Nguyên nhân và cơ chế trong Nhiễm toan ceton do Đái tháo đường (DKA)

1/ Lời mở đầu

Nhiễm toan ceton (Ketoacidosis) là tình trạng cơ thể tạo ra quá nhiều thể ceton làm máu trở nên toan hơn bình thường. Đây là hậu quả của việc cơ thể không sử dụng được glucose để tạo năng lượng nên phải chuyển sang phân giải lipid [1,3]. Trong quá trình phân giải mỡ, gan tạo ra các thể ceton như acetoacetate, beta-hydroxybutyrate và acetone. Khi các chất này tích tụ quá mức trong máu sẽ làm pH máu giảm, gây nhiễm toan chuyển hóa.

Ở bệnh nhân đái tháo đường, tình trạng này thường xảy ra do thiếu insulin nghiêm trọng nên được gọi là nhiễm toan ceton do đái tháo đường (Diabetic Ketoacidosis – DKA). Đây là một biến chứng cấp tính nguy hiểm vì vừa gây tăng đường huyết, vừa gây mất nước và rối loạn điện giải nặng [2].

Theo khuyến cáo của Hội Nội tiết và Đái tháo đường Việt Nam (2023), chẩn đoán nhiễm toan ceton do đái tháo đường (DKA) dựa trên ba tiêu chuẩn chính gồm tăng đường huyết, tăng thể ceton và nhiễm toan chuyển hóa. Cụ thể:

2/ Nguyên nhân

Các nguyên nhân dẫn đến nhiễm toan ceton do đái tháo đường (DKA) thường là những yếu tố làm cơ thể thiếu insulin nghiêm trọng hoặc làm nhu cầu insulin tăng cao đột ngột khiến lượng insulin sẵn có không còn đáp ứng đủ cho nhu cầu chuyển hóa của cơ thể.

2.1. Quên tiêm hoặc ngưng điều trị insulin

Đây là nguyên nhân thường gặp nhất, đặc biệt ở bệnh nhân đái tháo đường type 1. Insulin là hormone thiết yếu giúp vận chuyển glucose từ máu vào tế bào. Khi bệnh nhân quên tiêm insulin, tự ý ngưng điều trị hoặc sử dụng insulin không đúng liều, cơ thể nhanh chóng rơi vào tình trạng thiếu insulin tuyệt đối [3]. Điều này làm đường huyết tăng cao nhanh chóng và kích hoạt quá trình phân giải mỡ để tạo năng lượng, từ đó sinh ra các thể ceton.

Một số trường hợp bệnh nhân bỏ insulin do chủ quan khi thấy triệu chứng đã ổn định, sợ hạ đường huyết hoặc do khó khăn kinh tế. Ngoài ra, lỗi kỹ thuật như bút tiêm insulin hỏng, bơm insulin bị tắc hoặc insulin bảo quản không đúng nhiệt độ cũng có thể làm giảm hiệu quả điều trị và dẫn đến DKA.

2.2. Nhiễm trùng

Nhiễm trùng là yếu tố khởi phát quan trọng của DKA. Các bệnh lý như viêm phổi, nhiễm trùng đường tiết niệu, nhiễm trùng da, áp xe hoặc nhiễm khuẩn huyết có thể làm cơ thể tăng tiết các hormone chống insulin như cortisol, glucagon, catecholamine và hormone tăng trưởng [4]. Những hormone này làm tăng đường huyết bằng cách kích thích gan tăng tạo glucose và đồng thời làm giảm tác dụng của insulin.

Khi tình trạng nhiễm trùng kéo dài, nhu cầu insulin của cơ thể tăng cao nhưng không được đáp ứng đầy đủ sẽ dẫn đến mất kiểm soát đường huyết và thúc đẩy quá trình tạo thể ceton [1]. Trên lâm sàng, nhiều bệnh nhân nhập viện vì DKA sau một đợt sốt hoặc nhiễm trùng nặng.

