Зачем нужен лактат в крови и какие его нормальные показатели?

Общие сведения

Лактат – это продукт клеточного метаболизма, который может присутствовать в организме в виде молочной кислоты или ее солей (в норме его содержание минимально). Утилизируют лактат печень, почки, сердце, головной мозг. При дефиците кислорода в клетках тканей концентрация молочной кислоты в крови повышается.

При достижении так называемого «лактатного порога», когда внутренние органы не успевают справляться с объемами молочной кислоты, лактат начинает накапливаться в организме (гиперлактатацидемия). Это состояние может перерасти в лактацидоз (закисление), который организм успешно нейтрализует. Но в самых тяжелых случаях происходит нарушение кислотно-щелочного баланса, что проявляется негативной симптоматикой (слабость, учащение дыхания, тошнота, рвота, потливость).

Лактацидоз подразделяется на 2 типа:

Тип А – развивается на фоне замедления кровообращения и недостаточного снабжения клеток тканей кислородом. Лактацидоз А-типа сопровождает следующие заболевания:

• тяжелая анемия;
• отек легких;
• сердечно-сосудистая недостаточность;
• инфаркт миокарда;
• сепсис (общее заражение организма патогенными микроорганизмами);
• шок в результате кровотечения или травмы;

Тип Б – возникает при нарушении метаболизма молочной кислоты. Примеры лактацидоза Б-типа:

• сахарный диабет;
• эпилепсия;
• почечная недостаточность;
• патологии печени;
• онкологические процессы (лейкемия, лимфома);
• СПИД;
• тяжелое отравление алкоголем, салицилатами, цианидом, метанолом и пр.

Также выброс молочной кислоты может дать чрезмерная физическая нагрузка.

Под воздействием накопленного лактата рН крови изменяется в кислую сторону, что является опасным для здоровья и требует эффективного лечения.

Для подтверждения лактатного ацидоза проводят биохимический анализ крови и анализируют 2 компонента: концентрация молочности кислоты в сыворотке, соотношение лактата и пирувата.

Пируватдегидрогеназный мульферментный комплекс

Суммарное уравнение отражает окислительное декарбоксилирование пирувата, восстановление НАД до НАДН и образование ацетил-SKoA.

Суммарное уравнение окисления пировиноградной кислоты

Превращение состоит из пяти последовательных реакций, осуществляется мультиферментным комплексом, прикрепленным к внутренней митохондриальной мембране со стороны матрикса. В составе комплекса насчитывают 3 фермента и 5 коферментов:

• Пируватдегидрогеназа (Е₁, ПВК-дегидрогеназа), ее коферментом является тиаминдифосфат (ТДФ), катализирует 1-ю реакцию.
• Дигидролипоат-ацетилтрансфераза (Е₂), ее коферментом является липоевая кислота, катализирует 2-ю и 3-ю реакции.
• Дигидролипоат-дегидрогеназа (Е₃), кофермент – ФАД, катализирует 4-ю и 5-ю реакции.

Помимо указанных коферментов, которые прочно связаны с соответствующими ферментами, в работе комплекса принимают участие коэнзим А и НАД.

Суть первых трех реакций сводится к декарбоксилированию пирувата (катализируется пируватдегидрогеназой, Е₁), окислению полученного гидроксиэтила до ацетила и переносу ацетила на коэнзим А (катализируется дигидролипоат-ацетилтрансферазой, Е₂).

Реакции синтеза ацетил-SКоА

Оставшиеся 2 реакции необходимы для возвращения липоевой кислоты и ФАД в окисленное состояние (катализируются дигидролипоат-дегидрогеназой, Е₃). При этом образуется НАДН.

Реакции образования НАДН

Регуляция пируватдегидрогеназного комплекса

Регулируемым ферментом ПВК-дегидрогеназного комплекса является первый фермент – пируватдегидрогеназа (Е₁). Два вспомогательных фермента – киназа и фосфатаза обеспечивают регуляцию активности пируватдегидрогеназы путем ее фосфорилирования и дефосфорилирования.

