دکتر فرزاد باباخانی
آخرین بروزرسانی
22 آبان 1402
آخرین بروزرسانی
22 آبان 1402
آزمایش پیروات (pyruvate)

تست پیروات (pyruvate) یک آزمایش آزمایشگاهی است که غلظت پیروات را در یک نمونه بیولوژیکی مانند خون، سرم، مایع مغزی نخاعی (CSF) یا ادرار اندازه گیری می کند. پیروات (pyruvate) یک متابولیت واسطه کلیدی در گلیکولیز است، مسیر متابولیکی که گلوکز را به انرژی به شکل ATP (آدنوزین تری فسفات) تجزیه می کند.

چرا آزمایش پیروات (pyruvate) درخواست می شود؟

آزمایش پیروات برای اهداف مختلفی درخواست می شود، در درجه اول برای ارزیابی فرآیندهای متابولیک و تشخیص یا نظارت بر شرایط پزشکی خاص. در اینجا دلایل کلیدی برای انجام آزمایش پیروات آورده شده است:

  • تشخیص اختلالات متابولیک: یکی از دلایل اولیه درخواست آزمایش پیروات (pyruvate)، تشخیص اختلالات متابولیک است. افزایش سطح پیروات در خون یا ادرار می تواند نشان دهنده وجود برخی شرایط متابولیک باشد، از جمله:
  1. اسیدوز لاکتیک: سطوح بالای پیروات می تواند منجر به اسیدوز لاکتیک شود، وضعیتی که با تجمع بیش از حد اسید لاکتیک در بدن مشخص می شود. اسیدوز لاکتیک می تواند ناشی از علل زمینه ای مختلف، از جمله اختلال عملکرد میتوکندری، اختلالات متابولیک ارثی، و برخی داروها باشد.
  2. کمبود پیروات دهیدروژناز: کمبود پیروات دهیدروژناز یک اختلال ژنتیکی نادر است که تبدیل پیروات به استیل کوآ را مختل می کند و منجر به تجمع پیروات می شود.
  • نظارت بر درمان: در افراد مبتلا به اختلالات متابولیک شناخته شده، آزمایش پیروات ممکن است برای نظارت بر اثربخشی درمان و مدیریت بیماری استفاده شود. تغییرات در سطوح پیروات در طول زمان می‌تواند بینشی در مورد پاسخ به درمان ارائه دهد.
  • ارزیابی علائم خاص: ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی ممکن است آزمایش پیروات (pyruvate) را زمانی که بیماران با علائمی که نشان دهنده اختلالات متابولیک هستند، درخواست کنند. این علائم ممکن است شامل خستگی، ضعف عضلانی، اسیدوز غیر قابل توضیح و ناهنجاری های عصبی باشد.
  • ارزیابی عملکرد میتوکندری: میتوکندری اندامک های سلولی مسئول تولید انرژی هستند. آزمایش پیروات (pyruvate) می تواند بینش هایی را در مورد عملکرد میتوکندری ارائه دهد، زیرا پیروات یک بستر کلیدی است که در فسفوریلاسیون اکسیداتیو، یک فرآیند مهم در تولید ATP (انرژی) نقش دارد.
  • بررسی اختلالات ژنتیکی: در برخی موارد، آزمایش پیروات (pyruvate) ممکن است بخشی از یک کار تشخیصی برای شناسایی اختلالات ژنتیکی مرتبط با متابولیسم پیرووات باشد.

توجه به این نکته مهم است که تست پیروات (pyruvate) یک ابزار تشخیصی مستقل نیست. نتایج معمولاً در زمینه تاریخچه بالینی، علائم و سایر یافته های آزمایشگاهی بیمار تفسیر می شوند. یک پزشک ممکن است از آزمایش پیروات به عنوان بخشی از یک ارزیابی گسترده تر برای رسیدن به یک برنامه تشخیص و درمان جامع برای بیمار استفاده کند.

چه زمانی آزمایش پیروات (pyruvate) بایستی انجام شود؟

آزمایش پیروات (pyruvate) ممکن است زمانی در نظر گرفته شود که فردی با علائم خاص یا نشانه های بالینی که نشان دهنده یک اختلال متابولیک بالقوه یا اختلال عملکرد میتوکندری باشد، مراجعه می کند. در اینجا برخی از علائم و موقعیت هایی وجود دارد که ممکن است آزمایش پیروات (pyruvate) درخواست شود:

 علائم اسیدوز لاکتیک:  اسیدوز لاکتیک وضعیتی است که با افزایش سطح اسید لاکتیک در خون مشخص می شود. علائمی که ممکن است باعث آزمایش پیروات شود عبارتند از:

– خستگی و ضعف بی دلیل
– تنفس سریع یا تنگی نفس (تاکی پنه)
– درد و گرفتگی عضلات
– تهوع و استفراغ
– ناراحتی شکمی
– سردرگمی یا تغییر وضعیت ذهنی
– علائم شوک، مانند فشار خون پایین

علائم عصبی: برخی از علائم عصبی می تواند نشان دهنده اختلالات متابولیک مرتبط با متابولیسم پیروات باشد. این علائم ممکن است شامل موارد زیر باشد:

– تشنج یا یافته های غیر طبیعی EEG (الکتروانسفالوگرام)
– تاخیر رشد یا پسرفت در کودکان
– ناتوانی شناختی یا ناتوانی ذهنی
– آتاکسی (از دست دادن هماهنگی)
– نوروپاتی محیطی (آسیب عصبی در اندام ها)

ضعف عضلانی: ضعف عضلانی یا میوپاتی که با عوامل دیگر قابل توضیح نیست ممکن است نیاز به بررسی اختلالات متابولیک از طریق آزمایش پیروات (pyruvate) داشته باشد.