 2.3. Stress cấp tính

Những tình trạng stress cấp tính như nhồi máu cơ tim, đột quỵ, chấn thương nặng, phẫu thuật lớn hoặc viêm tụy cấp cũng có thể gây DKA. Khi cơ thể rơi vào trạng thái stress, hệ thần kinh giao cảm và trục nội tiết được hoạt hóa mạnh, làm tăng tiết catecholamine và cortisol [5]. Các hormone này gây tăng đường huyết và làm giảm hiệu quả hoạt động của insulin.

Ngoài ra, trong các bệnh lý cấp tính, cơ thể cần nhiều năng lượng hơn bình thường nên nhu cầu insulin tăng lên đáng kể. Nếu lượng insulin không đủ đáp ứng, bệnh nhân sẽ nhanh chóng xuất hiện tăng đường huyết, tăng tạo ceton và nhiễm toan chuyển hóa.

2.4. Sử dụng thuốc

Một số loại thuốc có thể làm tăng nguy cơ xuất hiện DKA do ảnh hưởng đến chuyển hóa glucose hoặc làm giảm hiệu quả của insulin. Corticosteroid là nhóm thuốc thường gặp nhất vì có tác dụng làm tăng đường huyết mạnh thông qua kích thích tân tạo glucose tại gan và giảm sử dụng glucose ở mô ngoại vi.

Thuốc lợi tiểu có thể gây mất nước và rối loạn điện giải, làm nặng thêm tình trạng tăng đường huyết [7]. Các thuốc kích thích giao cảm như salbutamol hoặc adrenaline làm tăng tiết catecholamine, từ đó thúc đẩy tăng đường huyết và tạo ceton.

Đặc biệt, nhóm thuốc ức chế SGLT2 hiện nay được ghi nhận có thể gây “DKA đường huyết không quá cao” (euglycemic DKA). Trong trường hợp này, bệnh nhân vẫn có nhiễm toan ceton nặng dù đường huyết không tăng quá cao như DKA điển hình, khiến việc chẩn đoán đôi khi bị chậm trễ [4,8].

3/ Các giai đoạn trong cơ chế bệnh sinh

3.1. Giai đoạn 1: Thiếu insulin nghiêm trọng

Đây là giai đoạn khởi đầu và đóng vai trò trung tâm trong cơ chế bệnh sinh của nhiễm toan ceton do đái tháo đường. Ở bệnh nhân đái tháo đường type 1, tế bào beta của tụy bị phá hủy nên cơ thể không còn khả năng sản xuất đủ insulin. Ngoài ra, tình trạng này cũng có thể xảy ra khi bệnh nhân quên tiêm insulin, tự ý ngưng điều trị hoặc nhu cầu insulin tăng cao đột ngột do nhiễm trùng hay stress cấp tính.

Insulin là hormone giúp glucose từ máu đi vào tế bào để tạo năng lượng. Khi thiếu insulin, glucose không thể được vận chuyển vào tế bào mặc dù lượng đường trong máu tăng rất cao [5]. Điều này khiến tế bào rơi vào trạng thái “đói năng lượng”. Não bộ và các cơ quan khác nhận tín hiệu như cơ thể đang bị thiếu năng lượng nghiêm trọng nên kích hoạt hàng loạt cơ chế bù trừ nhằm duy trì sự sống.

3.2. Giai đoạn 2: Tăng đường huyết nặng

Khi tế bào không sử dụng được glucose, cơ thể hiểu nhầm rằng đang thiếu đường nên gan bắt đầu tăng sản xuất glucose để cung cấp năng lượng (gan thực hiện hai cơ chế chính là phân giải glycogen dự trữ và tân tạo glucose từ protein và lipid). Tuy nhiên, vì không có đủ insulin nên glucose tạo ra không thể đi vào tế bào mà tiếp tục tích tụ trong máu. Đường huyết tăng ngày càng cao, có thể vượt trên 250–300 mg/dL hoặc cao hơn nhiều trong các trường hợp nặng.