Вспомогательный фермент киназа активируется при избытке конечного продукта биологического окисления АТФ и продуктов ПВК-дегидрогеназного комплекса – НАДН и ацетил-S-КоА. Активная киназа фосфорилирует пируватдегидрогеназу, инактивируя ее, в результате первая реакция процесса останавливается.

Фермент фосфатаза, активируясь ионами кальция или инсулином, отщепляет фосфат и активирует пируватдегидрогеназу.

Регуляция активности пируватдегидрогеназы

Таким образом, работа пируватдегидрогеназы подавляется при избытке в митохондрии (в клетке) ацетил-SКоА и НАДН, что позволяет снизить окисление пирувата и, следовательно, глюкозы в случае когда энергии достаточно.

Если АТФ мало или имеется влияние инсулина, то образуется ацетил-SКоА. Последний в зависимости от условий будет направляться либо в цикл трикарбоновых кислот с образованием энергии АТФ, либо на синтез холестерина и жирных кислот.

Преобразование пирувата

По аербних условий в клетках эукариот пируват, образованный в гликолизе и других метаболических реакциях, транспортируется в митохондрии (если не синтезируется сразу в этой органеллы, как в случае переаминирования аланина). Здесь он превращается одним из двух возможных путей: либо вступает в реакцию окислительного декарбоксилирования, продуктом которой является ацетлы-кофермент А, или каброксилюеться к оксалоацетата, который является исходным молекулой для глюконеогенеза.

Окислительное декарбоксилирование пирувата осуществляется пируватдегидрогеназного мультиэнзимных комлпекс, в состав которого входят три различные ферменты и пять коферментов. В этой реакции от молекулы пирувата отщепляется карбоксильная группа в форме CO 2, образованный остаток уксусной кислоты переносится на кофермент А, также восстанавливается одна молекула НАД:

Суммарная стандартная изменение свободной энергии составляет ΔG 0 = -33,4 кДж / моль. Образованный НАДH переносит пару электронов в дыхательная цепь переноса электронов, что дает в конечном результате энергию для синтеза 2,5 молекул АТФ. Ацетил-КоА вступает в цикл Кребса или используется для других целей, например для синтеза жирных кислот.

Большинство клеток в условиях достаточного количества жирных кислот используют их, а не глюкозу, как источник энергии. Вследствие β-окснення жирных кислот концентрация ацетил-КоА в митохондриях значительно повышается, и это вещество действует как негативный модулятор пируватдекарбоксилазного комплекса. Похожий эффект наблюдается в случае, когда энергетические потребности клетки низкие: в таком случае увеличивается концентрация НАДH по сравнению с НАД +, что приводит к подавлению цикла Кребса и накопления ацетил-КоА.

Ацетил-кофермент А одновременно действует как положительный аллостерический модулятор для пируваткарбоксилазы, которая катализирует превращение пирувата в оксалоацетата с гидролизом одной молекулы АТФ:

Поскольку оксалоацетат не может транспортироваться через внутреннюю мембрану митохондрий вследствие отсутствия соответствующего переносчика, он восстанавливается до малата, переносится в цитозоль, где снова окисляется. На оксалоацетат действует фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа, что превращает его в фосфоэнолпируват, используя для этого фосфатную группу ГТФ:

Как видно, эта сложная последовательность реакций обратной к последней реакции гликолиза, и соответственно первой реакцией глюконеогенеза. Такой обходной путь используется, потому что преобразования фосфоэнолпируват до пирувата очень екзергонична необорона реакция.

В эукариотических клетках с анаэробных условиях (например в очень активных скелетных мышцах, погруженных в воду растительных тканях и солидных опухолях), а также в молочнокислых бактерий, происходит процесс молочнокислого брожения, при котором пируват является конечным акцептором электронов. Принимая пару электронов и протонов от НАДH пировиноградная кислота восстанавливается до молочной, катализирует реакцию лактатдегидрогеназа (ΔG 0 = -25,1 кДж / моль).