اسیدوز غیرقابل توضیح: هنگامی که بیمار با اسیدوز متابولیک مراجعه می کند و علت آن به آسانی مشخص نمی شود، ممکن است ارزیابی بیشتر از جمله آزمایش پیروات (pyruvate) در نظر گرفته شود.

سابقه خانوادگی: سابقه خانوادگی اختلالات متابولیک شناخته شده یا سابقه مرگ های غیرقابل توضیح در دوران نوزادی یا کودکی ممکن است مشکوک به اختلال متابولیک ژنتیکی باشد که متابولیسم پیروات (pyruvate) را شامل می شود.

دارو یا قرار گرفتن در معرض سم: برخی داروها یا سموم می توانند با عملکرد میتوکندری تداخل کنند و منجر به مشکلات متابولیک مرتبط با پیروات (pyruvate) شوند. اگر بیمار در معرض چنین موادی قرار گرفته باشد و علائم مربوطه را تجربه کند، ممکن است آزمایش پیروات (pyruvate) در نظر گرفته شود.

شک به اختلالات میتوکندری: اگر پزشک بر اساس ترکیبی از علائم بالینی مانند ضعف عضلانی، مسائل عصبی و مشکلات سیستمیک به اختلال میتوکندری مشکوک شود، ممکن است آزمایش پیروات (pyruvate) را به عنوان بخشی از کار تشخیص درخواست کند.

مهم است که تاکید شود که تصمیم برای انجام آزمایش پیرووات باید توسط یک متخصص در اختلالات متابولیک و بیماری های میتوکندری گرفته شود. این آزمایش به طور معمول بر روی افراد بدون نشانه های بالینی خاص انجام نمی شود، زیرا افزایش سطح پیروات می تواند ناشی از شرایط مختلف باشد. یک ارزیابی کامل، از جمله تاریخچه پزشکی، معاینه فیزیکی، و سایر آزمایش‌های آزمایشگاهی، معمولاً برای تعیین مناسب‌ترین رویکرد تشخیصی انجام می‌شود.

نمونه مورد نیاز برای آزمایش پیروات (pyruvate):

  • ظرف/لوله: لوله جمع آوری ویژه حاوی 2/5 میلی لیتر اسید پرکلریک 6 درصد
  • نوع نمونه: خون کامل / مایع مغزی نخاعی
  • حجم نمونه: دقیقا یک میلی لیتر
  • خون کافی را مستقیماً به داخل سرنگ بکشید تا دقیقاً یک میلی لیتر خون به لوله جمع آوری ویژه از قبل سرد شده اضافه شود.
  •  مراقب باشید که مواد نگهدارنده نریزند، درپوش را با احتیاط از لوله جدا کنید.
  • بلافاصله پس از کشیدن خون، به لوله جمع آوری از پیش سرد شده اضافه کنید، درپوش لوله را گذاشته و به شدت تکان دهید تا مخلوط شود.

 لوله استریل درپوش دار برای آزمایش پیروات

شرایط نگهداری دمایی برای آزمایش پیروات (pyruvate)

هنگام جمع آوری نمونه برای آزمایش پیروات (pyruvate) چرا از محلول اسید پرکلریک 6 درصد استفاده می شود؟

استفاده از محلول 6 درصد اسید پرکلریک (PCA) در جمع‌آوری نمونه برای آزمایش پیروات، هدف خاصی را در رابطه با پایداری و حفظ سطوح پیروات در نمونه‌های بیولوژیکی انجام می‌دهد. اسید پرکلریک یک اسید قوی است که چندین عملکرد مهم در این زمینه دارد:

  • رسوب پروتئین: یکی از وظایف اولیه اسید پرکلریک رسوب دادن پروتئین ها در نمونه است. نمونه های بیولوژیکی مانند پلاسما یا سرم حاوی پروتئین های مختلفی هستند که می توانند در اندازه گیری دقیق پیروات اختلال ایجاد کنند. با افزودن اسید پرکلریک، پروتئین‌ها دناتوره شده و رسوب می‌کنند و امکان جداسازی بخش پروتئینی از فاز آبی حاوی پیروات را فراهم می‌کنند.
  • حفظ پیروات: اسید پرکلریک به تثبیت و حفظ سطح پیروات در نمونه کمک می کند. پیرووات متابولیتی است که در صورت عدم نگهداری مناسب می تواند به سرعت به ترکیبات دیگر، به ویژه لاکتات تبدیل شود. اسید پرکلریک واکنش های آنزیمی را که می تواند منجر به تجزیه یا تبدیل پیروات در طول حمل و نگهداری نمونه شود، مهار می کند.
  • اسیدی شدن: افزودن اسید پرکلریک نمونه را اسیدی می کند که می تواند به حفظ پایداری پیروات در pH پایین کمک کند. پیروات در سطوح pH اسیدی پایدارتر است و خطر تخریب خود به خود را کاهش می دهد.
  • جلوگیری از رشد میکروبی: اسید پرکلریک همچنین با ایجاد یک محیط اسیدی که مانع از رشد میکروارگانیسم ها در نمونه می شود، به عنوان یک نگهدارنده عمل می کند.

