December 29, 2020

Лактатацидоз

Jansen Seheult, Gerard Fitzpatrick and Gerard Boran
DOI 10.1515/cclm-2016-0438
Received May 20, 2016; accepted July 10, 2016; previously published online August 15, 2016

Тезис: Лактат является одним из важнейших промежуточных продуктов в метаболизме углеводов и незаменимых аминокислот. Сложность клеточных взаимодействий и метаболизма означает, что лактат можно считать ненужным продуктом для одной клетки, но полезным субстратом для другой. Наличие повышенного уровня лактата у критически больных пациентов имеет важное значение для заболеваемости и смертности. В этом обзоре мы даем краткое описание метаболизма лактата, патофизиологии лактоацидоза, клинической значимости D-лактата, роли измерения лактата у пациентов с остро возникшей болезнью, методов измерения лактата в крови или плазме и некоторые из методологических вопросов, связанных с погрешностями в этих анализах, особенно в случае отравления этиленгликолем.

Метаболизм лактата

Уровень лактата в крови отражает баланс между выработкой и поглощением лактата в тканях. Лактат образуется в результате анаэробного гликолиза из пирувата и метаболизируется никотинамид-адениндинуклеотид(NAD)-зависимой лактатдегидрогеназой (ЛДГ) в пируват, который впоследствии окисляется в митохондриях до углекислого газа и воды[1].

Рис. 1 Гликолитический путь, показывающий продукцию лактата из пирувата, катализируемого NAD-зависимой лактатдегидрогеназой.

Обычно отношение лактата к пирувату составляет 10 к 1; соотношение [NADH]/[NAD+] определяет баланс. Во время анаэробного гликолиза два моля аденозинтрифосфата(АТФ) образуются на моль глюкозы. Лактат является одним из важнейших промежуточных продуктов в метаболизме углеводов и незаменимых аминокислот.

Сложность клеточных взаимодействий и метаболизма означает, что лактат можно считать ненужным продуктом для одной клетки, но полезным субстратом для другой; на самом деле, лактат имеет один из самых высоких показателей рециркуляции в промежуточном метаболизме[2]. Каждый орган в теле способен производить лактат: мышцы и эритроциты (RBC) являются основными тканями, ответственными за продукцию в физиологических условиях[3]. Каждый день организм вырабатывает около 1500 ммоль лактата. Печень (60%) и почки (30%) являются основными органами, участвующими в удалении лактата[4,5]. Внутренний цикл с продукцией тканями и поглощением и метаболизмом печенью и почками известен как цикл Кори[5]. Порог почечной экскреции лактата составляет 6–10 ммоль/л, поэтому почечная экскреция значима только при тяжелой гиперлактатемии[6].

В состоянии покоя общее производство лактата приходится на кожу (25%), эритроциты (20%), центральную нервную систему (20%), мышцы (25%) и желудочно-кишечный тракт (10%)[7,8]. Во время интенсивных упражнений скелетные мышцы обеспечивают большую часть повышенного уровня лактата.

Период с 1930-х по 1970-е годы считался эпохой «тупиковых отходов» в истории физиологии лактата[9]. Вассерман и его коллеги показали, что лактат является тупиковым метаболитом гликолиза, возникающим в результате гипоксии мышц, и молочная кислота считается основной причиной медленного компонента кислородного голодания[10,11]. С тех пор произошел сдвиг парадигмы в роли лактата в организме, в основном из-за теорий и экспериментальных данных о клеточном шатле лактата.

Джордж Брукс представил концепцию лактатного шатла в 1985 году[12]. Скелетные мышцы являются основным компонентом лактатного шатла, как в производстве, так и в чистом поглощении и использовании лактата. В состоянии покоя существует равновесие между концентрациями лактата и пирувата в крови (рис 2А) .

Рис. 2 Физиологический метаболизм лактата. (A) В стационарных условиях глюкоза превращается в пируват, который затем полностью окисляется в митохондриях до CO2 с образованием 38 молекул АТФ. (B) В стрессовых условиях скорость гликолиза значительно возрастает, и выработка пирувата насыщает способность цикла TCA метаболизировать его, поэтому пируват направляется на выработку лактата с образованием 2 молекул АТФ. (C) Во время фазы восстановления лактат превращается обратно в пируват и шунтируется в цикл TCA, производя 18 молекул АТФ на молекулу лактата.

