pulmoПульмонологияPULMONOLOGIYA0869-01892541-9617Scientific and Practical Journal “PULMONOLOGIYA” LLC10.18093/0869-0189-2014-0-6-108-114pulmo-500Research ArticleОБЗОРЫREVIEWЛактат и легкие: от теории к практикеBlood lactate and the lungs: from theory to practiceАнаевЭ. Х.AnaevE. Kh.

д. м. н., зав. лабораторией неинвазивных методов диагностики клинического отдела ФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России; тел.: (495) 465-53-84

MD, Head of Laboratory of non-invasive diagnostic methods, Clinical Department, Federal State Budget Institution "Pulmonology Research Institute", Federal Medical and Biological Agency of Russia, tel.: (495) 465-53-84

el_anaev@hotmail.comФГБУ "НИИ пульмонологии" ФМБА России: 105077, Москва, ул. 11-я Парковая, 32, корп. 4РоссияFederal Institution "Pulmonology Research Institute", Federal Medical and Biological Agency of Russia: 32, build. 4, 11th Parkovaya ul., Moscow, 105077, RussiaRussian Federation20142812201406108114Copyright © Анаев Э.Х., 20142014Анаев Э.Х.Anaev E.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/500

Лактат (молочная кислота) как конечный продукт гликолиза является индикатором анаэробного метаболизма клеток. При снижении доставки кислорода к клеткам увеличивается продукция лактата и повышается его содержание в крови. Содержание лактата в крови определяется при мониторировании уровня тканевой гипоксии с целью оценки эффективности транспорта кислорода при критических состояниях (тяжелой пневмонии, остром респираторном дистресс-синдроме, сепсисе, шоке различной этиологии и пр.). 

Динамика уровня лактата в крови также указывает на интенсивность тренировочной нагрузки и степень восстановления после нее: при достаточном уровне повышается предел работоспособности и выносливость, при этом появляется возможность не только персонального планирования и контроля тренировочного процесса, но и защиты организма от физического перенапряжения и снижения уровня травматизма в спорте. Конденсат выдыхаемого воздуха (КВВ) представляет собой смесь сложного качественного и количественного состава, на который влияют как болезни легких, так и факторы окружающей среды. Содержание ключевых метаболитов, в т. ч. лактата в КВВ намного ниже, чем в крови. Этим обусловлена необходимость разработки методов, в частности биосенсоров с высокой стабильностью, чувствительностью и селективностью. В настоящее время биосенсоры занимают одну из лидирующих позиций, т. к. специфичность иммобилизованного в биосенсоре фермента лактатоксидазы к своему субстрату позволяет проводить измерения непосредственно в биологическом образце без предварительной пробоподготовки, несмотря на сложность его состава. Биосенсоры на основе электрокатализатора – берлинской лазури, разработанные специалистами МГУ им. М.В.Ломоносова, обладают максимальной селективностью в отношении лактата и других определяемых маркеров, что делает их уникальными по сравнению с аналогами на основе платиновых электродов, широко используемых за рубежом. По результатам недавно проведенных исследований показано, что концентрация лактата в крови коррелирует с концентрацией лактата в КВВ. Таким образом, наметилась тенденция перехода от инвазивного метода (анализа крови) к неинвазивно собираемому КВВ. 

Lactate (lactic acid) is an end product of glycolysis and cell anaerobic metabolism indicator. Reducing oxygen delivery to the cells leads to increased lactate production and blood concentration. Blood lactate concentration is usually measured to monitor tissue hypoxia and to assess oxygen transport efficacy in critically ill patients (with severe pneumonia, acute respiratory distress-syndrome, shock, etc.) Change in the blood lactate level could also indicate training intensity and post-exertional recovery and allows increase in peak work rate and endurance, individual training schedule, prevention physical overload and sport injuries. Exhaled breath condensate (EBC) is a complex mixture under influence both of respiratory pathology and environmental factors. Key metabolites concentration in EBC including lactate is much lower than that in the blood. This provides a need in novel diagnostic methods including biosensors with high stability, sensitivity and selectivity. Recently, biosensors are the leading methods in this field so as substrate specificity of lactate dehydrogenase underlying biosensor technique allows direct measurement in a biological sample without previous handling. Biosensors based on ferric ferrocyanide as an electrocatalizator have been developed in the M.V.Lomonosov Moscow State University; they have maximal selectivity for lactate and other markers exceeding that of platina-based biosensors used worldwide.

