营养学/创伤后内分泌变化及其代谢影响

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早在1930,Cuthbertson即在外科代谢领域内作出贡献,他观察到长骨骨折的病人,尿氮、钾、磷及硫排出增加,并认为是由于全身反应及局部损伤组织的破坏代谢所致。1942年“可可林”(Coconut Grove)地区大火,引起Moore对外科病人代谢问题的深入研究。1952年发表了《外科病人代谢反应》一书,它是外科史上的一个里程碑,激起了许多临床医生及基础医学工作者对创伤后机体生理与生化变化的重视和广泛的研究。观察到创伤虽有多种多样,如外科手术、骨折、软组织损伤烧伤及意外损伤等,但引起的全身反应是相似的。首先是神经活动的紧急动员,继而发生内分泌变化,以致代谢改变。其反应的强弱随创伤的程度而异。

Moore将创伤后的变化过程分为四个阶段:①急性损伤阶段;②转折点阶段;③代谢合成阶段;④脂肪积累阶段。

现将四个阶段的变化结合新近的认识分别讨论如下:

(1)急性损伤阶段 即垂体-肾上腺功能增进期。约在创伤后1~3天。创伤时,一方面来自损伤部位的疼痛刺激和精神因素,使交感-肾上腺髓质系统兴奋,神经末梢及肾上腺髓质分别分泌大量的去甲肾上腺素肾上腺素,通过下丘脑腺垂体分泌促肾上腺皮质激素。另一方面局部刺激通过传入神经脊髓脑干的网状结构上传至下丘脑,在大脑皮层的控制下,下丘脑一方面分泌肽类激素,创伤时,肞类激素中的某些成分增多,如促肾上腺皮质激素释放激素、是甲状腺释放激素及生长激素释放激素,再作用于腺垂体,使促肾上腺皮质激素、促甲状腺素生长激素分泌增多。作用于靶组织后,血中肾上腺皮质激素(包括糖皮质激素盐皮质激素)、甲状腺素及生长激素的浓度升高;另一方面使神经垂体释放出抗利尿激素

抗利尿激素及盐皮质激素使机体保钠排钾,水份储留。

对机体物质代谢具深刻影响的是肾上腺素,去甲肾上腺素及糖皮质激素。现分述于下:

肾上腺素及去甲肾上腺素通过与肝细胞膜及肌肉细胞膜上的受体结合,使细胞内作为第二信使环腺苷酸(cAMP)含量增高,激活蛋白激酶进而使糖原磷酶化酶发挥作用,使肝糖原肌糖原(体内约75%糖原储于骨胳肌,25%储于肝脏)分解为葡萄糖进入血液,抑制脂肪组织皮肤结缔组织淋巴组织和骨胳肌摄取和利用葡萄糖,使血糖保持于高浓度。有人观察到,手术后8~16h体内可利用的糖原几乎全部耗竭。

为了保证机体的不断需要,糖皮质激素方面对去甲肾上腺素及肾上腺素的作用起“允许作用”(或随同作用,即去甲肾上腺素及肾上腺素要在糖皮质激素的参与下,才有效地发挥作用)外,还促进肝外蛋白质(肝脏以外的器官及骨胳肌,由于骨胳肌在全身肌肉中占45~50%,故肝外蛋白质主要指骨胳肌的蛋白质)分解为氨基酸,经血循至肝脏,经糖原异生作用生成肝糖原,以保证血糖的供应。由肌肉蛋白降解来的丙氨酸丝氨酸苏氨酸甘氨酸是糖原异生速率最快的原料,特别是丙氨酸,故易于生成丙氨酸的支链氨基酸——亮氨酸异亮氨酸缬氨酸也是重要原料。糖皮质激素也能促进由糖原分解而产生乳酸,以及脂肪分解而产生甘油,在肝中进行糖原异生作用,但按μmol.h-1.100g-1肝汁,糖原异生的速率比为:氨基酸:乳酸:甘油:丙酮酸=91:51:18:12。