توجه به این نکته ضروری است که استفاده از اسید پرکلریک باید با احتیاط و مطابق با پروتکل های ایمنی آزمایشگاهی انجام شود، زیرا یک اسید خورنده قوی است. هنگام کار با اسید پرکلریک، تکنیک‌های صحیح جابجایی مانند کار در هود مواد شیمیایی و پوشیدن تجهیزات حفاظت فردی مناسب ضروری است.

انتخاب استفاده از اسید پرکلریک 6 درصد به طور خاص ممکن است بسته به پروتکل های آزمایشگاهی و الزامات سنجش متفاوت باشد. آزمایشگاه‌های مختلف ممکن است از غلظت‌های مختلف اسید پرکلریک یا روش‌های دیگر برای آماده‌سازی و نگهداری نمونه بر اساس روش‌های عملیاتی استاندارد خود و نیازهای خاص سنجش پیروات در حال انجام استفاده کنند.

روش های مختلف جمع آوری نمونه های آزمایشگاه

روش های مختلف جمع آوری نمونه های آزمایشگاه

لوله های آزمایش و ضد انعقادها (Test tubes and Anticoagulants)

لوله های آزمایش و ضد انعقادها (Test tubes and Anticoagulants)

ذخیره سازی نمونه های آزمایشگاهی

ذخیره سازی نمونه های آزمایشگاهی

آمادگی قبل از انجام آزمایش پیروات (pyruvate):

  • نیازمند حداقل 4 ساعت ناشتایی است.
  • بیمار بایستی استراحت کافی قبل از آزمایش داشته باشد.
  • جمع آوری و جابجایی صحیح نمونه برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد بسیار مهم است. به دلیل کاهش سریع پیروات در خون آزمایش باید سریعاً انجام گردد.

روش های آزمایشگاهی برای اندازه گیری پیروات (pyruvate):

روش سنجش آنزیمی برای اندازه‌گیری پیروات:

این یک روش آزمایشگاهی رایج است که بر واکنش‌های آنزیمی برای تعیین کمیت دقیق سطوح pyruvate در نمونه‌های بیولوژیکی مانند خون یا CSF متکی است. این روش به طور گسترده در آزمایشگاه های بالینی برای ارزیابی غلظت پیرووات در بیماران برای اهداف تشخیصی و تحقیقاتی استفاده می شود. در اینجا شرح گام به گام روش آنزیمی برای اندازه گیری پیرووات آمده است:

  • جمع آوری نمونه: نمونه خون یا CSF از بیمار، جمع آوری می شود.
  • جداسازی پلاسما:  پس از جمع آوری، نمونه خون سانتریفیوژ می شود تا پلاسما از سلول های خون جدا شود.
  • تهیه معرف: تکنسین آزمایشگاه یک محلول معرف حاوی آنزیم های لازم برای سنجش پیرووات تهیه می کند. آنزیم های کلیدی مورد استفاده عبارتند از پیروات کیناز و لاکتات دهیدروژناز (LDH).
  • اختلاط نمونه: بخشی از نمونه پلاسما یا CSF بیمار با معرف حاوی آنزیم مخلوط می شود.
  • تبدیل به لاکتات: در حضور پیروات کیناز و ATP (آدنوزین تری فسفات)، پیروات به صورت آنزیمی به لاکتات تبدیل می شود. این واکنش ATP را مصرف می کند و منجر به تشکیل لاکتات می شود.
  • تولید NADH: تبدیل پیروات به لاکتات NADH (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید) را تولید می کند که یک کوفاکتور مهم در واکنش است. NADH متناسب با مقدار پیرووات موجود در نمونه تولید می شود.
  • اندازه گیری جذب NADH: غلظت NADH تولید شده در واکنش با استفاده از اسپکتروفتومتر تعیین می شود. NADH نور را در طول موج های خاص جذب می کند و جذب آن با غلظت آن نسبت مستقیم دارد.
  •  منحنی استاندارد: برای محاسبه غلظت پیرووات در نمونه بیمار، یک منحنی استاندارد با استفاده از محلول های استاندارد با غلظت های پیرووات شناخته شده ایجاد می شود. اسپکتروفتومتر میزان جذب این استانداردها را در همان طول موج نمونه های بیمار اندازه گیری می کند.
  • مقایسه نتایج با منحنی: مقادیر جذب به دست آمده از نمونه های بیمار با منحنی کالیبراسیون مقایسه می شود. با یافتن غلظت pyruvate مربوطه بر روی منحنی، غلظت واقعی پیروات در نمونه بیمار مشخص می شود.

