乳酸是一種有機(jī)物,無(wú)色清澈,可溶于水。既能夠自然形成,也能夠人工合成。這種貌似平淡無(wú)奇的物質(zhì),往往令醫(yī)生眉頭緊鎖、情緒低落。
“乳酸是種酸,它不酸誰(shuí)酸?” 在我們真正了解乳酸之前,讓我們先復(fù)習(xí)一下糖酵解。 糖酵解是一個(gè)古老的、非氧氣依賴(lài)性的代謝途徑,負(fù)責(zé)將葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸、NADH、H 和ATP,是無(wú)氧代謝和有氧代謝的共同通路。 對(duì)于糖酵解產(chǎn)物的進(jìn)一步處理,涉及到有氧代謝和無(wú)氧代謝。在正常機(jī)體中,胞漿和線(xiàn)粒體內(nèi)氧分壓正常時(shí),丙酮酸、NADH和H 進(jìn)入線(xiàn)粒體,進(jìn)行氧化磷酸化生成ATP。在缺氧狀態(tài)下,丙酮酸在胞漿內(nèi)生成乳酸。這也就是為什么人們一直認(rèn)為,乳酸升高說(shuō)明組織缺氧,導(dǎo)致代謝性酸中毒。 實(shí)際上,丙酮酸生成乳酸的過(guò)程并沒(méi)有生成H ,而是吸收了H !糖酵解過(guò)程中產(chǎn)生H 的是葡萄糖轉(zhuǎn)換成丙酮酸時(shí)釋放的,跟乳酸沒(méi)有關(guān)系。
乳酸的pKa為3.86,而丙酮酸的pKa為2.50,乳酸的生成吸收了H ,緩解了胞漿內(nèi)的酸中毒。 人家丙酮酸才是真酸,乳酸是搞酸堿平衡的。 細(xì)胞內(nèi)H 源自?xún)蓷l途徑:1)一個(gè)葡萄糖分子在糖酵解時(shí)會(huì)生成2個(gè)H ;2)ATP在水解時(shí)會(huì)釋放出H 。胞漿中的H 會(huì)進(jìn)入線(xiàn)粒體的電子呼吸鏈產(chǎn)生ATP,但這個(gè)速度是相對(duì)恒定、緩慢的。當(dāng)糖酵解被高度激活,或者細(xì)胞大量消耗ATP時(shí),線(xiàn)粒體吸收H 的速度低于細(xì)胞產(chǎn)生H 的速度,就會(huì)導(dǎo)致H 的堆積,產(chǎn)生酸中毒。而此時(shí)乳酸的快速生成,吸收了大量的H ,再生了NAD ,緩解了細(xì)胞的酸中毒,而不是加重了酸中毒。 乳酸和H 經(jīng)過(guò)MCT-4轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán),表面上看導(dǎo)致了血漿的乳酸升高和酸中毒,但是維持了細(xì)胞內(nèi)的Ph值,并使得NAD 不斷再生,保證了糖酵解和線(xiàn)粒體的氧化磷酸化不斷進(jìn)行,維持了細(xì)胞內(nèi)的酸堿和能量代謝平衡(細(xì)胞才是代謝功能的主體)。同時(shí),循環(huán)系統(tǒng)能將乳酸帶到遠(yuǎn)處細(xì)胞進(jìn)行糖異生(肝臟)或者轉(zhuǎn)化回丙酮酸進(jìn)行氧化反應(yīng)(肌肉、心、腦)。此時(shí)乳酸充當(dāng)了“能量貨幣”,在氧化能力不佳的細(xì)胞與氧化能力充分的細(xì)胞間進(jìn)行緩沖和能量交換。循環(huán)中的H 也將被血漿中的緩沖系統(tǒng)中和。 乳酸與膿毒血癥 膿毒血癥時(shí)乳酸的增高,被廣泛認(rèn)為是組織缺氧的表現(xiàn)。而研究表明,無(wú)論組織是否缺氧,當(dāng)前(膿毒癥)細(xì)胞代謝的主要矛盾是:細(xì)胞日益增長(zhǎng)的糖酵解速度,與“落后、緩慢”的線(xiàn)粒體氧化功能之間的矛盾。 劇烈運(yùn)動(dòng)、膿毒血癥和嚴(yán)重全身炎癥反應(yīng),通過(guò)激活的腎上腺素能(β2受體)大大增加糖酵解的速度,導(dǎo)致丙酮酸和H 大量生成,超出線(xiàn)粒體吸收H 的速度,即使是在細(xì)胞和線(xiàn)粒體內(nèi)氧分壓正常時(shí),也會(huì)使得乳酸大量生成以緩沖細(xì)胞內(nèi)的酸堿平衡。