D－乳酸的臨床研究進(jìn)展

陳韻名 鄧烈華 姚華國

D－乳酸是L－乳酸的同分異構(gòu)體，人體內(nèi)主要由胃腸道的細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生釋放入血，其代謝缺乏特異快速的代謝酶，且腎臟清除率低下。D－乳酸堆積可導(dǎo)致D－乳酸性酸中毒，表現(xiàn)為不定位的神經(jīng)系統(tǒng)和腦病癥狀。其檢測簡便快捷，作為一項有價值的標(biāo)志物，對診斷感染、腸缺血以及預(yù)示糖尿病進(jìn)展有著重要的臨床意義。

一、D－乳酸的產(chǎn)生與代謝

乳酸的分子質(zhì)量90Da，以兩種同分異構(gòu)體的形式存在于人體內(nèi):一種為L－乳酸，產(chǎn)生于體內(nèi)丙酮酸的無糖酵解，哺乳類動物細(xì)胞產(chǎn)生的乳酸幾乎全是L－乳酸。D－乳酸也存在于人體內(nèi)，大約為L－乳酸濃度的1% ～5%，主要由胃腸道細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生，其他潛在途徑包括從食物或醫(yī)源性攝取，丙酮醛通過乙二醛的途徑也可以產(chǎn)生。D－乳酸代謝需要D－乳酸脫氫酶，代謝產(chǎn)物為丙酮酸鹽。通常情況下，哺乳動物組織不能或僅能緩慢代謝D－乳酸。這是因為哺乳類動物體內(nèi)只有L－乳酸脫氫酶，缺乏D－乳酸的特異性代謝酶，且D－乳酸的腎臟清除率較低所致。目前已經(jīng)清楚，人體內(nèi)沒有D－乳酸脫氫酶，令D－乳酸代謝為丙酮酸鹽的酶可能是D－α－乳酸脫氫酶，在此酶作用下D－乳酸代謝為丙酮酸鹽，后者在丙酮酸脫氫酶的作用下變?yōu)橐阴］o酶A而進(jìn)入三羧酸循環(huán)。在人類，只有少量的D－乳酸以原型形式經(jīng)尿液排出。2－D－乳酸脫氫酶是一種線粒體內(nèi)的黃素蛋白，廣泛存在于哺乳動物體內(nèi)，在腎皮質(zhì)和肝臟中活性最高［1］。

二、D－乳酸性酸中毒

在正常成人，血清D－乳酸的濃度范圍為11～70nmol/L(0．99 ～6．3ng/ml)，而尿排泄為 0 ～0.1 μmol/h。D－乳酸的堆積可導(dǎo)致代謝性酸中毒——D－乳酸性酸中毒。D－乳酸性酸中毒通常是指血清D－乳酸≥3mmol/L;D－乳酸性酸中毒多見于反芻動物，而很少發(fā)生于人類;人類的D－乳酸血癥個案報道見于短腸綜合征患者及接受空腸回腸分流手術(shù)者，這是由于胃腸道解剖改變合并大量糖類在結(jié)腸被細(xì)菌(主要為厭氧菌群)代謝而產(chǎn)生大量的D－乳酸所致?；蚴前橛懈哧庪x子間隙的代謝性酸中毒的病人。它表現(xiàn)為沒有明確定位的神經(jīng)系統(tǒng)和腦病癥狀:如行動笨拙、無力、不能集中精力、言語不清、記憶障礙、共濟(jì)失調(diào)、眼球震顫、意識錯亂、嗜睡、幻覺、易激，甚至出現(xiàn)辱罵行為;嚴(yán)重者可危及生命。D－乳酸性酸中毒癥狀在腎功能正?；騼H輕度異常的患者可能表現(xiàn)得比較輕微或具有自限性;而對于慢性腎功能衰竭終末期的病人，則可能發(fā)展為癥狀反復(fù)發(fā)作，甚至嚴(yán)重的D－乳酸性腦病導(dǎo)致呼吸衰竭而死亡。然而其他類型的酸中毒，包括L－乳酸性酸中毒，卻沒有類似的潛在神經(jīng)毒性［2］。新近的研究提示，可能是D－乳酸致使星形膠質(zhì)細(xì)胞能量代謝異常而導(dǎo)致的記憶障礙［3］。