лактаттканевая гипоксиякислотно-щелочное равновесиеконденсат выдыхаемого воздухадиагностикабиосенсорыострый респираторный дистресс-синдромсепсисlactatetissue hypoxiaacid-base balanceexhaled breath condensatediagnosticsbiosensorsacute respiratory distress-syndromesepsisReferencesHuckabee W.E. Abnormal resting blood lactate. I. The significance of hyperlactatemia in hospitalized patients. Am. J. Med. 1961; 30: 840–848.Huckabee W.E. Abnormal resting blood lactate. I. The significance of hyperlactatemia in hospitalized patients. Am. J. Med. 1961; 30: 840–848.Cohen R.D. Disorders of lactic acid metabolism. Clin. Endocrinol. Metab. 1976; 5(3): 613–625.Cohen R.D. Disorders of lactic acid metabolism. Clin. Endocrinol. Metab. 1976; 5(3): 613–625.Торшин В.А. Уровень лактата крови как показатель STAT-анализа. Лаборатория. 2001; 4: 17–19. / Torshin V.A. Blood lactate level as a parameter of STAT analysis. Laboratoriya. 2001; 4: 17–19 (in Russian).Торшин В.А. Уровень лактата крови как показатель STAT-анализа. Лаборатория. 2001; 4: 17–19. / Torshin V.A. Blood lactate level as a parameter of STAT analysis. Laboratoriya. 2001; 4: 17–19 (in Russian).Meakins J., Long C.N.H. Oxygen consumption, oxygen debt and lactic acid in circulatory failure. J. Clin. Invest. 1927; 4: 273.Meakins J., Long C.N.H. Oxygen consumption, oxygen debt and lactic acid in circulatory failure. J. Clin. Invest. 1927; 4: 273.Kruse J.A., Carlson R.W. Lactate metabolism. Crit. Care Clin. 1987; 3: 725–746.Kruse J.A., Carlson R.W. Lactate metabolism. Crit. Care Clin. 1987; 3: 725–746.Mizock B.A. Lactic acidosis. Disease-A-Month. 1989; 35: 237–300.Mizock B.A. Lactic acidosis. Disease-A-Month. 1989; 35: 237–300.Тинтиналли Дж.Э., Кроум Р.Л., Руиз Э., ред. Неотложная медицинская помощь: Пер. с англ. М.: Медицина; 2001. / Tintinalli J.E., Krome R.L., Ruiz E., eds. Emergency Medicine. Translated from English. Moscow: Meditsina; 2001 (in Russian).Тинтиналли Дж.Э., Кроум Р.Л., Руиз Э., ред. Неотложная медицинская помощь: Пер. с англ. М.: Медицина; 2001. / Tintinalli J.E., Krome R.L., Ruiz E., eds. Emergency Medicine. Translated from English. Moscow: Meditsina; 2001 (in Russian).Shibutani K., Komatsu T., Kubal K. et al. Critical level of oxygen delivery in anesthetized man. Crit. Care Med. 1983; 11 (8): 640–643.Shibutani K., Komatsu T., Kubal K. et al. Critical level of oxygen delivery in anesthetized man. Crit. Care Med. 1983; 11 (8): 640–643.Komatsu T., Shibutani K., Okamoto K. et al. Critical level of oxygen delivery after cardiopulmonary bypass. Crit. Care Med. 1987; 15 (3): 194–197.Komatsu T., Shibutani K., Okamoto K. et al. Critical level of oxygen delivery after cardiopulmonary bypass. Crit. Care Med. 1987; 15 (3): 194–197.Vincent J.L., Roman A., De Backer D., Kahn R.J. Oxygen uptake / supply dependency. Effects of short-term dobutamine infusion. Am. Rev. Respir. Dis. 1990; 142 (1): 2–7.Vincent J.L., Roman A., De Backer D., Kahn R.J. Oxygen uptake / supply dependency. Effects of short-term dobutamine infusion. Am. Rev. Respir. Dis. 1990; 142 (1): 2–7.Walsh T.S., McLellan S., Mackenzie S.J. et al. Hyperlactacidemia and pulmonary lactate production in patients with fulminant hepatic failure. Chest. 1999, 116: 471–476.Walsh T.S., McLellan S., Mackenzie S.J. et al. Hyperlactacidemia and pulmonary lactate production in patients with fulminant hepatic failure. Chest. 