In vitro contracture testing for the diagnosis of malignant hyperthermia susceptibility

Abstract

Malignant hyperthermia (MH) susceptibility is a rare inherited muscular disorder, which may cause a lethal increase in metabolism during anaesthesia with certain commonly used anaesthetic. Susceptible individuals are without any signs or symptoms. It is important to identify individuals at risk, since the MH reaction is preventable. Susceptibility to MH is diagnosed with an in vitro contracture test (IVCT) performed on viable skeletal muscle. The muscle is exposed to halothane/caffeine in an organ bath. An increase in baseline tension >=0.2g is abnormal. There have been few thorough validations of the IVCT and false diagnoses do occur, which make genetic research difficult.



We have investigated 1) the reliability of a negative diagnosis, 2) the inheritance pattern suggested by IVCT and 3) the validation the IVCT results in 706 patients in 175 families.



Fourteen patients diagnosed MH negative revealed no signs of MH when exposed to anaesthetics known to cause MH. Judged from outcome of IVCT in 101 families, there is more than one mode of inheritance. The IVCT was validated with comparisons within and between laboratories, between different types of tests and within and between monozygotic twins. We found that increase in baseline tension exceeding 0.5g were almost always reproducible within and between laboratories, between different types of tests and within and between monozygotic twins.



Our conclusions are that



1. There are no indications of false negative diagnoses.



2. There could be more than one mode of inheritance.



3. For scientific purposes when a high specificity is needed the threshold could be increased to 0.5g. However the clinical diagnostic cut off limits should be unchanged.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Malign hypertermi, ärftligt och farligt vid narkos – hur diagnostiseras det ?



I april 1960 sövdes en yngling i Australien. Han var mycket orolig därför att tio släktingar dött av eter-narkos. Han sövdes i stället med ett nytt medel – halotan, det höll på att kosta även honom livet. En kortfattad fallbeskrivning i Lancet fick stor uppmärksamhet och på andra ställen i världen kom oförklarliga dödsfall under narkos att få sin förklaring. Tillståndet kom att kallas Malign Hypertermi (MH), vilket ordagrant betyder – elakartad hög temperatur. MH enheten i Lund startade 1981 och här undersöks patienter från hela Sverige. Under denna tid har vi utrett 206 probander. Proband kallas den patient som reagerat. Vi har dessutom utrett 1051 släktingar till probander. Ytterligare cirka 1000 patienter, som inte utretts, men är i riskzonen finns i vårt register.



Malign hypertermi – symptom – diagnos



MH känslighet är ett ovanligt ärftligt tillstånd som kan leda till en livshotande ökning av ämnesomsättningen vid narkos med s.k. triggande medel; alla narkosgaser och/eller Celokurin?. Triggande medel är i.ö. utmärkta narkosmedel, som kommer att fortsätta att användas inom en överskådlig framtid. MH känsliga personer är helt friska och utan symptom. MH reaktioner drabbar framför allt yngre individer. Vid en MH reaktion ökar ämnesomsättningen så mycket att syretillförseln till vävnaderna blir otillräcklig. Temperaturen kan stiga 1o på 5 minuter. Komplikationer är njursvikt, hjärnsvullnad och koagulations-rubbningar. Det inträffar ca 15 misstänkta MH reaktioner i Sverige varje år. Då MH reaktioner är potentiellt dödande, är det viktig att hitta anlagsbärare i släkter där en MH reaktion inträffat. Anlagsbärare kan endast identifieras genom ett s.k. in vitro contracture test (IVCT). Vid ett kirurgiskt ingrepp tas en ganska stor bit muskel ut från låret och fortfarande levande små muskelbitar ”sövs” med halotan (halotan test) samt utsätts för koffein (koffein test). Om muskeln drar ihop sig är det ett tecken på MH känslighet.



MH finns hos både människa och djur. För knappt tio år sedan hittades mutationen som orsakar MH hos gris. Skulle ett blodprov kunna bli ett enkelt säkert och billigt test för människa? Förhoppningarna var stora. Vi undersökte i samarbete med genetiker i Oslo flera stora familjer. Resultaten var motsägelsefulla. Det visade sig att den genetiska situationen var långt mer komplicerad hos människa än hos gris.



Gränsen mellan normalt och icke normalt hos IVCT är medvetet lagt så att man absolut inte skall missa någon som är MH känslig. Detta är till priset av ett några patienter felaktigt får diagnosen MH känslig. Då man letar efter fel i arvsmassan så är situationen rakt motsatt, en person med normal genuppsättning får inte identifieras som MH känslig, för då kan man bli vilseledd. Det är därför viktigt att identifiera gruppen med ovissa resultat. Vi började vårt arbete med att leta efter koppling till olika kromosomer respektive mutationer. Vi fick ta ett steg tillbaka och närmare analysera IVCT.



Vilka undersökningar har vi gjort?