Эта реакция необходима для регенерации НАД +, необходимого для протекания гликолиза. Несмотря на то, что суммарно в процессе молочнокислого брожения не происходит окисления глюкозы (соотношение C: H как для глюкозы, так и для молочной кислоты равно 1: 2), выделенной энергии достаточно для синтеза двух молекул АТФ.

Пируват является исходным веществом и для других типов брожения, таких спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое т.

В организме человека пируват может использоваться для биосинтеза заменяемой аминокислоты аланина путем переаминирования с глутамата (обратная реакция описанной выше переаминирования между аланином и α-кетоглутаратом). У бактерий он участвует в метаболических путях образования таких незаменимых для человека аминокислот как валин, лейцин, изолейцин а также лизин.

За что отвечает данный компонент

Сиаловые кислоты – подвид химических веществ, содержащихся в тканях и биологических жидкостях. Наибольшее их количество содержится в слюне и секрете, продуцируемом железами слизистых оболочек. Благодаря этому компоненту биологические жидкости, продуцируемые слизистыми оболочками, приобретают нужную вязкость и структуру.

В первую очередь это касается секрета, вырабатываемого железами дыхательных органов, пищеварительной и половой систем. За счет нормализации консистенции секрета это вещество также снижает вероятность негативного химического воздействия и механического травмирования. Определить содержание компонента помогает анализ крови (даже несмотря на то, что в сыворотке они присутствуют в минимальном количестве).

Объединяясь с белками и некоторыми гормонами, кислоты обеспечивают более продолжительную циркуляцию этих веществ по венам и капиллярам. Кроме того, они оказывают воздействие на транспортировку эритроцитов и лимфоцитов. Присутствие таких кислот на поверхности эритроцитов также оказывает действие на их жизненный цикл. Обычно такой анализ назначается ревматологом.

Показаниями к его поведению являются следующие жалобы пациента:

• дискомфорт и боли в сочленениях, которые присутствуют даже при нахождении в состоянии покоя;
• ухудшение подвижности суставов;
• отечность и покраснение тканей в области сочленений.

Диссоциация молочной кислоты[править | править код]

Рис. 2.1. Зависимость между степенью диссоциации молочной кислоты и значением pH. Вы видите, как меняется pH при изменении отношения лактат/молочная кислота. Когда концентрации лактата и молочной кислоты одинаковы (т.е. значение дроби равняется 1), pH равен значению рК для молочной кислоты (таким образом, рК молочной кислоты = 3,85) На рис. 2.1 показано, как изменяется отношение концентраций лактата и молочной кислоты с увеличением pH. Когда концентрации лактата и молочной кислоты равны (т.е. отношение лактат/молочная кислота =1), pH принимает значение рК для молочной кислоты, равной 3,85.

Подготовка и особенности проведения анализа

Перед тестом не рекомендуется употреблять напитки

Перед проведением исследования необходимо подготовиться.

1. За сутки до сдачи образца крови исключить жирные продукты и алкоголь.
2. Последний приём пищи должен завершиться за 8 — 10 часов до анализа.
3. В день сдачи анализа не следует употреблять кофе, чай либо другие напитки. Можно пить чистую воду в небольшом количестве.
4. Физические и эмоциональные нагрузки необходимо свести к минимуму.
5. Все иные исследования рекомендуется проводить после изъятия крови.
6. Процедура забора крови назначается на утреннее время.

Для определения уровня СК используют преимущественно метод колориметрии Гесса. Кислоты выделяют при помощи гидролиза безбелковой части сыворотки. Затем поочерёдно добавляют серную и уксусную кислоты, подогревая смеси на водяной бане. В результате образуются соединения с окраской различных оттенков: от розоватого до фиолетового. Интенсивность цвета зависит от концентрации СК.

Лабораторная диагностика лактат-ацидоза

Нормальный уровень лактата крови составляет у здоровых людей от 0,5 до 1 ммоль/л. У пациентов с тяжелой патологией, находящихся в отделении интенсивной терапии, принято считать нормальной величину концентрации лактата не более 2 ммоль/л.

