肠内营养03第二章：饥饿与应激的代谢变化讲解

饥饿与应激的代谢变化第二章第二章课程学习目的掌握正常情况下机体能量和物质代谢的规律掌握饥饿与应激状态下能量和物质代谢的变化掌握营养不良的病因学分类熟悉营养不良对临床患者的影响第二章课程主要内容正常机体消化吸收后的物质代谢饥饿时的代谢变化应激时的代谢变化营养不良对机体的影响正常机体消化吸收后的物质代谢能量和营养素的消耗与补充生命的存在与能量代谢相伴随机体能量和营养素的消耗是一个持续的过程能量和营养的摄取(进餐)通常是一个间断的过程通常大部分时间内，机体是在利用自身的储备满足各种功能的需要进食以后，机体在进食前所消耗的能量被重新储存和补充进餐后能量代谢简要过程能量(食物热效应)消耗↑脂肪氧化↑净蛋白合成↑CHO氧化↑糖原合成↑脂肪分解↓消化吸收进食后的碳水化合物代谢葡萄糖几乎是身体所有细胞的主要的直接的能量来源血中葡萄糖的浓度需要维持在一定的浓度血糖浓度的维持主要通过激素进行调控，同时也受神经和局部因素影响食物消化吸收完成后，组织对能量的持续需要使血糖浓度下降，胰岛素分泌减少，胰高血糖素等分泌增加，使糖原储备分解和葡萄糖产生增加进食后，血糖升高，刺激胰岛素分泌增加，促使组织利用葡萄糖和糖原储存进食后的脂肪代谢由于脂类产能高而含水量低，使之成为动物和植物储存能量的理想形式进食碳水化合物和脂肪混合膳食的结果是：膳食脂肪中的大部分被储存于脂肪组织中空腹时，脂肪组织中的甘油三酯水解产生脂肪酸释放入血，被作为包括骨骼肌和心肌在内的许多组织的能量来源和肝脏的氧化反应、甘油三酯的合成摄食可部分抑制上述脂肪酸的循环进食后的蛋白质代谢进食及稍后一段时间，总体蛋白质分解减少，合成变化不大，导致净增加吸收后阶段，蛋白质分解利用增加，导致净减少，24h后达到零平衡平衡膳食条件下的蛋白质净增加（合成）取决因素：蛋白质的质量（优质蛋白质与非优质蛋白）蛋白质的吸收速度（快蛋白和慢蛋白）

乳清蛋白能够获得更高的氮储留率酪蛋白在肠道滞留时间延长、释放进入门静脉的氨基酸减少，进而导致餐后尿素合成减少以及蛋白质生成增加能量的其他来源（脂肪和/或碳水化合物）蛋白质的代谢与平衡膳食摄入蛋白质100g/d吸收氨基酸160g/d组织/蛋白质池黏膜细胞和消化液70g/d游离氨基酸池粪便流失10g/d尿素(氨)90g/d皮肤流失2g/d机体蛋白质的合成与分解量大约为300g/d氧化损失阶段小结进食碳水化合物进入组织和细胞直接氧化供能补充糖原消耗剩余部分转化为脂肪储存脂肪大部分进入脂肪组织储存蛋白质进入氨基酸池单纯性饥饿及其代谢变化机体能量的贮存体成分含量正常的74kg男性体内储存能量的理论值脂肪：15kg≈140,000kcal蛋白质：12kg≈48,000kcal肌糖原：0.5kg≈2,000kcal肝糖原：0.2kg≈800kcal葡萄糖(细胞外液):0.02kg≈80kcal总量≈190880kcal1g蛋白质4kcal，1g肌肉含75%水分，产能1kcal脂肪以三酰甘油形式储存于脂肪组织1g三酰甘油产生9kcal1g脂肪组织产生7kcal1g碳水化合物4kcal，1g肌肉含75%水分，产能1kcal只能部分氧化为乳酸，成为糖异生原料血糖的直接来源饥饿饥饿：外源性能量和营养素断绝或不足饥饿时，机体需利用体内储备的碳水化合物、脂肪和蛋白质满足需要，通过多种调节方式进行适应机体对饥饿的反应受能量贮存量、饥饿的持续时间以及其它应激性因素的影响国外报道：非常肥胖的个体禁食249d和382d仍然存活

