חומצת חלב - Lactic acid

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
חומצת חלב
Lactic acid
מעבדה	כימיה בדם ובנוזל עמוד שדרה
תחום	מדידת חומצה לקטית כסיבה לחמצת מטבולית
יחידות מדידה	מיליגרם לדציליטר, או mEq/L
טווח ערכים תקין	בדם ורידי-4.5 - 19.8 מיליגרם לדציליטר ((0.5-2.2 mEq/L); בדם עורקי-3.6-10.9 מיליגרם לדציליטר (0.4-1.1 mEq/L). בנוזל עמוד השדרה (CSF), בדרך כלל נמדדת רמה הדומה לזו שבדם, כאשר במבוגרים תחום הנורמה הוא 10-22 מיליגרם לדציליטר, וביילודים רמת לקטט בדם גבוהה יחסית (עד 60 מיליגרם לדציליטר). בתינוקות בגיל 3-10 ימים רמת לקטאט ב-CSF נמוכה מ-40 מיליגרם לדציליטר
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

מטרת הבדיקה

בדיקה זו נדרשת לברור מצבים של חמצת מטבולית, כאשר הדם נוטה לחומציות מסיבות לא ברורות, דהינו כאשר לא מזוהים מצבי אי-ספיקה כלייתית ו-azotemia, או מצבי אלח דם (sepsis), או לעתים במצבי היפרגליקמיה. מדידת חומצת חלב תידרש כאשר יש חשד לחמצת כאשר המרווח האניוני (anion gap) הוא גבוה (מעל 20mEq/L) בהעדר סיבות נוספות כמו נטילת סליצילאטים, הרעלת מתנול, אלכוהוליזם, או קטואצידוזיס בסוכרתיים בפרט אם ה-pH יורד מתחת ל-7.25 ורמת pCO2 אינה מוגברת. מדידת חומצת חלב תידרש במכלול מצבים העלולים לגרום לחסך-חמצן ברקמות (היפוקסיה), מצבים של התייבשות, כשל נשימתי, או כשל קרדיאלי, העלולים לגרום להיפוקסיה רקמתית, יביאו למדידת רמת חומצת חלב.

מצבי הלם מדימום או איבוד נוזלים, או תגובה אלרגית רב-מערכתית קשה, חבלה, דלקת, מיופתיות מסוימות, טראומה בתר-ניתוחית, סרטן מפושט ובמיוחד בלויקמיה חריפה, כשל בכבד, בירור השפעת אספירין או תרופות שונות, והפרעה מולדת של חילוף חומרים, מחלת אגירה של גליקוגן (type 1), ומצבים של חסר ניכר בתיאמין מצדיקים מדידת חומצת חלב. מצבים בהם המטופל נושם בקצב מוחש, עם ריח מתקתק באוויר הננשף, מצבים של זיעה מוגברת, מצבים של עור קר ולח, כאבי בטן, בחילה והקאות עד כדי שקיעה בתרדמת, גם אלה עשויים לחייב מדידת חומצת חלב.

בסיס פיזיולוגי

חומצה לקטית, או חומצת חלב או חומצה הידרוקסיקרבוקסילית בעלת מבנה של 2hydroxypropanoic, ונוסחה של CH3CH(OH)COOH. בתנאים פיזיולוגיים החומצה מאבדת אטום מימן בקבוצת הקרבוקסיל ומתקבל יון לקטט (lactate) בעל מטען שלילי: ۦCH3CH(OH)COO. החומצה התגלתה לראשונה על ידי Scheele השוודי בחלב ב-1780, והיה זה Berzelius שגילה לראשונה ב-1808 שהיא נוצרת בשרירים בשעת מאמץ. למרות זאת קיים ביניהם קשר: לואי פסטר גילה ב-1856 שחיידקים המצויים בחלב כגון Lactobacillus הופכים את סוכר החלב לקטוז, לחומצה לקטית בתהליך התסיסה.

