Лактацидоз – это заболевание, характеризующееся накоплением лактата (особенно L -лактата) в организме с образованием чрезмерно низкого pH в кровотоке. Это форма метаболического ацидоза , при которой накапливается избыточное количество кислоты из-за проблем с окислительным метаболизмом в организме .
Лактацидоз обычно является результатом острого или хронического заболевания , приема лекарств или отравления. Симптомы обычно связаны с этими основными причинами, но могут включать тошноту , рвоту , дыхание Куссмауля (затрудненное и глубокое) и общую слабость.
Диагноз ставится на основании биохимического анализа крови (часто первоначально на образцах газов артериальной крови ), и после его подтверждения обычно требуется провести исследование для установления основной причины и лечения ацидоза. В некоторых ситуациях временно требуется гемофильтрация (очистка крови). При редких хронических формах лактоацидоза, вызванных митохондриальными заболеваниями , можно использовать специальную диету 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 лактоацидоза как: [1]
Лактат-ацидоз обычно встречается у больных, 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 серьезным истощением жидкости в организме . [2] Симптомы у людей включают все симптомы типичного метаболического ацидоза (тошнота, рвота, генерализованная мышечная слабость, затрудненное и глубокое дыхание). [3]
Несколько различных причин лактоацидоза включают :
Метаболизм глюкозы начинается с гликолиза , при котором молекула расщепляется до пирувата за десять ферментативных стадий. Значительная часть пирувата превращается в лактат (обычно 10:1). Метаболизм человека производит около 20 ммоль/кг молочной кислоты каждые 24 часа. Это происходит преимущественно в тканях (особенно в мышцах), которые имеют высокий уровень изоформы «А» фермента лактатдегидрогеназы (ЛДГА), которая преимущественно превращает пируват в лактат. Лактат переносится кровотоком в другие ткани, где он превращается обратно в пируват с помощью изоформы «B» ЛДГ (ЛДГБ). Сначала в печени (а также в почках и некоторых других тканях) происходит глюконеогенез , при котором лактат превращается в пируват, а затем в глюкозу; это известно как цикл Кори . Кроме того, пируват, образующийся из лактата, может окисляться до ацетил-КоА, который может вступать в цикл трикарбоновых кислот , позволяя производить АТФ путем окислительного фосфорилирования . [2]
Повышение уровня лактата является либо следствием увеличения выработки, либо снижения метаболизма. Что касается метаболизма, то он преимущественно происходит в печени (70%), что объясняет, что уровень лактата может повышаться при заболевании печени. [2]
При лактат-ацидозе типа А выработка лактата обусловлена недостатком кислорода для аэробного метаболизма. Если кислород не доступен для тех частей метаболизма глюкозы, которые требуют кислорода (цикл лимонной кислоты и окислительное фосфорилирование), избыток пирувата преобразуется в избыток лактата. При лактоацидозе «типа В» лактат накапливается из-за несоответствия между активностью гликолиза и остальным метаболизмом глюкозы. Примерами являются ситуации, когда симпатическая нервная система очень активна (например, тяжелая астма ). [2] Существуют разногласия относительно того, может ли повышенный уровень лактата при остром заболевании быть связан с тканевой гипоксией; существует ограниченная эмпирическая поддержка этого теоретического понятия. [14]
Нарушения кислотно-основного состояния, такие как лактоацидоз, обычно сначала оценивают с помощью анализа газов артериальной крови . В качестве альтернативы также доступно тестирование венозной крови , поскольку они фактически взаимозаменяемы. [2] Обычно получаемая концентрация лактата находится в диапазоне, указанном ниже: [15]
Лактоацидоз классически определяется как повышенный уровень лактата в сочетании с pH <7,35 и бикарбонатом ниже 20 ммоль/л, но это не требуется, поскольку лактоацидоз может существовать вместе с другими нарушениями кислотно-щелочного баланса, которые могут влиять на эти два параметра. [2]
Если повышенный уровень лактата присутствует при остром заболевании, ключевыми начальными шагами являются поддержание снабжения кислородом и кровотока. [2] Некоторые вазопрессоры (препараты, повышающие кровяное давление) менее эффективны при высоком уровне лактата, а некоторые агенты , стимулирующие бета-2-адренергические рецепторы , могут еще больше повысить уровень лактата. [2]
Прямое удаление лактата из организма (например, с помощью гемофильтрации или диализа) затруднено, а доказательства его пользы ограничены; возможно, будет невозможно поддерживать выработку лактата. [2]