——ThomsonTJ.Lancer,1966﹠StewardWK.PostgradMed,1973饥饿的结局长期部分或完全停止能量的摄入会导致消耗性消瘦Keys的研究：32名男性志愿者连续24周摄入相当于2/3能量需要的饮食，结果总体中丢失23%、脂肪丢失71%、身体细胞体积丢失24%机体正常的个体，持续饥饿超过3个月，体重将丢失40%女性BMI低于10或男性BMI低于11，很少能够存活短期饥饿（<72小时）的代谢变化短期饥饿（<72小时）胰岛素分泌↓胰高血糖素分泌↑儿茶酚胺分泌↑糖原分解脂肪分解葡萄糖大脑和神经血细胞供能脂肪酸甘油骨骼肌、心肌、肾脏、肝脏等肝脏FA水解产生酮体供能机体代谢率开始时加快，2天后开始下降肝脏糖异生供能123长期饥饿（>72小时）的代谢变化长期饥饿（>72h）胰岛素水平进一步↓糖原水平↓机体能量需要不足糖异生脂肪酸氨基酸前体甘油肌肉脂肪组织乳酸盐氨基尿氮↑负氮平衡×分解无氧糖酵解酮体糖原分解↑↑葡萄糖氧化脂肪分解↑肝脏生酮作用能量消耗正常净蛋白分解↑↑糖原贮存耗竭葡萄糖氧化↓↓肝脏生酮作用↑↑↑能量消耗↓脂肪分解↑↑↑净蛋白质分解↑长期饥饿（>72小时）短期饥饿（<72小时）基础代谢（静息代谢）体力活动消耗食物特殊动力作用特殊生理状态需要机体总能量消耗长期饥饿饮食摄入↓下降下降下降下降自主活动↓瘦体组织↓发育减慢饥饿时机体的适应阶段小结短期饥饿：首先利用糖原储备，再启动糖异生（消耗脂肪和蛋白质储备），使脂肪组织和肌肉分解长期饥饿：糖原耗竭，脂肪分解加剧，酮体生成增加并被逐渐适应作为能源机体通过主动和被动调节适应饥饿：肌肉减少使基础代谢下降、机体活动、食物热效应减少、生理状况停滞适应的结果：生存或死亡单纯饥饿所致营养不良的营养治疗治疗目标：短期：恢复细胞和生理功能长期：恢复机体在营养不良期间丢失的组织治疗原则：全面平衡、首选肠内、循序渐进、严密监测需注意的问题：营养不良继发的器官功能下降或衰竭，可能制约营养供给避免再喂养综合症的风险应激及其代谢变化应激与应激原生物体得以生存的基础在于维护其内环境的稳定性——内稳态引起内稳态发生紊乱的任何因素都可能使体内产生多种生理反应，以抵抗这些紊乱对机体的影响——应激反应能够引起机体发生应激反应的各种因素成为应激原：物理因素：如环境变化、噪音、电流、创伤等化学因素：如各种药物、毒物、营养失衡、化学污染等生物因素：微生物及其毒素的感染、超负荷运动、饥饿等心理社会因素：如精神紧张、疼痛、恐惧、焦虑、愤怒等创伤时代谢反应的3个阶段(20世纪40年代Curthbertson）代谢减少的低潮或早期休克期应激或分解代谢期丢失的组织开始重新合成时的恢复期和合成期机体对应激的代谢反应是由神经内分泌改变与细胞因子分泌共同调节的反应过程创伤、感染后，体内物质从参与非必需功能如肌肉活动转向参与伤口愈合，以及免疫系统功能和其他与疾病康复有关的代谢活动尽管这种反应在短期内对患者的存活是必需的，但如果持续存在或反应过度就会对机体造成破坏创伤、感染等应激时的代谢反应创伤后神经内分泌的改变自主中枢（位于下丘脑）创伤之后接受大量刺激（如灌注不足的压力容量改变、细胞因子作用、受伤部位传入冲动等），诱导反射性的α、β-肾上腺素活性以及肾上腺髓质的儿茶酚胺分泌增加（创伤程度）下丘脑分泌释放因子如促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）和生长激素释放激素（GRH），刺激脑垂体释放更多的促肾上腺皮质激素（ACTH）和生长激素（GH）机体对ACTH的反应：创伤后皮质醇分泌增加。简单手术后上升持续24-48h，较大创伤后持续时间更长。GH释放增加，在不同组织可能分别起合成和分解的作用创伤休克阶段，α-肾上腺素会抑制胰岛素分泌。流动相阶段，胰岛素水平升高，同时伴有胰岛素抵抗。胰高血糖素分泌增加创伤后的循环改变刺激肾素-血管紧张素-醛固酮系统，引起水钠潴留甲状腺素水平下降创伤后内分泌改变对代谢的作用参与分解代谢的激素（如皮质醇、儿茶酚胺、胰高血糖素）分泌增加，同时伴有胰岛素抵抗分解代谢激素水平增高和胰岛素作用降低引起物质代谢平衡的改变肝脏糖原分解和糖异生为创伤处和需要葡萄糖的组织提供大量葡萄糖，胰岛素抵抗也保证葡萄糖的持续产生、肌肉氧化减少和糖原储存减少脂肪分解加强可提供产能所需游离脂肪酸和糖异生所需甘油，同时伴有肌肉蛋白合成减少、内脏蛋白合成增加肌肉蛋白分解以提供糖异生的底物和伤口愈合、急性期反应和免疫系统所需的必需氨基酸神经内分泌对应激反应的作用效果神经内分泌对应激的反应葡萄糖异生体内物质动员，葡萄糖/谷氨酰胺/脂肪酸胰岛素和GH抵抗周围组织蛋白水解，负氮平衡REE增加液体潴留主要促炎细胞因子在创伤和败血症时对代谢的影响细胞因子细胞来源主要作用细胞主要作用IL-1αIL-1β单核细胞，巨噬细胞，星型胶质细胞，上皮细胞，内皮细胞，成纤维细胞，树状细胞胸腺细胞，中性粒细胞，T细胞，B细胞，骨骼肌，肝细胞，成骨细胞免疫调节，炎症，发热，食欲缺乏，急性期蛋白合成，肌肉蛋白水解，骨重细胞，加强糖异生和脂肪分解IL-6巨噬细胞，T细胞，成纤维细胞，某些B细胞T细胞，B细胞，胸腺细胞，肝细胞急性期蛋白合成，免疫细胞分化TNF-α巨噬细胞，肥大细胞，淋巴细胞，脂肪细胞成纤维细胞，内皮细胞，骨骼肌，肝细胞，成骨细胞