亦有報道示:攝入丙二醇用于制藥和食品加工的溶劑，也會導(dǎo)致D－乳酸血癥。丙二醇被脫氫后就生成D－乳酸，高劑量的丙二醇可以導(dǎo)致由于血漿D－乳酸濃度增高而產(chǎn)生嚴(yán)重的代謝性酸中毒［4］。

總結(jié)既往文獻(xiàn)，D－乳酸酸中毒發(fā)生發(fā)展需要具備以下條件:①碳水化合物吸收障礙，導(dǎo)致進(jìn)入結(jié)腸的營養(yǎng)物增加;②結(jié)腸內(nèi)能產(chǎn)生 D－乳酸的細(xì)菌菌落存在;③攝入大量的碳水化合物;④結(jié)腸動力減弱，使?fàn)I養(yǎng)物在結(jié)腸內(nèi)停留被細(xì)菌發(fā)酵的時間增加;⑤D－乳酸的代謝異常。而D－乳酸的代謝異常，可能是這一綜合征發(fā)生的先決條件［5］。

三、D－乳酸與微生物感染

多種菌群均可產(chǎn)生D－乳酸，包括克雷伯菌、大腸桿菌、乳酸桿菌屬和擬桿菌屬等。體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)、肺炎鏈球菌、腦膜炎奈瑟菌、金黃色葡萄球菌等都可產(chǎn)生D－乳酸。實(shí)驗研究顯示真菌也能產(chǎn)生D－乳酸［6］。早于1986年D－乳酸就被提出可作為感染標(biāo)志物，后續(xù)不斷有學(xué)者對其進(jìn)行相關(guān)研究。

早期，Smith等［7］檢查了206例患者共264個標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)D－乳酸對于各個體腔的細(xì)菌感染是個實(shí)用臨床檢測指標(biāo)，即使患者已經(jīng)開始抗感染治療;其總的敏感性為79．7%，特異性為99．5%。而增高的D－乳酸濃度可能提示存在細(xì)菌感染，盡管細(xì)菌培養(yǎng)是陰性。另一個通過對336個人體液標(biāo)本D－乳酸值的分析研究發(fā)現(xiàn):以0．05mmol/L作為陽性標(biāo)準(zhǔn)，診斷細(xì)菌感染性漿膜腔積液或腦脊液的敏感性為96%，特異性為88%，認(rèn)為D－乳酸的測定可作為區(qū)別感染性與非感染性疾病的快速有用的生化指標(biāo)［8］。在ICU的膿毒癥休克患者中:D－乳酸與pg-CO2及黏膜動脈的二氧化碳分壓差值顯著相關(guān)，也就是說在膿毒癥中，腸道產(chǎn)生的D－乳酸與胃黏膜的二氧化碳分壓相關(guān)，而L－乳酸值與二氧化碳分壓沒有關(guān)聯(lián)［9］。另外，若ICU膿毒癥休克患者的血漿D－乳酸快速下降，將可能預(yù)示28天的病死率將大大降低［10］。

新近的研究也發(fā)現(xiàn):靜脈血D－乳酸濃度與急性闌尾炎呈正相關(guān)關(guān)系;而且與外周血白細(xì)胞計數(shù)和C－反應(yīng)蛋白比較，有著較低的假陰性率;血D－乳酸的水平可能是診斷急性闌尾炎的有價值的標(biāo)志物［11］。近年國內(nèi)有研究提示測定肺部細(xì)菌D－乳酸產(chǎn)生情況對肺部細(xì)菌感染的診斷有臨床意義。寄生蟲感染也會使D－乳酸增高。惡性瘧原蟲在宿主紅細(xì)胞內(nèi)裂殖體階段比環(huán)狀體階段產(chǎn)生會產(chǎn)生更多的D－乳酸(占總產(chǎn)生的乳酸的6% ～7%)，這些D－乳酸是伴隨瘧原蟲從紅細(xì)胞吸取營養(yǎng)的糖酵解代謝產(chǎn)生的，瘧原蟲有一套空間構(gòu)造及活性區(qū)別于宿主細(xì)胞的乙二醛酶系統(tǒng)來代謝丙酮醛從而產(chǎn)生D－乳酸，保護(hù)自身免于受到的毒性作用。而不同的寄生蟲，解毒丙酮醛的相關(guān)酶的活性位點(diǎn)也不一樣，同時也不同于哺乳類動物，這些區(qū)別將有望成為抗寄生蟲感染藥物的新靶點(diǎn)［12，13］。目前臨床對于診斷感染的準(zhǔn)確、定位、簡便、快速的生物學(xué)指標(biāo)還相當(dāng)缺乏，D－乳酸有望擔(dān)當(dāng)此角色，這還有待更深入的研究。