Nồng độ glucose máu tăng cao làm tăng áp lực thẩm thấu máu, kéo nước từ trong tế bào ra ngoài lòng mạch [3,5]. Điều này khiến tế bào mất nước và hoạt động của nhiều cơ quan bị ảnh hưởng. Người bệnh bắt đầu xuất hiện cảm giác khát nhiều, khô miệng và mệt mỏi.

3.3. Giai đoạn 3: Chuyển hóa lipid và tăng tạo thể ceton

Do không thể sử dụng glucose làm nguồn năng lượng chính, cơ thể buộc phải chuyển sang sử dụng lipid. Đây là phản ứng thích nghi nhằm duy trì hoạt động cho các cơ quan quan trọng như não, tim và cơ.

Mô mỡ bắt đầu bị phân giải mạnh dưới tác động của glucagon và catecholamine. Quá trình này giải phóng acid béo tự do vào máu. Các acid béo được vận chuyển đến gan để tiếp tục chuyển hóa thành năng lượng [7]. Song song đó, protein trong cơ cũng bị phân giải để cung cấp nguyên liệu cho gan tạo glucose. Vì vậy, bệnh nhân thường sụt cân nhanh, mệt lả và suy kiệt chỉ trong thời gian ngắn.

3.4. Giai đoạn 4: Tăng tạo thể ceton

Tại gan, các acid béo tự do được chuyển hóa thành các thể ceton gồm acetoacetate, beta-hydroxybutyrate và acetone. Bình thường, cơ thể chỉ tạo một lượng nhỏ ceton và có thể sử dụng hoặc đào thải dễ dàng. Tuy nhiên trong DKA, quá trình tạo ceton diễn ra quá mức do thiếu insulin nghiêm trọng.

Khi thể ceton tích tụ trong máu, pH máu bắt đầu giảm gây nhiễm toan chuyển hóa (vì các thể ceton là những chất có tính acid, khi số lượng các chất này tăng quá mức, chúng giải phóng ion H⁺ vào máu làm môi trường máu trở nên acid hơn bình thường). Đây là giai đoạn rất nguy hiểm vì môi trường acid ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của enzyme, tim mạch và thần kinh trung ương [6].

Cơ thể cố gắng bù trừ tình trạng toan máu bằng cách tăng thông khí để thải CO₂, tạo nên kiểu thở nhanh sâu đặc trưng gọi là thở Kussmaul [2,4]. Đồng thời, acetone được thải qua phổi làm hơi thở có mùi trái cây lên men rất đặc trưng. Bệnh nhân lúc này thường xuất hiện buồn nôn, nôn ói, đau bụng, mệt nhiều và thở bất thường.

3.5. Giai đoạn 5: Mất nước và rối loạn điện giải

Khi đường huyết vượt quá ngưỡng tái hấp thu của thận, glucose bắt đầu xuất hiện trong nước tiểu. Glucose và ceton kéo theo nước bị đào thải qua nước tiểu gây lợi niệu thẩm thấu [8]. Người bệnh đi tiểu rất nhiều dẫn đến mất nước nặng. Đồng thời, các chất điện giải như natri, kali, clorid và phosphat cũng bị mất theo. Bệnh nhân xuất hiện khát dữ dội, môi khô, da khô, mắt trũng, tụt huyết áp và nhịp tim nhanh.

Đặc biệt, kali là chất điện giải rất quan trọng. Mặc dù xét nghiệm kali máu ban đầu đôi khi vẫn bình thường hoặc tăng nhẹ do kali di chuyển từ trong tế bào ra ngoài máu trong môi trường toan, nhưng thực tế tổng lượng kali toàn cơ thể đã giảm nghiêm trọng. Nếu không theo dõi và bù kali đúng cách, bệnh nhân có thể bị loạn nhịp tim nguy hiểm. Tình trạng mất nước kéo dài còn làm giảm tưới máu thận, khiến chức năng thận suy giảm và làm ceton tích tụ ngày càng nhiều hơn.

