Lactate là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa lactate

Lactate là ion của axit lactic (C₃H₅O₃⁻), được sinh ra chủ yếu từ quá trình khử pyruvate (sản phẩm đường phân) trong điều kiện yếm khí nhờ enzyme lactate dehydrogenase. Đây không chỉ là sản phẩm chuyển hóa thải mà còn là chất chuyển hóa năng lượng trung gian và chất tín hiệu sinh học trong nhiều mô, đặc biệt khi hoạt động mạnh hoặc điều kiện thiếu oxy. Nồng độ lactate trong huyết tương bình thường dao động khoảng 0,5 đến 2,2 mmol/L dưới trạng thái nghỉ.

Lactate đóng vai trò then chốt trong chu trình Cori (dịch chuyển giữa cơ và gan) và trong các cơ chế điều hòa chuyển hóa – tín hiệu (metabolic signaling). Nó được vận chuyển giữa các tế bào hoặc mô thông qua các protein vận chuyển monocarboxylate transporter (MCT), giúp cân bằng giữa sản xuất và tái sử dụng. Xem bài tổng quan về vai trò của lactate

Mối quan hệ giữa lactate và cân bằng oxy mô không đơn giản: dù được tạo ra khi oxy hạn chế, lactate cũng được tạo và tiêu dùng trong điều kiện hiếu khí, cho thấy nó là thành phần động trong mạng lưới chuyển hóa năng lượng. Xem phân tích hiện đại về chuyển hóa lactate

Quá trình hình thành lactate trong cơ thể

Trong đường phân (glycolysis), glucose bị phân giải thành pyruvate, kèm sinh NADH + H⁺. Khi hệ hô hấp tế bào không đáp ứng kịp hoặc oxy hạn chế, pyruvate được khử thành lactate để tái tạo NAD⁺, đảm bảo đường phân tiếp tục diễn ra:

$Pyruvate + NADH + H^+ \;\rightleftharpoons\; Lactate + NAD^+$

Trong mô cơ làm việc mạnh hoặc tổn thương mô, tốc độ sản xuất lactate có thể vượt tốc độ tiêu thụ, dẫn tới tích tụ. Tuy nhiên, ngay cả trong điều kiện hiếu khí, một phần pyruvate vẫn chuyển thành lactate như một cách điều hòa cân bằng redox. Bài viết về shuttle và tín hiệu lactate

Lactate vận chuyển bằng các transporter như MCT1, MCT2, MCT4, tùy loại tế bào và điều kiện oxy hóa hay thải ra/mang vào tế bào – chi tiết được mô tả trong nghiên cứu về vai trò đa chiều của lactate. Vai trò của lactate trong cơ xương

Vai trò sinh lý của lactate

Lactate không chỉ là “chất thải” mà còn là nguồn năng lượng, chất tín hiệu và chất nền chuyển hóa. Nhiều mô — như tim, não, thận — có thể dùng lactate làm nhiên liệu thay thế glucose khi cần thiết. Trong gan, lactate có thể được tái chuyển hóa thành glucose qua gluconeogenesis và đưa ngược trở lại mô ngoại vi.

Lactate còn đóng vai trò tín hiệu nội bào và ngoại bào, tham gia điều hòa gene thông qua lactylation (gắn nhóm lactyl vào lysine của histone), ảnh hưởng đến phiên mã và đáp ứng viêm hoặc tăng sinh tế bào. Tổng quan lactylation & tín hiệu

Chu trình Cori thể hiện vai trò trao đổi lactate giữa cơ và gan:

• Cơ: glucose → pyruvate → lactate
• Lactate vận chuyển đến gan
• Gan: lactate → pyruvate → glucose
• Glucose quay lại mô ngoại vi sử dụng

Cơ chế này giúp ổn định nồng độ lactate và NAD⁺ trong cơ, ngăn ngừa toan lactic khi hoạt động mạnh.

Lactate trong y học lâm sàng

Nồng độ lactate trong máu là chỉ số quan trọng trong y khoa cấp cứu, hồi sức và theo dõi tình trạng thiếu oxy mô. Tăng lactate máu (hyperlactatemia) là dấu hiệu của rối loạn tuần hoàn hoặc thiếu perfusion. Khi mức lactate vượt > 4 mmol/L, tiên lượng xấu và liên quan tới nguy cơ tử vong cao trong sốc nhiễm trùng, viêm nặng hoặc suy đa tạng.

Dưới đây là bảng phân loại mức lactate trong huyết thanh:

Mức lactate (mmol/L)	Ý nghĩa y học
< 2	Bình thường, không lo ngại
2 – 4	Tăng nhẹ, cần theo dõi
> 4	Tăng cao, cảnh báo thiếu oxy / sốc chuyển hóa

Lactate cũng dùng để đánh giá mức độ nghiêm trọng và đáp ứng điều trị trong các bệnh lý như suy tim, viêm phổi nặng, hội chứng sốc — các nghiên cứu gần đây đề xuất lactate không chỉ là “biến chứng” mà còn là mục tiêu can thiệp lâm sàng. Vai trò hai mặt của lactate trong bệnh lý & sinh lý

Nguyên nhân tăng lactate máu

Tăng lactate máu (hyperlactatemia) có thể xảy ra do nhiều cơ chế khác nhau, được phân loại phổ biến thành hai nhóm chính: type A và type B. Tăng lactate type A liên quan đến thiếu oxy mô (hypoperfusion), trong khi type B không liên quan đến thiếu oxy, mà do rối loạn chuyển hóa, thuốc hoặc bệnh lý nền.