روش سنجش آنزیمی برای اندازه‌گیری پیرواتتوجه به این نکته ضروری است که روش آنزیمی برای اندازه گیری پیرووات بسیار خاص و دقیق است و آن را برای اهداف تشخیصی بالینی مناسب می کند. دقت سنجش به کیفیت معرف ها، کالیبراسیون مناسب و رعایت پروتکل های استاندارد آزمایشگاهی بستگی دارد. این روش امکان تعیین کمی سطح پیروات در نمونه های بیولوژیکی را فراهم می کند و به تشخیص و مدیریت اختلالات متابولیک و سایر شرایط پزشکی کمک می کند.

روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS):

این یک تکنیک تحلیلی بسیار اختصاصی و حساس است که برای اندازه گیری غلظت pyruvate در نمونه های بیولوژیکی استفاده می شود. این روش شامل جداسازی پیروات از سایر ترکیبات در نمونه و به دنبال آن تشخیص طیف سنجی جرمی است. در اینجا شرح مفصلی از روش GC-MS برای اندازه گیری پیرووات آمده است:

  • جمع آوری نمونه: نمونه خون یا CSF از بیمار، جمع آوری می شود.
  • جداسازی پلاسما:  پس از جمع آوری، نمونه خون سانتریفیوژ می شود تا پلاسما از سلول های خون جدا شود.
  • پروتئین زدایی نمونه: برای جلوگیری از تداخل با تجزیه و تحلیل GC-MS، پروتئین ها از نمونه حذف می شوند. این کار معمولاً با استفاده از یک روش پروتئین زدایی، مانند رسوب اسید پرکلریک یا تری کلرواستیک اسید انجام می شود.
  • مشتق گیری: برای اینکه پیرووات را برای تجزیه و تحلیل GC-MS سازگار کند، آن را به یک ترکیب فرار و پایدارتر مشتق می کنند. معرف های مشتق سازی رایج شامل مشتقات تری متیل سیلیل (TMS) یا سایر عوامل شیمیایی هستند که با پیرووات واکنش می دهند و مشتقاتی را تشکیل می دهند که می توانند توسط GC تبخیر و تجزیه و تحلیل شوند.
  • تزریق نمونه: نمونه مشتق شده به دستگاه کروماتوگراف گازی که از یک پورت انژکتور گرم شده تشکیل شده است، تزریق می شود. دمای بالا، پیروات مشتق شده را تبخیر می کند و به آن اجازه می دهد وارد ستون GC شود.
  • جداسازی ستون: در داخل ستون GC، ترکیبات موجود در نمونه بر اساس خواص شیمیایی آنها از جمله فراریت و میل ترکیبی برای مواد ستون جدا می شوند. پیرووات که اکنون به شکل مشتق شده است، از سایر اجزای ماتریس نمونه جدا شده است.
  • تشخیص طیف سنجی جرمی: پس از جداسازی در ستون GC، مولکول های پیروات مشتق شده وارد طیف سنج جرمی می شوند. در طیف‌سنج جرمی، مشتقات پیروات با الکترون‌ها بمباران می‌شوند و باعث می‌شوند آنها به یون‌های کوچک‌تر تقسیم شوند. سپس این یون ها بر اساس نسبت جرم به بار (m/z) جدا می شوند.
  • تشخیص یون: طیف سنج جرمی یون های تولید شده در حین تکه تکه شدن را تشخیص می دهد. هر یون دارای مقدار m/z خاصی است که امکان شناسایی دقیق و تعیین کمیت پیروات را فراهم می کند.
  • پردازش داده ها: داده های تولید شده توسط سیستم GC-MS با استفاده از نرم افزارهای تخصصی پردازش می شوند. ادغام پیک برای تعیین ناحیه زیر پیک پیروات انجام می شود که متناسب با غلظت پیرووات در نمونه است.
  • کمی سازی: غلظت پیرووات در نمونه بیمار بر اساس ناحیه پیک محاسبه می شود و با استانداردهای کالیبراسیون با غلظت های پیروات شناخته شده مقایسه می شود. نتایج در واحدهایی مانند میکرومول در لیتر (μmol/L) یا میلی گرم در دسی لیتر (mg/dL) گزارش می شود.

روش کروماتوگرافی گازی- طیف سنجی جرمی (GC-MS) برای اندازه‌گیری پیرواتGC-MS یک روش بسیار حساس و اخصاصی برای اندازه گیری پیرووات است که آن را هم برای تشخیص بالینی و هم برای کاربردهای تحقیقاتی مناسب می کند. این مزیت شناسایی دقیق و تعیین کمیت پیرووات را حتی در ماتریس های نمونه پیچیده ارائه می دهد و می تواند برای بررسی اختلالات متابولیک و سایر شرایط پزشکی مرتبط با متابولیسم پیرووات استفاده شود.