Во время стресса или физической нагрузки равновесие смещается в сторону чистого производства лактата при анаэробном гликолизе и уменьшении поглощения лактата мышцами, как показано на рисунке 2B. Во время восстановления или даже при продолжительной физической нагрузке скелетные мышцы превращаются из чистого производителя в чистого потребителя лактата с поглощением в мышцы и удалением лактата путем окисления, как показано на рисунке 2C [13,14,15]. Кроме того, кажется, что сердце и мозг могут вносить значительный вклад в общее поглощение лактата во время интенсивных упражнений, используя лактат из крови в качестве топлива[16,17]. Эксперименты с использованием лактатного зажима (DCA - дихрорацетат) были выполнены Miller et al. и показали, что лактат конкурирует с глюкозой в качестве источника углеводного топлива, освобождая глюкозу крови для использования другими тканями, которые не окисляют лактат[18]. Кроме того, при выполнении упражнений как низкой, так и средней интенсивности лактат оказался важным и, возможно, самым важным глюконеогенным предшественником[19]. Следовательно, метаболизм лактата является гораздо более динамичным процессом, чем первоначально предполагалось. Лактат больше не может считаться тупиковым продуктом; это полезный метаболический промежуточный продукт, который может быстро обмениваться между тканями.

Эритроциты и плазма обеспечивают ключевую связь в шатле лактата между клетками. Во время физических упражнений молочная кислота вырабатывается скелетными мышцами и диффундирует по градиенту концентрации из мышц в интерстициальную жидкость, затем в плазму и в эритроциты. [20]. Транспорт лактата в эритроциты через монокарбоксилатных переносчиков в клеточных мембранах это устанавливает и поддерживает градиент концентрации. [21]. Когда кровь транспортируется к зонам с усвоением лактата, этот процесс переворачивается для поставки лактата в окисляющие ткани. В большинстве случаев эритроциты могут поглощать лактат со скоростью, эквивалентной скорости его диффузии из мышц в плазму. Фактически, отношение эритроцитов к плазме обычно устанавливается на постоянном значении приблизительно 0.5, что означает, что плазма будет содержать 70%, а эритроциты - 30% от содержания лактата в цельной крови. [20,22].

За последние 20 лет произошел шаг вдобавок, к дополненной теории метаболизма лактата, вращающейся вокруг внутриклеточного транспорта. Брукс предложил внутриклеточный шатл в 1998 году. [23]. Основанием для этого послужил тот факт, что ЛДГ имеет самый высокий Vmax среди всех ферментов в гликолитическом пути, и равновесие реакции пирувата с лактатом благоприятствует образованию лактата. По-видимому, лактат продуцируется в цитозоле и затем транспортируется в митохондрии, где он превращается обратно в пируват с помощью митохондриальной ЛДГ и окисляется пируватдегидрогеназой до ацетил-КоА, который входит в цикл Креба (рис. 1)[13,24].

Лактоацидоз

Молочная кислота CH3CH (OH) COOH является сильной кислотой, которая при физиологическом pH практически полностью ионизируется в лактат, CH3CH (OH) COO- и H + [20]. В течение десятилетий это приводило к ошибочному мнению, что именно диссоциация молочной кислоты и образование H + вызывает ацидоз, связанный с продукцией молочной кислоты [25]. В то время двумя основными подходами к кислотно-щелочному балансу в крови человека были уравнение Хендерсона-Хассельбаха (1918) и подход с избытком оснований [26]. Уравнение Хендерсона-Хассельбаха связывает плазму [H +] с парциальным давлением концентрации диоксида углерода, PCO2 и бикарбонат-иона, [HCO3-] [27]. С другой стороны, в подходе с избытком оснований описывается кислотно-щелочной баланс в терминах PCO2 и избытка оснований (избыток оснований представляет собой количество миллиэквивалентов (мэкв) кислоты или основания, необходимое для титрования 1 л крови до pH 7,40 при 37 oC при PCO2 40 мм рт. ст.)[25].

В 2004 году Робергс опроверг традиционную концепцию лактоацидоза, показав, что реакция, катализируемая ЛДГ, продуцирует лактат, а не молочную кислоту, и что производство лактата фактически потребляет Н +, таким образом смягчая любой внутриклеточный ацидоз[28,29]. Эта теория опровергла роль молочной кислоты в возникновении метаболического ацидоза, связанного с интенсивными физическими упражнениями и тканевой гипоксией.

Стюарт, однако, позже представил альтернативный взгляд на кислотно-щелочной баланс, который мог бы объяснить роль лактата в метаболическом ацидозе[30]. Взаимодействующие переменные включают равновесие между образованием карбонат-иона, диссоциацией воды и слабой диссоциацией кислоты, в дополнение к балансу электрического заряда и сохранению массы[31]. Тремя независимыми переменными являются PCO2, общая концентрация слабой кислоты и разница сильных ионов или разница между суммой всех катионов сильных оснований и суммой всех анионов сильных кислот. В этой модели лактат является сильным ионом, и его накопление уменьшает сильную ионную разницу, которая вызывает изменения в разъединении воды и слабых кислот. [31]. Эта теория объясняет роль лактата в возникновении лактоацидоза, хотя и менее четкую, чем считалось ранее, поскольку это не единственный фактор, усиливающий [Н +].

