Theophyllin induziert Kontrakturen an Skelettmuskelpräparaten des Schweines mit Disposition zu Maligner Hyperthermie

Zusammenfassung

Ziel der Studie: Theophyllin führt u. a. durch die Inhibition von Phosphodiesterasen zu einem Anstieg der zytoplasmatischen Ca²⁺-Konzentration in der Muskelzelle. Da der in-vitro Kontrakturtest (IVKT) mit den Substanzen Halothan und Koffein keine hundertprozentrige Trennung zwischen Maligne Hyperthermie positiven (MHS) und negativen (MHN) Patienten erzielt, überprüften wir in dieser Studie die in-vitro Effekte des Methylxanthins Theophyllin an Muskelpräparaten des Schweins. Methodik: Nach Zustimmung der Tierschutzkommission wurden zehn MHS- und neun MHN-Schweine anästhesiert und Muskelbiopsien entnommen. Anschließend wurde der IVKT mit Theophyllin-Bolusgaben in Organbadkonzentrationen von 3,0 und 5,0 mmol/l durchgeführt. Die Entwicklung der Muskelkontrakturen und die Kontraktionskraft wurden über 30 min kontinuierlich registriert. Zusätzlich wurde das Kontrakturmaximum bestimmt. Die Daten sind als Mediane und Variationsbreiten angegeben. Ergebnisse: Die MHS-Muskeln entwickelten nach Bolusgaben von 3,0 und 5,0 mmol/l Theophyllin deutlich ausgeprägtere Kontrakturen als die MHN-Muskeln. Nach Gabe von 3,0 mmol/l Theophyllin erreichten die MHS-Muskeln eine maximale Kontraktur von 17,0 mN (7,2 - 59,6 mN). Nur zwei MHN-Muskeln zeigten in diesem Test geringe Kontrakturen von maximal 1,4 mN, der Median betrug 0,0 mN (0,0 - 1,4 mN). Im IVKT mit einer Badkonzentration von 5,0 mmol/l Theophyllin betrugen die maximalen Kontrakturen der MHS-Muskeln 19,1 mN (2,1 - 39,2 mN), bei drei MHN-Muskeln traten geringe Kontrakturen von 0,0 mN (0,0 - 0,8 mN) auf. Bezüglich der maximalen Kontraktur kam es daher sowohl bei 3,0 als auch bei 5,0 mmol/l Theophyllin zu keiner Überlappung der Einzelwerte zwischen der MHS- und der MHN-Gruppe, eine klare Trennung war durch diese IVKT mit Bolusgabe von Theophyllin möglich. Schlussfolgerung: Die beiden in dieser Studie verwendeten Theophyllinkonzentrationen ergaben im IVKT eine klare Unterscheidung zwischen MH positiven und negativen Schweinen. Inwieweit eine MH-Diagnostik mit dieser Substanz im IVKT sinnvoll ist, müssen Studien an humaner Muskulatur zeigen.

Abstract

Objective: Theophylline, a methylxanthine, leads to an increase of the cytoplasmic Ca²⁺-concentration in the muscle cell. Since the in-vitro contracture test (IVCT) with halothane and caffeine does not distinguish a 100 % between malignant hyperthermia susceptible (MHS) and non-susceptible (MHN), we examined the in-vitro effects of theophylline in porcine skeletal muscle preparations. Methods: After approval by the local animal care committee ten MHS- and nine MHN-swine were anaesthetized and muscle biopsies taken. For IVCT, muscle specimens were exposed to bolus administrations of theophylline in concentrations of 3.0 respectively 5.0 mmol/l. Muscle contracture development and twitch amplitudes were recorded over a period of 30 minutes. Data are expressed as medians and ranges. Results: After both theophylline bolus administrations MHS-muscles developed significantly higher contractures compared to the MHN-specimens. The MHS-muscles reached a maximum contracture of 17.0 mN (7.2 - 59.6 mN) after administration of 3.0 mmol/l theophylline. In comparison, two MHN-specimens showed weak contractures with a maximum of 1.4 mN. The 5.0 mmol/l theophylline IVCT resulted in maximum contractures of 19.1 mN (2.1 - 39.2 mN) for the MHS-preparations. Just in three MHN-muscles weak contractures of 0.0 mN (0.0 - 0.8 mN) were recorded. Thus, a significant difference without overlap was revealed for the maximum contracture. Conclusion: Theophylline in concentrations of 3.0 and 5.0 mmol/l revealed a clear difference between MHS- and MHN-porcine muscle preparations. Further examinations on human skeletal muscles are needed to demonstrate the value of theophylline in the IVCT MH-diagnosis.

Schlüsselwörter

Maligne Hyperthermie - Skelettmuskulatur - Theophyllin - in-vitro Kontrakturtest

Key words

Malignant hyperthermia - skeletal muscle - in-vitro contracture test - theophylline

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