چه چیزی در آزمایش پیروات (pyruvate) مورد بررسی قرار می گیرد؟

پیرووات یک مولکول حیاتی در بیوشیمی و متابولیسم است. به عنوان یک واسطه مرکزی در مسیرهای متابولیکی مختلف در سلول عمل می کند. در اینجا یک مرور کلی از اهمیت پیرووات و نقش آن در متابولیسم آورده شده است:

ساختار شیمیایی پیروات:

pyruvate یک ترکیب سه کربنه با فرمول شیمیایی C3H4O3 است. ساختار آن از سه اتم کربن، دو اتم اکسیژن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است.

ساختار شیمیایی پیروات

نقش پیروات در گلیکولیز:

pyruvate نقش اساسی در گلیکولیز دارد، که یک مسیر متابولیک اساسی است که مسئول تجزیه گلوکز به دو مولکول پیروات است. گلیکولیز در سیتوپلاسم سلول ها اتفاق می افتد و یک فرآیند ضروری برای تولید انرژی است:

  • ورود گلوکز: گلیکولیز با ورود گلوکز به سلول شروع می شود. گلوکز یک مولکول قند شش کربنه است که به سیتوپلاسم سلول ها منتقل می شود و به عنوان سوبسترای اولیه برای گلیکولیز عمل می کند.
  • فاز سرمایه گذاری انرژی: گلیکولیز شامل دو فاز اصلی است. فاز اول مرحله سرمایه گذاری انرژی است که در آن دو مولکول ATP (آدنوزین تری فسفات) برای فعال شدن و آماده سازی گلوکز برای واکنش های بعدی مصرف می شود. گلوکز دو بار فسفریله می شود تا فروکتوز-1،6-بیس فسفات تشکیل شود.
  • شکستن و تشکیل پیروات: در مرحله دوم گلیکولیز، مولکول قند شش کربنه، فروکتوز-1،6-بیس فسفات، به دو مولکول سه کربنه: دی هیدروکسی استون فسفات (DHAP) و گلیسرآلدئید-3 (G3P) تقسیم می شود. این مولکول های سه کربنه ایزومر هستند، به این معنی که فرمول شیمیایی یکسانی دارند اما آرایش ساختاری متفاوتی دارند.
  • تبدیل به پیروات: تنها یکی از ایزومرها، گلیسرآلدئید-3-فسفات (G3P)، در مسیر گلیکولیتیک ادامه می‌یابد. G3P تحت یک سری واکنش های آنزیمی قرار می گیرد و در نهایت پیروات تولید می کند. تبدیل G3P به پیروات شامل چندین مرحله است، از جمله تولید ATP و NADH (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید).
  • تولید ATP: در طی گلیکولیز، هم فسفوریلاسیون در سطح سوبسترا و هم تشکیل NADH منجر به تولید خالص ATP می شود. برای هر مولکول گلوکز که وارد گلیکولیز می شود، دو مولکول ATP مستقیماً تولید می شود.
  • تولید NADH: علاوه بر ATP، گلیکولیز NADH را نیز تولید می کند. این مولکول حامل الکترون های پر انرژی است که می تواند در مراحل بعدی تنفس سلولی برای تولید ATP بیشتر از طریق فسفوریلاسیون اکسیداتیو استفاده شود.
  • دو مولکول پیروات: در پایان گلیکولیز، یک مولکول گلوکز به دو مولکول پیروات تبدیل می شود. هر مولکول پیروات حاوی سه اتم کربن است و محصول نهایی گلیکولیز است.

گلیکولیزتوجه به این نکته مهم است که گلیکولیز به عنوان یک مسیر متابولیک مرکزی نه تنها برای متابولیسم گلوکز بلکه برای کاتابولیسم سایر کربوهیدرات ها مانند گلیکوژن و سایر قندها عمل می کند. پیرووات، به عنوان محصول نهایی گلیکولیز، سپس می تواند به عنوان بستری برای مسیرهای متابولیکی مختلف، از جمله چرخه اسید سیتریک (چرخه کربس) که اکسیژن برای تنفس هوازی یا مسیرهای تخمیر تحت شرایط بی هوازی در دسترس باشد، عمل کند.

تبدیل پیروات به استیل کوآ:

pyruvate را می توان با ورود به میتوکندری متابولیزه کرد، جایی که از طریق واکنشی به نام دکربوکسیلاسیون پیرووات به استیل کوآنزیم A (استیل-CoA) تبدیل می شود. استیل کوآ یک واسطه حیاتی در چرخه اسید سیتریک (چرخه کربس) است که بخشی از تنفس سلولی است و ATP (آدنوزین تری فسفات) را تولید می‌کند، پول انرژی اولیه سلول.

تبدیل پیروات به استیل کوآتنفس هوازی:

در حضور اکسیژن، استیل کوآ مشتق شده از pyruvate وارد چرخه اسید سیتریک می شود که منجر به تولید ATP از طریق فسفوریلاسیون اکسیداتیو در میتوکندری می شود. این فرآیند مقدار قابل توجهی انرژی تولید می کند.