同IL-1应激性饥饿与单纯性饥饿的比较应激性饥饿：饥饿的同时存在创伤、感染和重症疾病的代谢反应机体对单纯性饥饿的正常适应性调节在应激导致神经内分泌和细胞因子的影响下无法起作用代谢速率加快而不是减慢酮体生成较单纯饥饿少肌肉蛋白质分解速率加快以满足糖异生需要蛋白质分解产生的氨基酸更多满足急性期蛋白合成、免疫细胞和组织修复需要生物反应单纯性饥饿（>72小时）应激性饥饿代谢速率↓↑蛋白质分解（相对）↓↑蛋白质合成（相对）↓↑蛋白质转化↓↑氮平衡↓↓↓糖异生↓↑酮症↑↑-葡萄糖转化↓↑血糖↓↑水盐储留？↑↑↑血浆白蛋白-↓↓单纯性饥饿和应激性饥饿的代谢变化比较进餐后、饥饿和应激时的能量物质代谢项目餐后状态饥饿延长应激反应糖异生↓↑↑↑↑糖酵解↑↓↑↑↑葡萄糖氧化↑↑↑↓↓葡萄糖循环↑↓↑↑↑蛋白质水解↓↓↑↑↑蛋白质合成↑↓↑↑氨基酸氧化↑↓↑↑↑脂肪组织脂肪分解↓↓↑↑↑↑↑脂肪氧化↓↑↑↑↑生酮作用↓↓↑↑↑↑脂肪酸的三羧酸循环—↓↑↑应激状态的多模式临床治疗减少分解代谢改善预后动员