Гиперлактатемия интерпретируется как незначительная при персистирующем повышении лактата плазмы в пределах 2–4 ммоль/л без явлений метаболического ацидоза. Когда концентрация лактата превышает 4 ммоль/л, говорят о наличии у пациента лактат-ацидоза.

Параллельно происходит снижение содержания пировиноградной кислоты. Изменяется соотношение лактат/пируват — 20/1 (при норме 10/1). рН крови снижается (менее 7,35).

При повышении уровня молочной кислоты в 3–4 раза прогноз неблагоприятный.

Поскольку возможность лабораторного подтверждения лактат-ацидоза в отечественных стационарах ограниченна, для диагностики этого состояния большое значение имеет сбор анамнеза (длительное течение сахарного диабета, сопровождающееся универсальным поражением сосудов — нефропатией, полинейропатией, ретинопатией и т.д.).

Кислотность внутриклеточной среды

Как мы выяснили ранее, про молочную кислоту, как таковую, можно забыть (но не про лактат). Однако не получится забыть про второй компонент, образовавшийся при ее распаде — свободные протоны или, если быть точным, катионы водорода H+. Они способны менять рН (кислотность) внутриклеточной среды, в том числе сильно ее повысить с ростом концентрации, вплоть до кислоты.

Образование катионов водорода — это неизбежное условие усвоения глюкозы. Особенно, в анаэробном режиме. Есть веский повод обвинить лактат в росте кислотности. Однако при детальном рассмотрении оказывается, что некоторые реакции, из которых состоит гликолиз, ведут не к росту, а к снижению кислотности среды. Например, при синтезе лактата из пирувата, при котором забирается протон, лактат выводится из клетки белком, который так же использует для этого еще один протон.

Сейчас известно, что основной источник протонов в активно работающей мышечной клетке — это распад АТФ. Поэтому метаболический ацидоз – закисление среды мышечных клеток во время интенсивной нагрузки связан именно с использованием энергии АТФ. И не связан с синтезом и накоплением лактата, что идет вразрез с устоявшимися неверными представлениями.

Использует

Пируват продается как добавка для похудания , хотя достоверная наука еще не подтвердила это утверждение. Систематический обзор шести исследований обнаружил статистически значимую разницу в весе тела с пирувата по сравнению с плацебо . Однако все испытания имели методологические недостатки, а величина эффекта была небольшой. Обзор также выявил побочные эффекты, связанные с пируватом, такие как диарея, вздутие живота, газы и повышение уровня холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Авторы пришли к выводу, что доказательств в пользу использования пирувата для похудания недостаточно.

Есть также доказательства in vitro и in vivo в сердцах, что пируват улучшает метаболизм за счет стимуляции выработки NADH и увеличивает сердечную функцию.

Показания к проведению анализа

Скованность в суставах может стать показанием к анализу

Исследование на уровень СК назначается преимущественно при ревматоидном артрите для оценки развития заболевания. Показаниями для теста являются:

• снижение подвижности суставов;
• покраснение и припухлость тканей в области сочленений;
• скованность в суставах в утренние часы после пробуждения.

Повышение уровня СК ассоциируется и со злокачественным процессом, тест на концентрацию кислот относят к онкомаркерам.

Анализ служит показателем перехода болезни из хронической стадии в активную, поэтому его могут назначать в процессе развития различных заболеваний. Также показатели СК позволяют следить за течением болезни в динамике.

Повышенный уровень мочевой кислоты

Повышение содержания мочевой кислоты в сыворотке крови человека может быть связано с рядом заболеваний, которые имеют системный или локальный характер. Некоторые из них на первый взгляд могут не иметь прямого отношения к метаболизму данного вещества, однако сложные биохимические связи в организме обеспечивают взаимодействие всех органов и систем, за счет чего такие взаимодействия становятся возможными.

Рассмотрим основные причины повышения уровня мочевой кислоты в крови.