四、D－乳酸與腸缺血

腸黏膜對缺血非常敏感，當(dāng)腸道組織由于各種原因引起急性缺血等損傷使腸黏膜屏障功能減弱，腸黏膜通透性增加。同時，腸壁血運(yùn)障礙、黏膜脫落、滲出物增加等因素，又為腸道內(nèi)細(xì)菌大量繁殖創(chuàng)造了條件，從而使D－乳酸含量更進(jìn)一步增加，故監(jiān)測血中D－乳酸水平可及時反映腸黏膜損害程度和通透性變化。而其他生化指標(biāo)如(LDH、血紅蛋白等)則需待組織受損、細(xì)胞破裂釋放入血才能引起其血液濃度的變化，所以，D－乳酸的變化出現(xiàn)的較早。腸道低灌注導(dǎo)致腸道持續(xù)性的黏膜通透性升高，最終引起血漿D－乳酸水平升高的機(jī)制可能是急性腸道損傷直接破壞了黏膜功能，引起黏膜通透性升高，因此循環(huán)系統(tǒng)中的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物迅速增加;另一種解釋是腸源性內(nèi)毒素/細(xì)菌和缺氧的共同作用，使次級炎性介質(zhì)，如各種細(xì)胞因子和各種氧類釋放而導(dǎo)致腸道黏膜通透性升高。因此血漿D－乳酸可以作為反應(yīng)腸道缺血再灌注損傷的有效標(biāo)志物，并且隨著休克的嚴(yán)重程度增加，腸黏膜損傷的加重，而D－乳酸在血中的濃度亦隨之升高［14］。所有引起腸道通透性升高的因素均會導(dǎo)致血漿D－乳酸的升高，如嚴(yán)重創(chuàng)傷、休克、急性腸缺血和腸梗阻等。

近期發(fā)現(xiàn)血清D－乳酸水平和腹內(nèi)壓水平呈正相關(guān)關(guān)系，且實(shí)驗組大白鼠的腸組織樣本還沒有顯著的腸缺血病理改變，這提示血清D－乳酸水平可能可以作為腸缺血發(fā)生前的一個早期指標(biāo)，預(yù)示腹內(nèi)壓增高影響灌注不足。Nicholas等對2008年1月30前發(fā)布在MEDLINE和EMBASE數(shù)據(jù)庫的關(guān)于診斷腸缺血的血清學(xué)標(biāo)志物準(zhǔn)確性的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)回顧和匯集評估后發(fā)現(xiàn)，血清D－乳酸的診斷比值比(DOR)為10．75(3．15 ～36．74)，曲線下面積(AUC)為0．86;而其他指標(biāo):谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶，腸脂肪酸結(jié)合蛋白和D－二聚體分別:DOR 為8．82、7.62、5．77，AUC 為0．87、0．78、0．53。因此，血清 D － 乳酸有望成為診斷腸缺血的一個有價值的血清學(xué)標(biāo)志物。

