Anestesia e citopatie mitocondriali

Bruce H. cohen, MD, John Shoffner, MD, Glenn DeBoer, MD
© United Mitochondrial Disease Foundation, 1998

Introduzione

Questo articolo will outline alcuni basic aspetti of anestesia e address the issue of the special rischi of anestesia in pazienti con citopatie mitocondriali. The applicability di questi recommendations to a particolare paziente è complesso e deve essere individualized by your physician. considerations include whether il paziente è undiagnosed (i.e. receiving their primo valutazione da determinare whether a malattia mitocondriale è presente), whether il paziente carries la diagnosi di una malattia mitocondriale, e what criteria were usati in facendo la diagnosi. I sintomi clinici condition of il paziente è probabilmente the most importante aspect of the pre-operative valutazione. Alcuni pazienti hanno minimal malattia manifestazioni e sono at basso rischio per complicazioni, mentre, altre pazienti hanno significanti malattia manifestazioni tipo il respiratori muscolo debolezza, difficoltà di deglutizione, malattia epatica, e malattia cardiaca, e sono at alto rischio per complicazioni.

Anestesia, spesso referred to as anestesia generale, è the medical procedure che renders pazienti unconscious, insensibili al dolore e provides rilassamento muscolare. con anestesia locale, o regional anestesia, pazienti sono svegli o sedati, ma do non feel dolore a causa the dolore pathways sono “blocked” by the local anestetici. Spinal anestesia involves l'uso of local anestetici o narcotics injected around the spinal cord, causante loss of sensazione below the level che the medication è injected.

Intravenous Anesthetics

In ancient times orally administered extracts of poppy seeds (opium e morphine), extracts of the deadly night shade (hyoscene e belladonna), e extracts of fermentations (alcohol) were usati per “anestesia”. All di questi drugs decrease consciousness e the awareness of dolore. At presente, most di questi drugs o their modern counterparts sono administered intravenously. Thiopental è a rapidly acting barbiturate usati per induction (il primo part of anestesia when the svegli paziente è put to sleep) of anestesia. Propofol e etomidate sono new rapidly acting induction agents. Diazepam (Valium) e midazolam (Versed) sono drugs in the benzodiazepine category, le quali sono potent hypnotics (induce a sleep-like state). Morphine, meperidine (Demerol) e fentanyl sono esempi of potent narcotic dolore relievers (analgesics) che sono usati as part of alcuni anestetici.

Inhalation Anesthetics

The earliest modern inhalation anestetici were the gas nitrous oxide (anche referred to as laughing gas), e ether, a potent inhalational anestetico. Potent inhalational anestetici sono vapors prodotto from a liquid che evaporates easily. Nitrous oxide è still a basic in modern anestesia; comunque, the modern potent inhalational anestetici include halothane, enflurane, isoflurane, sevoflurane, e desflurane. The potent inhalational anestetico agents provide tutti the modalities of anestesia generale; which include unconsciousness, analgesia e lievi rilassamento muscolare.

 

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Il muscolo Relaxants

In aggiunta to the drugs che induce the sleep-like state, a gruppo of drugs che provides muscolo rilassamento sono spesso part di una modern anestetico. These drugs interfere con the communication between  nervi e muscoli, e induce a paralyzed state so che il paziente does non unconsciously move durante surgery. ci sono of due tipi of muscolo relaxants; the depolarizing muscolo relaxants (succinylcholine), which causes il paziente’s muscoli to move prima paralisi occurs e è relatively short acting, e the non-depolarizing muscolo relaxants which do non cause such movements. When pazienti sono paralyzed con questo drugs, the anesthesiologist o anesthetist must breathe per il paziente by either hooking the breathing tube to a machine o manually squeezing a “bag” spesso containing a mixture di ossigeno, laughing gas e a potent inhalational anestetico.

Issues of Anestesia in citopatie mitocondriali

Modern anestesia generale consists of induction con intravenous agent e maintenance con inhalational agents e/o con intravenous agents. Il muscolo relaxants may o può non be usati. concerns about the effetti collaterali e impossibile complicazioni associate con surgery e anestesia sono shared by pazienti con citopatie mitocondriali, their famiglie e their physicians.