Физиологическая концентрация лактата в крови обычно составляет от 0,5 до 1,8 ммоль/л [32]. В клиническом контексте лактоацидоз может возникать либо из-за чрезмерной продукции на тканевом уровне, либо из-за нарушения обмена веществ. Из-за большой способности печени метаболизировать лактат, повышенные уровни молочной кислоты из-за увеличения продукции обычно возвращаются к норме через 1-2 часа. Если лактоацидоз продолжается дольше, это сигнализирует либо о продолжении производства, либо о снижении способности печени метаболизировать его. Гиперлактатемия обычно определяется как уровень 2–5 ммоль/л, а тяжелая гиперлактатемия определяется как уровень> 5 ммоль/л [33].

Лактоацидоз обычно связан с повышенным разрывом анионов в сыворотке (AG) из-за вторичной потери HCO3- из-за буферизации катионов H + без одновременного увеличения Cl-. AG представляет собой разницу в измеренных катионах (Na + и K +) и измеренных анионах (Cl- и HCO3-) в сыворотке крови; «разрыв» обусловлен неизмеренными анионами, которые не включены в расчет. Тем не менее, важно признать, что лактоацидоз может возникать при нормальной AG и что повышенная AG может возникать при определенных условиях без сопутствующего кислотно-основного нарушения, например, лабораторной ошибки, гиперальбуминемии с истощением объема, метаболического и респираторного алкалоза (из-за индукции активности фосфофруктокиназы), увеличение анионных парапротеинов и тяжелой гиперфосфатемии[34]. Гиперлактатемия также может возникать при нормальном pH в сыворотке или при алкалозе из-за наличия смешанного кислотно-основного нарушения, когда сопутствующий респираторный или метаболический алкалоз маскирует эффект повышенных концентраций молочной кислоты. Сравнение изменения анионного промежутка (ΔAG) с изменением концентрации бикарбонатов (ΔHCO3-) с использованием отношения δ (ΔAG / ΔHCO3-) может быть полезным для выявления таких смешанных нарушений в кислотно-основном равновесии[34,35,36].

Причины и классификация лактоацидоза

Коэн и Вудс классифицировали лактоацидоз на тип А и тип В в зависимости от основного механизма, то есть наличия или отсутствия тканевой гипоксии [37, 38]. Хотя важно отметить, что два механизма лактоацидоза могут сосуществовать и участвовать в обоих типах А и В, оригинальная классификация обеспечивает полезный подход для определения основного механизма и причины гиперлактатемии. В таблице 1 приведены некоторые общие причины для каждой категории.

Лактоацидоз типа А является наиболее распространенной группой и обычно обусловлен гипоксией тканей, вызванной системной или локальной гипоперфузией, повышенным гликолизом, снижением кислородопроницаемости крови или снижением доставки кислорода тканями [38]. Помимо чрезмерной мышечной активности, другие причины лактацидоза типа А встречаются редко. Недостаточное снабжение кислородом замедляет митохондриальный метаболизм и приводит к увеличению выработки лактата из пирувата. Как побочный продукт, NAD + регенерируется, так что гликолиз может продолжаться. Если гипоксемия является единственным фактором, она должна быть серьезной, чтобы подавить компенсаторное увеличение тканевого кровотока, вызванного низким PO2.

Лактоацидоз типа В встречается реже и считается классической гиперлактатемией без признаков гипоксии тканей; однако многие причины лактацидоза типа B имеют скрытую гипоперфузию [39]. Обычные лекарственные средства и токсины, такие как нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (NRTI), токсичные спирты, салицилаты, пропофол и цианид, могут препятствовать окислительному фосфорилированию, ведущему к лактоацидозу [40]. Метформин ингибирует комплекс 1 дыхательной цепи митохондрий, а также подавляет глюконеогенез в печени, что приводит как к ускоренной выработке лактата, так и к снижению метаболизма лактата [41, 42]. β2-агонисты, включая кокаин, адреналин, вдыхаемый сальбутамол и тербуталин, стимулируют аэробный гликолиз, приводя к повышению уровня молочной кислоты.