去甲肾上腺素、肾上腺素有抑制胰岛β-细胞分泌胰岛素拮抗胰岛素的作用。创伤后,大量的去甲肾上腺素及肾上腺素强烈地抑制胰岛素的分泌和作用的发挥(胰岛素的作用是:促进血糖进入肝脏和骨胳肌的利用或合成糖原,或进入脂肪组织转变为存脂;促进氨基酸进入肝脏和骨胳肌等组织细胞合成蛋白质;以及抑制糖元异生作用)。

糖皮质激素、肾上腺素以及生长激素可促使胰岛α-细胞分泌胰高血糖素。胰高血糖素有强烈的促使肝糖原分解为葡萄糖的作用(经动物实验,按每公斤体重给以0.7μg胰高血糖素,数分钟内血糖升高50%,此时需25倍的胰岛素方能使血糖浓度恢复正常),以致血糖进一步升高。

去甲肾上腺素、肾上腺素、糖皮质激素及胰高血糖素的协同可加强脂肪动员,于是血中脂肪酸及甘油浓度升高,甘油可作糖原异生的原料,脂肪酸可氧化供能。

从上述可见,创伤后第一阶段内分泌变化对机体物质代谢首先的影响是使肝糖原及肌糖原分解,血糖升高,以保证主要以葡萄糖为能源的脑组织和外周神经、红细胞白细胞、某些吞噬细胞以及肾髓质等组织和细胞在机体应激时的需要。接着蛋白质分解和存脂分解,以保证机体有源源不断的物质利用。

于是,由于肌肉蛋白的动物,出现负氮平衡,创伤愈重,负氮平衡愈大。由于每克氮代表6.25g蛋白质或相当27~30g湿瘦肌肉组织。所以,每日丢失5~15g氮,相当消耗肌肉组织约150~500g。烧伤、复合骨折以及广范围手术,负氮平衡可达30g.d-1,约相当1kg肌肉。腹膜炎脓胸蜂窝织炎所引起的败血症,或持久饥饿,氮丢失总量可达100g或更多。按70kg成人计,相当全身肌肉重量减轻15%。

由于肌肉蛋白和体脂的动用(大手术后1~2天,体脂消耗每天可达200g以上)表现出明显的消瘦

创伤后,生长激素增加,其作用为:①在胰岛素存在的情况下,促使氨基酸进入细胞以及DNARNA的合成,进而促进氨基酸合成蛋白质。此作用与胰岛素的作用相同;②抑制肌肉组织和脂肪组织利用葡萄糖,促进糖原异生,血糖浓度升高,此作用与胰岛素的作用相反。

现已查明,创伤后,虽然一方面肌肉蛋白分解明显加强,以提供糖原异生的原料和热量,出现负氮平衡,但体内蛋白质的合成并未减弱,包括合成机体代谢所需的各种酶类抗体免疫球蛋白补体、肽类激素、氨基酸衍生物的神经介制裁和其他蛋白质等。

糖皮质激素有促进肝内RNA及蛋白质合成的作用。

创伤后,甲状腺素的分泌有所增加,其作用是加强去甲肾上腺素及胰岛素对糖代谢的作用,促进脂肪组织对去甲肾上腺素、肾上腺素和胰高血糖素的敏感性。因此,总的结果是糖原分解、糖原异生和脂肪动员加强。另外,生长激素发挥作用时,需有适量的甲状腺素。

总之,创伤后第一阶段,机体内分泌发生变化后,在多种激素的互相协同下,促进或拮抗之中,代谢产生变化。这些变化总的来说有利于机体对创伤刺激的应答,使机体能耐受创伤的刺激。这从以下几方面情况可以说明:①若用药物过分抑制机体在创伤后促肾上腺皮抟的激素或肾上腺皮质激素或去甲肾上腺素、肾上腺素的分泌,对机体耐受创伤的刺激都不利,而给以胰岛素,葡萄糖及氯化钾则对机体有利;②体弱的老年人(内分泌应答能力低)或营养状况极度不良的病人(体内糖原蛋白质及脂肪等营养素储备不足),再经受创伤,则耐受性差,死亡率高;③严重创伤后死亡者的血中糖皮质激素含量很低;④严重脓毒症病人,若生长激素分泌抑制以及胰岛素的分泌衰竭时,几乎必定死亡。