חומצת חלב היא מולקולה כיראלית, שיש לה שני איזומרים אופטיים: הצורה הביולוגית הטבעית המשמעותית בגוף האדם היא צורת (+)L או (S), ודמות הראי שלו היא חומצת חלב (-)D או (R), שחיידקים יודעים לייצר. בבעלי חיים L-לקטט נוצר באופן מתמיד מפירובט על ידי פעולת האנזים LDH (לקטט דהידרוגנאזה), בתהליך של מטבוליזם נורמאלי, ועוד יותר מכך בעת מאמץ גופני. ריכוז לקטט בדם אינו עולה אלא כאשר קצב יצירת לקטט עולה על זה של פירוק והרחקת הלקטט, מה שמוכתב על ידי מספר גורמים כגון חלבוני טרנספורט של חומצות מונוקרבוקסיליות (כגון לקטט), ריכוז האנזים LDH וכושר החימצון של הרקמות. ריכוז לקטט בדם במצב מנוחה הוא בדרך כלל 1-2mEq/L , אך בשעת מאמץ גדול במיוחד הוא יכול להגיע ליותר מ- 20mEq/L או מעל 200 מיליגרם לדציליטר (!!). רמת לקטט בדם מגיעה לשיאה בערך 5 דקות כתום פעילות גופנית מאומצת, אך החזרה של לקטט לערכי הנורמה עשוייה להימשך עד שעה, אם כי בספורטאים ואלה המתאמנים באופן סדיר בפעילות אירובית ואנאירובית, קצב חזרת הלקטט לערכיו הבסיסיים מהיר יותר, והדבר מותנה באספקה מהירה של חמצן לשריר התשוש.

בספורטאים מקצועיים או באלה המקדישים באופן סדיר לפעילות גופנית מאומצת, נבנית סבילות גבוהה יותר להצטברות לקטט בשרירים, כאשר במאמץ גופני באותה דרגת עצימוּת, רמת הלקטט בדמם של הספורטאים תהיה נמוכה יותר מאשר בדמם של אלה שאינם ספורטאים. הסף האנארובי שיש מכנים "סף הלקטט", מבוסס על הנקודה בה רמת הלקטט בדם מתחילה לעלות באופן חד, וכיום פיזיולוגים של המאמץ משתמשים במדד זה בהערכת הכושר הגופני של הנבדק, ובתכנון עצימות תוכנית האימונים המותאמת לכל פרט ופרט.

חומצה לקטית מתפתחת בדרך כלל בשילוב עם פעילות גופנית, אם כי יכולה להגיע לדם גם מצריכת מזון. חומצה לקטית נמצאת בעיקר קיימת במוצרי חלב "חמוץ" מסוימים, כמו יוגורט, לבן, כפיר, וגבינות קוטג'. למעשה, קזאין המהווה את מקור החלבון העיקרי של הגבינה, כמו גם כמה מאכלים מעובדים כמו כמה לחמים בירות., נעזר לצורך הקרישה על ידי חומצת חלב, ואחת השיטות המקובלות להחמצת גבינה נעשית בעזרת חיידקים המפרישים חומצה לקטית לחלב. שיטה זאת מקובלת בגבינות טפטוף, כגון לַבּנֶה. משתמשים בחומצת חלב בתהליך הבישול של בירות, להורדת ה-pH.