Некоторые мультисистемные заболевания также могут привести к гиперлактатемии. Лактоацидоз является распространенным явлением при диабетическом кетоацидозе (DKA) и может иметь многофакторное происхождение из-за применения метформина, продукции D-лактата в эритроцитах (обсуждается позже) и продукции L-лактата из-за усиления анаэробного гликолиза [43]. Лактоацидоз был описан в связи с гематологическими злокачественными новообразованиями и солидными опухолями; Предлагаемые механизмы включают повышение гликолитической активности опухолевых клеток (эффект Варбурга), гипоксию опухолевой ткани и снижение клиренса лактата вследствие метастазов в печени [40, 44–46]. Лактоацидоз может быть характерной чертой феохромоцитомы или интраоперационным осложнением во время адреналэктомии для этого состояния; это, вероятно, связано с вызванным адреналином глюконеогенезом с повышением уровня пирувата в плазме и ишемией периферических тканей вследствие индуцированной катехоламинами вазоконстрикции [47, 48]. Тяжелые заболевания печени приводят к накоплению молочной кислоты из-за снижения клиренса [49]. Лактоацидоз, связанный с MELAS (митохондриальная эпилепсия, лактоацидоз и эпизоды, похожие на инсульт), обусловлен мутацией в гене MT-TL1, который кодирует митохондриальную тРНК (Leu (UUR)), что приводит к нарушению производства энергии митохондриями [50 ]. Дефицит тиамина также является признанной причиной лактоацидоза типа В, поскольку тиамин является важным кофактором пируватдегидрогеназы и аэробного гликолиза [51, 52].

Различия между молочнокислым ацидозом типа А и типа В могут быть размыты в случаях сепсиса и септического шока. Сепсис связан с макроциркуляторной дисфункцией, вызывающей артериальную гипотензию, микроциркуляторную дисфункцию и сниженную экстракцию кислорода и питательных веществ тканями [53]. Однако роль тканевой гипоксии в возникновении гиперлактатемии при сепсисе была поставлена ​​под сомнение. Исследования показали, что повышенный уровень молочной кислоты при критических заболеваниях обусловлен повышенным уровнем гликолиза в сочетании с ограничением активности пируватдегидрогеназы [54, 55]. Другое исследование, проведенное Gore et al. показали, что потребление кислорода и скорость образования и окисления глюкозы и пирувата были выше у пациентов с сепсисом по сравнению со здоровыми добровольцами [56]. Авторы пришли к выводу, что связанная с сепсисом гиперлактатемия может быть связана не с тканевой гипоксией, а с последствиями заметно возросшей скорости образования пирувата. Концентрации адреналина также повышены как в модели шока с низким и нормальным потоком; Таким образом, значительная доля высвобождения лактата в мышцах при шоковых состояниях регулируется катехоламиновой стимуляцией β2-адренорецепторов, а не гипоксией тканей [57].

Любой диагноз гиперлактатемии требует поиска первопричины для направления лечения.

Лактат при критических заболеваниях и сепсисе

Гиперлактатемия часто встречается у критически больных пациентов. Наличие повышенного уровня лактата у этих пациентов имеет важное значение для заболеваемости и смертности. Фактически, концентрация лактата в крови > 5 ммоль/л в сочетании с ацидозом (pH <7,35) имеет смертность 80% [58]. Госпитализация с лактатом ≥2 ммоль/л был значимым независимым предиктором смертности у взрослых пациентов, поступивших в отделение интенсивной терапии (ICU) в большом ретроспективном исследовании Khosravani et al. [59]. Таким образом, уровни лактата играют прогностическую роль в стратификации риска у пациентов в отделении неотложной помощи и отделениях интенсивной терапии. Фактически, уровни лактата могут быть более тесно связаны с исходами, чем показатели гемодинамики на ранних стадиях реанимации [60, 61].

Было показано, что лактат-направленная терапия снижает заболеваемость у пациентов после операции на сердце [62]. Янсен и соавт. обнаружили, что снижение уровня лактата в крови в течение 2-х часов как минимум на 20%, по-видимому, связано со снижением внутрибольничной смертности [61]. Вслед за этими исследованиями были проведены два многоцентровых клинических испытания для изучения эффектов лактат-направленной терапии в отделении неотложной помощи (ED) и отделении интенсивной терапии.

В первом рандомизированом исследовании, проведенном в США, было 300 пациентов с диагнозом тяжелый сепсис или септический шок, направленость терапии была на клиренс лактата или насыщение кислородом центральной венозной крови. [63]. Различий в лечении в первые 72 ч не наблюдалось. Исследование показало, что лактат-направленная терапия не уступала терапии, ориентированной на целевые показатели оксигенации смешанной венозной крови. Однако, при этом (в исследовании) определялось множество недостатков: целевое снижение лактата на 10 и более процентов уступает представленному в обсервационных исследованиях, где у выживших в первый час отмечалось снижение лактата более чем на 30%. Кроме того, различия действий в рамках протокола, непосредственно связанных с переменными исследования, были небольшими из-за того, что другие гемодинамические показатели использовались для определения восполнения жидкости и трансфузии крови.

