营养学/影响营养的代谢因素

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在本世纪20年代末,Cuthbertson首次发现一些长骨骨折病人,体重明显下降,尿中氮、硫和磷排泄增加,而体重下降与尿氮排泄呈正比。此外,病人的氧耗增加,体温上升,并与尿氮排泄相平行。当时无法解释这些现象。

后来,许多学者证实他的发现。自40年代末以来,一些实验方法和手段获得不断的完善。这时,才有可能深入地剖析这些现象,探索它们的本质。目前,一致认为由于尿中氮和硫及氮和钾的比值与肌肉蛋白质分解后的有关比值相仿,且尿氮主要是尿素氮,自尿中丢失的氮很可能来自肌肉。但大家对这些现象的意义尚持有不同的见解。

为了更好地理解这些变化,首先需了解应激时机体的神经内分泌变化,其变异对物质代谢有决定性的作用。应激反应的具体表现为一种综合性神经内分泌反应。早期即有大量儿茶酚胺释放,促使高血糖素促肾上腺皮质激素的生成及释放增加。同时,胰岛素的释放受到抑制,释放的肾上腺皮质激素还阻止了胰岛素在外周组织的作用。这些变化导致糖的氧化与转换增加/脂肪的氧化也显著增加,游离脂肪酸增多,但不伴有明显的酮血症。肌肉蛋白质分解致使糖异生增加,相应地保存了内脏蛋白质。稍后,胰岛素分泌虽有增加,但其作用仍受到抵抗。此外,胰岛素、醛固酮抗利尿激素的变化还影响水盐代谢。

蛋白质在体内具有极为重要的作用,它不是一种作为能源贮备的物质。所有的体蛋白都具有不同的特定功能,过多的耗损必将导致某些功能丧失,最终导致生命中止。既然体细胞群的缩减不利于机体的生存,为什么应激时会有体蛋白的分解亢进?诚然,分解激素增多是直接原因,但其目的又是什么?应激时能量消耗有所增加,但幅度一般不显著(表38-1)。即使供给足够的外源糖和脂肪热量,也不能完全阻止糖原异生,即蛋白质的耗损。Clowes等认为在应激的特定内分泌环境中,尽管存在胰岛素抵抗,使糖代谢发生障碍,但胰岛素对脂肪的作用十倍于它对糖的作用。因此,它足以抑制脂肪分解,使游离脂肪酸和酮体减少,甚至停止脂肪的净利用,造成一种局部能源物质缺乏的状态。所以,肌肉转而利用支链氨基酸供能,同时释出的丙氨酸则随同代谢过剩的乳酸甘油等经糖原异生这一途径自血中清除,加快了糖的转换。这些物质只能经糖原异生予以代谢。因此,蛋白质大量分解是肌肉代谢受到内分泌改变影响的结果,而不是由于应激引起全身能量需求的激增,以致蛋白质过度耗损。为此,外源能量的供给不能阻止糖原异生。此外,支链氨基酸被有选择地代谢供能,剩余的氨基酸不能构成一种平衡的混合氨基酸以满足特定蛋白质合成的需要,蛋白质无法合成。蛋白质若长期不能再合成,其后果可能极为严重。

表38-1 应激与能量需要的变化

应激状态 RME递增(%)
一般手术 10
多发性骨折 10~25
感染 50
灼伤 40~100

然而,上述假说未能被一致公认。近年的研究指出,在严重感染时,由于糖耐量下降,糖的利用减少。脂肪的利用不是减少,而是增加。机体利用更多的脂肪,也即以脂肪为主要能源。

修复中的组织虽以代谢糖为主,但近年的研究还提示,蛋白质分解亢进很可能是为了提供蛋白质合成和组织修复所需的氨基酸,而不是单纯为了供能。给予应激病人含氮的营养素能够减少或阻止自体蛋白质的耗损。这样,所谓蛋白质分解供能只是一种“副产品”。换言之,即蛋白质合成后剩余的氨基酸才用于氧化,供给能量并非主要目的。

综上所述,疾病、损伤和感染都能对人体的正常代谢调节造成额外的负担。这种改变具有一定的规律性。因此,它常被称为应激反应。它的表现可为局部的和全身的、立即的和延迟的神经内分泌以及生物化学方面的改变。它的主要目的似乎是为了维持生存。以后,使机体恢复正常。所以,应激反应的强度及持续时间与诱因的严重性及是否伴有并发症是呈正相关的。这些改变的临床意义也就不言而喻(表38-2)。

表38-2 应激反应与饥饿代谢的区别

应激反应 饥饿代谢
蛋白质代谢 尿氮增加、肌蛋白糖原异生增加、内脏蛋白相对保存 尿氮减少,肌蛋白糖原异生减少,内脏蛋白耗损
脂肪代谢 脂肪氧化明显增加,FFA增加 脂肪氧化增加,酮血症显著
糖代谢 糖氧化增加,转换加速 糖利用减少
喂养效应 节氮效应不明显 节氮效应显著
内分泌环境 CA,GC,G增多,I减少或拮抗 CA、GC,G增多不明显,I减少
能量消耗 EME增加 RME下降
水盐代谢 水盐滞留 ECF扩大,组织水肿

FFA=游离脂肪酸,DA=儿茶酚胺,GC=糖皮质醇,G=胰高血糖素,I=胰岛素,RME=静息代谢能耗,ECF=细胞外液。

即然应激反应以代谢亢进、分解代谢大于合成代谢为主,所以,持续时间延长对机体的复原只是利少弊多。因此,有一些学者提出了消除或减轻应激反应的建议。目前,对应激反应的意义存在着不同的见解。Moore认为它是一种不可避免,也是不可抗拒的反应,主张无所作为。Giddings等认为如同炎症是机体对感染作出的有益反应一样,在应激的情况下应激反应是不可缺少的。因此,不拟予以干扰。Blackburn等则指出,尽管应激反应的神经内分泌变化难予纠正,在目前医学科学技术较为发达的条件下,采取一些措施消除或减轻它的不良后果仍是可行的。因此,极力主张应有所作为,而不是无所作为。当然,这样做需付出一定的代价,造成财力和物力方面的消耗,不可能作为常规全面推广。但在病情需要时应用,将产生举足轻重的效果。

根据以上认识,在应激的情况下,应该供给外源能量物质和含氮物质,并按比例地增加,以满足机体的需要,保存机体的功能和结构。

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