1999, 116: 471–476.EIdridge F. Blood lactate and pyruvate in pulmonary insufficiency. N. Engl. J. Med. 1966; 274: 878–882.EIdridge F. Blood lactate and pyruvate in pulmonary insufficiency. N. Engl. J. Med. 1966; 274: 878–882.Bersin R., Arieff A. Primary lactic alkalosis. Am. J. Med. 1988; g5: 867–871.Bersin R., Arieff A. Primary lactic alkalosis. Am. J. Med. 1988; g5: 867–871.Янсен Петер. ЧСС, лактат и тренировки на выносливость: Пер. с англ. Мурманск: Тулома; 2006. / Yansen Peter. Heart rate, lactate and endurance training. Translated from English. Murmansk: Tuloma; 2006 (in Russian).Янсен Петер. ЧСС, лактат и тренировки на выносливость: Пер. с англ. Мурманск: Тулома; 2006. / Yansen Peter. Heart rate, lactate and endurance training. Translated from English. Murmansk: Tuloma; 2006 (in Russian).Routsi C., Bardouniotou H., Ioannidou V.D. et al. Pulmonary lactate release in patients with acute lung injury is not attributable to lung hypoxia. Crit. Care Med. 1999, 27: 2469–2473.Routsi C., Bardouniotou H., Ioannidou V.D. et al. Pulmonary lactate release in patients with acute lung injury is not attributable to lung hypoxia. Crit. Care Med. 1999, 27: 2469–2473.Roumen R., Redl H., Schlag G. et al. Scoring systems and blood lactate concentration in relation to the development of adult respiratory distress syndrome and multiple organ failure in severely traumatized patients. J. Trauma. 1993; 35: 349–355.Roumen R., Redl H., Schlag G. et al. Scoring systems and blood lactate concentration in relation to the development of adult respiratory distress syndrome and multiple organ failure in severely traumatized patients. J. Trauma. 1993; 35: 349–355.Douzinas E.E., Tsidemiadou P.D., Pitaridis M.T. et al. The regional production of cytokines and lactate in sepsis-related multiple organ failure. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 155: 53–59.Douzinas E.E., Tsidemiadou P.D., Pitaridis M.T. et al. The regional production of cytokines and lactate in sepsis-related multiple organ failure. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 155: 53–59.De Backer D., Creteur J., Zhang H. et al. Lactate production by the lungs in acute lung injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 156: 1099–1104.De Backer D., Creteur J., Zhang H. et al. Lactate production by the lungs in acute lung injury. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1997; 156: 1099–1104.Brown S.D., Clark C., Guttierez G. Pulmonary lactate release in patients with sepsis and ARDS. J. Crit. Care. 1996; 11: 2–8.Brown S.D., Clark C., Guttierez G. Pulmonary lactate release in patients with sepsis and ARDS. J. Crit. Care. 1996; 11: 2–8.Kellum J.A., Kramer D.J., Lee K. et al. Release of lactate by the lung in acute lung injury. Chest. 1997; 111: 1301–1305.Kellum J.A., Kramer D.J., Lee K. et al. Release of lactate by the lung in acute lung injury. Chest. 1997; 111: 1301–1305.Rochester D.F., Wichern A., Fritts W. et al. Arteriovenous differences of lactate and pyruvate across healthy and diseased human lungs. Am. Rev. Respir. Dis. 1973; 107: 442–448.Rochester D.F., Wichern A., Fritts W. et al. Arteriovenous differences of lactate and pyruvate across healthy and diseased human lungs. Am. Rev. Respir. Dis. 1973; 107: 442–448.Da Silva S., Hennebert N., Denis R., Wayenberg J.L. Clinical value of a single postnatal lactate measurement after intrapartum asphyxia. Acta Paediatr. 2000; 89 (3): 320–323.Da Silva S., Hennebert N., Denis R., Wayenberg J.L. Clinical value of a single postnatal lactate measurement after intrapartum asphyxia. Acta Paediatr. 2000; 89 (3): 320–323.Тимербаев В.Х., Владимирова Е.