避免非必要的禁食阶段降低应激，合理的疼痛治疗营养食物肠内营养肠外营养治疗感染改善葡萄糖控制创伤应激的营养治疗创伤应激期，神经内分泌和细胞因子的作用使营养补充无法逆转能量和蛋白质平衡（去除分解代谢的影响），造成体重和瘦体组织的丢失营养治疗的作用为通过减少负平衡起到补偿作用，不进行营养治疗使机体损失更多，恢复期延长避免饥饿，尽量减少蛋白质-能量负平衡和肌肉消耗。维持组织功能，尤其是肝脏、免疫系统、骨骼肌与呼吸肌功能恢复阶段神经内分泌作用减弱，营养治疗使组织修复能力和水钠排出能力恢复，逆转负氮平衡使用胰岛素可减少蛋白分解、控制血糖以及改善预后，但其它相关药物治疗手段仍需进一步研究35能量代谢测定(间接能量测定或双标水测定法)结果显示：现代医疗技术大大降低了术后患者的能量消耗（即使处于危重期和应激期）。过量反而增加机体能量消耗、C02生成和通气负担，并可诱发脂肪肝、肝功能损伤、胆汁淤积性黄疸术后葡萄糖耐量及氧化速率下降，胰岛素抵抗致高糖血症，增加感染风险，但仍需补充适量葡萄糖以满足重要器官利用葡萄糖(中枢神经系统l20～150g/d，肾脏、血细胞、淋巴组织、骨髓和伤口组织至少40g)肝细胞、心肌细胞和骨骼肌细胞均以脂肪酸作为首要能量来源。根据术后应激、免疫反应程度确定脂肪用量（合理选择脂肪乳剂）应激时蛋白质分解高于合成。肌肉只能氧化利用BCAA，淋巴组织、肝、脾以GLN为主要能量来源。应激患者的氨基酸用量应增至1.5g/(kg·d)，此时热氮比相应降低。有人推荐使用含BCAA的氨基酸溶液，GLN双肽可能改善预后维生素和微量元素水平下降，有必要额外补充，尤抗氧化营养素手术创伤后营养的供给营养不良对人体生理功能的影响

营养不良是能量、蛋白质和其他营养素缺乏、过剩或失衡的营养状况，和对组织机体的形态(体型、体格大小和人体组成)机体功能和临床结局产生可观察到的不良反应。微量营养素失衡在急、慢性疾病中较为普遍，能量、蛋白质营养状况较好者及肥胖者，也可能发生一种或多种微量营养素（维生素、微量元素）缺乏。