Подагра

Подагра – это заболевание, которое чаще всего приводит к гиперурикемии. Механизм развития данной патологии напрямую связан с метаболизмом мочевой кислоты. При подагре значительно ускоряется ее синтез в печени из-за того, что в организме образуется большое количество пуринов – азотистых оснований. Вследствие этого мочевая кислота не успевает выделяться из организма и откладывается в тканях и органах. В больших количествах она патологически воздействует на организм, чем и объясняется развитие заболевания.

В первую очередь при подагре страдают почки. Прогрессирование заболевания может привести к тяжелейшему осложнению – почечной недостаточности. Мочевая кислота повреждает и другие органы и системы.

Классическим проявлением данного заболевания являются боли в суставах, так как в них откладываются соли мочевой кислоты. Вещество неблагоприятно воздействует и на сосудистую стенку. Это способствует развитию атеросклероза, который, как известно, является одним из факторов риска инфаркта миокарда и инсульта.

При подагре определяется резкое повышение уровня мочевой кислоты в сыворотке крови. Данный показатель является одним из важных критериев, позволяющих поставить диагноз пациенту.

Гипертоническая болезнь

Гипертоническая болезнь – это патология, причины возникновения которой до сих пор окончательно не установлены. Клинические исследования показали, что при данном заболевании на 2 стадии течения значительно повышается уровень мочевой кислоты в крови.

Врачи пока не решили, является ли это последствием воздействия высокого давления на ткани организма или, наоборот, является одной из причин появления гипертензии. Однако анализ на мочевую кислоту активно используется при диагностике гипертонической болезни.

Стоит отметить, что большая концентрация вещества пагубно воздействует на ткани почек, вызывая их отмирание и атрофию. Поэтому такое явление, как гиперурикемия, значительно осложняет течение гипертонической болезни.

Болезни желез внутренней секреции

Повышение мочевой кислоты может наблюдаться при таких патологиях, как:

1. Акромегалия (повышенная выработка СТГ – гормона гипофиза);
2. Гипопаратиреоз (недостаточность функциональной активности паращитовидных желез);
3. Сахарный диабет (недостаточность выработки инсулина поджелудочной железой).

В здоровом организме эндокринные железы вырабатывают гормоны, которые регулируют работы органов и систем тела. При нарушении их работы резко изменяется гормональный фон. Как недостаточное, так и избыточное образование гормона может быть причиной патологических изменений.

При перечисленных заболеваниях нарушается регуляция одного из важных циклов метаболизма – обмена пуриновых нуклеотидов. Данные вещества в норме содержатся в составе ДНК и РНК. Если они больше не нужны организму, то нуклеотиды разрушаются в печени с формированием мочевой кислоты.

Данный процесс регулируется с помощью гормонов гипофиза, поджелудочной и паращитовидной железы. При их патологиях функционирование цикла нарушается, и уровень мочевой кислоты в крови значительно повышается.

Ожирение и атеросклероз

Данные заболевания во многом взаимосвязаны, так как они возникают из-за нарушения метаболизма липидов в организме. Данный процесс напрямую связан с метаболизмом пуринов. Поэтому если у человека имеется нарушения липидного профиля, то высока вероятность появления у него гиперурикемии.

Другие причины

Вышеперечисленные заболевания наиболее часто приводят к возникновению повышенного уровня мочевой кислоты. Однако имеется и ряд других факторов, которые влияют на ее метаболизм. К ним относятся:

1. Употребление в пищу большого количества пуриновых оснований (они содержатся в субпродуктах, вине, мясе);
2. Использование некоторых лекарственных средств (например, фуросемида);
3. Интоксикации (отравления свинцом ацидоз при различных патологиях, токсикозы беременных);
4. Патологии крови (полицитемия, лейкоз, анемия с дефицитом витамина В12).

Одной из причин повышенной мочевой кислоты может быть также массивное разрушение тканей в организме. Например, такое явление возникает при ожоге тяжелых степеней, когда у пациента развивается ожоговый шок.