyl, 150 mg Esmeron, 250 mg Sevoflurane và 250 mg Isoflurane.
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 ra mồ hôi.
Bệnh nhân có dấu hiệu đồng tử giãn 1 mm hai bên và phản xạ ánh sáng dương tính, cùng với các chỉ số khí máu và điện giải bất thường Kiểm tra thông khí không phát hiện dấu hiệu co thắt hay chảy máu Kết quả xét nghiệm khí máu động mạch cho thấy áp lực riêng phần của CO2 (pCO2) tăng lên đến 68,3 mmHg, cho thấy khả năng phản ứng tăng thân nhiệt ác tính Do đó, bệnh nhân được điều trị theo hướng xử lý 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 bao gồm thở máy kiểm soát với FiO2 60-100%, sử dụng Cefuroxim 250 mg, Dobutamine 250 mg, và Fentanyl duy trì 100 µg/giờ Cần thực hiện làm mát tích cực bằng nước đá và rửa nước muối lạnh qua sonde dạ dày cho đến khi nhiệt độ cơ thể bệnh nhân giảm Thuốc lợi tiểu Furosemide 20 mg được sử dụng để duy trì lượng nước tiểu lớn hơn 2 ml/kg/giờ, ngăn ngừa suy thận cấp Sử dụng Natri bicarbonate 4,2%, Insulin, và Glucose 5% để điều trị nhiễm toan chuyển hóa và tăng K+ máu, cùng với CaCl2 0,5 g để chống rối loạn nhịp tim Thiết lập đường tĩnh mạch trung tâm với dung dịch NaCl 0,9%, đo huyết áp động mạch không xâm lấn, và truyền hai đơn vị máu để tăng thể tích máu nội mạch Thực hiện xét nghiệm khí máu và xét nghiệm đông máu sau mỗi 4 giờ Lưu ý rằng Dantrolene không có sẵn nên bệnh nhân không được điều trị bằng thuốc đặc hiệu TTNAT.
Sau vài giờ điều trị tích cực, bệnh nhân đã hồi phục với thân nhiệt giảm từ 42 o C xuống còn 40,6 o C và dần trở lại bình thường (37 o C) Xét nghiệm khí máu động mạch cho thấy pCO2, nồng độ K + và Ca 2+ trong máu giảm dần Hai ngày sau phẫu thuật đầu tiên, bệnh nhân được phẫu thuật lần hai 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 Cả hai ca phẫu thuật không sử dụng thuốc gây mê hô hấp sevoflurane mà thay vào đó là thuốc gây mê tiêm tĩnh mạch (propofol và fentanyl) Bệnh nhân không có triệu chứng phản ứng tăng thân nhiệt ác tính.
Vào ngày phẫu thuật thứ hai, thân nhiệt bệnh nhân ổn định ở mức 36,3 oC và không có bất thường trong những ngày tiếp theo Quá trình tiêu cơ vân do TTNAT đã làm tăng chỉ số creatine kinase lên cao nhất là 7715 U/L, trong khi chỉ số creatine đạt đỉnh 240,1 µmol/L sau phẫu thuật lần hai, sau đó giảm dần và trở lại mức bình thường.
Chỉ số CK – MB đạt đỉnh 110 U/L sau phẫu thuật, sau đó giảm dần Nồng độ K+ trong máu cao nhất là 5,9 mmol/L vào ngày sau phẫu thuật lần hai, rồi trở lại bình thường Hai tháng sau khi nhập viện và phẫu thuật, siêu âm Doppler tim cho thấy van hai lá sinh học hoạt động bình thường, nhưng van động mạch chủ có dấu hiệu 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 đẩy lùi Bệnh nhân đã trải qua hai ca phẫu thuật tim tại bệnh viện E, cả hai đều thành công mà không xảy ra phản ứng TTNAT do không sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp Sau hai tháng theo dõi, 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 bằng 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
Bằng phương pháp giải trình tự thế hệ tiếp theo, hơn 169 triệu lượt đọc từ 150 cặp base trên DNA đã được phân tích, với 99,9% số lần đọc được ánh xạ thành công vào bộ gen người.