Второе исследование было выполнено в когорте из 348 пациентов, рандомизированных на лактат-направленную или не лактат-направленную терапию в первые 8 часов пребывания в ОРИТ [65]. Пациенты с протоколом получали значительно больше жидкости в течение периода вмешательства, и больше пациентов в этой группе получали вазодилататоры. Было почти статистически значимое (р = 0,067), относительное снижение смертности на 20% в дополнение к сильному статистически значимому снижению заболеваемости (продолжительность искусственной вентиляции легких и пребывания в ОРИТ, р = 0,006). Тем не менее, тенденции в уровнях лактата были схожими между группами. Это говорит о том, что повышение уровня лактата может быть ассоциированным явлением, указывающим на тяжесть заболевания, а не на поддержание причинно-следственной связи. Повышенный уровень лактата может привести к повышенной бдительности среди клиницистов с более низким порогом для начала дополнительной терапии.

Ясно, что ранняя лактат-напрваленная терапия у пациентов в ED и ОРИТ имеет клиническое преимущество. Экспертное мнение рекомендует использовать уровень лактата, насыщенние кислородом центральной венозной крови и сердечный выброс в качестве руководства для терапии. В систематическом обзоре опубликованных исследований указывалось, что измерение уровня лактата в крови, особенно тенденция к повышению, полезно для оценки риска у пациентов с остро возникшей болезнью поступивших в больницу, и что все пациенты с лактатом при поступлении выше 2,5 ммоль/л должны находиться под пристальным наблюдением на предмет признаков ухудшения [32]. Однако авторы пришли к выводу, что актуальность лактат-направленной терапии должна быть подкреплена дополнительными исследованиями.

В то время как повышенная концентрация лактата у больных с сепсисом ассоциируется с тяжестью заболевания, Marik et al.утверждают, что гиперлактатомия сама по себе не является признаком анаэробного метаболизма, а скорее вторична по отношению к стрессовой реакции и эндогенным и/или экзогенным катехоламинам [66]. Они утверждают, что увеличение доставки кислорода, чтобы противостоять предполагаемой кислородной недостаточности может на самом деле навредить пациенту и что "клиренс лактата" не должен использоваться в качестве конечной точки терапии у пациентов с септической болезнью.

Необходимо провести более крупные рандомизированные исследования, контролирующие некоторые ограничения в недавно завершенных исследованиях, чтобы дополнительно прояснить взаимосвязь между лактатом, тяжестью заболевания и реакцией на терапию.

Измерение лактата в лаборатории

Измерение лактата стало важным инструментом для стратификации риска пациентов в отделениях интенсивной терапии и ED. Традиционные методы измерения лактата были ограничены клиническими лабораториями с использованием стандартных фотометрических методов [67]. Тем не менее, тестирование лактата в местах оказания медицинской помощи (POC) или в лабораторных условиях (то есть в цельной крови) становится все более распространенным и все более оправданным с учетом медицинских преимуществ, связанных с сокращением времени обработки и круглосуточной доступностью. На самом деле, в проекте руководства Национальной академии клинической биохимии по тестированию POC сделан вывод, что более быстрое время обработки лактата у критически больных пациентов приводит к улучшению клинических результатов [68]. За последнее десятилетие были проведены ключевые исследования для сравнения эффективности этих методов POC с традиционными методами. В этой статье мы рассмотрим некоторые распространенные методы.

В настоящее время нет эталонного стандарта для измерения лактата [69]. В большинстве лабораторных методов используется реакция, катализируемая ЛДГ, которая связана с восстановлением НАД+/ окислением НАДН [70]. Лактат окисляется до пирувата LDH в присутствии NAD +. NADH образуется и измеряется спектрофотометрически на длине волны 340 нм; это коррелирует с концентрацией лактата в плазме. При рН 9,0–9,6 и избытке НАД + равновесие смещается в сторону образования пирувата. Эта ферментативная реакция обладает высокой чувствительностью и специфичностью и в настоящее время является методом выбора. Метод LDH используется Lactate Gen.2, выполненным на анализаторе Roche Cobas Integra 400 (Roche Diagnostics), анализ слайдов Vitros LAC, выполненный на анализаторе Vitros 250 (Ortho Clinical Diagnostics), нет. 735 (Sigma Diagnostics), TDxFLx (Abbott Laboratories) и Lactat PAP (Analyticon), среди прочих [67, 69–71].

В более новом методе измерения уровня лактата в плазме используется реакция лактатоксидазы (LO). Анализы для анализатора Vitros (Ortho Clinical Diagnostics) и Trinity Biotech используют этот метод, в котором лактат окисляется до пирувата с помощью LO [72]. Перекись водорода образуется, и это окисляет хромогенную систему; Поглощение полученного комплекса красителя измеряют спектрофотометрически на длине волны 540 нм. Реакция обрисована в общих чертах ниже:

White et al. пришел к выводу, что метод LO является надежным и обоснованным методом, и его эксплуатационные расходы были меньше, чем методы LDH [72].

