Журнал «Здоровье ребенка» 6(15) 2008

Энергетический обмен, согласно современным представлениям, является совокупностью реакций окисления, протекающих во всех живых клетках [1–3, 13]. Его основная функция — обеспечение организма энергией в доступной для использования форме — аденозинтрифосфата (АТФ).

Энергия АТФ необходима для функционирования всех систем организма (сердечно-сосудистой, нервной, мышечной, терморегуляции и др.). Процессы гликолиза, глюконеогенеза, первичная клеточная защита, выработка антител, транспорт веществ через клеточные мембраны, поддержание гемоглобина в функционально активном состоянии невозможны без использования АТФ [1–3].

Следует отметить, что 95 % адениннуклеотидов, составляющих АТФ, содержатся в эритроцитах, не имеющих митохондрий. Синтез АТФ осуществляется в них путем гликолиза. В норме основной энергетический обмен происходит на мембранах митохондрий в ходе клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования. Для функционирования внутримитохондриальной части процесса необходим кислород, поэтому в анаэробных условиях в клетках накапливается пируват. Избыток пирувата превращается в лактат, который диффундирует из клеток в кровяное русло [3, 17]. Концентрация лактата во внеклеточной жидкости составляет около 1 ммоль/л, отражая динамический процесс образования и потребления от 1200 до 1500 ммоль лактата в течение суток [14]. Лактат как продукт анаэробного гликолиза образуется в скелетных мышцах, кишечнике, мозге, коже и в эритроцитах. Интенсивные физические упражнения сопровождаются возрастанием продукции лактата в мышцах, достигая 10-кратного увеличения в сравнении с исходным состоянием покоя. Ресинтез глюкозы из лактата происходит в печени путем глюконеогенеза [18].

Энергия, образующаяся в результате окислительного фосфорилирования и гликолиза, неравноценна. Так, при гликолизе одной молекулы глюкозы образуется 16–20 ккал, а в процессе окислительного фосфорилирования — 304–380 ккал [3]. Гликолиз всегда сопровождается продукцией иона водорода, что приводит к ацидозу, вначале внутриклеточному, затем тканевому и, наконец, системному [15]. Однако при нормальном течении энергетического обмена функция клеток не нарушается и показатели кислотно-основного состояния крови остаются константными величинами.

Биохимическая и клиническая интерпретация уровня лактата в крови, на первый взгляд, выглядит достаточно просто: осуществляется только одна реакция — преобразование пирувата в лактат и наоборот [14]. Тем не менее открытие продукции лактата из глюкозы путем гликолиза, а также превращения лактата в глюкозу путем глюконеогенеза является одним из величайших достижений биохимии в ХХ веке [18]. Содержание лактата в плазме крови здоровых людей достаточно стабильно, возрастные и половые различия незначительны. Результаты определения этого метаболита в депротеинизированной крови дают более низкие показатели, чем в плазме крови [14]. У здоровых людей повышение уровня лактата обычно обусловлено физической нагрузкой, особенно после продолжительных мышечных тренировок. Наряду с указанным повышение уровня лактата наблюдается при ряде генетических заболеваний, вследствие несбалансированного питания (например, при недостатке тиамина) и у женщин в последнем триместре беременности [14, 18].

Основной причиной, ведущей к наиболее выраженным нарушениям процессов энергообеспечения, является гипоксия [2, 4, 5, 13], представляющая собой несоответствие энергопотребности клетки энергопродукции в системе митохондриального окислительного фосфорилирования [1, 2, 6, 7]. К ее развитию могут приводить различные причины, самыми распространенными из которых являются расстройства внешнего дыхания, нарушения кровообращения и микроциркуляции, изменения кислородтранспортной функции крови и др. [5, 8, 13].

При гипоксии снижается поступление кислорода в клетку и, как следствие, в митохондрии. В результате развивается нарушение митохондриального окисления, что приводит к разобщению сопряженного с ним фосфорилирования и, следовательно, вызывает прогрессирующий дефицит АТФ [13, 15]. В условиях энергодефицита клетка поддерживает собственные энергетические потребности за счет активации процессов анаэробного гликолиза, который частично компенсирует недостаток АТФ, однако быстро вызывает накопление лактата и развитие ацидоза. При этом активизируется протеолиз, усиливается внутриклеточный ацидоз, что, в свою очередь, вызывает повреждение цитомембран, сопровождающееся инициацией перекисного окисления липидов и накоплением в жидких средах его продуктов: малонового диальдегида, диеновых и триеновых конъюгат, гидроперекисей липидов, диенкетонов [6]. Результатом этого является деструкция клеточных мембран и разрушение клеток [9, 10].