تنفس هوازی سلول

تخمیر بی هوازی:

در غیاب اکسیژن، pyruvate می تواند تحت تخمیر قرار گیرد تا +NAD (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید) را برای استفاده در گلیکولیز تولید کند. این به گلیکولیز اجازه می دهد تا در شرایط بی هوازی، هرچند با سرعت کاهش یافته، ادامه یابد. در تخمیر اسید لاکتیک، پیروات به اسید لاکتیک و در تخمیر الکلی به اتانول تبدیل می شود.

تخمیر بی هوازی سلولنقش پیروات در گلوکونئوژنز:

پیروات همچنین می تواند به عنوان بستری برای گلوکونئوژنز عمل کند، فرآیندی که در آن گلوکز از پیش سازهای غیر کربوهیدراتی سنتز می شود. در گلوکونئوژنز، پیروات دوباره به گلوکز تبدیل می شود، در درجه اول در کبد و کلیه ها، تا به حفظ سطح گلوکز خون در طول دوره های ناشتا یا مصرف کم کربوهیدرات کمک کند.

نقش پیروات در گلوکونئوژنزتعامل پیروات با متابولیسم اسید آمینه:

پیرووات یک واسطه در متابولیسم اسیدهای آمینه، به ویژه آلانین و سرین است. اسیدهای آمینه می توانند از طریق واکنش های بیوشیمیایی مختلف به پیروات تبدیل شوند.

تعامل پیروات با متابولیسم اسید آمینهغلظت پیروات به شدت در سلول ها تنظیم می شود تا تعادل متابولیک حفظ شود. آنزیم هایی که تبدیل پیروات به استیل-CoA یا تبدیل آن به سایر متابولیت ها را کنترل می کنند توسط عواملی مانند در دسترس بودن سوبسترا و نیازهای انرژی سلولی تنظیم می شوند.

افزایش نسبت لاکتات به پیروات (L:P) ممکن است نشان دهنده اختلالات ارثی در مجموعه زنجیره تنفسی، اختلالات چرخه اسید تری کربوکسیلیک و کمبود پیرووات کربوکسیلاز باشد. نقص زنجیره تنفسی معمولاً منجر به نسبت L:P بالای 20 می شود.

نسبت لاکتات به پیروات (L:P) در چندین اختلال زنجیره تنفسی میتوکندری، اما نه همه آنها، افزایش می یابد. اختلالات میتوکندری از نظر تظاهرات و سن شروع بسیار متفاوت است. بسیاری از اختلالات میتوکندری دارای ویژگی های عصبی و میوپاتیک هستند و ممکن است چندین سیستم اندام را درگیر کنند. تعیین نسبت لاکتات، پیرووات و L:P در مایع مغزی نخاعی برای هدایت توجه به یک اختلال احتمالی میتوکندری در مواردی که عمدتاً اختلال عملکرد عصبی و سطوح طبیعی لاکتات خون دارند، مفید است، اگرچه آزمایش‌های تاییدی بیشتری برای ایجاد تشخیص لازم است.

نسبت لاکتات به پیروات (L:P) پایین (بالابر نامتناسب اسید پیروویک) ممکن است نشان دهنده اختلال ارثی متابولیسم پیرووات باشد. نقص کمپلکس پیروات دهیدروژناز منجر به نسبت L:P کمتر از 10 می شود.

نسبت لاکتات به پیروات (L:P) پایین در اختلالات ارثی متابولیسم پیروات از جمله کمبود پیروات دهیدروژناز کمپلکس (PDHC) مشاهده می شود. تظاهرات بالینی کمبود PDHC می تواند از اسیدوز لاکتیک مادرزادی کشنده تا آتاکسی یا نوروپاتی نسبتاً خفیف متغیر باشد. شایع ترین ویژگی در نوزادان و کودکان مبتلا به کمبود PDHC تاخیر در رشد و هیپوتونی است. تشنج و آتاکسی نیز از علائم شایع هستند. سایر تظاهرات می تواند شامل ناهنجاری های مادرزادی مغز، تغییرات دژنراتیو از جمله بیماری لی و بدشکلی صورت باشد.

افزایش سطح اسید پیروویک با دیابت شیرین، کمبود ویتامین، اورمی، نارسایی احتقانی قلب، بیماری های کبدی، دیستروفی عضلانی، کمبود تیامین و شرایط نئوپلاستیک مرتبط است.

سوالات متداول

اهمیت بالینی اندازه گیری پیروات (pyruvate) چیست؟

اندازه گیری سطح پیروات در محیط های بالینی می تواند به دلایل مختلفی قابل توجه باشد. افزایش سطح پیرووات ممکن است نشان دهنده اختلالات متابولیکی مانند اسیدوز لاکتیک باشد که می تواند ناشی از شرایطی مانند اختلال عملکرد میتوکندری یا اختلال در متابولیسم پیرووات باشد. علاوه بر این، نظارت بر پیرووات می تواند به تشخیص و مدیریت برخی اختلالات ژنتیکی موثر بر متابولیسم پیرووات کمک کند.