Другие лабораторные методы измерения содержания лактата в плазме включают газовую хроматографию и фотометрию. Было предпринято стремление к методам POC для измерения лактата цельной крови, чтобы сократить время оборота. Применения цельной крови включают i-STAT (Abbott Laboratories), анализатор газов крови Radiometer ABL 725 (Radiometer Medical A / S) и Lactate Plus (Nova Biomedical) [64]. Исследование Karon et al. в 2007 году сравнили эти анализы на основе цельной крови с двумя анализами на основе плазмы с использованием реакции ЛДГ и обнаружили, что корреляция между лактатными методами была хорошей с наклонами между 0,87 и 1,06 и перехватами 0,9–1,8 мг/дл (0,1–0,2 ммоль/л) Лактат для всех 4 методов по сравнению с методом Витроса [69]. При высоких (> 6 ммоль/л) значениях лактата методы Radiometer и i-STAT показали более низкие результаты по лактату по сравнению с Vitros и Integra. Анализатор Nova сообщил о более высоких результатах лактата, чем Vitros или Integra. Авторы пришли к выводу, что отрицательное отклонение в результатах i-STAT и Radiometer может повлиять на интерпретацию состояния пациента, если в одном учреждении используются несколько методов.

Существует множество проблем, связанных с новыми методами и инструментами POC, которые могут быть решены только путем стандартизации и разработки эталонного метода эталонного стандарта для лактата и строгой схемы обеспечения качества. Эти проблемы становятся все более актуальными, поскольку роль измерения уровня лактата в условиях неотложной помощи становится все более четко определенной.

Недавний отчет Уэльской Внешней Системы Обеспечения Качества (WEQAS) от апреля 2014 г. [Лаборатория качества WEQAS: Отчет на основе аналитов, лактат (ммоль/л), распределение P230. 22 апреля 2014 г.] показали, что из ~ 1200 лабораторных испытаний/методов более 50% использовали радиометр серии ABL 800 (213), Siemens RAPIDLab 1200 серии (80), Abbott i-STAT (86), ферментативный [Siemens Advia 1200/1650/1800/2400 (6), BeckmanCoulter AU2700 / AU5400 / AU5800 (3), Beckman-Coulter AU400 / 600/640/680 (4), Roche Modular (12), Abbott Architect (13), Модуль Roche Cobas C (21)], Приборная лаборатория Gem 3000/3500 (40), Roche Omni S / b221 (174), Приборная лаборатория Gem Premier 4000 (286), Радиометр ABL 90 flex (109) или Siemens Rapidpoint 500 (45) ). Пилотная схема EQA для лактата, проведенная RIQAS в июне 2014 г. [Randox International Схема оценки качества, Randox Laboratories Limited, Клиническая химия, цикл 50, образец 6. 4 июня 2014 г.] протестировала 202 метода и обнаружила, что колориметрические методы - LO (150) Наиболее распространенными были методологии Ortho Vitros MicroSlide (18), Enzymatic Electrode (12), UV-LDH (12) и Ion Selective Electrode (5).

Последние POC-анализаторы лактата включают современные анализаторы газов крови на основе картриджей, такие как радиометр серии ABL800 FLEX, радиометр ABL90 FLEX, приборная лаборатория GEM Premier 4000 и биомедицинский профиль Nova pHOx Plus L. Биомедицинский лактат Nova биомедицинский StatStrip и Abbott iSTAT последние портативные устройства.

Измерение лактата при отравлении этиленгликолем

Отравление этиленгликолем является неотложной медицинской ситуацией, первоначально характеризующейся слабыми симптомами, которые могут постепенно развиваться, вызывая серьезную токсичность или даже смерть [73]. Он быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта после приема вещества, таких как антифриз и охлаждающая жидкость. Это представляет значительную опасность для детей и животных, которые с большей вероятностью проглатывают его из-за характерного сладкого вкуса. Метаболизм этиленгликоля представляет собой четырехэтапный процесс с участием алкогольдегидрогеназы и альдегиддегидрогеназы. При приеме внутрь этиленгликоль окисляется до гликолевой кислоты, которая, в свою очередь, окисляется до щавелевой кислоты, токсичного метаболита [74]. Осадки оксалата кальция откладываются в кристаллической форме в почках, что приводит к нефрокальцинозу и острому повреждению почек [75].