Dữ liệu từ 10 429 171 492 base cho thấy tỉ lệ phần trăm của chuỗi có điểm chất lượng Phred (Qphred) cao hơn 20 hoặc 30 đạt trên 99,9% độ chính xác (Bảng 2.1) Chúng tôi 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 tổng cộng 13.692 đột biến thêm bớt (INDEL), bao gồm 11.388 biến thể sai nghĩa, 106 đột biến điểm dừng đạt (stop gained) và 89 đột biến điểm dừng mất (stop lost) Cụ thể, trong số các INDEL có 321 biến thể frameshift, 178 đột biến chèn nucleotide trong khung và 207 đột biến xóa nucleotide trong khung SNP và INDEL đã được phân tích kỹ lưỡng.
Trên bộ gen của bệnh nhân, có 38 biến thể gen được xác định, với tỷ lệ kiểu gen dị hợp tử so với kiểu gen đồng hợp tử là 1,3.
Kết quả phân tích gen của bệnh nhân cho thấy có 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) với đánh giá polyphen 2 là 0,999 và SIFT là 0,001, ở dạng dị hợp tử.
The CACNA1S gene exhibits 15 variations, including 7 located in introns, 4 synonymous changes, 3 splice site alterations, and 1 upstream mutation Additionally, the STAC3 gene shows 2 changes, with 1 found 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 phân tử protein RyR1 giữa các loài, bao gồm con người, cho thấy sự khác biệt quan trọng trong di truyền học.
(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 xác nhận có liên quan đến phản ứng TTNAT, với khoảng 37-86% trường hợp mang đột biến RYR1, trong khi chỉ khoảng 1% có đột biến CACNA1S Đột biến STAC3 cũng được xác định liên quan đến bệnh nhược cơ bẩm sinh ở người Mỹ bản địa, có xu hướng xuất hiện phản ứng TTNAT Hiện nay, hơn 200 biến thể RYR1 đã được tìm thấy liên quan đến phản ứng TTNAT, trong đó có 35 biến thể RYR1 và 2 biến thể khác.
Gen CACNA1S được công nhận là có đủ đặc điểm chức năng để sử dụng trong xét nghiệm di truyền chẩn đoán cho tình trạng TTNAT Các nhà nghiên cứu khuyến cáo rằng việc phân tích gen này nên được áp dụng cho bệnh nhân thuộc mọi dân tộc có biểu hiện TTNAT, đặc biệt nếu 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 ở trên Dựa trên những kết quả này, chúng tôi sẽ tiến hành các bàn luận tiếp theo.
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, sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp đầu tiên trong mười năm qua Bệnh nhân A, 59 tuổi, nam giới, không có tiền sử mẫn cảm với TTNAT Các dấu hiệu 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 đã được điều trị tích cực với các biện pháp làm mát bề mặt để giảm nhiệt độ cơ thể 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 tăng cao và CO2 do giảm thông khí, bệnh nhân cần được thở máy kiểm soát với FiO2 từ 60% đến 100% Trong trường hợp không có sẵn dantrolene tiêm tĩnh mạch, việc nhận diện sớm TTNAT qua dấu hiệu lâm sàng và điều trị triệu chứng tích cực là rất quan trọng Cần ngừng sử dụng thuốc gây mê đường hô hấp và theo dõi nghiêm ngặt tình trạng bệnh nhân, đặc biệt ở những vùng nông thôn và đang phát triển thiếu điều kiện chăm sóc y tế Một trường hợp tương tự ở Trung Quốc đã thành công mà không cần dantrolene, khẳng định rằng kinh nghiệm điều trị TTNAT không sử dụng dantrolene là rất cần thiết cho các quốc gia thiếu 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 thành các chất chuyển hóa có hoặc không có hoạt tính, và sau đó được thải trừ qua thận hoặc gan Đặc biệt, liên kết giữa carbon và halogen trong sevoflurane và isoflurane được chuyển hóa bởi enzyme gan CYP2E1, giải phóng các ion halogen.