Vi startade med att analysera om det gick att lita på IVCT resultaten dvs. går det bra för de patienter som diagnostiserats som icke-känsliga, som sövs med triggande medel. Det gick bra och fanns inga tecken till att någon negativ diagnos var felaktig.



MH känslighet ansågs vara strikt dominant ärftligt, vilket innebär att anlaget kommer från en förälder. Därför var rutinen vid släktutredningar, att om en förälder hade ett onormalt testresultat så förutsattes den andre vara normal och någon vidare utredning gjordes ej. Sådan var praxis hos oss och ute i världen. Vi hade misstankar om att detta inte alltid var korrekt och utredde föräldrarna till 101 patienter som reagerat med MH reaktion, i Sverige och Danmark. I endast 57% av familjerna var resultatet som förväntat, med en förälder med positivt och en med negativt testresultat. I 32% av familjerna hade bägge föräldrarna positivt testresultat. I 12 % hade bägge föräldrarna normala testresultat. Det finns flera tänkbara förklaringar t.ex. att MH gener är vanligare än man trott och att ärftlighetsmönstret kan vara annorlunda, eller att mutationsfrekvensen är hög. Resultaten kunde inte förklaras med att någon fått fel diagnos eftersom i många fall kunde man verifiera avvikande resultat vidare ut i släkten.



Fyra enäggstvilling par som vi har testat har fått samma diagnos men inte haft helt identiska testresultat. Detta visar att det finns en viss variation beroende på icke genetiska orsaker.



I Nordamerika utförs halotantestet på ett annat sätt. Hos 156 patienter gjorde vi bägge typerna av halotantest. Vi fann god överensstämmelse utom hos den grupp av patienter vars resultat låg nära gränsen mellan normalt och icke normalt.



Vi har också undersökt muskler från samma patient samtidigt i Lund och Köpenhamn, Öresundsregionen är kanske det enda stället i världen där detta kan göras. Vi fann att några patienter fick olika diagnos i Lund respektive Köpenhamn. Detta var oroande. Därför fortsatte vi med att analysera resultatet av undersökta ”dubletter” på varje laboratorium. Vi fann att testresultaten blev oklara hos samma patienter vare sig man jämförde olika testmetoder, resultat från två olika laboratorier eller resultaten inom ett och samma laboratorium.



Vad har undersökningarna lett till ?



Numera undersöker vi om möjligt alltid bägge föräldrarna till en MH känslig person. Många undersökningar tyder på att den genetiska situationen är långt mer komplicerad än man trodde. Det kan inte vara en gen – ett tillstånd, utan många olika avvikelser i arvsmassan som kan ge samma symptom. Testresultaten i gråzonen ansågs tidigare till stor del bero på laboratorie problem, men oavsett om man testat samma person på två olika sätt, eller på två olika ställen eller upprepar samma test två gånger så får man samma resultat. Tänkbara förklaringar kan vara att effekten från flera andra gener och/eller andra okända biologiska faktorer påverkar resultatet.



Hur ser framtiden ut.



Jag tror inte längre att det är möjligt att hitta ett enkelt genetiskt test för att fastställa MH känslighet. Som narkosläkare vill man främst veta om patienten inte är MH känslig dvs om man kan söva som vanligt eller inte. Ett negativt genetiskt test innebär enbart att man inte påvisat någon hittills upptäckt mutation. Det inte är samma sak som att man utan risk kan söva med triggande medel. Vi måste försöka leta efter andra sätt att utesluta MH känslighet. Det kanske är ett annat för patienten enklare test, som blir lösningen. Vi har just börjat undersöka patienter med mikrodialys, där man kan utsätta muskeln för koffein och samtidigt mäta ämnes omsättningsprodukter lokalt på plats. Det sker med hjälp av ett litet tunt plaströr inlagt i muskeln.



En annan fortsättning, från vår jämförande studie mellan nordamerikanskt och europeiskt halotan test, kan förhoppningsvis vara ett första steg till att jämka ihop de två testen till ett och samma som kan användas i hela världen.

• author: Islander, Gunilla
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Ellis, Richard, St James´s University Hospital, Leeds, Great Britain
• organization: Anesthesiology and Intensive Care
• publishing date: 1999
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Anesthesiology and Intensive Care
• keywords: intensive care, Anestesiologi, Anaesthesiology, specificity, IVCT, Malignant hyperthermia susceptibility, skeletal muscle, inheritance pattern, sensitivity, reproducibility, intensivvård
• pages: 143 pages
• defense location: Föreläsningssal 1. University Hospital Lund
• defense date: 1999-10-02 09:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEAN--1050--SE
• ISBN: 91-628-3705-2
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 97b92c60-c0f4-4ad4-bf35-b46d3b28a6c0 (old id 39864)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:06:18
• date last changed: 2018-11-21 21:09:02