3.6. Giai đoạn 6: Suy tuần hoàn, rối loạn tri giác và hôn mê

Đây là giai đoạn cuối và nguy hiểm nhất của DKA. Khi mất nước và nhiễm toan chuyển hóa trở nên nghiêm trọng, thể tích tuần hoàn giảm mạnh khiến huyết áp tụt và tưới máu mô giảm. Não bộ rất nhạy cảm với tình trạng toan máu và giảm tưới máu. Bệnh nhân bắt đầu lơ mơ, giảm tỉnh táo, mất định hướng rồi tiến triển đến rối loạn tri giác và hôn mê [8].

Tim mạch cũng bị ảnh hưởng nặng do giảm thể tích tuần hoàn và rối loạn kali máu, làm tăng nguy cơ loạn nhịp tim hoặc ngừng tim. Ngoài ra, bệnh nhân có thể xuất hiện suy thận cấp, sốc tuần hoàn và suy đa cơ quan. Nếu không được cấp cứu kịp thời bằng bù dịch, insulin và điều chỉnh điện giải, DKA có thể nhanh chóng dẫn đến tử vong.

4/ Kết luận

Nhiễm toan ceton do đái tháo đường (DKA) là một biến chứng cấp cứu nội khoa nguy hiểm có thể tiến triển rất nhanh nếu không được phát hiện và điều trị kịp thời. Quá trình bệnh sinh của DKA bắt đầu từ tình trạng thiếu insulin nghiêm trọng, sau đó dẫn đến tăng đường huyết, tăng phân giải lipid, tăng tạo thể ceton, mất nước và rối loạn điện giải nặng nề. Khi các rối loạn này ngày càng trầm trọng, bệnh nhân có thể rơi vào suy tuần hoàn, hôn mê và tử vong.

Thông qua việc tìm hiểu nguyên nhân, cơ chế bệnh sinh và biểu hiện của từng giai đoạn, có thể thấy DKA không chỉ đơn thuần là tình trạng tăng đường huyết mà còn là một rối loạn chuyển hóa toàn thân rất phức tạp. Vì vậy, việc tuân thủ điều trị insulin, theo dõi đường huyết thường xuyên, nhận biết sớm các dấu hiệu cảnh báo và xử trí kịp thời đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phòng ngừa và giảm tỷ lệ tử vong do DKA.

—————————————

Nguồn tài liệu tham khảo: 

1/ Bộ Y tế. (2020). Hướng dẫn chẩn đoán và điều trị đái tháo đường típ 1 và típ 2. Hà Nội: Nhà xuất bản Y học.

2/ Kasper, D. L., Fauci, A. S., Hauser, S. L., Longo, D. L., Jameson, J. L., & Loscalzo, J. (2022). Harrison’s principles of internal medicine (21st ed.). McGraw-Hill Education.

3/ Bộ môn Nội tiết – Trường Đại học Y Hà Nội. (2022). Bệnh học nội khoa – Nội tiết. Hà Nội: Nhà xuất bản Y học.

4/ Nguyễn Thị Bích Đào. (2021). Nhiễm toan ceton do đái tháo đường: Cơ chế bệnh sinh và xử trí cấp cứu. Tạp chí Y học Thành phố Hồ Chí Minh, 25(4), 112–118.

5/ Lizzo, J. M., & Goyal, A. (2025). Adult diabetic ketoacidosis. In StatPearls. StatPearls Publishing. 

6/ Hội Nội tiết và Đái tháo đường Việt Nam. (2023). Khuyến cáo chẩn đoán và điều trị đái tháo đường và các biến chứng chuyển hóa. Hà Nội: Nhà xuất bản Y học.

7/ American Diabetes Association Professional Practice Committee. (2025). Standards of care in diabetes—2025. Diabetes Care, 48(Suppl. 1), S1–S350. 

8/ Umpierrez, G. E., Klonoff, D. C., Hellman, R., Korytkowski, M. T., et al. (2024). Hyperglycemic crises in adults with diabetes: A consensus report. Diabetes Care, 47(8), 1257–1284.