Ограниченные данные подтверждают использование растворов бикарбоната натрия для улучшения pH (что связано с увеличением образования углекислого газа и может снизить уровень кальция ). [2] [16]
Лактацидоз, вызванный наследственными митохондриальными нарушениями (тип B3), можно лечить с помощью кетогенной диеты и, возможно , дихлорацетата (DCA) [17] , хотя это может осложняться периферической нейропатией и имеет слабую доказательную базу. [18]
Легкое и преходящее повышение уровня лактата оказывает ограниченное влияние на смертность, тогда как устойчивое и тяжелое повышение уровня лактата связано с высокой смертностью. [2]
Ранее сообщалось, что смертность от лактоацидоза у людей, принимающих метформин, составляет 50%, но в более поздних отчетах она была ближе к 25%. [19]
Рептилии , которые в первую очередь полагаются на анаэробный энергетический метаболизм ( гликолиз ) при интенсивных движениях, могут быть особенно восприимчивы к лактоацидозу. 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. [20] Зарегистрированы случаи, когда особенно крупные крокодилы, оказавшие чрезвычайное сопротивление при поимке, позже умирали из-за возникшего дисбаланса pH. [21]
Было обнаружено, что некоторые виды черепах способны переносить высокие уровни молочной кислоты, не испытывая при этом последствий лактоацидоза. Окрашенные черепахи зимуют , зарывшись в ил или под водой, и не выходят на поверхность всю зиму. В результате они полагаются на молочнокислое брожение , чтобы обеспечить большую часть своих энергетических потребностей. [22] Адаптации, в частности, в составе крови и панцире черепахи, позволяют ей переносить высокий уровень накопления молочной кислоты. В бескислородных условиях, когда преобладает ферментация, уровень кальция в плазме крови повышается. [22] Этот кальций служит буфером, реагируя с избытком лактата с образованием осадка лактата кальция . Предполагается, что этот осадок реабсорбируется оболочкой и скелетом, тем самым удаляя его из кровотока; В исследованиях черепах, которые подвергались длительному бескислородному воздействию, до 45% лактата хранится в структуре их скелета. [22]
У жвачных животных причина клинически серьезного лактоацидоза отличается от причин, описанных выше.
У домашних жвачных животных лактоацидоз может возникнуть вследствие употребления в пищу большого количества зерна, особенно когда популяция рубца плохо приспособлена к перевариванию зерна. [23] [24] [25] Деятельность различных организмов рубца приводит к накоплению различных летучих жирных кислот (обычно, в основном уксусной, пропионовой и масляной кислот), которые частично диссоциированы. [26] 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, в результате чего pH рубца падает ниже 6. В этом более низком диапазоне pH Lactobacillus spp. (производящие ионы лактата и водорода) являются предпочтительными, а M. elsdenii и S. ruminantium ингибируются, что приводит к значительному повышению концентрации лактата и ионов водорода в жидкости рубца. [27] рКа молочной кислоты низкое, около 3,9, по сравнению, например, с 4,8 для уксусной кислоты ; это способствует значительному снижению pH рубца, которое может произойти. [26]
Из-за высокой концентрации растворенных веществ в рубцовой жидкости в таких условиях значительное количество воды перемещается из крови в рубец по градиенту осмотического потенциала, что приводит к обезвоживанию, которое нельзя облегчить питьем, и которое в конечном итоге может привести к гиповолемическому шоку . [23] 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 [28] , где она диссоциирует, снижая pH крови. Оба L- и D-изомеры молочной кислоты производятся в рубце; [23] эти изомеры метаболизируются различными метаболическими путями, и активность основного фермента, участвующего в метаболизме D-изомера, значительно снижается с более низким pH, что имеет тенденцию приводить к увеличению соотношения D:L-изомеров по мере прогрессирования ацидоза. [27]
Меры по предотвращению лактоацидоза у жвачных животных включают исключение 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. [23] [24] [25] Введение лазалоцида или моненсина в корм может снизить риск лактоацидоза у жвачных животных, [29] ингибируя большинство видов бактерий, продуцирующих лактат, без ингибирования основных ферментаторов лактата. [30] Кроме того, использование более высокой частоты кормления для обеспечения суточного рациона зерна может позволить увеличить потребление зерна без снижения pH жидкости рубца. [31]
Лечение лактоацидоза у жвачных животных может включать внутривенное введение разбавленного бикарбоната натрия, пероральное введение гидроксида магния и/или повторное удаление рубцовой жидкости и ее замену водой (с последующей повторной инокуляцией рубцовыми организмами, если необходимо). [23] [24] [25]