Диагностика отравления этиленгликолем может быть затруднена, поскольку лишь немногие учреждения имеют своевременный доступ к непосредственному измерению соединения в крови или моче [76]. Следовательно, необходимо полагаться на другие биохимические ключи к диагнозу и иметь высокий индекс подозрений у пациентов с симптомами и признаками. Эти биохимические признаки включают метаболический ацидоз с высоким AG, осмоляльный разрыв, кристаллы оксалата кальция в моче, нормальный креатинин, мочевину, глюкозу и кетоны в крови и нормальный уровень алкоголя в крови [77].

Интересно, что растет число сообщений о ложном увеличении лактата при отравлении этиленгликолем [78–80]. Этиленгликоль не участвует в выработке лактата, и ложное повышение содержания лактата в крови связано с метаболитами этиленгликоля, в основном гликолевой кислотой, но также и глиоксиловой кислотой, которые имеют сходную химическую структуру с L-лактатом. Это аналитическое вмешательство является специфическим для метода и связано с неполной специфичностью аналитического реагента L-лактатоксидазы, используемого в лактатных электродах во многих газоанализаторах крови, что позволяет осуществлять перекрестную реакцию с гликолевой кислотой и глиоксиловой кислотой [81, 82]. Следовательно, обнаружение лактатного промежутка с использованием двух различных технологий измерения лактата, при котором только одна чувствительна к гликолевой кислоте/глиоксиловой кислоте, может помочь дифференцировать отравление этиленгликолем от лактоацидоза.

Однако к так называемому ложному лактатному промежутку для диагностики этиленгликоля следует подходить с осторожностью. Истинное увеличение лактата также может наблюдаться при отравлении этиленгликолем, и его не следует игнорировать, поскольку это может повысить прогностическую ценность при лечении [77]. Концентрация лактата в плазме всегда должна подтверждаться у любого пациента с повышенным уровнем лактата цельной крови, измеренным на анализаторе газов крови, если рассматривается возможность отравления этиленгликолем.

Клиническое значение D-лактата

Лактат существует в природе в виде двух оптических изомеров: D-лактата и L-лактата [83]. L-лактат, безусловно, является более распространенной формой у людей и млекопитающих, и его концентрация в крови в 100 раз выше, чем у D-лактата. Оба стереоизомера лактата продуцируются и метаболизируются ферментом LDH. Однако LDH специфичен к изомерам, что означает, что L-лактат продуцируется L-LDH, а D-лактат D-LDH [84, 85]. L-LDH является единственной формой фермента, присутствующего у млекопитающих; многие бактерии, содержащие углеводы, в том числе Lactobacillus sp. и Bifidobacterium sp. обладают обеими формами фермента и способны продуцировать оба стереоизомера в различных пропорциях [86].

В крови здоровых людей были обнаружены концентрации 5–20 мкмоль/л D-лактата. Ранее принятым объяснением этого открытия было то, что D-лактат, продуцируемый бактериями в желудочно-кишечном тракте, всасывался в кровоток [15, 87]. Однако этого объяснения, по-видимому, недостаточно для объяснения уровней, присутствующих в крови человека. Недавно стало ясно, что D-лактат продуцируется и метаболизируется клетками человека, хотя и альтернативным путем - метилглиоксальным путем [88]. Метилглиоксальный путь является следствием гликолиза, который превращает глюкозу в метилглиоксаль, а затем в D-лактат. В отсутствие D-LDH D-лактат метаболизируется ферментом D-2-гидроксикислота-дегидрогеназа в пируват, который затем направляется в цикл трикарбоновых кислот (TCA) (см. Рисунок 3) [89, 90]. Метилглиоксальный путь не приводит к чистой продукции АТФ. Метилглиоксаль является реактивным альдегидом, который очень токсичен для клеток и участвует во многих осложнениях сахарного диабета, поскольку чрезмерное потребление глюкозы клеткой является наиболее важным процессом для активации пути метилглиоксаля [91].

Современные методы измерения содержания лактата в плазме и цельной крови позволяют определять только изомер L-лактата. Тем не менее, существует ряд признанных клинических сценариев, где измерение D-лактата может быть важным. D-лактоацидоз (D-лактат плазмы> 3,0 ммоль/л с pH крови <7,35) является одним из осложнений синдрома короткой кишки, вторичным по отношению к диффузной болезни тонкой кишки или резекции [92, 93]. В результате возникает дефект в поглощении углеводов, что приводит к увеличению доставки субстрата к бактериям, ферментирующим углеводы в толстой кишке. И D-лактат, и L-лактат продуцируются этими бактериями и усваиваются системно. Хотя L-LDH в организме может метаболизировать L-лактат, у людей ограниченная способность метаболизировать D-лактат, что приводит к метаболическому ацидозу [94]. Уровни D-лактата, необходимые для возникновения ацидемии, более чем в сто раз превышают уровни, наблюдаемые у здоровых людей. D-молочнокислый ацидоз характеризуется неврологической дисфункцией и энцефалопатией [95]. Поскольку уровни L-лактата обычно нормальные, были разработаны новые чувствительные и специфические методы для обнаружения D-лактата в плазме человека. Эти методы основаны на реакции, катализируемой D-LDH [96].

