Update:ClinicalUseofPlasmaLactate
最新观点:血浆乳酸盐的临床应用
要点:
乳酸盐是一种很重要的具有自适应性的中间代谢产物,也是机体的替代能源。乳酸盐的合成保证了快速且持续的细胞能量供应。
乳酸盐的合成会消耗氢离子(来自于ATP的水解),从而减轻酸中毒。
在总体上,病理性高乳酸血症通常与疾病的严重性与死亡率相关,但在个体上未必。
在当下死亡率高的情况下,乳酸盐是个很好的预后指示因素。正常的乳酸盐浓度提示生存的几率更高,而升高的乳酸盐浓度则通常提示较高的死亡率。
连续的乳酸盐测定结果所提供的预后信息比单次乳酸盐测定结果的更可靠。
简介:
乳酸盐,传统认为是无氧呼吸最终的代谢废物,但近几十年对其的认识有了很大的改变。在细胞的生物能学中,乳酸盐是种必要的、通用型的代谢能量物质。在人类的急救与重症监护中,乳酸盐常用作生物标记物以及治疗结束的标记物,在兽医中近期也逐渐有许多证据支持其在兽医临床中的实用性。乳酸盐的合成是种保护性反应,在组织灌注不良或缺氧期间为细胞提供稳定持续的能量并减轻酸中毒。因此,高乳酸血症通常与疾病的严重性相关,但实际上是机体尝试保护自己的一种附带现象。本文回顾了乳酸盐的生物化学、动力学、病理生理学,测定乳酸盐的一些操作方面的内容,以及乳酸盐在诊断、预后、以及监测中的应用。
生物化学:
乳酸(Lacticacid)和乳酸(盐)(Lactate)并不是同义词。乳酸(Lacticacid),化学式为CH3CH(OH)COOH,是一种pKa=3.8的强酸,乳酸会几乎完全地解离为乳酸根阴离子C3CH(OH)COO-以及氢离子H+,乳酸盐存在两种立体异构体:L-乳酸与D-乳酸,前者为最主要的生理性对映异构体,在健康动物中占总乳酸的95%~99%。2血液中乳酸(盐)(Lactate)浓度的上升被称作高乳酸血症。高乳酸血症有可能或有可能不伴随有酸血症,这取决于乳酸升高的原因、同期的酸/碱紊乱、以及缓冲系统的存余程度。
细胞代谢所需要高能三磷酸腺苷(ATP)的合成途径主要包括糖酵解、三羧酸(TCA)循环、电子传递链(ETC)、以及氧化磷酸化作用这几个途径。糖酵解可在有氧无无氧条件下在细胞质中进行,可将1份葡萄糖转化为2份丙酮酸,并同时产生2份ATP与2份烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)。TCA循环、ETC、以及氧化磷酸化均在线粒体中发生,且均为严格需氧的过程。当糖酵解产生的ATP分子被利用后,氢离子会被释放到细胞质中。这些H+会进入线粒体并形成ETC与氧化磷酸化所需要的氢离子浓度梯度。丙酮酸进入线粒体后,通过去碳酸基作用产生乙酰辅酶A,后者参与到TCA循环、ETC、与氧化磷酸化中,并最终产生36mol的ATP。3
在健康动物的静息状态下,有一小部分的丙酮酸会被乳酸脱氢酶(LDH)催化转化为乳酸盐,在这一可逆的胞质反应中,NADH会被氧化为NAD+,并且会消耗一份氢离子。
丙酮酸+NADH+H+?乳酸盐+NAD+
在细胞缺氧的时候,丙酮酸与H+不能进入线粒体,TCA循环与氧化磷酸化过程会受限,NAD+的储备会逐渐耗尽。丙酮酸、H+、以及NADH会在细胞质中迅速蓄积,随着LDH活性上升,丙酮酸的代谢会逐渐变得以乳酸盐合成为主。4乳酸盐合成是一种保护性机制,通过消耗丙酮酸和H+来减轻酸中毒。5此外,丙酮酸转化为乳酸盐的过程会氧化NADH,并补充细胞的NAD+储备,为糖酵解提供底物、加速糖酵解的进程,从而暂时性地满足细胞的能量需求。6一旦细胞的氧气供应得到恢复,乳酸盐就会重新转化为丙酮酸或通过糖异生途径转化为葡萄糖。
伴随有同期代谢性酸中毒的中度到重度的高乳酸血症,往往会被我们描述为乳酸性酸中毒,但实际上糖酵解产生的是乳酸盐(Lactate)而不是乳酸(Lacticacid)。导致酸中毒的原因是ATP水解导致细胞质中H+蓄积,而不是高乳酸血症本身。不过,在急性缺氧状态下,乳酸盐每上升1mmol/L所伴随的等量H+合成会使得标准碱储下降1mmol/L。7
过去曾经认为,在同一细胞中,乳酸盐可被利用或通过质子相关以及与钠耦合的单羧酸转运蛋白(MCTs)转运到细胞外。8在目前鉴定了的14种MCTs中,MCT1与MCT4被认为是哺乳动物骨骼肌中两种最主要的MCTs。9MCTs在所谓的乳酸穿梭(lactateshuttles)中也有很重要的作用,可以在细胞房室、细胞、组织和器管之间转运乳酸盐。10乳酸穿梭现象存在于平滑肌、大脑、肾脏、肝脏、以及心肌细胞中,使得碳水化合物的能量得以正常分布。4因此,乳酸盐是中重要的代谢调节因子、能量来源,也是完整的细胞能量穿梭(Cellenergyshuttle)的一部分,而不仅仅是无氧代谢的副产品,我们需要认识到这一点。
乳酸盐的动力学
血浆乳酸盐浓度取决于合成与消耗的平衡关系。11在健康动物中,许多组织即可以合成又可以消耗乳酸盐。乳酸盐的主要合成部位为骨骼肌(40%)和皮肤,但也包括一些其他的组织,如小肠、大脑、肾脏髓质、红细胞、白细胞、以及血小板等。12红细胞没有线粒体,因此血细胞合成的乳酸盐中有80%都来自于红细胞。13不过,在疾病状态下比如败血症,来自于吞噬细胞(嗜中性粒细胞与巨噬细胞),以及来自于富含吞噬细胞的器官(如,肝、脾、小肠、与肺脏)的乳酸盐合成量会显著升高。14
乳酸盐的消耗主要发生在肝脏,肾脏皮质与心肌也是重要的消耗部位。8肝脏可代谢高达所有乳酸盐消耗的50%至70%,肾皮质可代谢25%至30%。3虽然肝脏具有很高的乳酸盐清除的潜在能力,但在严重低灌注和缺氧的情况下,肝脏也可能成为一种净乳酸盐生产者。3乳酸盐是一种有价值的能量底物,因此肾脏近曲小管会积极地吸收乳酸盐。3在超过了肾阈值(5~6mmol/L)时才会通过肾排泄。15
对于高乳酸血症的临床方法
临床患病动物评估