Лактоацидоз относится к процессу, приводящему к образованию лактата в результате анаэробного метаболизма. Он увеличивает концентрацию ионов водорода, стремясь к состоянию ацидемии или низкого pH. Результат может быть обнаружен при высоком уровне лактата и низком уровне бикарбоната. Обычно это считается результатом болезни, но также является результатом напряженных физических упражнений. Влияние на pH смягчается наличием респираторной компенсации.
Лактацидоз обычно является результатом гипоксии тканей, что не то же самое, что артериальная гипоксия. Адекватная циркуляция крови и перфузия метаболизирующей ткани для удовлетворения потребности необходимы для предотвращения гипоксии тканей. Лактацидоз также может быть результатом болезней, лекарств, отравлений или врожденных ошибок метаболизма, которые напрямую мешают использованию кислорода клетками. [1]
Симптомы, как правило, обусловлены основной причиной, но могут включать тошноту , рвоту , одышку и общую слабость.
Диагноз ставится на основании биохимического анализа крови (часто изначально на основе газов артериальной крови ), и после подтверждения обычно побуждает к исследованию для установления основной причины для лечения ацидоза. В некоторых ситуациях временно требуется гемофильтрация (очистка крови). При редких хронических формах лактоацидоза, вызванных митохондриальным заболеванием , может использоваться определенная диета или дихлорацетат . Прогноз лактоацидоза во многом зависит от основной причины; в некоторых ситуациях (например, при тяжелых инфекциях ) это указывает на повышенный риск смерти.
Классификация Коэна - Вудса классифицирует причины лактатацидоза следующим образом: [2]
Лактацидоз обычно встречается у людей, которые плохо себя чувствуют, например, у людей с тяжелыми заболеваниями сердца и/или легких, тяжелой инфекцией с сепсисом , синдромом системной воспалительной реакции , вызванным другой причиной, тяжелой физической травмой или сильным истощением жидкостей организма . [3] Симптомы у людей включают все симптомы типичного метаболического ацидоза (тошнота, рвота, общая мышечная слабость, а также затрудненное и глубокое дыхание). [4]
Несколько различных причин лактоацидоза включают в себя: [ необходима цитата ]
Метаболизм глюкозы начинается с гликолиза , в котором молекула расщепляется на пируват за десять ферментативных стадий. Значительная часть пирувата преобразуется в лактат (соотношение лактата к пирувату в крови обычно составляет 10:1). Человеческий метаболизм производит около 20 ммоль/кг молочной кислоты каждые 24 часа. Это происходит преимущественно в тканях (особенно в мышцах), которые имеют высокий уровень изоформы «A» фермента лактатдегидрогеназы (LDHA), который в основном преобразует пируват в лактат. Лактат переносится кровотоком в другие ткани, где он снова преобразуется в пируват с помощью изоформы «B» LDH (LDHB). Сначала происходит глюконеогенез в печени (а также почках и некоторых других тканях), где лактат преобразуется в пируват, а затем в глюкозу; это известно как цикл Кори . Кроме того, пируват, образующийся из лактата, может окисляться до ацетил-КоА , который может входить в цикл лимонной кислоты , обеспечивая выработку АТФ путем окислительного фосфорилирования . [3]
Повышение уровня лактата является следствием либо увеличения его производства, либо снижения метаболизма. Что касается метаболизма, то он в основном происходит в печени (70%), что объясняет, почему уровень лактата может быть повышен при заболевании печени. [3]
При лактоацидозе «типа А» выработка лактата обусловлена нехваткой кислорода для аэробного метаболизма. Если для частей метаболизма глюкозы, которым требуется кислород (цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование), не хватает кислорода, избыток пирувата будет преобразован в избыток лактата. При лактоацидозе «типа В» лактат накапливается из-за несоответствия между активностью гликолиза и оставшейся частью метаболизма глюкозы. Примерами являются ситуации, когда симпатическая нервная система очень активна (например, тяжелая астма ). [3] Существуют разногласия относительно того, можно ли приписать повышенный уровень лактата при остром заболевании тканевой гипоксии; эмпирическая поддержка этой теоретической идеи ограничена. [15]
Кислотно-щелочные нарушения, такие как лактатацидоз, обычно сначала оцениваются с помощью газовых тестов артериальной крови . Тестирование венозной крови также доступно в качестве альтернативы, поскольку они эффективно взаимозаменяемы. [3] Обычно результирующие концентрации лактата находятся в диапазоне, указанном ниже: [16]
Лактоацидоз классически определяется как повышенный уровень лактата вместе с pH < 7,35 и бикарбонатом ниже 20 ммоль/л, но это не обязательно, поскольку лактоацидоз может существовать вместе с другими нарушениями кислотно-щелочного баланса, которые могут влиять на эти два параметра. [3]
Если при остром заболевании наблюдается повышенный уровень лактата, то первыми ключевыми шагами являются поддержка снабжения кислородом и кровотока. [3] Некоторые вазопрессоры (препараты, повышающие артериальное давление) менее эффективны при высоком уровне лактата, а некоторые агенты , стимулирующие бета-2-адренергические рецепторы, могут еще больше повысить уровень лактата. [3]
Прямое удаление лактата из организма (например, с помощью гемофильтрации или диализа) затруднено, а доказательства его пользы ограничены; может оказаться невозможным угнаться за выработкой лактата. [3]
Ограниченные данные подтверждают использование растворов бикарбоната натрия для улучшения pH (что связано с увеличением образования углекислого газа и может снизить уровень кальция ). [3] [17]
Лактацидоз, вызванный наследственными митохондриальными нарушениями (тип B3), можно лечить с помощью кетогенной диеты и, возможно, дихлорацетата (ДХА) [18] , хотя это может быть осложнено периферической невропатией и имеет слабую доказательную базу. [19]
Незначительное и временное повышение уровня лактата оказывает ограниченное влияние на смертность, тогда как устойчивое и сильное повышение уровня лактата связано с высокой смертностью. [3]
Ранее сообщалось, что смертность от лактоацидоза у людей, принимающих метформин, составляет 50%, но в более поздних отчетах этот показатель приближается к 25% [20] .
