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正确认识乳酸在脓毒症复杂情境中的角色:生物意义和临床效用
正确认识乳酸在脓毒症复杂情境中
介绍
脓毒症的临床定义是器官功能障碍,由对感染的失调反应引起。由炎症风暴介导的组织侵略导致内皮损伤、微血管功能障碍和细胞代谢的改变,有时可能进展为脓毒性休克。这是一种严重的情况,由氧气(O2)供应与需求之间的严重不平衡引起。在临床上,休克的特征是血流动力学的受损,可能迅速导致多器官衰竭。脓毒症和脓毒性休克是一个连续过程的一部分,在缺乏适当治疗的情况下,与死亡率显著增加有关。乳酸在生理性pH水平的体液中几乎完全解离为乳酸盐和质子,它在脓毒症和休克中已被广泛研究,因为它作为组织灌注的生化标志物起着重要作用。高乳酸血症,即乳酸水平超过2 mmol/L(正常值为0.3-1.8 mmol/L),与小儿脓毒症患者的观察性研究中的死亡率增加有关,尤其是持续性高乳酸血症。同样地,早期乳酸正常化被证明能降低多器官衰竭的风险。在这方面,最新的拯救脓毒症运动(SSC)指南的发布包括乳酸测量(以及临床和先进监测参数),用于评估液体治疗的血流动力学反应并指导治疗。虽然近期的研究表明毛细血管再充盈优于乳酸作为复苏目标,但该建议最近已被复制。同时,最近提出将乳酸测量添加到快速续贯器官功能衰竭评估(qSOFA)中,该临床评分系统可预测脓毒症患者的死亡率。显然,循环乳酸水平与败血症和感染性休克密切相关。然而,在儿科领域可获得的信息主要来自观察性研究,并且这些研究在定义高乳酸血症的截断点(2到5 mmol/L)、测量时间(入院时、1小时、2小时、4小时、24小时等)、随访和结果方面存在差异设计。此外,这些研究还涉及非常异质的人群。因此,由SSC指南提出的建议弱化了它的推荐力度,并且具备非常低质量的证据支持。正确认识乳酸在脓毒症复杂情境中的角色,首先必须问:乳酸从何而来?它有什么作用?它只是缺氧的标志还是具有其他生物特性的分子?其次,测量乳酸的临床实用性如何?它应该影响血流动力学恢复措施吗?这个评论的目的是根据激发对经典生理学概念重新诠释的科学证据来引导回答这些问题,这些概念负责将乳酸仅限定为组织缺氧的标志物。
乳酸生成
一般概念和经典观点
糖酵解是葡萄糖分解的初始途径,在身体的大多数细胞中发生。从进化的角度来看,它是最古老的能量产生机制,可能存在于地球大气层还没有富含氧气时的第一种微生物。它也是生物王国统一性的杰出例子;它在所有生物体中起作用,甚至那些在系统发育上非常相隔遥远的生物,都遵循完全相同的代谢步骤(图1)。有机体之间的变异在于生成的丙酮酸的最终去向;例如,在厌氧微生物中,丙酮酸转化为乳酸(乳酸发酵),而在酵母中的最终产物则是乙醇和二氧化碳(酒精发酵)。通常,在糖酵解过程中,每摩尔葡萄糖代谢可获得2摩尔三磷酸腺苷(ATP)。
当前观念
生物学特性
观察到,乳酸是一种无处不在的分子,它在细胞内部和细胞之间充当能量中间体。在糖酵解过程中形成的两种分子具有葡萄糖所含能量的93%(686kcal/mol),这些能量被用于线粒体氧化过程,以获得最大的ATP产量。它还是肝脏和肾脏糖异生的量上最重要的前体,减少了糖原利用;在代谢应激时,它也是额外的能量来源,同时起到抑制脂肪分解和保存葡萄糖的作用。此外,它能通过刺激缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的表达来促进自身的新陈代谢和从细胞中的排出。HIF-1α是一种转录因子,除了其他功能外,还能刺激细胞葡萄糖运输、糖酵解酶、乳酸氧化和MCT4表达。
脓毒症中的乳酸
来源是什么
在脓毒症中,有几种病理生理机制可以解释乳酸水平升高的原因。其中,特别是在患有脓毒症的患者中,与其代谢有关的复杂性常常会阻碍对高乳酸血症的临床解读。除了微循环障碍可能严重影响组织灌注(缺氧症),其他代谢情况也可能增加循环乳酸水平。败血症所特征的交感神经亢进状态是糖酵解、乳酸形成和有氧能量摄取的持久刺激(通过β-肾上腺素对Na+/K+ ATP酶泵、糖原分解和糖酵解的作用)(图4);这意味着代谢轮廓中的适应性变化,可能超过线粒体对丙酮酸代谢的能力,并且根据物质作用定律,增加乳酸水平(图4)。在一项成人研究中,肾上腺素输注后促进糖酵解和乳酸产生改善脓毒性休克的预后,这可能表明该机制涉及一种适应性反应。同样,在脓毒症期间,50-60%的乳酸由不同组织氧化,最多30%进入肝脏和肾脏的糖异生,有利于糖原合成;这加强了应激反应的代谢适应性假设。
确定乳酸水平的临床价值是什么?
结论