当然,机体最好不经受创伤,于不得不经受创伤时(如择期手术),创伤本身及创伤引起的刺激愈轻愈好,则机体需要作出的应答轻,机体耗损小。因此,外科医生给病人手术时,术中应控制出血输液以保持血容量,操作轻柔熟练,尽量减轻组织的损伤和在浆液腔中留下血块,消除坏死组织,减轻酸中毒,预防和治疗肺功能不全,引流脓液和止痛都能避免创伤反应的加重。而术前与术后适当的营养支持则能增强相体对手术的耐受,安全渡过创伤后第一阶段的反应,促使第二与第三阶段早日来临,整个过程早日结束,迅速恢复健康。

创伤接第一阶段反应的强弱可分为三组:①轻度损伤——轻微的组织损伤,伴随暂时性的饥饿而体液丢失很少。如轻度骨折、扭伤烫伤裂伤或涉及少量组织的损伤;②中度损伤——较大量的组织损伤,虽有体液的丢失,却是暂时性的,饥饿时间约3~5天。如大多数涉及软组织无感染的手术,以及无组织坏死,无大出血的软组织贯通伤等;③重度损伤:大量组织损伤、组织坏死、败血症、肺功能不足、长时间缺氧、长时间低血容量。如大面积烧伤、严重失血主动脉瘤破裂、腹膜炎、双侧股骨骨折骨盆骨折、战伤及车祸所致损伤等。

创伤后第一阶段机体内分泌的反应,以第①组较轻微,随着创伤程度加重而加剧;第③组的反应最为强烈。

在创伤后反应演变过程 ,每个阶段的持续时间,也随创伤的轻重而有增减。

住院的外科病人,大多数属于第②组,以及部分属于第③组。

(2)转折点阶段 即垂体-肾上腺功能减退期。约在创伤后第4~8天。在第一阶段机体的内分泌和代谢经历强烈的变化后,若无感染或并发症,约从第四天或第五天开始,持续3~4天,内分泌的变化逐渐缓和,去甲肾上腺素及肾上腺素分泌减少,胰岛素抑制的情况减轻,胰高血糖素下降,糖皮质激素逐渐恢复正常。此时,组织蛋白质分解和负氮平衡降低,体脂动用减少,出现为代谢的转折期。此时,机体虽处于负氮平衡,但伤口处的组织能优先获得修复所需物质,以满足愈合的需要。此时,若进食或静脉给以营养,则能很好吸收。病人渴望食物和营养,象未受创伤的饥饿病人一样,并且情绪好转,愿与人交往和回到生活中来。若营养供给顺利,则迅速进入合成代谢阶段,肌肉蛋白重新合成迅速出现。

(3)合成代谢阶段 约在创伤后8~14天。内分泌的变化基本上恢复到伤前水平。并且生长激素及胰岛素等促进合成代谢的激素占优势。病人食欲良好,每日可摄入8400~12600kJ(2000~3000kcal)热量,出现3~5g.d-1正氮平衡,相当100~150g湿瘦肌肉。由于每日增加不多,故体重增加在短时内尚不明显,但尿氮排出明显下降。由于合成代谢的速率(每日~5g正氮平衡)远较第一阶段每日~15g负氮平衡为慢,故体重要恢复到创伤前水平,所需时间远较第一阶段为长。若每周增重1kg,这种速率已令人满意。病人开始恢复肌力和精力。虽然伤口一期愈合时,不一定为正氮平衡。但正氮平衡对病人肌力和精力的恢复却是必要的。大部分病人此时出院回家。若此时未能得到营养支持,或不能进食,使机体处于饥饿状态,虽然内分泌的变化已为进入合成代谢阶段作好准备,却因客观条件所限而延迟。

饥饿本身对机体也是一种刺激(详见下节)也能使代谢产生变化,不利于康复

(4)脂肪积累阶段,约创伤后10~14天开始。当体蛋白恢复至正常水平后,在营养支持充裕的情况下,转变为脂肪积累起来。此时,钠、钾、氮都处于平衡,尿量也正常。

从以上所叙可见,病人于创伤后内分泌及代谢反应的每一阶段,是否得到适当的治疗和营养支持,对其预后及康复都有极大的影响。

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