חומצת החלב נוצרת באופן "פיזיולוגי" בשרירים ליצירת אנרגיה בעת ביצוע פעילות גופנית מאומצת וממושכת, אך היא מיוצרת גם בתאי דם אדומים. במצב זה כמות החמצן שמגיעה לתאי השריר אינה מספקת לחמצון מלא של גלוקוז, ובתהליך החמצון החלקי נוצרת חומצת החלב. הדעה המושכלת הייתה שחומצת החלב שמצטברת בשריר גורמת לכאב אופייני בשריר, שנמשך עד אשר הפעילות הגופנית מתמתנת, אז מגיע לשריר דם טרי נושא חמצן, וחומצת החלב מתחמצנת ומנוקזת מהשריר. אך בניגוד להערכה המקובלת זה שנים, הריכוז הגדֵל של חומצת חלב בתאי השריר, אינו גורם לחמצת (acidosis) באופן ישיר, ולא הוא שאחראי לכאבי השרירים בעקבות מאמץ גופני בעצימות גבוהה. זאת כיון שלקטט עצמו אינו מסוגל לשחרר פרוטונים (+H)וכן כיון שהצורה החומצית של חומצת חלב, לקטט, "אינה מיוצרת בשריר". ניתוח של מסלול הגליקוגן, מצביע על כך שאין מספיק יוני מימן בתוצרי הביניים של תהליך הגליקוליזה, כדי שיוכלו לייצר חומצת חלב או כל חומצה אחרת. אמנם חומצת חלב משחקת תפקיד בעייפות השריר, אך נשלל כנראה תפקידה בגרימת כאבי השריר. כעת מעריכים יותר את התפקיד "החיובי" של חומצת חלב במטבוליזם. חומצת חלב מתוארת כיום כחומר מפתח המשמש ליצירת אנרגיה, להרחקת פחמימות דיאטתיות, ליצירת גלוקוז בדם וגליקוגן בכבד, ולסייע בהישרדות בתרחישי עקה.

כאשר אנרגיה נדרשת לצורת פעילות שרירים, היא מסופקת על ידי פירוק ATP, אך לגוף יש מאגרים מוגבלים של מולקולה זו (בערך 85 גרם לאדם במשקל 70 ק"ג), ולכן חיונית האספקה השוטפת של ATP. תהליך הגליקוליזה האנארובי בו מולקולת גלוקוז מתפרקת, מביא בסיומו ליצירת 2 מולקולות של חומצה פירובית ויוני מימן (הידרוניום או +H). חומצה פירובית עוברת תחליך חמצון במיטוכונדריון ליצירת אצטיל קואנזים A ואז מתחיל מעגל Krebs, המייצג מערכת ריאקציות במיטוכונדריון המייצרות ATP. במהלך מסלול זה, נוצרת מולקולת GTP התורמת שייר פוספאט ל-ADP ליצירת ATP, וכן שלוש מולקולות של NAD ומולקולה אחת של FAD העוברות חיזור, ובכך הן תורמות את האלקטרונים שלהן למערכת ה-electron transfer במיטוכונדריון ליצירת כמות גדולה של ATP.

הצטברות גדולה מדי של +H תגרום לחומציות השריר, באופן המאלץ מולקולות +NAD לקלוט את עודף ה-+H, ולהפוך למולקולות NADH המתחברות לחמצן במיטוכונדריון ליצירת מים. אך בחסר של חמצן, לא יכולות מולקולות NADH לשחרר את המימן והן מצטברות בתאים. כדי למנוע את העלייה בחומציות התא, חומצה פירובית קולטת H+ ליצירת חומצה לקטית, העוברת בהמשך דיסוסיאציה ללקטט ול +H. חלק מהלקטט עובר דיפוזיה לדם, תוך שהוא "נוטל" איתו חלק ממולקולות +H ובכך מוריד את עודף חומציות התא. ה-pH הנורמאלי של תא שריר הוא 7.1, אך עלול לרדת לסביבות pH 6.5, עם עלית חומציות התא, מה שמפריע לכיווץ השריר, ומגרה את קצות תאי העצב הקשור לשריר זה להגיב בתחושת הכאב או הבערה האופיינית במאמץ יוצא דופן של השריר. מצב זה מוגר לעתים כ"סף הלקטט" או כ"סף האנארובי". סף זה מתרחש כאשר רמת לקטט בדם היא בין2-4mEq/L, כאשר באלה שאינם ספורטאים נקודה זו תתרחש בערך ב-50-60% מצריכת החמצן המירבית -VO2 max, בעוד שבקרב ספורטאים היא תופיע ב-80%-70 מה-VO2 max. בנקודה זו קצב יצירת לקטט בתא השריר גדול מקצב יציאתו מהתא, ותחושת "כאב השריר" גדולה במיוחד בשעת פעילויות ספורטיביות אנארוביות מובהקות כריצת 400 מטר, שחיית 100 מטר ודומיהן.

