前面我们谈到了外周循环的临床评价,接下来一起研读一下乳酸这个指标,虽然乳酸已经牢固地确立了自己作为危重疾病严重程度的重要而独特的标志物的地位。但是对于乳酸的解读,我们临床认识中还存在较多的不足,通过从细胞、组织、器官水平乳酸的作用的复习,结合乳酸生成、代谢与清除的全程来研判是否属于流量依赖性高乳酸血症,对于临床治疗中曾经简单的乳酸升高即是氧供障碍的初判是完全不同,读过之后会陷入短暂的混沌之中,再读几遍就能融会贯通。
自从首次描述了人体乳酸水平的测量以来,在许多临床情况下,乳酸水平的升高都与发病率和死亡率有关。流行的假说是,组织血流量的减少会导致组织缺氧,而组织缺氧会由于线粒体氧气供应不足而增加无氧乳酸的产生。随后由于氧合受损而导致的组织损伤会导致器官衰竭以及随后的发病率和死亡率。正如许多实验所表明的那样,减少对组织的氧气输送确实会在氧气输送的临界点导致血清乳酸水平的升高。氧输送减少的机制并不影响这一原则,尽管血流减少和相关的微循环灌注减少似乎是重要的临床特征。尽管不同区域循环的氧输送临界点不同,但组织缺氧、临界氧输送和乳酸水平升高的原则已被广泛接受。此外,在患者中也显示了临界氧输送水平的存在及其与乳酸水平升高的关系。然而,由于乳酸是葡萄糖新陈代谢的正常最终产物,除氧合受损外,其他原因可能会导致乳酸水平升高。正如早已确定的那样,在正常氧合的情况下,增加交感神经张力或加速葡萄糖代谢可以显著提高乳酸水平。此外,虽然癫痫发作经常与高乳酸水平相关,但死亡率极低。此外,体力活动的增加经常伴随着乳酸水平的上升,而不会产生临床后果。最后,因此,虽然危重病患者乳酸水平升高与氧输送减少之间存在一定的偶联关系,但仍需彻底了解其代谢和导致乳酸水平升高的原因,以优化其临床应用。在这一章中,我们将整合从实验、运动生理学和危重病人研究中获得的有关乳酸代谢和乳酸监测的新旧知识乳酸清除率降低也与血清乳酸水平升高有关。
细胞水平
在有氧在的条件下,葡萄糖和脂肪等可以被线粒体完全氧化成二氧化碳。在没有氧的情况下,葡萄糖是唯一可以通过糖酵解产生ATP的燃料,每mmol葡萄糖产生2mmolATP和2mmol乳酸。随着这种快速代谢过程,丙酮酸的积累将停止糖酵解,直到丙酮酸被乳酸脱氢酶还原为乳酸,而乳酸存在于所有动物细胞中,伴随着NADH向NAD+的转化。当细胞应激状态时,糖酵解会迅速增加。虽然糖酵解的产率仅为每葡萄糖2ATP,而氧化磷酸化(OxPhos)能产生34ATP,但糖酵解可以非常迅速地放大,而且范围比OxPhos大得多;应激时积累的乳酸会供以后重复使用,即使应激后的恢复期细胞也能重新利用积累的乳酸在OxPhos中产生能量,或者通过糖异生来(重新)合成葡萄糖或糖原。因此,乳酸不是一种“废物”,而是一种最终可以被细胞重复利用的燃料。有氧代谢和无氧代谢组合给我们细胞提供了双能量供应保障。
组织水平
在哺乳动物中,组织水平上的燃料输送(脂肪和葡萄糖)远远高于氧气输送。如果所有输送的氧气都能被消耗掉,仍然有75%以上的燃料通过组织而不用于ATP的生成。由于完全的氧气提取是不可能的,这就强调了糖酵解和乳酸产生的重要性。尽管器官的燃料偏好各不相同(例如,心脏偏爱脂肪酸,大脑偏爱葡萄糖),但最大的有氧代谢总是会在静脉侧留下相当大的燃料盈余。因此,在ATP需求急剧增加的情况下,即使在完全有氧的条件下,也可以将大量的葡萄糖转化为乳酸。在许多生理和病理生理应激条件下,乳酸的产生都发生在OxPhos之上。因此,在许多病理生理学中,乳酸的产生是在充足的氧合和增加ATP需求的情况下发生的。
器官水平
肝脏和肾脏是主要的新陈代谢器官,可以清除循环中的乳酸,并通过葡萄糖异生作用将其转化回葡萄糖(图9.4)。在体力活动过程中,肌肉消耗的部分葡萄糖被转化为乳酸,并被排泄到循环中,再由肝脏和肾脏重新转化为葡萄糖。这就是年被Cori描述的Cori循环,也称为乳酸循环,Cori循环允许应激组织产生更多的ATP。此外,在许多情况下,乳酸被其他组织直接氧化,而没有任何总体ATP损失。因此,乳酸产量的增加可能是由能源需求的增加而不是供应的减少推动的。在应激条件下,比如休克,增加的能量需求来自不同的来源。肾上腺素能系统,尤其是肾上腺素,通过其β-2受体的刺激直接刺激糖酵解和糖原分解。葡萄糖的快速释放会导致高血糖,从而增加循环中的“急性”燃料水平,同时伴随着糖酵解的刺激,这会立即提高ATP水平。随着皮质醇水平的升高,肾上腺皮质的反应减慢,紧随其后的是急性全身性肾上腺素应激反应。已有研究表明,糖皮质激素反应会增加血糖水平,诱导糖异生,但也会增加糖酵解和乳酸的产生。
临床中
在临床实践中使用乳酸水平作为判断标准并不像人们所建议的那样简单。例如,当通过复苏增加组织灌注时,经常用于监测组织灌注的中心静脉血氧饱和度已被证明几乎是即时反应的,但乳酸水平下降的速度要慢得多,以应对氧气需求的减少或氧气供应的增加。尽管组织低灌注传统上被认为是高乳酸血症最常见的原因,但越来越多的证据表明,伴随的非缺氧性机制可能影响乳酸恢复率的时间进程,因此非血流依赖性机制可能会影响乳酸的恢复时间进程。这两种情况(血流依赖型和非血流依赖型高乳酸血症)之间的区别应该对治疗方法有很大影响。例如,对后者进行持续努力以增加DO2,可能会导致过量液体或正性肌力药物的有害影响。在Hernandez等人最近的一项研究中。在复苏的前6h,乳酸表现出几乎30%的基础中位数的显著下降,这与其他代谢和外周灌注参数的迅速正常化有关。然而,乳酸的进一步下降是非常缓慢的,因为在24小时后,只有一半最终存活的患者观察到完全正常化。因此,乳酸下降可以表现为一个双阶段的演变:早期的快速反应和随后的较慢的恢复趋势可能被非血流依赖性机制所解释。高肾上腺素和应激反应在肌肉有氧乳酸产生中的作用最近被强调为持续性高乳酸血症的一个非常重要的因素。然而,很少有人