چگونه پیروات (pyruvate) سطح گلوکز خون را در طول روزه داری حفظ می کند؟

پیرووات می تواند از طریق فرآیندی به نام گلوکونئوژنز به گلوکز تبدیل شود. در طول روزه داری یا زمانی که سطح گلوکز خون کاهش می یابد، پیرووات تولید شده از منابع مختلف، از جمله اسیدهای آمینه و گلیسرول، می تواند برای تولید گلوکز استفاده شود. این به حفظ سطح گلوکز خون کافی برای تامین انرژی مورد نیاز بدن کمک می کند.

پیروات (pyruvate) چگونه به تولید لاکتات در حین ورزش کمک می کند؟

در طول ورزش شدید، زمانی که اکسیژن رسانی به عضلات محدود می شود، پیرووات از طریق گلیکولیز بی هوازی به لاکتات تبدیل می شود. این فرآیند باعث تولید سریع ATP می شود که برای انقباض عضلانی ضروری است. تجمع لاکتات می تواند منجر به خستگی و درد عضلانی شود.

محدوده مرجع طبیعی برای پیروات (pyruvate) در خون یا پلاسما چیست؟

محدوده مرجع طبیعی برای سطوح پیرووات در خون یا پلاسما معمولاً بین 0.1 تا 0.3 میلی مول در لیتر (mmol/L) است. با این حال، محدوده مرجع می تواند در بین آزمایشگاه ها کمی متفاوت باشد، بنابراین مهم است که به محدوده مرجع خاص ارائه شده توسط مرکز آزمایش مراجعه کنید.

عواقب تجمع پیروات (pyruvate) در سلول چیست؟

تجمع بیش از حد پیرووات در سلول ها می تواند متابولیسم سلولی را مختل کند. سطوح بالای پیرووات می تواند منجر به اسیدوز لاکتیک شود که با افزایش سطح لاکتات خون مشخص می شود و در صورت شدید می تواند منجر به علائمی مانند ضعف عضلانی، خستگی و حتی اختلال در عملکرد اندام شود.

چگونه سطح پیروات (pyruvate) در سلول ها تنظیم می شود؟

سطح پیرووات به شدت در سلول ها توسط آنزیم های دخیل در گلیکولیز، گلوکونئوژنز و چرخه اسید سیتریک (چرخه کربس) تنظیم می شود. این آنزیم ها بسته به نیازهای انرژی سلول و سوبستراهای موجود، تبدیل پیروات به متابولیت های دیگر را کنترل می کنند.

آیا سطح پیروات (pyruvate) در بافت های مختلف در شرایط عادی متفاوت است؟

بله، در شرایط عادی، سطح پیروات می تواند در بافت های مختلف متفاوت باشد. به عنوان مثال، ماهیچه‌هایی که به طور فعال در حین تمرین منقبض می‌شوند، ممکن است به دلیل افزایش فعالیت گلیکولیتیک در مقایسه با بافت‌های در حال استراحت، سطوح پیروات بیشتری داشته باشند.

ارتباط متابولیسم پیروات (pyruvate)  و سرطان چیست؟

تغییر متابولیسم پیرووات مشخصه بسیاری از سلول های سرطانی است. آنها اغلب پدیده ای به نام اثر واربورگ را نشان می دهند که در آن ترجیحاً گلوکز را حتی در حضور اکسیژن به لاکتات تبدیل می کنند (گلیکولیز هوازی). این تغییر متابولیک می تواند از رشد و تکثیر سریع سلول پشتیبانی کند.

اثر واربورگ که به افتخار بیوشیمی‌دان آلمانی اتو واربورگ نام‌گذاری شده است، به پدیده‌ای اشاره دارد که در بسیاری از سلول‌های سرطانی مشاهده می‌شود که در آن متابولیسم گلوکز تغییر یافته را نشان می‌دهند. به طور خاص، سلول‌های سرطانی ترجیحاً از گلیکولیز استفاده می‌کنند، یک مسیر متابولیکی که گلوکز را به پیرووات تجزیه می‌کند، حتی در حضور اکسیژن (گلیکولیز هوازی)، که با متابولیسم گلوکز معمولی در سلول‌های طبیعی متفاوت است.

متابولیسم پیروات (pyruvate) با افزایش سن چگونه تغییر می کند؟

با افزایش سن، تغییراتی در متابولیسم پیرووات، به ویژه در کارایی عملکرد میتوکندری وجود دارد. تغییرات مرتبط با سن در عملکرد میتوکندری ممکن است بر تبدیل پیرووات به ATP تأثیر بگذارد و به طور بالقوه به کاهش سطح انرژی و بیماری‌های مرتبط با افزایش سن کمک کند.

آیا آزمایشات ژنتیکی برای اختلالات متابولیسم پیروات (pyruvate) وجود دارد؟

بله، آزمایشات ژنتیکی برای تشخیص اختلالات مختلف متابولیسم پیروات، مانند کمبود پیروات دهیدروژناز یا کمبود پیروات کربوکسیلاز، در دسترس است. این آزمایش ها می توانند جهش های ژنتیکی خاص مرتبط با این شرایط را شناسایی کنند.