因此,膿毒血癥時(shí),乳酸大量生成的真正原因是糖酵解過(guò)程被大大激活,而非組織缺氧。目前,已有大量證據(jù)顯示在膿毒血癥時(shí),組織氧分壓往往正常,而線(xiàn)粒體由于數(shù)量、結(jié)構(gòu)、功能和內(nèi)容物的改變,其氧化磷酸化能力下降。 因此,在膿毒血癥時(shí),根據(jù)血乳酸水平來(lái)決定是否給予液體復(fù)蘇、使用血管活性藥物,以“恢復(fù)組織氧供”,并不科學(xué),甚至?xí)?dǎo)致“過(guò)度醫(yī)療”,給機(jī)體帶來(lái)?yè)p傷。 大量快速的ATP需求:糖酵解 vs 線(xiàn)粒體氧化磷酸化 線(xiàn)粒體的氧化磷酸化是ATP生成的高效過(guò)程(1分子葡萄糖產(chǎn)生36個(gè)ATP),但是其速度相對(duì)緩慢,受限于NADH穿梭于胞漿與線(xiàn)粒體之間的速度。面對(duì)嚴(yán)重應(yīng)激時(shí)機(jī)體對(duì)ATP大量快速的需求,無(wú)處不在的糖酵解能夠靈活快速的彌補(bǔ)ATP空缺。但是ATP的快速水解、強(qiáng)化的糖酵解產(chǎn)生了大量的H 和代謝底物,使得糖酵解反應(yīng)速度變得越來(lái)越慢。此時(shí),乳酸的生成,吸收了大量的H ,并再生了NAD ;同時(shí)乳酸快速轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞外,都使得胞漿內(nèi)Ph值和底物濃度穩(wěn)定在較低水平,使得糖酵解能夠穩(wěn)定快速進(jìn)行,以滿(mǎn)足應(yīng)激機(jī)體對(duì)ATP的需要。 此時(shí),乳酸是快速ATP需求的保證,糖酵解過(guò)程穩(wěn)定快速進(jìn)行的催化劑和緩沖劑。 腫瘤與乳酸 很多腫瘤細(xì)胞都處于一種“瘋狂”的代謝狀態(tài),即使在氧供充足的情況下,腫瘤細(xì)胞為了滿(mǎn)足“瘋狂”的生長(zhǎng)需要,都以糖酵解作為利用葡萄糖的主要手段,因此,腫瘤病人處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)(比如,膿毒血癥),更容易出現(xiàn)高乳酸血癥。 缺氧與乳酸 劇烈運(yùn)動(dòng)、嚴(yán)重應(yīng)激時(shí),交感神經(jīng)-腎上腺素能激活才是糖酵解增強(qiáng)的關(guān)鍵原因,而非組織低氧分壓。此時(shí)乳酸的生成增加,不僅能夠緩沖細(xì)胞內(nèi)的酸中毒,而且能夠調(diào)節(jié)線(xiàn)粒體功能,減少缺氧狀態(tài)下線(xiàn)粒體利用氧生成氧自由基。 乳酸與腦代謝 現(xiàn)有的一些研究顯示,在一些哺乳動(dòng)物(鼠類(lèi)、人類(lèi))中,乳酸,而非葡萄糖,能優(yōu)先被神經(jīng)元細(xì)胞所代謝。根據(jù)“乳酸穿梭假說(shuō)”,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)把葡萄糖轉(zhuǎn)化為乳酸,然后提供給神經(jīng)元細(xì)胞以供利用。 綜上所述,一直以來(lái),乳酸被認(rèn)為是缺氧時(shí)導(dǎo)致代謝性酸中毒的元兇,是預(yù)后不佳的代名詞。然而,忍辱負(fù)重的乳酸,不僅不生成H ,還承擔(dān)著緩沖細(xì)胞內(nèi)酸中毒、保證ATP大量需求時(shí)糖酵解反應(yīng)的穩(wěn)定快速進(jìn)行、減少線(xiàn)粒體氧自由基生成等諸多重任,甚至還可能是神經(jīng)元細(xì)胞的主要能量物質(zhì)。 乳酸的這口黑鍋,背著好大! 當(dāng)你每次直面休克,要決策液體治療和血管活性藥物使用的時(shí)候,請(qǐng)?jiān)偕钋榭羁畹乜匆谎廴樗帷?/span> 來(lái)源:鐘Sir |
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