Рептилии , которые в первую очередь полагаются на анаэробный энергетический обмен ( гликолиз ) для интенсивных движений, могут быть особенно восприимчивы к лактатацидозу. В частности, во время поимки крупных крокодилов использование животными своих гликолитических мышц часто изменяет pH крови до такой степени, что они не могут реагировать на раздражители или двигаться. [21] Зарегистрированы случаи, когда особенно крупные крокодилы, которые оказывали чрезвычайное сопротивление поимке, позже умирали от возникшего дисбаланса pH. [22]
Было обнаружено, что некоторые виды черепах способны переносить высокие уровни молочной кислоты, не испытывая эффектов молочнокислого ацидоза. Расписные черепахи впадают в спячку, зарывшись в грязь или под водой, и не всплывают на поверхность в течение всей зимы. В результате они полагаются на брожение молочной кислоты, чтобы обеспечить большую часть своих энергетических потребностей. [23] Адаптации, в частности, в составе крови и панцире черепахи, позволяют ей переносить высокие уровни накопления молочной кислоты. В бескислородных условиях, где преобладает брожение, уровень кальция в плазме крови увеличивается. [23] Этот кальций служит буфером, реагируя с избытком лактата, образуя осадок лактата кальция . Предполагается, что этот осадок реабсорбируется панцирем и скелетом, тем самым удаляя его из кровотока; исследования, изучающие черепах, которые были подвергнуты длительным бескислородным условиям, показали, что до 45% их лактата хранится в структуре их скелета. [23]
У жвачных животных причина клинически серьезного лактоацидоза отличается от причин, описанных выше.
У одомашненных жвачных животных лактоацидоз может возникнуть вследствие потребления большого количества зерна, особенно когда популяция рубца плохо приспособлена к работе с зерном. [24] [25] [26] Активность различных организмов рубца приводит к накоплению различных летучих жирных кислот (обычно в основном уксусной, пропионовой и масляной кислот), которые частично диссоциируют. [27] Хотя некоторое количество лактата обычно вырабатывается в рубце, он обычно метаболизируется такими организмами, как Megasphaera elsdenii и, в меньшей степени, Selenomonas ruminantium и некоторыми другими организмами. При высоком потреблении зерна концентрация диссоциированных органических кислот может стать довольно высокой, что приведет к падению pH рубца ниже 6. В этом нижнем диапазоне pH Lactobacillus spp. (продуцирующие лактат и ионы водорода) благоприятствуются, а M. elsdenii и S. ruminantium подавляются, что приводит к значительному повышению концентрации лактата и ионов водорода в жидкости рубца. [28] Значение pKa молочной кислоты низкое, около 3,9, по сравнению, например, с 4,8 для уксусной кислоты; это способствует значительному снижению pH рубца, которое может произойти. [27]
Из-за высокой концентрации растворенных веществ в жидкости рубца в таких условиях значительное количество воды перемещается из крови в рубец по градиенту осмотического потенциала, что приводит к обезвоживанию, которое не может быть устранено питьем и которое в конечном итоге может привести к гиповолемическому шоку . [24] По мере накопления большего количества лактата и снижения pH рубца концентрация недиссоциированной молочной кислоты в рубце увеличивается. Недиссоциированная молочная кислота может проникать через стенку рубца в кровь, [29] где она диссоциирует, снижая pH крови. В рубце вырабатываются как L-, так и D-изомеры молочной кислоты; [24] эти изомеры метаболизируются различными метаболическими путями, и активность основного фермента, участвующего в метаболизме D-изомера, значительно снижается при более низком pH, что приводит к увеличению соотношения изомеров D:L по мере прогрессирования ацидоза. [28]
Меры профилактики лактоацидоза у жвачных животных включают в себя избегание чрезмерного количества зерна в рационе и постепенное введение зерна в течение нескольких дней для развития популяции рубца, способной безопасно справляться с относительно высоким потреблением зерна. [24] [25] [26] Введение лазалоцида или монензина в корм может снизить риск лактоацидоза у жвачных животных, [30] подавляя большинство видов бактерий, продуцирующих лактат, не подавляя основные ферментеры лактата. [31] Кроме того, использование более высокой частоты кормления для обеспечения ежедневного рациона зерна может обеспечить более высокое потребление зерна без снижения pH жидкости рубца. [32]
Лечение лактоацидоза у жвачных животных может включать внутривенное введение разбавленного бикарбоната натрия, пероральное введение гидроксида магния и/или повторное удаление рубцовой жидкости и замену ее водой (с последующей повторной затравкой рубцовыми организмами, если необходимо). [24] [25] [26]