داروها چگونه بر سطح پیروات (pyruvate) در بدن تأثیر می گذارند؟

برخی از داروها، مانند متفورمین، می توانند بر متابولیسم پیرووات تأثیر بگذارند. متفورمین معمولاً برای درمان دیابت نوع 2 استفاده می شود و می تواند تولید گلوکز را در کبد کاهش دهد و با تعدیل گلوکونئوژنز به طور غیرمستقیم بر سطح پیرووات تأثیر بگذارد.

پیامدهای بالقوه تغییر متابولیسم پیروات (pyruvate) در دوران بارداری چیست؟

تغییر متابولیسم پیرووات در دوران بارداری می تواند عواقبی برای مادر و جنین در حال رشد داشته باشد. برای حفظ سطح انرژی مناسب و حمایت از رشد جنین ضروری است. هر گونه اختلال در متابولیسم پیروات ممکن است منجر به عوارض شود.

نقش پیروات (pyruvate) در متابولیسم انرژی مغز چیست؟

پیرووات نقش مهمی در متابولیسم انرژی مغز دارد. می توان آن را به استیل کوآ، یک بستر کلیدی برای چرخه اسید سیتریک در میتوکندری، تبدیل کرد. این فرآیند ATP تولید می کند و انرژی را برای عملکردهای مختلف مغز از جمله سنتز انتقال دهنده های عصبی و انتقال سیگنال فراهم می کند.

ارتباط سطح پیروات (pyruvate) با مشکلات مغز و اعصاب چگونه است؟

متابولیسم غیر طبیعی پیرووات در مغز می تواند منجر به اختلالات عصبی شود. به عنوان مثال، کمبود پیرووات دهیدروژناز می تواند منجر به اختلال در تولید انرژی در نورون ها شود که منجر به تاخیر در رشد، تشنج و نقص شناختی می شود.

در سایت Mayo Clinic Labs در مورد پیروات (pyruvate) بیشتر بخوانید:

پیروات (pyruvate) یا اسید پیروویک، یک متابولیت واسطه، نقش مهمی در پیوند متابولیسم کربوهیدرات و اسید آمینه به چرخه اسید تری کربوکسیلیک، مسیر بتا اکسیداسیون اسیدهای چرب و مجموعه زنجیره تنفسی میتوکندری ایفا می کند.

مطالب مرتبط در متااورگانون:

آزمایش لاکتات (Lactate) | اسید لاکتیک | Lactic acid

آزمایش لاکتات (Lactate) | اسید لاکتیک | Lactic acid

آزمایش لاکتات دهیدروژناز (LDH) | Lactate dehydrogenase

آزمایش لاکتات دهیدروژناز (LDH) | Lactate dehydrogenase

آزمایش آنالیز مایع مغزی نخاعی (CSF) | Spinal Fluid Analysis | Cerebrospinal Fluid

آزمایش آنالیز مایع مغزی نخاعی (CSF) | Spinal Fluid Analysis | Cerebrospinal Fluid

 

مورد تایید و بازبینی شده توسط:

دکتر فرزاد باباخانی

این مقاله را به دوستان خود معرفی کنید

منابع مقاله

Munnich A, Rotig A, Cormier-Daire V, Rustin P: Clinical presentation of Respiratory Chain Deficiency. In: Valle DL, Antonarakis S, Ballabio A, Beaudet AL, Mitchell GA, eds. The Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. McGraw-Hill; 2019. AccessedNovember 30, 2021. Available at http://ommbid.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2709&sectionid=225086827

Robinson BH: Lactic acidemia: Disorders of pyruvate carboxylase and pyruvate dehydrogenase. In:Valle DL, Antonarakis S, Ballabio A, Beaudet AL, Mitchell GA, eds. The Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. McGraw-Hill; 2019. Accessed November 30, 2021. Available at http://ommbid.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2709&sectionid=225087140

Shoffner JM: Oxidative phosphorylation diseases. In: Valle DL, Antonarakis S, Ballabio A, Beaudet AL, Mitchell GA, eds. Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease. McGraw-Hill; 2019 AccessedNovember 30, 2021. Available at http://ommbid.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2709&sectionid=225088339

Parikh S, Goldstein A, Koenig MK, et al: Diagnosis and management of mitochondrial disease: a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genet Med. 2015;17(9):689-701. doi:10.1038/gim.2014.177

Elghetany MT, Banki K. Erythrocytic disorders. In: McPherson RA, Pincus MR, eds. Henry’s Clinical Diagnosis and Management by Laboratory Methods. 24th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2022:chap 33.

Gallagher PG. Hemolytic anemias: red cell membrane and metabolic defects. In: Goldman L, Schafer AI, eds. Goldman-Cecil Medicine. 26th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2020:chap 152.

Papachristodoulou D. Energy metabolism. In: Naish J, Syndercombe Court D, eds. Medical Sciences. 3rd ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2019:chap 3.

Rab MAE, van Wijk R. Enzymes of the red blood cell. In: Rifai N, Chiu RWK, Young I, Burnham CAD, Wittwer CT, eds. Tietz Textbook of Laboratory Medicine. 7th ed. Philadelphia, PA: Elsevier; 2023:chap 78.

این مقاله برای شما مفید بود؟

ثبت دیدگاه

Go to Top