על פי הערכות כ-65% מחומצת החלב מוסבת לדו-תחמוצת הפחמן ולמים, 20% הופכים לגליקוגן, 10% הופכים לחלבון ו-5% הופכים לגלוקוז. מעריכים שבערך 50% מהלקטט הנוצר בתהליך של גליקוליזה אנארובית בשעת מאמץ גופני ניכר מנוצל על ידי השרירים ליצירה של גליקוגן, המשמש כ"דלק מטבולי" להמשך הפעילות הגופנית הנמרצת. בשעת פעילות גופנית מאומצת, "שרשרת הנשימה" המיטוכונדריאלית אינה מסוגלת להתמודד עם כמות יוני המימן שיוצרים את המולקולה NADH. חיוני לשמור על רמה נאותה של +NAD הנדרש לחמצן את תוצר הביניים של הגליקוליזה, 3phosphoglyceraldehyde, כדי לסייע לייצור האנרגיה האנארובית. דרך אחת "לשחרר" מולקולות +NAD זמינות, היא כאשר יוני מימן מתחברים עם מולקולת פירובאט ליצירת לקטט. אם הפעולה האחרונה אינה מתרחשת, שרשרת ריאקציות הגליקוליזה נעצרת. יחד עם זאת, יש לקטט הנוצר באופן רציף בשעת מנוחה, או במהלך פעילות גופנית מתונה, זאת כתוצאה ממטבוליזם בכדוריות דם אדומות, בהן כידוע אין מיטוכונדריה או מגבלות הנובעות מפעילות אנזימטית המתרחשת בסיבי שריר בהם פעילות הגליקוליזה גבוהה.

נראה אם כן שיצירת חומצת חלב בתאי שריר נועדה לשמור בתאים אלה על רמה נאותה של +NAD. יצירת ATP בתהליך הגליקוליזה המתרחש בתנאים של העדר חמצן, מותנית ברמה מספקת של +NAD, ולשם כך +NADH צריך להתחמצן על ידי חיזור של חומצה פירובית לחומצה לקטית, על ידי האנזים LDH. חומצת חלב המצטברת במצבים של מיעוט חמצן ברקמות (anoxia) משתחררת לדם ועוברת מטבוליזם בלב העשיר באנזים LDH, ובכבד. המהלך המטבולי המתרחש בכבד ידוע כ"מעגל Cori", ובו הלקטט שנוצר בגליקוליזה אנארובית בשרירים, והמגיע דרך הדם לכבד, מוסב לגלוקוז בתהליך גלוקונאוגנזה. מצב של חמצת לקטית הוא בדרך כלל תרחיש פיזיולוגי חולף, בו ריכוז חומצת החלב בדם חוזר לתקנו. אך יש מצבים מסכני חיים של חמצת לקטית, בהם רקמות שונות אינן מקבלות אספקת חמצן נאותה (היפוקסיה) עקב כשל נשימתי, מצבי הלם או משבר בהובלת דם. לעתים מצבי התייבשות, או איבוד נוזלים מפחיתים אספקת חמצן לשריר, ולעתים חמצת לקטית מלווה במצבי חמצת סוכרתית עם יצירת עודף גופי קטו (אצטון, חומצה אצטו-אצטית). במצבי ממאירות כלויקמיה חריפה או באלח דם, כאשר יש צריכת חמצן ניכרת ברקמות, עלולה להיווצר חמצת לקטית, שתתפוגג עם חידוש אספקת החמצן לרקמות.

