Was ist die Ursache einer malignen Hyperthermie?

ByDr. J. K. Hartmann

Maligne Hyperthermie (MH) ist eine autosomal-dominant vererbte Erkrankung, die die Skelettmuskulatur betrifft, wenn sie volatilen Anästhetika mit oder ohne Muskelrelaxantien, übermäßigem Training und Hitzestress ausgesetzt ist. 1 Eine autosomal-dominante Erkrankung tritt auf, wenn eine Kopie des Gens abnormal ist. Dieses mutierte Gen kann von den Eltern geerbt werden oder es kann eine neue Mutation sein. Bei einem betroffenen Elternteil besteht eine 50-prozentige Wahrscheinlichkeit, dass ein Nachwuchs an der Krankheit erkrankt, und dieses Risiko betrifft sowohl Männer als auch Frauen gleichermaßen.

Die genaue Inzidenz einer malignen Hyperthermie ist nicht bekannt, jedoch „liegt die Inzidenz einer malignen Hyperthermie während einer Vollnarkose zwischen 1:5.000 und 1:50.000 – 100.000.“

Was ist die Ursache einer malignen Hyperthermie?

Maligne Hyperthermie tritt bei genetisch anfälligen Personen auf, wenn sie bestimmten auslösenden Stoffen ausgesetzt sind, wie zum Beispiel:

  • Starke flüchtige Inhalationsanästhetika
  • Halothan – maligne Hyperthermie tritt häufiger bei Halothan auf
  • Isofluran
  • Desfluran
  • Enfluran
  • Sevofluran
  • Methoxyfluran
  • Äther
  • Depolarisierendes Skelettmuskelrelaxans – Succinylcholin

In sehr seltenen Fällen kann es auch durch übermäßiges Training und Hitze ausgelöst werden.

Der genaue Mechanismus, wie diese Wirkstoffe eine maligne Hyperthermie auslösen, ist nicht genau bekannt. Es wurde jedoch gezeigt, dass eine übermäßige unkontrollierte Freisetzung von Kalzium aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) des Skelettmuskels einen Hypermetabolismus verursacht und zu einer malignen Hyperthermie führt.

Während des Muskelerregungs- und Kontraktionsprozesses verursacht die Membrandepolarisation eine Konformationsänderung in einem der Kalziumkanäle, dem sogenannten Dihydropyridin-sensitiven spannungsabhängigen Kalziumkanal vom L-Typ (DHPR), der zur Aktivierung des Ryanodinrezeptors Typ 1 (RYR1) führt bewirkt eine schnelle Freisetzung von Calciumionen aus den SR-Speichern. Die freigesetzten Calciumionen verbinden sich mit Troponin C, entfernen das Tropomyosin von der Myosin-Bindungsstelle und stimulieren eine Muskelkontraktion. Wenn die Kalziumionen durch die ATP-abhängige Kalziumpumpe aktiv zum SR zurückgepumpt werden, stoppt die Kontraktion. Durch diesen Prozess erfolgt die normale Funktion der Skelettmuskulatur.

Bei Menschen mit maligner Hyperthermie kommt es also zu einer unkontrollierten Freisetzung von Kalziumionen aus dem SR aufgrund funktioneller Veränderungen im RYR1 und/oder DHPR zusammen mit anderen Proteinen, die die Kalziumregulierung in der Muskelzelle verändern. Wenn Menschen mit bösartiger Hyperthermie den oben genannten auslösenden Faktoren ausgesetzt sind, kommt es zu einer schnellen Freisetzung von Kalziumionen aus dem SR in die Muskeln. 70 % der Menschen mit maligner Hyperthermie tragen die Mutationen im RYR1 und die andere wahrscheinliche Mutation (1 %) kann in der spannungsgesteuerten Calciumkanal-Untereinheit Alpha1 S (CACNA1S) liegen, die für die Alpha1-Untereinheit von DHPR kodiert.

In den frühen Stadien versuchen die Muskelzellen, das Gleichgewicht wiederherzustellen, indem sie versuchen, die Kalziumionen mithilfe der Energie aus dem ATP zurück in den SR oder den extrazellulären Raum zu drücken. Aber durch die kontinuierliche Freisetzung von Kalziumionen und den Abbau von ATP, um sie aus dem Muskel zu verdrängen, steigt der myoplasmatische Kalziumspiegel allmählich an und erreicht den Schwellenwert der Muskelfaserkontraktion, was zu einer anhaltenden Muskelkontraktion (starre Muskeln) führt. Die fortgesetzte Muskelkontraktion senkt den ATP-Spiegel weiter und erhöht den Glukosestoffwechsel, die Sauerstoffverwertung, die Kohlendioxidproduktion, die Wärmeproduktion, respiratorische und metabolische Azidose, disseminierte intravasale Gerinnung und schließlich Multiorganversagen, wenn der auslösende Faktor nicht entfernt wird. Niedrige ATP-Werte verringern die Integrität der Muskelmembran, was dazu führt, dass Muskelinhalte wie Elektrolyte, Proteine ​​und Myoglobin in den Blutkreislauf gelangen.

Abschluss

Maligne Hyperthermie (MH) ist eine autosomal-dominant vererbte Erkrankung, die die Skelettmuskulatur betrifft, wenn sie flüchtigen Anästhetika wie Halothan, Isofluran, dem Muskelrelaxans Succinylcholin, übermäßigem Training und Hitzestress ausgesetzt ist. 2 Der genaue Mechanismus, wie diese Wirkstoffe eine maligne Hyperthermie auslösen, ist unbekannt, es wurde jedoch gezeigt, dass eine übermäßige unkontrollierte Freisetzung von Kalzium aus dem Sarkoplasmatischen Retikulum (SR) des Skelettmuskels einen Hypermetabolismus verursacht und zu einer malignen Hyperthermie führt. Die meisten Fälle von bösartiger Hyperthermie sind auf funktionelle Veränderungen in RYR1 und DHPR sowie anderen Proteinen zurückzuführen, die die Kalziumregulation in der Muskelzelle verändern. 70 % der Menschen mit maligner Hyperthermie tragen die Mutationen im RYR1 und die andere wahrscheinliche Mutation (1 %) kann in der spannungsgesteuerten Calciumkanal-Untereinheit Alpha1 S (CACNA1S) liegen, die für die Alpha1-Untereinheit von DHPR kodiert.

Verweise: 

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