Урибарри и соавт. пришел к выводу, что для развития D-молочнокислого ацидоза у человека необходим ряд факторов: нарушение всасывания углеводов с повышенной доставкой питательных веществ в толстую кишку, бактериальная флора толстой кишки того типа, который продуцирует D-молочную кислоту, поглощение большого количества углеводов, уменьшение количества подвижность толстой кишки с увеличенным временем ферментации и нарушением метаболизма D-лактата [88]. Прием внутрь D-молочной кислоты, по-видимому, не вреден для человека [97]. Кроме того, Connolly et al. пришел к выводу, что в литературе нет данных, описывающих D-лактоацидоз у здоровых людей для любого возраста по любой причине, несмотря на широкое использование пробиотических добавок Lactobacillus во всем мире [98].

Метаболический путь участвует в выработке метилглиоксаля и D-лактата у человека. Метилглиоксаль является токсичным промежуточным звеном на этом пути. Люди испытывают недостаток D-LDH и нуждаются в другом ферменте (D-2-гидроксикислота-дегидрогеназа), чтобы преобразовать D-лактат обратно в пируват

Недавнее исследование, проведенное Lu et al. показали, что уровни D-лактата в плазме были значительно повышены у пациентов с DKA по сравнению со здоровыми контролями или пациентами со стабильным диабетом [99]. По-видимому, повышение концентрации D-лактата связано с тяжестью метаболического ацидоза и высокой AG у пациентов с DKA. Интересно, что уровни метилглиоксаля в плазме также были повышены в группе с DKA, в то время как уровни L-лактата были лишь незначительно увеличены, подтверждая гипотезу, что D-лактат продуцируется путем метилглиоксаля. Авторы также обнаружили, что повышенные концентрации D-лактата были значительно снижены после лечения (3,44 ± 1,99 против 0,53 ± 0,35 ммоль / л, р <0,001) и это сопровождалось снижением уровня глюкозы в плазме, β-гидроксибутирата и AG [99]. Как β-гидроксибутират, так и D-лактат внесли вклад в AG у этих пациентов. Включение измерения концентрации D-лактата в плазме помогает объяснить AG и тяжесть метаболического ацидоза у пациентов с DKA [99, 100]. По-видимому, измерение D-лактата в плазме является потенциально важным прогностическим фактором в прогнозировании тяжести DKA и в мониторинге прогрессирования или разрешения DKA.

Наконец, существует определенный интерес к использованию измерения D-лактата в диагностике острой брыжеечной (кишечной) ишемии [101]. Мюррей и соавт. продемонстрировали значительную корреляцию между повышением уровня D-лактата и повреждением ткани, наблюдаемым на моделях острой кишечной ишемии у крыс [102]. Однако, хотя D-лактат может иметь повышенную специфичность по сравнению с L-лактатом в этом состоянии, все еще недостаточно данных, чтобы показать, что он достаточно надежен для диагностики острой брыжеечной ишемии [103].

Вывод

Лактат является важным субстратом и продуктом в промежуточном метаболизме. Роль лактата в возникновении метаболического ацидоза широко обсуждалась в течение последних трех десятилетий. Лактоацидоз имеет многочисленные этиологии и может быть классифицирован на основании наличия или отсутствия тканевой гипоксии. Гиперлактатемия часто встречается у критически больных пациентов. Наличие повышенного уровня лактата имеет важные прогностические последствия у этих пациентов. Таким образом, был сделан шаг в направлении разработки и проверки методов POC для измерения уровня лактата в цельной крови. Обнаружение ложного «лактатного промежутка» также может быть полезно при диагностике отравления этиленгликолем из-за аналитического воздействия гликолевой и глиоксиловой кислот, которые имеют химическую структуру, сходную с L-лактатом. Наконец, D-лактоацидоз, вызванный повышением уровня D-лактата - стереоизомера наиболее часто измеряемого L-лактата, - это недавно описанная находка у пациентов с синдромом короткой кишки, а также у пациентов с DKA.

Author contributions: All the authors have accepted responsibility for the entire content of this submitted manuscript and approved submission. J.S. wrote the first draft and contributed to all revisions of the manuscript; G.F. and G.B. highlighted important articles, reviewed the first draft and contributed to the final version.
Research funding: None declared.
Employment or leadership: None declared.
Honorarium: None declared.
Competing interests: The funding organization(s) played no role in the study design; in the collection, analysis, and interpretation of data; in the writing of the report; or in the decision to submit the report for publication.