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 thận Propofol được chuyển hóa nhanh chóng tại gan, tạo ra các hợp chất hòa tan trong nước thông qua glucuronide và sulfate, sau đó được thải ra qua thận Rocuronium và fentanyl được 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, việc gây mê cần bảo vệ chức năng tim và não Nghiên cứu của Schraag cho thấy thuốc gây mê tĩnh mạch có lợi ích trong việc bảo vệ cơ quan và cải thiện hồi phục sau phẫu thuật tim mạch Isoflurane và sevoflurane được chứng minh là an toàn cho tim mạch, với khả năng cải thiện thông số huyết động và phục hồi sau phẫu thuật tương đương nhau Tuy nhiên, sevoflurane được ưa chuộng hơn do không kích thích đường hô hấp, khởi mê nhanh và không làm tăng nhịp tim như isoflurane Trong số các thuốc gây mê hiện nay, thuốc hít là nguyên nhân chính gây phản ứng TTNAT, với nghiên cứu cho thấy tỉ lệ mắc TTNAT cao ở bệnh nhân dùng sevoflurane Trong quá khứ, halothane là tác nhân chủ yếu gây TTNAT, nhưng từ 2009 đến 2011, sevoflurane và isoflurane đã trở thành những tác nhân phổ biến Nghiên cứu cho thấy mức độ nghiêm trọng của phản ứng TTNAT do sevoflurane và isoflurane gây ra là tương đương, và 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 TTNAT, nhưng gây mê toàn thân bằng đường tĩnh mạch cũng không được khuyến cáo cho những người không nhạy cảm Nguyên nhân là do các 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 ở 42 nước đang phát triển Do đó, trong các trường hợp bệnh nhân không nhạy cảm với thuốc tê, gây mê đường hô hấp vẫn được ưu tiên sử dụng nhờ vào tốc độ gây mê nhanh, không đau và không cần tiêm tĩnh mạch.
Nguyên nhân gây kích thích phản ứng TTNAT của thuốc gây mê đường hô hấp liên quan đến các biến thể đột biến gen Việc lựa chọn thuốc gây mê phù hợp với tình trạng và tiền sử bệnh nhân là cần thiết để phòng tránh các phản ứng cấp tính Nghiên cứu sâu về dược động học và dược lực học của thuốc gây mê có thể giúp xác định loại thuốc thích hợp cho từng bệnh nhân Tuy nhiên, cơ chế hoạt động của thuốc gây mê đường hô hấp rất phức tạp, đòi hỏi một quá trình nghiên cứu dài hạn.
Phân tích đồng phân đối quang (chirality) hiện nay đóng vai trò 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, với cấu trúc hóa học có thể tồn tại hai hình ảnh đối xứng nhau, gọi là đồng phân đối quang (enantiomer) Sự xuất hiện của trung tâm bất đối xứng, thường là nguyên tử carbon gắn với bốn nguyên tử hoặc nhóm khác nhau, quyết định chirality của thuốc Nhiều thuốc gây mê lâm sàng là thuốc chứa dược chất đối quang, thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp racemic tỉ lệ 1:1 giữa các đồng phân hữu tuyền và tả tuyền Các thuốc gây mê đường hô hấp như halothane, isoflurane, enflurane, và desflurane, cùng với thuốc tĩnh mạch như etomidate và thiopental, đều chứa dược chất đối quang Đặc biệt, etomidate chỉ tồn tại dưới 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 Isoflurane cũng cho thấy tính lập thể với đồng phân S – isoflurane có hiệu lực gây mê mạnh gấp hai lần so với đồng phân còn lại.
Nghiên cứu cho thấy S – isoflurane có những bất lợi trong lâm sàng so với R – isoflurane Những vấn đề này đã khiến các ĐPQH của isoflurane trở thành mối quan tâm chính 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 và bao gồm 106 exon, 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 được biết đến.