חומצה לקטית בנוזל השדרה: באופן תקין הרמה נמוכה מ-25 מיליגרם לדציליטר. רמה מוגברת של חומצת חלב ב-CSF כרוכה בריכוזים פחותים של גלוקוזה בנוזל השדרה כתוצאה מצריכה אנארובית מוגברת של הסוכר. ברמה שמעל 35 מיליגרם לדציליטר קיים חשש לדלקת קרום המוח ממקור חיידקי (bacterial meningitis) או פטרייתי או של מיקובקטריה, ובמצבים חריפים של מפגע זה נרשמו בנוזל השדרה ערכי חומצת חלב מעל 150 מיליגרם לדציליטר. בדלקת קרום המוח ממקור נגיפי אין עליה דומה בחומצת חלב, אם כי הפסיקה המחייבת במקרים אלה היא בדיקת תרבית לגילוי חיידקים. מצבים נוספים הכרוכים ברמה מוגברת של חומצת חלב בנוזל השדרה כוללים הפרעה בזרימת דם או באספקת חמצן למוח, לחץ תוך-גולגלתי מוגבר, חבלה גולגלתית, שטף-דם במוח, מורסה מוחית, טרשת נפוצה, בגידול מוחי ראשוני או בגרורה מוחית של גידול ממקור אחר. גם במצבי פרכוסים, או רמת CO2 ירודה בדם (hypocapnia) תימדד רמה מוגברת של חומצת חלב ב-CSF.

פענוח תוצאות הבדיקה

ישנן מספר קטגוריות של חמצת לקטית כדלהלן:

1. type 1 - בו רמת חומצת חלב מוגברת, ללא חמצת משמעותית, ויחס תקין בין רמות לקטט ופירובט, יתרחש במאמץ שרירים מוגבר, ב-hyperventilation, בהפרשת גלקאגון מוגברת, במחלת אגירת גליקוגן, באנמיה חמורה, בעירוי אינסולין, ובתסמונת Reye.
2. type IIA - הקשור למצבי היפוקסיה עם יחס מוגבר בין רמות לקטט לפירובט, יתרחש בכל מצב בו אין אספקה נאותה של חמצן לרקמות, במצבי שטפי דם חריפים, מצבי כשל נשימתי, במחלת לב ציאנוטית או מסיבות אחרות הגורמות להיפוקסיה חריפה, בכשל לב גדוש (CHF) חריף או מסיבות אחרות לכשל צירקולטורי.
3. type IIB - בו יש יחס מוגבר בין רמת לקטט לפירובט מסיבה אידיופתית, כגון במצבי אורמיה מתונה הקשורה לכשל כליות, מצבי הדבקה בעיקר pyelonephritis, במפגעי כבד כגון צמקת, בשליש הריון אחרון, במחלות כלי-דם שונות, לוקמיה ואנמיה, אלכוהוליזם כרוני, באנדוקרדיטיס בקטריאלית תת-חריפה (SBE), ובאחוז משמעותי של תחלואה בסוכרת בתרחישים מסוימים.

מצבים נוספים בהם נרשמת לעתים רמת מוגברת של חומצת חלב הם פירכוסים, מצבי חסר תיאמין, או בחסר האנזים G6PD. גם הפרעות מולדות מסוימות בחילוף חומרים, וכן תגובת אלרגית מערכתית חריפה, עלולים להגביר רמת חומצת לב בדם.

יש לציין שבמצבים בהם רמות האנזים LDH גבוהות במיוחד, עלולה להירשם רמה נמוכה יחסית באופן כזוב (false negative) של לקטט בדם. גם במצבים של תסמונת המעי הקצר ( short bowl syndrome), ובהתרחשויות אחרות הגורמות לשגשוג יוצא דופן של פלורת חיידקי בטן, והופעת D-lactic acidosis, עלולה להירשם רמה נורמאלית של חומצה לקטית בה בשעה שתמונת ה-pH בדם, ומאפיינים אחרים מצביעים לכאורה על חמצת. זהו מצב "טכני" בו המעבדה מדווחת על רמה תקינה של L-actate (שהוא המדד הנמדד בשגרת המעבדה), בו בשעה שווקא ה-D-latate הוא המוגבר, ואינו נמדד באופן שגרתי.

