体内的碳水化合物代谢产生两种乳酸同分异构体(enantiomers),即左旋乳酸(L-乳酸,L-lactate,levolatic acid)和右旋乳酸(D-乳酸,dextrorotary lactate,dextrolatic acid)(下图)。因此,乳酸性酸中毒应分为L-乳酸性酸中毒(L-lactic acidosis)和D-乳酸性酸中毒(D-lactic acidosis)两类。但是,一般情况下的乳酸性酸中毒仅指L-乳酸性酸中毒。机体乳酸产生过多和(或)其清除减少引起血L-乳酸明显升高(≥5mmol/L),导致代谢性酸中毒(血碳酸氢盐≤10mmol/L,动脉血气pH≤7.35),称为L-乳酸性酸中毒(简称乳酸性酸中毒),而D-乳酸性酸中毒是指血清D-乳酸≥3mmol/L的临床状态。血乳酸增高而无血pH降低称为高乳酸血症(hyperlactacidemia)。

 乳酸的同分异构体

乳酸的同分异构体

在糖尿病基础上发生的乳酸性酸中毒称为糖尿病乳酸性酸中毒(diabetic lactic acidosis,DLA),亦应包括糖尿病L-乳酸性酸中毒(常见)和糖尿病D-乳酸性酸中毒(少见)两种。DLA的发病率在0.25%~4%,多发生于服用大量苯乙双胍伴肝肾功能不全和心衰等的糖尿病患者,虽不常见,但后果严重,死亡率高。

乳酸性酸中毒可分为L-乳酸性酸中毒和D-乳酸性酸中毒两类,其病因与分类见下表。

乳酸性酸中毒的病因与分类

乳酸性酸中毒的病因与分类

L-乳酸和D-乳酸的来源和代谢不同

L-乳酸来源与代谢

正常人血清中的L-乳酸来源于细胞代谢,以左旋乳酸为主,葡萄糖分解代谢生成的丙酮酸大部分经三羧酸循环氧化供能,但在缺氧或氧利用障碍时,大部分丙酮酸则在乳酸脱氢酶的作用下还原为乳酸。机体内产生乳酸的部位主要为红细胞(无线粒体)、骨骼肌、皮肤和神经等代谢活跃的组织;在氧供不充足时,人体绝大多数组织都能通过糖酵解途径生成乳酸。当人体在剧烈运动时,组织处于相对缺氧的生理状态;一些疾病(休克、心功能不全造成组织低灌注以及窒息或严重贫血造成低氧状态)也可导致机体处于缺氧的病理状态,均可使体内无氧糖酵解增强,乳酸生成增多。

D-乳酸来源与代谢

人类缺乏D-乳酸脱氢酶,仅能通过D-α-羟酸脱氢酶(D-α-hydroxy acid dehydrogenase)生成丙酮酸(图5-28-4)。由甲基乙二醛途径(methylglyoxal pathway)生成的D-乳酸很少,仅11~70nmol/L,尿D-乳酸<0.1μmol/h。但在某些情况下,肠道细菌可产生大量D-乳酸,使血清D-乳酸升高数百至数千倍。此外,外源性D-乳酸或L-乳酸可来源于发酵食品(如腌菜和酸奶等)。D-乳酸在组织中的转运依赖于质子-依赖性单羧酸盐转运体(proton-dependent mono carboxylate transporters,MCT1~8),表达MCT的组织很多,如视网膜、骨骼肌、肾脏、肝脏、脑组织、胎盘、血细胞、毛细血管内皮细胞、心肌细胞和肠黏膜细胞等。

肝/肾是利用和清除L-乳酸的主要器官

正常情况下,肝脏可利用机体代谢过程中产生的乳酸为底物,通过糖异生合成葡萄糖,即所谓的Cori循环,或转变为糖原加以储存,少量乳酸经肾自尿液排出,机体乳酸的产生和利用之间保持平衡,血乳酸浓度相对恒定。若血乳酸明显升高,大大超过肝脏的处理能力,同时超过乳酸肾阈值(7.7mmol/L),则可通过肾脏由尿中排泄,因此在肝肾功能不全时,易出现高乳酸血症,严重时可发生乳酸性酸中毒。

乳酸产生过多见于:

  1. 休克和左心功能不全等病理状态造成组织低灌流;
  2. 呼吸衰竭和严重贫血等导致动脉血氧合降低,组织缺氧;
  3. 某些与糖代谢有关的酶系(葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、丙酮酸羧化酶和丙酮酸脱氢酶等)的先天性缺陷。乳酸清除减少主要见于肝肾功能不全。
临床上,大多数的乳酸性酸中毒患者均不同程度地同时存在着乳酸生成过多及清除的障碍。

缺氧/疾病/药物/中毒引起L-乳酸性酸中毒

L-乳酸性酸中毒可分为组织缺氧型(A类)和非组织缺氧型(B类)两类。

组织缺氧型乳酸性酸中毒(A类)

常见于心衰、心源性休克、窒息、一氧化碳中毒或脓毒败血症等,此时因缺氧导致了大量乳酸产生,远超过机体的清除能力,同时也可能伴有清除能力下降。T2DM患者常并发心血管疾病,因此也可表现为此类。在各种休克的抢救过程中,常需使用较大剂量的儿茶酚胺类升压药。许多缩血管药物可恶化组织灌注,细胞缺血、缺氧更为严重。细胞内,尤其是线粒体的呼吸链缺氧可导致严重的高乳酸血症。有些患者的血乳酸升高不明显,但乳酸/丙酮酸或乳酸/酮体总量比值明显升高,这部分患者的死亡率更高。乳酸/丙酮酸比值升高及高乳酸血症持续的时间越长,多器官衰竭和死亡的概率也越高。

非组织缺氧型乳酸性酸中毒(B类)

即无明显低氧血症或循环血量不足。B类又可分为B-1、B-2和B-3型:

  1. B-1型:见于糖尿病、恶性肿瘤、肝功能衰竭、严重感染及肾衰竭等情况。
  2. B-2型:多由于药物及毒物引起,主要见于双胍类口服降糖药、果糖、山梨醇、木糖醇、甲醇和乙二醇等的中毒。用反转录蛋白酶抑制剂治疗HIV感染时,常发生继发性脂肪营养不良(外周性脂肪萎缩伴中枢性肥胖)和肝损害,患者往往还并发乳酸性酸中毒(NRTI-LD综合征)。长期使用抗反转录病毒治疗时,还可发生严重的多器官衰竭-乳酸性酸中毒综合征。有人用大剂量硫胺(维生素B1)治疗取得较好效果。
  3. B-3型:由于先天性代谢疾病所致,常见者为葡萄糖-6-磷酸酶缺陷(Ⅰ型糖原贮积症)、丙酮酸脱氢酸缺陷、丙酮酸羟化酶缺陷、果糖1,6-二磷酸酶缺陷及线粒体呼吸链的氧化磷酸化障碍等情况。细胞的氧化磷酸化在线粒体呼吸链上进行。

参与呼吸链氧化磷酸化的酶类很多,这些酶可因先天性缺陷或后天性病变及毒物中毒而发生功能障碍。这类疾病是线粒体病中的一种类型——线粒体呼吸链病(mitochondrial respiratory chain diseases,MRCD)。MRCD可为局限性(如仅发生于肝脏)或泛发性(肝、脑和肌肉细胞等)。局限于肝脏的MRCD的最优治疗是肝移植,但必须选择好肝移植的受体对象。

此外,无论是儿童或成年人的短肠综合征患者均易发生乳酸性酸中毒,其发生机制未明。

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