Các nguyên nhân thường gặp được trình bày trong bảng sau:

Phân loại	Nguyên nhân chính
Type A	Sốc (nhiễm trùng, tim, xuất huyết), ngưng tim, thiếu máu nặng, thuyên tắc phổi
Type B1	Rối loạn chuyển hóa (tiểu đường, bệnh gan, thận, thiếu hụt enzym ty thể)
Type B2	Thuốc (metformin, salicylate, isoniazid), ngộ độc rượu ethylene glycol
Type B3	Bệnh ác tính (ung thư), tăng sinh tế bào không hiệu quả

Việc xác định đúng loại tăng lactate là rất quan trọng để lựa chọn chiến lược xử lý phù hợp, ví dụ: dùng vasopressor cải thiện tưới máu trong type A, hoặc ngừng thuốc độc ty thể trong type B.

Lactate và cân bằng acid–base

Lactate là một anion acid, nên khi tích tụ có thể dẫn đến toan chuyển hóa tăng khoảng trống anion (anion gap metabolic acidosis). Đây là một trong những tình trạng rối loạn toan kiềm nghiêm trọng trong cấp cứu và đòi hỏi xử lý nhanh chóng.

Chỉ số khoảng trống anion (AG) được tính bằng công thức:

$AG = [Na^+] - ([Cl^-] + [HCO_3^-])$

Thông thường AG nằm trong khoảng 8–16 mmol/L. Khi AG tăng cùng với nồng độ lactate cao, cần loại trừ nhanh các nguyên nhân toan lactic cấp tính như thiếu oxy mô, suy tuần hoàn, nhiễm toan do metformin. Nguồn: StatPearls – Lactic Acidosis

Trong một số trường hợp, bệnh nhân có thể bị tăng lactate nhưng pH máu vẫn bình thường do cơ thể bù trừ bằng tăng thông khí (giảm CO₂) và cơ chế đệm bicarbonate – điều này không nên làm đánh giá thấp tình trạng bệnh lý thực sự.

Vai trò của lactate trong thể thao và hiệu suất vận động

Lactate từng bị hiểu nhầm là nguyên nhân gây mỏi cơ trong thể thao, nhưng hiện nay được công nhận là nguồn nhiên liệu hiệu quả và chất tín hiệu trong hoạt động thể chất. Lactate sinh ra từ cơ hoạt động nặng sẽ được các cơ nhàn rỗi, tim, não sử dụng như nguồn năng lượng phụ trợ.

Khái niệm “ngưỡng lactate” (lactate threshold – LT) mô tả mức vận động tại đó nồng độ lactate trong máu bắt đầu tăng nhanh. Đây là chỉ số quan trọng để thiết kế chương trình tập luyện hiệu quả, đặc biệt trong các môn sức bền như chạy bộ, đạp xe, bơi.

Phân loại các ngưỡng lactate thường dùng:

• LT1: Lactate bắt đầu tăng nhẹ so với nền
• LT2 (OBLA): Lactate đạt ~4 mmol/L – điểm mỏi cơ xuất hiện

Nguồn: PMC – Lactate and Exercise Performance

Ứng dụng công nghệ trong đo và phân tích lactate

Các thiết bị đo lactate cá nhân (lactate analyzer) ngày càng phổ biến trong thể thao và hồi sức cấp cứu. Những thiết bị này sử dụng cảm biến điện hóa, có thể cho kết quả nhanh chóng với một giọt máu mao mạch từ đầu ngón tay.

Ngoài ra, các công nghệ cảm biến mới như quang phổ hấp thụ (UV-VIS), cảm biến vi dòng (microfluidic sensors) và cảm biến liên tục (continuous monitoring) đang được phát triển cho các ứng dụng trong ICU và giám sát thể thao chuyên nghiệp.

Việc đo lactate không chỉ để chẩn đoán, mà còn để theo dõi đáp ứng điều trị, đánh giá hiệu quả hồi sức, hoặc tối ưu hóa cường độ luyện tập thể thao.

Lactate trong các bệnh lý ác tính và rối loạn chuyển hóa

Trong ung thư, hiện tượng Warburg mô tả việc tế bào ác tính ưu tiên chuyển hóa glucose thành lactate, ngay cả khi có đủ oxy. Cơ chế này giúp tế bào ung thư sinh năng lượng nhanh hơn và hỗ trợ tăng sinh tế bào qua điều hòa pH và tín hiệu tăng trưởng.

Lactate còn liên quan đến các bệnh di truyền chuyển hóa như thiếu hụt pyruvate dehydrogenase, bệnh lý ty thể, acidemia propionic... Trong các trường hợp này, lactate có thể tăng rất cao dù không có thiếu oxy – đây là các tình trạng cần được phát hiện sớm bằng xét nghiệm khí máu động mạch.

Chẩn đoán phân biệt các nguyên nhân tăng lactate do rối loạn enzyme đòi hỏi xét nghiệm chuyên sâu, như sinh thiết cơ, đo hoạt độ enzyme, giải trình tự gene hoặc phân tích axit hữu cơ trong nước tiểu. Nguồn: Nature Medicine – Metabolic Reprogramming in Cancer

Tài liệu tham khảo

• Goswami M, et al. Biochemistry, Lactic Acid. NCBI Bookshelf. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537318/
• Cori Cycle – StatPearls. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK499877/
• Lactic Acidosis Overview. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482456/
• Lactate and Exercise. PMC. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8954703/
• Metabolic Reprogramming in Cancer. Nature Medicine. https://www.nature.com/articles/s41591-024-02938-z