Особенно чувствительны к гипоксии кардиомиоциты и нейроглия, так как митохондрии в этих клетках составляют до 30 % объема цитоплазмы [7].

Стандартные методы оценки внутриклеточных процессов (биопсия скелетных мышц, молекулярно-генетический анализ и др.) технически сложны, инвазивны и дорогостоящи, что ограничивает их использование, в частности, у детей. Преимущественным методом, который отражает состояние энергетического обмена клеток и тканей и коррелирует с морфологическими изменениями в биоптатах мышечной ткани, является цитохимический анализ ферментного статуса клеток периферической крови (лактатдегидрогеназы, участвующей в окислении L-лактата в пировиноградную кислоту, сукцинатдегидрогеназы и других ферментов, являющихся катализаторами цикла трикарбоновых кислот) [11].

Впервые возможность исследования уровня лактата в крови млекопитающих продемонстрировал Gaglio в 1886 году. Исследование занимало несколько дней и требовало около 200 мл крови животного. В 1940 г. Barker и Summerson существенно упростили методику, в дальнейшем эта работа была продолжена [11].

В настоящее время для исследования уровня лактата наиболее часто используют измерение скорости формирования НАДФ (переносчика электронов и протонов от органических субстратов к кислороду для образования АТФ) при окислении лактатоксидазой. Преимуществами данного метода являются несложность методики исследования, использование стабильных реагентов, высокая точность результатов, что делает возможным его проведение в условиях любой лаборатории [16].

В 1964 году Broder и Weil выявили корреляционную взаимосвязь уровня лактата крови с тяжестью шока. В ряде работ, выполненных за рубежом [9, 15–17], доказана роль уровня лактата крови у больных, находящихся в критическом состоянии, как показателя степени гипоксии тканей, в оценке эффективности терапии, как прогностического признака неблагоприятного исхода. Повышение уровня лактата наблюдается при шоке любой этиологии, анемии, астматическом статусе, сепсисе и других инфекциях, почечной недостаточности, врожденных метаболических нарушениях, отравлении монооксидом углерода и др. [15].

Повышение уровня лактата наблюдается при сердечной недостаточности (острой и хронической), коррелируя со степенью ее тяжести, при остром септическом эндокардите, полиомиелите, воспалительных заболеваниях сосудов, синдроме гипервентиляции и др. [18].

Представляют интерес данные о значении уровня лактата в качестве прогностического признака неблагоприятного исхода патологических процессов. Доказано [14–16], что повышение уровня лактата происходит раньше, чем изменения других показателей развивающегося шока (гипотония, олигурия, снижение рН и др.). Выявлена прямая корреляция между уровнем лактата крови у больных в критическом состоянии и показателем летальности. Javier Aduen et al. установлено, что повышение лактата до 2,7 ммоль/л не изменяло показателей летальности, при уровне 4,0 ммоль/л таковая достигала 50 %, а при 8 ммоль/л и более составляла 90 % [17]. Вместе с тем констатировано отсутствие подобной корреляции у новорожденных, перенесших асфиксию, уровень лактата в крови у которых превышал физиологические величины в 8–9 раз [14].

В отечественной литературе представлены результаты единичных исследований уровня лактата при патологических состояниях у детей. Так, С.Г. Иванусь и К.Д. Дука при обследовании детей с хроническими заболеваниями бронхолегочной системы выявили повышение активности лактатдегидрогеназы как показателя снижения интенсивности энергетического обмена и компенсаторной активации анаэробного гликолиза [11, 12].

А.В. Костенко с соавт. [19], изучая особенности прооксидантно-оксидантного баланса и энергетического метаболизма у 147 здоровых детей младшего школьного возраста, доказали зависимость уровня неспецифической резистентности организма как от показателей митохондриального окисления, так и от прооксидантно-оксидантной системы. У каждого пятого обследованного выявлено изменение клеточного метаболизма (показателя энергетического обмена) при нормальном состоянии антиоксидантной системы. Указанное подтверждает взаимную связь, но неравнозначность понятий «энергетический обмен» и «перекисное окисление липидов».

Таким образом, состояние энергетического обмена является важным показателем функционирования всех систем организма. Исследование уровня лактата в плазме крови и лактатдегидрогеназы в эритроцитах может использоваться в ранней (доклинической) диагностике заболеваний, для определения степени тяжести патологического процесса, в оценке эффективности профилактических и лечебно-реабилитационных мероприятий.