The vast majority di pazienti con citopatie mitocondriali have un uneventful surgery e anestesia. I pazienti rarely experience a complication con a simple elective chirurgico procedure tipo il a biopsia muscolare o gastrostomy tube placement. I pazienti con preoperative problemi respiratori sono at greater risk per worse problemi dopo surgery. Similarly, those con attacchi epilettici may experience post-operative attacchi epilettici.

ci sono a numero limitato of reports describing adverse events e outcomes in pazienti con malattie mitocondriali a seguito surgery e anestesia. Our knowledge about questo potential complicazioni sono basato on questo anecdotal reports. E' non impossibile to draw conclusions about the safety di una particolare anestetico agent basato on the outcome di questi casi. Sebbene è impossibile to test a particolare anestetico in a laboratorio setting to see how it colpisconos mitocondriali funzioni, this work è basato on animal experiments. come questo animal studi relate to humans in a sintomi clinici (non laboratorio) setting è impossibile da determinare. In reviewing questo reports, a numero of inferences può essere fatta:

· I pazienti con citopatie mitocondriali, on average, sono “sicker” than the uncolpisconoed paziente che si sottopongono surgery e sono having un operative procedure per potentially più serious ragioni than the uncolpisconoed paziente.

· As a general rule, pazienti con citopatie mitocondriali sono at greater risk than uncolpisconoed people per effetti collaterali of alcuni farmaci. Sebbene alcuni farmaci may interfere con energia metabolismo to alcuni degree, complicazioni sono solitamente related to i sintomi clinici condition of il paziente prior to surgery.

· The adverse events riportarono include new neurologic problemi such a ictus, peggiorando of the overall neurologic status, respiratori difficoltà, attacchi epilettici, cardiac arrhythmias, prolonged coma e morte.

 

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· Ipotonia (low muscolo tone), bulbar disfunzione (debolezza of i muscoli che protect the airway) e relatively poor ventilatory funzioni (decreased ability to breathe deeply e cough) sono comune in pazienti con malattie mitocondriali e pose un increased risk per perioperative pneumonia. In one study di pazienti con tipica sindrome di Leigh (which generalmente represents una delle più grave forme of citopatie mitocondriali), respiratori difficoltà prior to anestesia e surgery were a predictor of postoperative respiratori insufficienza e morte. In the casi riportarono, the pazienti awakened from anestesia ma deteriorated all'interno al giorno. There did non seem essere any specifica anestetico agent o technique che scattano questo adverse events. E' non clear from this study whether the deterioration was a direct risultato of the chirurgico procedure, the anestetico drugs, o come risultato of insufficienza mitocondriale due to inadeguata ossigeno, which resulted form un unrecognized pneumonia o respiratori insufficienza. Understanding questo factors may make anestesia safer, ma will non avoid tutti rischi. (J child Neurol 1990;5:137-41)

· Malignant Hyperthermia (MH) è a life threatening, ereditate sindrome scattano by potent inhalational anestetico agents e/o depolarizing muscolo relaxants. E' causati by abnormal increases in muscolo calcio concentrazioni portando to uncontrolled muscolo metabolismo, successivi acidosi metabolica, muscolo danneggiare, e elevati potassium livelli. Without trattamento, MH will spesso risultato in morte. I pazienti a rischio per MH may sviluppano il disturbo con their primo anestetico, o possono avere a dozen o più anestetici senza a problem, solo to sviluppano MH con the next anestetico. ci sono specifica trattamenti disponibili per MH se it should sviluppano, ma the best approccio è to identify pazienti a rischio e use anestetici che do non trigger MH. Risk factors per MH include 1) prior MH episode in il paziente, 2) a famiglia history of MH e 3) muscolo malattia. Molti pazienti con citopatie mitocondriali talvolta have un associate miopatia (muscolo malattia), which places them at a potential risk per MH. ci sono anestetici che sono “safe” per those con o a rischio per MH, ma questo anestetici may adversely colpiscono mitocondriali funzioni in alcuni  pazienti.

