Sebuah gangguan genetik yang dapat menyebabkan kenaikan suhu tubuh yang fatal pada beberapa pasien yang menjalani anestesi umum mungkin memegang kunci untuk obat untuk stroke panas, menurut penelitian yang dipublikasikan dalam edisi 4 April jurnal Cell.
Temuan selanjutnya menunjukkan bahwa antioksidan, seperti yang saat ini sedang diuji untuk melindungi paru-paru pasien cystic fibrosis, juga dapat melindungi mereka secara genetik rentan menderita stroke panas.
Menurut penulis studi saat ini, semua kamar operasi AS harus, tetapi tidak selalu, memiliki persediaan obat yang disebut dantrolene di tangan, yang menyebabkan otot-otot untuk bersantai dengan mekanisme yang unik. Dantrolene adalah suatu keharusan dalam kasus-kasus langka di mana pasien yang menerima anestesi umum tanpa diduga masuk ke seluruh tubuh kontraksi otot sebagai bagian dari kondisi warisan yang disebut hipertermia ganas (MH). Kejadiannya satu dari sekitar 10.000 pasien dewasa yang menjalani anestesi umum, dan lebih sering pada anak-anak, reaksi MH mengubah kandungan asam dari darah dan jaringan, meningkatkan denyut jantung, menyebabkan kekakuan otot dan memicu kenaikan suhu tubuh cepat sampai 112 ° F. gagal ginjal dan aritmia jantung yang fatal dapat mengakibatkan kasus-kasus buruk. MH menerima liputan berita nasional baru-baru ini karena kasus malang dari tinggi 18 tahun Florida sekolah senior, Stephanie Kuleba, yang kematiannya tampaknya disebabkan oleh reaksi fatal untuk anestesi selama operasi korektif.
Para peneliti juga tertarik MH karena mungkin disebabkan oleh jalur biokimia yang sama seperti stroke panas, kondisi jauh lebih umum yang telah menyebabkan kematian lebih AS dari angin topan, tornado, banjir dan gempa bumi (8.000) bersama-sama sejak tahun 1979, menurut Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit. Mengingat jumlah pasukan yang saat ini beroperasi di gurun, militer AS memiliki minat dalam pekerjaan. Untuk pertama kalinya, para peneliti di empat universitas dan di Angkatan Darat AS telah memberikan bukti kuat bahwa cacat genetik dan protein yang menyebabkan MH juga berkontribusi terhadap pengembangan stroke panas. Mereka juga mengidentifikasi mekanisme yang kedua kondisi dapat merusak sel-sel.
"Seiring dengan kelainan jantung, stroke panas adalah penyebab utama kematian mendadak yang tak terduga dinyatakan fit, atlet muda dan tentara," kata Robert T. Dirksen, Ph.D., profesor Farmakologi dan Fisiologi di Universitas Rochester Medical Center . "Dengan pengetahuan yang lebih baik dari mekanisme ini, kita bisa mulai untuk lebih mendiagnosa dan mengobati kedua gangguan, dan semoga, menyelamatkan beberapa nyawa," kata Dirksen, seorang penulis studi tersebut.
Switch Sempurna
Untuk drive proses kehidupan, sel-sel manusia mengeluarkan energi yang luar biasa untuk terus mendorong ion kalsium bermuatan positif baik keluar dari sel, dan kalsium ke dalam kompartemen penyimpanan internal. Hal ini menciptakan biaya / gradien kalsium di membran sel, sumber kuat energi potensial. Sel memanfaatkan energi ini untuk mengirim sinyal saraf, mengatur gen dan kontraksi otot memicu. Gerakan otot dalam tubuh diatur oleh peningkatan tepatnya dikendalikan dalam konsentrasi ion kalsium bertindak sebagai saklar biokimia.
Pergi ke studi saat ini, tim tahu dari literatur bahwa mutasi genetik - kesalahan kecil, acak dalam kode genetik - menyebabkan kerentanan MH pada manusia. Mereka juga tahu bahwa mutasi itu terletak pada sebuah gen yang mengkode protein reseptor ryanodine. Saluran ini kalsium menyediakan jalur untuk kalsium dalam kompartemen penyimpanan internal, retikulum sarkoplasma, yang akan dirilis ke dalam sel otot menyebabkan kontraksi.
Untuk proyek saat ini, peneliti rekayasa genetika tikus dengan mutasi terlihat pada penyakit MH manusia. Mereka menemukan bahwa tikus-tikus ini memang dipamerkan kontraksi penuh tubuh yang mengakibatkan kematian selama paparan anestesi (halotan misalnya), ciri dari hipertermia ganas. Tanpa diduga, tikus-tikus itu juga ditemukan untuk mengalami serupa, episode yang mengancam jiwa selama paparan singkat terhadap stres panas lingkungan (105oF). Hasil ini membuat sambungan mengejutkan antara aktivitas reseptor ryanodine diubah dan stroke panas, dengan saluran kalsium bermutasi menjadi lebih mungkin menunjukkan pelepasan kalsium yang tidak terkontrol dan kontraksi otot sebagai respon terhadap panas.
Selanjutnya, tim ini menunjukkan bahwa kalsium kebocoran ion meningkat dari reseptor ryanodine bermutasi selama stres panas menyebabkan peningkatan besar dalam produksi radikal bebas. Juga disebut spesies oksigen reaktif (ROS) dan spesies nitrogen (RNS), radikal bebas adalah molekul yang sangat reaktif yang dapat merusak komponen sel sensitif dan mempercepat kematian sel. Radikal bebas sebagian besar diciptakan sebagai efek samping saat struktur di semua sel manusia, mitokondria, menggunakan oksigen untuk mengubah makanan menjadi molekul menyimpan energi yang disebut adenosin trifosfat (ATP). Untuk mendorong produksi ATP, elektron dilewatkan sepanjang rantai enzim dalam mitokondria. Ketika beberapa dari elektron tidak diteruskan secara efektif, mereka bergabung dengan oksigen dan nitrogen untuk membentuk radikal bebas. Proses Penyakit cenderung menciptakan tingkat jauh lebih tinggi dari radikal bebas dari tubuh secara alami terjadi antioksidan dapat mengepel.
Dalam studi saat ini, hasil penelitian menunjukkan bahwa produksi radikal bebas dalam otot hampir dua kali lipat pada tikus yang diubah secara genetik, dan itu naik bahkan lebih selama stres panas. Para peneliti juga menemukan bahwa peningkatan dalam hasil radikal bebas dari kebocoran kalsium meningkat dari saluran kalsium bermutasi dalam retikulum sarkoplasma, berpotensi mendorong increased ROS / RNS produksi oleh mitokondria di dekatnya. Selain itu, peningkatan ROS / RNS tingkat pada gilirannya ditemukan untuk melakukan perjalanan kembali ke, dan selanjutnya mengubah, saluran reseptor ryanodine kalsium bermutasi.