С., Хватов В.Б., Сахарова Е.А. Прогностическое значение интраоперационной динамики лактата крови при травмах груди и живота, осложнившихся геморрагическим шоком. В кн.: Материалы III Научно-практической конференции "Безопасность больного в анестезиологии-реаниматологии". М.; 2005. / Timerbaev V.Kh., Vladimirova E.S., Khvatov V.B., Sakharova E.A. Predictive value of intraoperative change in blood lactate level in patients with thoracic and abdominal trauma complicated with hemorrhagic shock. In: Proceedings of the III Scientific and Practical Conference "A patient's safety in anesthesiology and intensive care". Moscow; 2005 (in Russian).Тимербаев В.Х., Владимирова Е.С., Хватов В.Б., Сахарова Е.А. Прогностическое значение интраоперационной динамики лактата крови при травмах груди и живота, осложнившихся геморрагическим шоком. В кн.: Материалы III Научно-практической конференции "Безопасность больного в анестезиологии-реаниматологии". М.; 2005. / Timerbaev V.Kh., Vladimirova E.S., Khvatov V.B., Sakharova E.A. Predictive value of intraoperative change in blood lactate level in patients with thoracic and abdominal trauma complicated with hemorrhagic shock. In: Proceedings of the III Scientific and Practical Conference "A patient's safety in anesthesiology and intensive care". Moscow; 2005 (in Russian).Kellum J.A. Lactate and pHi: our continued search for markers of tissue distress. Crit. Care Med. 1998; 26 (11): 1783–1784.Kellum J.A. Lactate and pHi: our continued search for markers of tissue distress. Crit. Care Med. 1998; 26 (11): 1783–1784.Hameed S.M., Cohn S.M. Gastric tonometry: the role of mucosal pH measurement in the management of trauma. Chest. 2003; 123 (5, Suppl.): 475S–481S.Hameed S.M., Cohn S.M. Gastric tonometry: the role of mucosal pH measurement in the management of trauma. Chest. 2003; 123 (5, Suppl.): 475S–481S.Gamero M., Pariente F., Lorenzo E., Alonso C. Nano-structured rough gold electrodes for the development of lactate oxidase-based biosensors. Biosens Bioelectron. 2010; 25 (9): 2038–2044.Gamero M., Pariente F., Lorenzo E., Alonso C. Nano-structured rough gold electrodes for the development of lactate oxidase-based biosensors. Biosens Bioelectron. 2010; 25 (9): 2038–2044.Karyakin A.A., Karyakina E.E., Gorton L. Prussian-Bluebased amperometric biosensors in flow-injection analysis. Talanta. 1996; 43 (9): 1597–1606.Karyakin A.A., Karyakina E.E., Gorton L. Prussian-Bluebased amperometric biosensors in flow-injection analysis. Talanta. 1996; 43 (9): 1597–1606.Marek E.M., Volke J., Hawener I. et al. Measurements of lactate in exhaled breath condensate at rest and after maximal exercise in young and healthy subjects. J. Breath Res. 2010; 4: 1–8.Marek E.M., Volke J., Hawener I. et al. Measurements of lactate in exhaled breath condensate at rest and after maximal exercise in young and healthy subjects. J. Breath Res. 2010; 4: 1–8.Decker M., Becher G., Takam G. Nichtinvasive Bestimmung von Laktat im Atemkondensat. Pneumologie. 2007; 61: V161.Decker M., Becher G., Takam G. Nichtinvasive Bestimmung von Laktat im Atemkondensat. Pneumologie. 2007; 61: V161.Marek Е., Pohl W., Friz Y. et al. Laktatfreisetzung im Atemkondensat gesunder Probanden beim Gehen mit definierten Geschwindigkeiten. Pneumologie. 2010; 64: V410.Marek Е., Pohl W., Friz Y. et al. Laktatfreisetzung im Atemkondensat gesunder Probanden beim Gehen mit definierten Geschwindigkeiten. Pneumologie. 2010; 64: V410.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.