· The risk of respiratori insufficienza e peggiorando of neurologic funzioni è spesso notato in pazienti con citopatie mitocondriali dopo “stressful” illnesses, compresi infections tipo il viral o pneumonia. Infections può essere associate con chirurgico procedures, either as a complication of surgery o as la necessità per surgery, come nel caso di una ruptured appendix. Infections, tipo il the comune cold, can anche occur randomly around the time of surgery. certainly surgery in se stesso, persino se per a non-emergency condition, è a maggiore stress. The a seguito discussion è quite complicati ma necessaria in order to understand che anestetico drugs alone should non be considerata the solo element in portando to questo adverse outcomes. During infections, the corpo responds by facendo chemicals conosciuta come cytokines. cytokines help the corpo fight infection, e sono anche responsible per the febbre, aches, chills e the overall “rotten” feeling we get when we sono ill.  cytokines induce the formation of nitric oxide. Nitric oxide (the chemical formula è NO·) è a potente oxidant con molti utile purposes in our bodies, alcuni dei quali seem quite non correlate, tipo il formando new memories e killing bacteria. comunque, nitric oxide inhibits cis-acotinase (a ciclo dell'acido citrico enzima) e the ironcontaining cytochromes della catena respiratoria. perciò, NO· in high quantitativi may decrease produzione di energia, which è ill-afforded in pazienti who already have un impaired ability to generate energia. Nitric oxide can anche interact con altre chemicals nel corpo che risultato in danneggiare to il DNA  mitocondriale e strutture mitocondriali in se stesso. One cytokine

 

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conosciuta come tumor necrosis factor (TNF), è known essere rilasciata by the corpo durante surgery, e è anche known essere a potent inhibitor of complesso III. TNF ha molti essential funzioni, e serves as a natural defense against infections e cancer. In otherwise sani people, the inhibitory effect on complesso III è obviously non harmful, ma may play alcuni role in persone con malattie mitocondriali, who sono non able to tolerate any piccoli decrement in mitocondriali funzioni. perciò, anestetico agents può non be responsible, almeno senza additional factors, per causante neurologic deterioration. Entrambe the stress of surgery as well as any associate infections may trigger the events portando to a deterioration in suscettibili pazienti. (Anesthesiology 1997;87:420-5)

· Alcuni pazienti hanno cuore rhythm problemi, tipo il those con Kearn-Sayres, che sono a rischio per grave cuore electrical conduzione blocks, e questo può portare a morte. Isoflurane può essere a preferred inhalational agent as opposed to Halothane, a causa Isoflurane causes less disturbi in cuore rhythms. (Anesthesiology 1994;49:876-878) · Sebbene spinal anestesia è safe, it deve essere usati con extra caution in pazienti con neuropathies o miopatie, a causa of the impossibile deleterious effetti on sangue pressure e respiratori funzioni.

Recommendations

There è no doubt che pazienti con malattia mitocondriale can undergo anestesia generale safely, as dimostrarono by untold migliaia of uneventful surgeries e anestetico exposures. The question che pazienti e their physicians wish to know è how to ulteriore decrease the risk. The a seguito recommendations sono made con the understanding che ci sono little data suggesting che any specifica precautions can lower the risk of neurologic events. comunque, questo recommendations seem essere prudent date what è known about the effetti of chirurgico stress, infections e anestetico agents in pazienti con citopatie mitocondriali:

1. Strict attention deve essere made to respiratori funzioni prima, durante e dopo surgery, specialmente in pazienti con abnormal preoperative respiratori segni e sintomi. Vigorous respiratori physioterapia deve essere standard postoperative care in any paziente con pulmonary difficoltà. Early use of artificial ventilation, maintaining normali oxygenation, cO2 elimination, e vigorous respiratori physioterapia sono raccomandato at il primo segno of respiratori deterioration.

2. There deve essere a heightened level of suspicion per infections tipo il pneumonia, which deve essere promptly treated.

3. Lactated Ringer’s soluzione (anche conosciuta come Ringer’s Lattato) deve essere avoided as un intravenous fluid, as it contiene acido lattico.

4. Normal sangue glucosio, corpo temperature, e acid-base balance deve essere maintained durante surgery. Low sangue glucosio deve essere avoided. comunque, una alta sangue glucosio può indicare un acute disturbance in piruvato metabolismo o fosforilazione ossidativa. In this situazione, the livelli dell'acido lattico may anche be elevati.

 

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5. Evitare depolarizing muscolo relaxants, sebbene questo have been usati safely in molti pazienti con malattie  mitocondriali. Anesthesiology 1979;51:343-345.

6. Delay elective surgery se c'è any prova of infection.

7. Potent inhalational anestetico agents appear essere safe in la maggioranza delle persone con malattie mitocondriali. In pazienti a rischio per MH, tipo il those pazienti con miopatie che sono spesso associate con their malattia mitocondriale, the rischi e alternative metodi of anestesia deve essere considerata by i medici. certainly se there sia stato a previous adverse reazione in il paziente o famiglia member, questo agents deve essere avoided. (Table 1)

8. Anestesia con combinazioni of barbiturates, narcotics, benzodiazepines, e nitrous oxide anche pose a theoretical risk per pazienti con disturbi of fosforilazione ossidativa. (Table 2) This risk deve essere considerata solo as a potential risk unless a paziente ha experienced a bad reazione to any of the farmaci. This apparent paradox between the due metodi of anestesia generale deve essere addressed con ogni paziente, e the anesthesiologist must determine what è the safest route.

9. Animal studi indicate che propofol, a new intravenous anestetico, impairs mitocondriali funzioni to a greater degree than altre anestetici. comunque, this drug sia stato usati safely as un anestetico in molti pazienti con citopatie mitocondriali. There have been observations che prolonged continuous use (giorni) at high dosages di trattare frequent attacchi epilettici causes a sindrome somiglianti to insufficienza mitocondriale, e pertanto prolonged use in a paziente con a citopatia mitocondriale può non be safe.

conclusion

Un increased awareness è necessarie whenever a persone con a citopatia mitocondriale è contemplating o che si sottopongono a chirurgico procedure. By virtue della malattia in se stesso, ci sono greater rischi involved con every medical intervention. The safest anestetico è non known e the choice of anestetico deve essere individualized to il paziente’s particolare needs. Sebbene anestetico agents may play a contributing factor in causante un adverse event associate con surgery, the malessere, the stress of che malessere, the chirurgico procedure e concurrent infections may play a più grandi role in causante neurologic deterioration. con additional research, più will be learned about questo problemi.

 

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Table 1: Malignant Hyperthermia (MH) Precautions

Factor Treatment

History Acknowledge the potential per problemi in pazienti con muscolo malattia,

those con a past history o a famiglia history of MH.

Il muscolo Relaxants Evitare depolarizing drugs tipo il succinylcholine; e use non-depolarizing

agents tipo il pancuronium instead.

Anesthetic Agent -Evitare the potent inhalational agents tipo il halothane e enthrane

-Use agents tipo il nitrous oxide, barbiturates, benzodiazepines, e

narcotics.

Preparation per

MH

Have adeguata quantitativi of DantroleneÒ disponibili e use it as soon as the

primo segni of MH occur.

Table 2: Effects of Anesthetic Agents on Mitocondriali Function

Medication Biochemical e clinical Effects on Mitocondriali Function

Barbiturates Inhibits complesso I attività at high livelli

Benzodiazepines Inhibits adenosine nucleotide traslocasi

Propofol e/o lipid carrier Inhibits mitocondriali funzioni

Halothane Increased risk per cuore rhythm disturbance

Nitrous Oxide (chemical formula

è N2O)

Neurotoxic, probabilmente by increasing nitric oxide produzione,

which inhibits cis-acotinase e iron-containing elettrone

transport enzimi; colpenti produzione di energia

Non-depolarizing Agents Increased sensibilità to the paralytic effetti e prolonged

responses riportarono

Local Anesthetics Bupivacaine uncouples ossidazione e fosforilazione