本课程主要讲解营养缺乏及其对机体的影响。营养不良的定义饥饿相关性营养不良慢性疾病相关性营养不良急性疾病或创伤相关性营养不良

（JournalofParenteralandEnteralNutritionVolume34Number2March2010156-159）成人营养不良病因学分类营养不良的定义亚急性或慢性营养失调，并在此情况下不同程度的营养过剩或营养不足伴随炎症反应会导致机体和成分的改变和功能的减退。——BasicsinClinicalNutrition(4edition)2013,1:4国际共识指南委员会：饥饿相关营养不良：患者存在慢性饥饿但无炎症反应，如神经性厌食等慢性疾病相关营养不良：慢性的轻度到重度的炎症反应，如器官衰竭、癌症、少肌性肥胖等急性疾病或创伤相关营养不良：急性重症程度的炎症，如大范围感染、烧伤、创伤、闭合性颅脑损伤等优点：近似的病生理、代谢变化和治疗原则营养不良的流行病学营养缺乏或营养过剩的危险人群占63％其中：低体重者(BMI<20kg／m2)占5.3％超重者(BMI=25～30kg／m2)占38.3％肥胖者(BMI>30kg／m2)占19.4％

——1998年英国成年人调查蛋白质-能量营养不良—21世纪主要的全球性公共卫生问题之一欧洲营养不良（营养缺乏）诊断标准：

体质指数(BMI<20kg／m2

)

类别体质指数（kg.m-2）严重低体重＜18.5低体重＜20适宜或健康的体重范围20~25超重＞25~30肥胖（Ⅰ度）＞30~35肥胖（Ⅱ度）＞35~40＞40

病态肥胖或重症肥胖Ⅲ度体质指数评估英格兰约5％的人长期蛋白能量缺乏引起低体重欧洲老年人约3％～6％—(瑞典、比利时、意大利、英国)

自然减重3～6个月内减少10％可能有营养不良的危险。BMI<20kg／m2、体重恒定的健康人，尤其年轻人有可能机体功能良好。营养缺乏是发达国家和发展中国家共同存在的公共卫生问题营养缺乏的流行病学患者中（医院、养老院）发生率高(疾病引起)社区人群中发生率更高（老年人和年幼者）营养缺乏与疾病、社会经济因素(如社会隔离、贫困)等有关。欧洲各医院中患病率最高可达100％。不同指标(人体测量、生化、免疫学)评估诊断后发现癌症患者中的患病率5％～80％神经系统疾病患者中4％～66％老年人中0～85％外科疾病患者0～100％呼吸系统疾病患者5％～60％胃肠道和肝脏疾病患者3％～l00％艾滋病患者8％～98％肾脏疾病患者10％～72％因评价方法不统一，无法对不同疾病、卫生保健机构中营养不良的严重程度进行比较。营养缺乏是不同医疗机构患者的常见问题食物(营养素)摄入不足消化吸收障碍营养素丢失(如外伤、吸收不良)或分解代谢增加疾病引起的厌食、味觉异常、恶心呕吐药物等治疗引起摄食和吞咽困难社会和心理因素(如焦虑、抑郁、悲伤、贫困)

医院、养老院因缺少可口食物，有30％～60％食物被丢弃。疾病引起营养不良(营养缺乏)的原因未能及时或充分应用营养治疗(如口服补充营养素、肠内营养和肠外营养)方法预防和治疗疾病引起的营养不良。疾病引起营养不良(营养缺乏)的原因一项meta分析结果：住院患者和居家患者使用口服营养补充剂和管饲喂养后，病死率显著下降。证据表明营养支持有助于改善机体的结构、功能(如肌肉强度、免疫功能、运动能力)和临床结局(病死率、并发症的发生率)。饥饿和严重饥饿对机体器官系统（生理功能和结构）的影响包括精神、心脏、肾脏、呼吸、胃肠道、体温调节、免疫及创伤愈合等，也是增加外科手术后或急性疾病患者发生并发症的危险原因。营养缺乏死亡患者尸检发现：心脏、肝脏重量约减少30％，脾脏、肾脏、胰腺重量也受到影响。——Krieger营养缺乏对生理功能的影响营养缺乏会导致焦虑、抑郁评分升高。维生素和矿物质的缺乏(如硫胺素、维生素B12、钙、镁、磷)会影响大脑正常的生理功能。对精神的影晌禁食→肌细胞的质量减少，功能下降。恢复正常膳食后