תרופות הן אחד הגורמים המשמעותיים לעליית רמת חומצת חלב בדם. במינונים גבוהים של אספירין תיתכן הרעלת סליצילאטים המשפיעה בהצטברות חומצת חלב, וכן תיתכן עלייה ברמת חומצת חלב בצריכת אפינפרין במינונים גבוהים. אלכוהוליזם כרוני, צריכה מרובה של פרוקטוז, עירוי של גלוקוז, מינונים גבוהים של isoniazid בטיפול בשחפת, metformin בחולי סוכרת בעיקר אם יש להם תפקוד כלייתי לקוי, או צריכה ניכרת של acetaminophen (שם מותג Tylenol), כל אלה מגבירים רמת חומצת חלב. הרעלות מתנול או אתילן גליקול (anti-freeze), טיפול במתיל-פרדניזולון, עירוי ורידי של ביקרבונאט, טיפול ב-tetracosactrin וכן ב-terbutaline כמו גם ב-nalidixic acid, מעלים אף הם רמת חומצת חלב בדם. שימוש ב-phenformin משפיע להעלאת רמת חומצת חלב, וכן תרופות אותן צורכים נשאי HIV המעכבות האנזים מהפך טרנסקריפטאזה דוגמת דידאנוזין, סטאבודין וזידובודין. הרעלה על ידי ציאניד או חד תחמוצת הפחמן, מגבירים רמת חומצת חלב בדם. צריכת מורפין וכן מתילן כחול, דווקא מפחיתים רמת חומצת חלב בדם.

הדרגה של עודף חומצת חלב בדם (lactic acidemia) עשויה לסייע לעתים בהערכת החומרה של מצבים קליניים אחדים. מקובל שברמת חמצת לקטית מעל 10.5mEq/L (המקבילה ל-95 מיליגרם לדציליטר), שיעור ההישרדות הוא של 30% בלבד.

הוראות לביצוע הבדיקה

יש להיות בצום (פרט לשתיית מים) של 8 שעות, וכן יש להימנע מפעילות גופנית ספורטיבית או מאומצת שעות אחדות לפני הבדיקה. תוצאות מדידת לקטאט עלולות לעלות ב-20 עד 50%, כשהדם נלקח בסמוך לארוחה. הנבדק צריך להיות במנוחה מוחלטת לפחות שעתיים לפני נטילת הדם. יש להימנע עד כמה שניתן משימוש בחוסם עורקים, או מהידוק מאומץ מדי של האגרוף בעת נטילת הדם, שעלולים להגביר את רמת לקטט בדם. יש לקחת דם במבחנת הפארין (פקק ירוק) בקרח, או שניתן להעביר את הדם לבקבוקונים אטומים לאור המכילים תמיסת Long המכילה 1% סודיום פלואוריד המעכב את תהליך הגליקוליזה ומונע עלייה ברמת לקטט. מיד לאחר קבלת הדם במעבדה יש לבצע דה-פרוטאיניזציה עם חומצה פרכלורית. לחילופין ניתן להשתמש לנטילת הדם במבחנות "סוכר" (פקק אפור) המכילות 1% יודו-אצטט המעכב אף הוא פרוק גלוקוז ומקבע את רמת הלקטט. דגימות לקטאט במבחנות של יודו-אצטט יציבות למשך 2 שעות בטמפרטורת החדר, ואילו מבחנות הפארין חייבות להיות בקרח מיד לאחר לקיחת הדם ועד הגיען למעבדה, והסרכוז להפרדת הפלזמה מכדוריות הדם חייב להתבצע תוך שעה אחת לכל היותר, שכן המוליזה של כדוריות אדומות תדכא את רמת הלקטט הנמדדת.

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע