实用糖尿病学(第4版)
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第10章 血液乳酸的测定

乳酸是无氧糖酵解的代谢最终产物,无氧糖酵解是生物进化中古老的代谢方法之一。在地球刚有生物时,它主要靠糖的无氧糖酵解生成能量维持生命活动,经过漫长的进化过程,人类糖酵解已不是主要功能途径。但少数组织,即使在有氧条件下,仍需要糖酵解以获得一部分能量,如皮肤的糖酵解途径较快。表皮在50%~70%的葡萄糖可经无氧酵解产生乳酸,其他如视网膜、睾丸、肾、髓质和血细胞等组织细胞在有氧时也都能进行强烈的酵解,而成熟的红细胞则仅靠葡萄糖酵解获得能量。一个分子葡萄糖通过酵解产生丙酮酸同时净生成二分子三磷酸腺苷(ATP),并需要氧化型辅酶Ⅰ(NAD +),在此代谢中,磷酸果糖激酶(PFK)是限速酶,并受组织中ATP量的影响。在有氧条件下,线粒体中的酶通过三羧酸循环将丙酮酸转换为水和二氧化碳,在此过程中产生36个分子ATP,同时还原型辅酶Ⅰ(NADH)被氧化为NAD +。如果缺氧,线粒体无法工作,ATP产量明显减少,刺激PFK活性增加,在此过程中NAD +消耗增多,此时胞质内的乳酸脱氢酶会代偿,将丙酮酸转化乳酸,同时伴有NAD +生成。
在正常情况下,肝外组织产生大量局部无法代谢的乳酸和丙酮酸,并进入血液循环(每日1000~2000mmol/L),这些过量乳酸,主要经由肝脏代谢,再合成肝糖原和葡萄糖(糖原异生作用的主要原料),还有少部分由肾脏排出。由于一些疾病引起乳酸代谢异常而使乳酸堆积引起乳酸酸中毒。
乳酸酸中毒:正常乳酸中乳酸含量小于2mmol/L。有大量乳酸进入细胞外液,消耗 (H ++ →H 2CO 3→H 2O+CO 2),有可能引起高阴离子间隙[(NA ++K +)—( +Cl -)]的代谢性酸中毒。一般认为乳酸超过4mmol/L并伴有 明显下降,则可能认为发生乳酸酸中毒。
一、血乳酸的检测方法

(一)酶促分光光度法

1.原理

利用乳酸脱氢酶(LDH)将乳酸生成丙酮酸,氧化型辅酶Ⅰ(NAD +)接受H +而被还原成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。在340nm波长处测定NADH的吸光度,从而计算出样本中的乳酸含量。

在反应体系中,LDH催化的反应是可逆反应,所以在缓冲液中需要加入肼类化合物与丙酮酸生成稳定复合物,使反应顺方向进行。在340nm波长处测定NADH的吸光度,从而计算样品中的乳酸浓度。

2.试剂

(1)0. 079mol/L Tris缓冲液(pH 9. 6):称取三羟基甲基氨基甲烷(Tris)9. 75g溶于约500ml蒸馏水中,加入水合肼22. 87ml,乙二胺四乙酸二钠1. 85g,1mol/L盐酸10ml,再加蒸馏水至950ml左右,调整pH 9. 6,最后补加蒸馏水到1000ml。
(2)0. 6mol/L高氯酸溶液(HClO 4相对密度1. 67,67%):取10. 4ml高氯酸加入蒸馏水至200ml。
(3)0. 027mol/L氧化型辅酶Ⅰ(NDA +)溶液,称取18mg NDA +,加入蒸馏水1ml,在冰箱保存一个星期。
(4)乳酸脱氢酶(LDH)溶液,以3. 2mol/L硫酸铵溶液将乳酸脱氢酶稀释成550U/ml的LDH溶液。
(5)L-乳酸标准储存液(11. 11mmol/L),称取L-乳酸锂0. 1066g溶于蒸馏水10ml,加入浓硫酸25μl,移入100ml容量瓶,以蒸馏水加至刻度处。置于冰箱保存,将贮存溶液5倍稀释后作为标准工作液(2. 22mmol/L)。
(6)3. 2mol/Ll硫酸铵溶液,称取42. 27g硫酸铵溶解于蒸馏水中,然后加入蒸馏水至100ml。

3.操作方法

(1)全血测定法:

制备无蛋白滤液:于小试管中加入0. 6mol/L HClO 4溶液0. 2ml,取耳垂血0. 1ml加入并混匀,放置5分钟后,以3000转/分离心5分钟,取上清夜按表10-1进行测定。
表10-1 全血乳酸测定法
混匀,在37℃水浴中保温20分钟后在340nm波长处读取各管的吸光度值(A)。
计算:测定管(A)-空白管(A)= A

正常范围:1~1. 78mmol/L

(2)血浆测定法:

取血液2ml在含有抗凝防腐剂0. 1ml的干燥试剂中,混匀并及时分离血浆,1小时内进行测定(表10-2)。
表10-2 血浆乳酸测定法
抗凝防腐剂:肝素钠200mg,氟化钠10g溶于蒸馏水中,然后稀释至100ml。此溶液0. 1ml加入试剂管中,60℃干燥后备用,可抗凝防腐2ml血液。混匀后,37℃水浴保温20分钟,340nm波长处以蒸馏水调零点,读取各管的吸光度值(A)。
计算:测定管(A)-空白管(A)= A

正常范围:1. 2~2. 0mmol/L

4.试验方法评价

(1)反应时间及稳定性:

使用2. 78mmol/L、5. 56mmol/L乳酸,试验观察其反应时间及稳定性。在37℃保温20分钟其反应便达到终点,然后最少能稳定至1小时,结果见表10-3。

(2)试验线性范围:

乳酸浓度0. 56~13. 33mmol/L,试验呈线性,相关系数( r)为0. 999。如样品结果大于13. 33mmol/L时,可稀释后再进行测定。结果乘以稀释倍数。

(3)回收试验:

本法回收试验良好。在已知样品中加入1. 11~11. 11mmol/L乳酸,平均回收率为100. 8%,其结果见表10-4。
表10-3 实验反应时间及稳定性观察
表10-4 乳酸回收试验

(4)试验结果的精密度和准确度:

采取试验重复性计算试验变异系数来衡量试验的精密度;配制各种浓度的L-乳酸标准液来进行测定,其测得结果与实际标准浓度的相关(表10-5)与罗氏试剂盒做对比试验来评定测定结果的准确度,其结果如下:
批内变异:乳酸:1. 53mmol/L,变异(CV):2. 7%;乳酸:8. 18mmol/L,变异(CV):1. 3%。日间变异:乳酸:1. 53mmol/L,变异(CV):5. 6%;乳酸:8. 18mmol/L,变异(CV):2. 7%。
测出的结果和实际浓度的结果是一致的,都有极好的相关。相关系数为0. 999,乳酸标准浓度为 x,回归方程为: y=0. 99 x+0. 02。
表10-5 乳酸标准浓度预测出浓度的比较
全血测定方法与罗氏试剂盒的比较,共测定50例样品, r:0. 997,本法为 x,回归方程: y = 1. 02 x-0. 02。
血浆测定法与罗氏酶法试剂盒同时测定50例样品, r:0. 999,本法(血浆)为 x,回归方程: y = 1. 03 x+0. 05。
从上述结果看本方法测定的结果的精密度核准确度都均为良好,本法操作又比较简单,便于在临床上推广使用。

(二)酶促比色法

1.原理

2.试剂

(1)0. 1mol/L 1,4-六氢丫嗪二乙醇磺酸(PIPES)缓冲液(pH 6. 8)

4-氯酚 5. 4mmol/L
表面活性剂  少许
叠氮钠 1g/L

(2)酶试剂

4-氨基安替比林 0. 4mmol/L
过氧化物酶  ≥200U/L
乳酸氧化酶  ≥150U/L
使用时,按需要量,用1试剂溶解2试剂,在2~8℃稳定6周。

(3)乳酸标准(2. 22mmol/L)

3.操作方法

使用含有肝素氟化钠抗凝剂的血浆测定(表10-6)。
表10-6 全血乳酸测定法
混匀在37℃保温5分钟后,在505nm波长处用试剂空白管调节零点,读取各管吸光度值(A)。

参考区间:安静状态下健康成年人空腹静脉血,乳酸浓度一般低于2mmol/L(0. 6~2. 2mmol/ L)。动脉血中乳酸水平为静脉血中乳酸水平的1/2~2/3。餐后乳酸水平比基础空腹值高20%~50%。新生儿毛细血管中的乳酸水平比成年人的水平约高50%。脑脊液乳酸水平与血液乳酸水平无关。0~16岁儿童的脑脊液乳酸水平为1. 1~2. 8mmol/L。健康成年人24小时尿液乳酸排出量为5. 5~22mmol/d。
附注:
(1)应在空腹及休息状态下抽血。抽血时不用止血带,不可用力握拳。如非用止血带不可,应在穿刺后除去止血带至少等待2分钟后在抽血。最好用肝素化的注射器抽血,抽取后立即注入预先称量的含有蛋白沉淀剂(预冷至4℃)的试管中。如用血浆测定,每毫升血用10mg氟化钠及2mg草酸钾抗凝,立即冷却标本,并在15分钟内离心。
(2)高脂血症样品应做样品空白,用试剂1代替工作试剂。计算时间去此吸光度。

(三)便携式全血乳酸测试法

原理:国产H-1型便携式全血乳酸测试仪是以电化学传感器为基础的高科技产品,用于快速检测静脉/末梢全血的乳酸水平。检测原理为:血液中的乳酸与固定在试条表面的的乳酸氧化酶(LOD)和铁氰化钾反应,产生丙酮酸和亚铁氰化钾。信号检测仪向试条施加一恒定的工作电压,使亚铁氰化钾氧化为铁氰化钾,这个过程能产生氧化电流,其大小与乳酸浓度成正比。信号检测仪记录氧化电流的大小并换算成乳酸的浓度,反应式为:

1.系统准确度评价结果

(1)偏差分析结果:

1. 0mmol/L、3. 0mmol/L、6. 0mmol/L、9. 0mmol/L、12. 0mmol/L 5个水平的偏差分别为0、0、0、1. 7%、0。

(2)回收试验结果:

加入2mmol/L、6mmol/ L、10mmol/L 3个水平乳酸的回收率分别为90. 5%,90. 3%和88. 5%,平均回收率为89. 8%。

2.系统精密度评价结果

(1)标准电阻条测量重复性:

1. 0mmol/L、3. 0mmol/L、6. 0mmol/L、9. 0mmol/L、12. 0mmol/L 5个水平乳酸标准电阻条重复测定20次的 CV分别为5. 0%,0. 7%,1. 3%,0. 4%和0. 6%。

(2)全血标本精密度试验结果:

2. 0mmol/L、10. 0mmol/L两个水平的全血样品分别测定20次,CV分别为7. 0%和5. 4%。

3.灵敏度试验结果

(1)标准电阻条试验结果:

4个不同低水平的乳酸标准电阻条分别测定20次为CV为0~4. 4%。

(2)全血试验结果:

6份标本血浆乳酸水平为0. 2~1. 0mmol/L,全血及血浆分别用全血乳酸测定仪和生化分析仪检测结果。全血结果相对血浆的偏差为11%。

4.检测高限试验结果

(1)标准电阻条检测高限试验结果:

31kQ的标准电阻条(相当于18. 0mmol/L的乳酸)重复测定20次,均值为17. 8mmol/L,CV为0%。

(2)全血试验结果:

血浆乳酸水平为21. 4mmol/L、23. 7mmol/L的全血测试值分别为17. 5mmol/L。

5.方法学比较结果

30份受试者空腹血浆乳酸的范围为0. 4~15. 8mmol/L,空腹静脉全血乳酸的范围为0. 5~14. 4mmol/L。全血乳酸( y)与血浆乳酸( x)测定值之间的直线回归方程为: y =0. 8759 x+0. 3569, r = 0. 996。经相关系数 rt检验,说明两法测定结果呈正的直线相关( t = 60. 85, P<0. 001)。

6.参考范围

50例健康人群空腹血浆乳酸水平( x± s)为(1. 2±0. 39)mmol/L,参考范围为0. 42~1. 98mmol/L。人群空腹手指全血乳酸水平( x± s)为(1. 3±0. 43)mmol/L,参考范围为0. 44~2. 16mmol/L。本系统测试人群末梢全血乳酸参考范围与本室自动生化分析仪酶法测定血浆乳酸参考范围基本一致。
临床试验结果显示,本系统测定结果偏差小于5%,回收率为88. 5%~90. 5%,显示较好的准确度;5个水平的标准电阻条测试叫为0. 6%~5. 0%,具有良好的重复性;另外,低、高两个水平乳酸检测分别为7. 0%和5. 0%,说明该仪器测试全血也具有良好的精密度。本试验中用同一仪器测定三个不同批号试条的最大批问差为6. 6%,小于规定要求(10%),显示不同批号的试条有较好的稳定性。本检测系统可报告范围很宽(0. 5~17. 5mmol/L),与自动生化分析仪酶法测定血浆乳酸结果之间具有良好的相关性,回归方程为: y =0. 8759 x+0. 3569, r = 0. 996。本系统检测50例健康人群空腹全血乳酸的参考范围为0. 44~2. 16mmol/L,与本实验室用自动生化分析仪酶法测定血浆乳酸参考范围基本一致(0. 42~1. 98mmol/L)。
二、血乳酸检测的临床意义及注意事项
1.乳酸增高引起酸中毒,一般分为A、B二型。
(1)A型:引起组织缺氧的疾病:
1)休克:中毒性肺炎,心源性,败血症。
2)充血性心理衰竭。
3)一氧化碳中毒。
(2)B型:无明显缺氧的:
1)糖尿病:丙酮酸/高渗性昏迷,有30%~50%的患者乳酸增高。
2)药物引起:双胍类降血糖药物,双胍类降血糖药物是通过抑制胃肠道对葡萄糖的吸收以及抑制糖原异生和氧化代谢降低血糖,同时刺激乳酸生成和损伤肝脏,对乳酸的代谢作用,引起血液中乳酸增高。
3)肝脏衰竭。
2.除了用血液测定乳酸,用于诊断由于糖尿病等各种疾病引起的乳酸中毒外,还可以通过脑脊液、尿液的乳酸含量,帮助确定炎症的性质。
(1)细菌性、结核性脑膜炎时,因脑脊液中含有细菌,并伴有组织缺氧,导致糖的无氧酵解增加,加速乳酸生成,又由于脑膜炎症水肿,对乳酸的清除能力下降。所以脑脊液中乳酸含量高于3. 9mmol/L,病毒性脑膜炎遍低于3. 0mmol/L。
(2)测定尿液中的乳酸可鉴别上尿路与下尿路感染(肾盂肾炎)。由于肾盂肾炎或上尿路梗阻,引起肾实质缺氧,乳酸重吸收作用障碍及对内生性乳酸的清除率下降,导致尿液乳酸升高。
3.糖原累积症,在运动前后血乳酸测定的变化作为诊断的指标。
4.生理性的血乳酸增加 激烈运动时,能量的需要增加,糖分解加速。需氧量增加,体内处于相对缺氧状态,糖酵解过程中产生大量乳酸。所以乳酸测定可以作为体育运动的训练运动量的指标。
5.对危重患者的评估 目前危重病严重程度评估方法很多,其中以APACHEⅡ评分最为普遍且较为权威,其分值与病情严重程度密切相关,分值越高,病情越严重,死亡风险越大。本组资料显示,危重患者随着血乳酸浓度增高,APACHEⅡ评分亦相应升高;血乳酸轻、中度增高两组的APACHEⅡ评分值与血乳酸正常组评分值分别比较,差异无显著性( P>0. 05),但血乳酸重度增高组的APACHEⅡ评分值与血乳酸正常组评分值比较,差异有显著性( P<0. 05)。这可能与APACHEⅡ评分是一个多参数的综合评估系统,分值取决于患者年龄、急性生理功能和慢性健康状况等诸多因素;而血乳酸作为反映组织氧代谢的单项指标,浓度变化相对敏感有关。相关性研究表明,血水平与APACHEⅡ呈正相关 P<0. 01。提示血乳酸监测对于判断患者病情严重程度及预后是一个有效指标。因APACHEⅡ评分方法相对复杂,数据需多种设备检测提供,血乳酸监测简单易行,是评估危重症患者病情严重程度及预后的一个简单、实用、有效的指标。
6.代谢综合征对乳酸的影响 肥胖(特别是中心性肥胖)、血糖升高、血脂紊乱是诊断代谢综合征的主要标准。代谢综合征作为包括多种心血管危险因素、严重影响人类健康的综合征日益受到重视。在众多心血管危险因素中,肥胖是代谢综合征最常见的始发因素,肥胖会导致胰岛素抵抗,引起血糖升高和血脂紊乱。可以认为,存在代谢综合征的患者,易发生高乳酸血症。其中,肥胖对血乳酸水平的影响最大。在女性患者中,血乳酸与颈围、腰围、臀围均有显著性的正相关性,其中又与腰围的相关性最为显著,国际糖尿病联盟公布的代谢综合征的诊断标准能够更好地预测华人患血管性疾病的风险,该定义以腰围作为代谢综合征诊断的主要标准,腰围更能反映脂肪组织在内脏器官的异位积聚。腰臀比是反映中心性肥胖的指标,与血乳酸也存在显著正相关,说明乳酸与肥胖、特别是腹型肥胖(中心性肥胖)具有很显著的相关性。近来有研究发现,肥胖女性骨骼肌和脂肪组织释放乳酸增加,且乳酸水平与肥胖者体内存在胰岛素抵抗、胰岛素对组织乳酸代谢和局部血流的调节作用缺陷有关。研究中男性患者未发现血乳酸与颈围、腰围、臀围存在显著相关性,推测与人体的脂肪分布存在性别间差异有关。但男性患者的血乳酸水平也与体重指数存在显著相关性,在扩大样本量后可能会发现这些指标也存在明显相关性。代谢综合征的患者血乳酸水平趋于升高,可能的原因是:肥胖导致胰岛素抵抗,丙酮酸脱氢酶系活性下降,糖类不能通过三羧酸循环进行有氧代谢,造成无氧酵解增加,乳酸生成增多。目前,针对血乳酸与代谢综合征的关系的报道很少,代谢综合征、肥胖与乳酸代谢异常的关系,可能的作用机制,以及血乳酸水平是否能成为代谢综合征所包括的多种心血管危险因素之一,是否能成为预测心血管危险性的指标还有待进一步的研究。

(李义龙 周序开)