五、D－乳酸與糖尿病

糖尿病病人血中D－乳酸濃度明顯增高(28μmol/L)，大約是正常個體(13μmol/L)血中濃度的兩倍。增高的血D－乳酸濃度與酮癥酸中毒有關(guān)聯(lián)。而穩(wěn)定期的糖尿病患者尿中的D－乳酸含量亦幾乎是非糖尿病患者的兩倍。在糖尿病個體中，血漿與尿中的D－乳酸增高可能是由于糖代謝紊亂，酮代謝可能是丙酮醛和D－乳酸的重要來源;丙酮醛通路活躍也被認(rèn)為與能量代謝紊亂有關(guān)。糖尿病患者D－的乳酸的產(chǎn)生是由于高血糖導(dǎo)致的丙酮醛生成增加引起。故有學(xué)者認(rèn)為檢測尿中的D－乳酸濃度是一個更有價值更敏感的指標(biāo)，當(dāng)D－乳酸排泄的量趕不上產(chǎn)生的量時，就會在血液里堆積。在酮癥酸中毒病人中，升高的血糖和酮體的產(chǎn)生增加會導(dǎo)致丙酮醛的增多和堆積;而增多的丙酮醛會加強(qiáng)通過乙二醛途徑產(chǎn)生D－乳酸，且增加的D－乳酸又進(jìn)一步增加陰離子間隙及加重酸中毒。這其中有許多酶和非酶的因素(包括血糖濃度，酮體，丙酮醛)參與。建立一個酮癥酸中毒患者血漿D－乳酸濃度與血糖、酮體、丙酮醛、β－羥基丁酸的濃度相關(guān)關(guān)系的模型，則可以通過D－乳酸這個非常有價值的標(biāo)記檢測血糖控制的水平和預(yù)測病人預(yù)后［15］。

在Mei－HsiangLin等對8周大的SD大鼠進(jìn)行STZ誘導(dǎo)的研究中也同樣發(fā)現(xiàn)，在糖尿病組大鼠血清、肝臟、腎臟的D－乳酸含量均增高。同時，在腎臟D－乳酸的累積是隨時間的增加而增多的;另外在STZ誘導(dǎo)了12周后，糖尿病組大鼠出現(xiàn)了進(jìn)展性的糖尿病腎病的組織學(xué)改變。為此，除了是D－乳酸性酸中毒的一個重要檢測指標(biāo)，D－乳酸可能還是一個其他疾病潛在的指標(biāo)，比如糖尿病。

六、D－乳酸的檢測

目前，D－乳酸的檢測主要是酶法分光光度法，此法的要點(diǎn)就是D－乳酸在酶的催化下，脫氫生成H2O2和丙酮酸，前者再與各種試劑反應(yīng)生成不同的有色產(chǎn)物，在不同的吸光度時測定吸光度(340～660 nm)，從而計算出 D－乳酸的含量。羅氏公司最近開發(fā)出一套專供日立全自動分析儀使用，可以檢測血漿、腦脊液或全血中乳酸含量的試劑，選用不同的脫氫酶(D－或L－－乳酸脫氫酶)，可以檢測不同的乳酸，有較高的靈敏度，且所需標(biāo)本量少。國內(nèi)的華美生物有限公司、德國IBL公司等亦推出人D－乳酸酶聯(lián)免疫分析試劑盒作為科學(xué)研究檢測，通過應(yīng)用雙抗體兩步夾心酶聯(lián)免疫吸附法測定標(biāo)本中人D－乳酸水平。本試劑盒采用雙抗體兩步夾心酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)。將標(biāo)準(zhǔn)品、待測樣本加入到預(yù)先包被人D－乳酸單克隆抗體透明酶標(biāo)包被板中，溫育足夠時間后，洗滌除去未結(jié)合的成分，再加入酶標(biāo)工作液，溫育足夠時間后，洗滌除去未結(jié)合的成分。依次加入底物A、B，底物(TMB)在辣根過氧化物酶(HRP)催化下轉(zhuǎn)化為藍(lán)色產(chǎn)物，在酸的作用下變成黃色，顏色的深淺與樣品中人D－乳酸濃度呈正相關(guān)，450nm波長下測定OD值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的OD值，計算樣本中人D－乳酸含量。

七、小 結(jié)

對于不同的生物，D－乳酸的產(chǎn)生、代謝的方式及途徑有著極大區(qū)別;盡管D－的乳酸被認(rèn)為是“非生理”的同分異構(gòu)體乳酸存在于人體，但它在血中水平增高對感染的診斷、腸缺血早期診斷以及糖尿病進(jìn)展的預(yù)示等方面都有著極大價值的意義。它檢測簡便快捷，在臨床診斷、生物制藥等方面都有著極為廣闊的應(yīng)用前景。后續(xù)的研究將使其作用意義得到更深入的揭示。

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