第103期 高分解代谢-危重症患者代谢与营养变化特点

危重症患者往往因为炎症、创伤和应激表现为高分解代谢状态，氨基酸被动员消耗，导致静息能量消耗(resting energy expenditure, REE)增加和尿氮排泄增加;其次肠道屏障功能受损、免疫失调和肠道菌群失衡。这些变化导致蛋白质-能量营养不良的快速发展。最终导致肌肉萎缩、感染加重、伤口愈合延迟、呼吸机依赖以及更长的住院时间。本文就危重症患者的代谢与营养变化做简单的介绍。

一、饥饿状态下的代谢变化 · 

在饥饿期间，为了保护基本组织，会发生代谢适应。糖原储量很小，仅在24-36小时内有用。因此，身体系统适应使用脂肪作为主要能源。

神经系统和红细胞耗能：肝糖原糖酵解（24h内）→骨骼肌蛋白糖异生（糖原不足）→脂解→酮体→脑组织利用（ketoadaptation）

其他组织（如心脏、肾脏、肌肉）：脂解→脂肪酸→酮体→组织利用

中枢神经系统的酮类适应是对饥饿的一种非常重要的适应反应，因为它节省了葡萄糖和肌肉蛋白质，有助于保存肌肉和肝脏糖原。脂肪酸要么直接从脂肪组织释放到循环中，要么在肝脏部分氧化后转化为酮体。

 二、危重症患者的代谢特点 · 

危重症患者的代谢特点包括能量消耗增加(高代谢)，反调节激素(胰高血糖素、精皮质激素和儿茶酚胺)、炎症介质(细胞因子和急性期蛋白)和其他激素调节物质的分泌增加。从而表现出能量与蛋白质的消耗与需求增加。

2.1 碳水化合物代谢· 

糖原分解加速

糖异生过程增强，但利用下降

胰岛素抵抗现象

循环中葡萄糖含量增加

2.2 蛋白质代谢· 

分解代谢较正常代谢增加40%-50%，骨骼肌分解可增加70%-100%

谷氨酰胺作为能量优先被内脏器官利用

肌肉蛋白分解加速

结构蛋白分解加速

2.3 脂类代谢· 

脂肪动员增加

游离脂肪酸(FFAS)氧化周转增加

高胰岛素对脂肪水解过程抑制

酮体生成和酮体氧化受损

2.4 肠道功能紊乱· 

消化腺分泌功能受限

应激性溃疡

肠道屏障功能受损

肠道菌群移位

三、重症患者的分解-合成代谢生理机制 · 

急重症患者的免疫反应涉及多种蛋白的产生和激活以及炎症级联反应。也就意味着巨大的能量消耗。感染与应激一方面会促使细胞因子的合成与分泌，另一方面还伴随着各种“应激”激素的大量释放，调节肌肉和肝脏中碳水化合物、脂肪和蛋白质动员与合成，以适应机体的能量与蛋白质需求变化。

下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴的激活和皮质醇释放增加；

下丘脑-垂体-甲状腺 (HPT) 轴激活导致T4、T3分泌增加；

肾上腺素能神经系统的激活导致内源性儿茶酚胺的释放；

多因素引起的胰岛素抵抗；

肠道菌群的紊乱；

但高分解代谢状态下，糖异生增强，因高胰岛素状态，以脂肪供能过程受到限制。所以谷氨酰胺作为能源会被内脏优先利用，使肌肉蛋白及细胞结构蛋白分解加速，蛋白合成受限，因此容易出现氮负平衡。

3.1 炎症反应的机制· 

微生物产物（内毒素，LPS、脂磷壁酸）→免疫系统和内皮细胞受体→促炎细胞因子的表达↑→肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 和白细胞介素 1-β (IL-1β)。

3.2 下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA)皮质轴的激活· 

细胞因子（IL-1、IL-6、TNF-α）刺激→下丘脑CRH（促肾上腺素释放激素）分泌↑→垂体前叶ACTH（促肾上腺激素）的分泌↑→肾上腺皮质醇分泌↑→糖异生↑

肾上腺皮质醇分泌↑→肾小球滤过率↑→尿氮↑

3.3 下丘脑-垂体-甲状腺 (HPT) 轴激活· 

细胞因子、高皮质醇血症→下丘脑促甲状腺激素释放激素↑→垂体促甲状腺激素↑→甲状腺甲状腺激素↑→血清总甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸 (T3)↑→糖酵解和糖异生↑/脂肪分解↑

3.4 交感-肾上腺髓质系统激活· 

应激→交感神经→儿茶氨酚（肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺）↑→糖酵解和糖异生↑/脂肪水解↑/蛋白水解↑

3.5 生长激素的分泌· 

应激→垂体前叶→生长激素（GH）→糖原分解↑/脂解↑/蛋白合成↑

3.6 细胞病性缺氧的发生· 

脓毒症→线粒体异常→有氧氧化↓无氧氧化↑→糖原消耗↑

3.7 胰岛素抵抗的发生· 

危重病患者的高血糖及胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)，即机体组织对胰岛素的生物反应性低于正常，导致机体血糖高。

主要原因有：

※血糖升高，如上文所述的在感染或应激情况下各种途径的糖酵解/糖异生的发生。高血糖能减弱胰岛素的生物功能、降低胰岛素分泌、影响肝细胞糖元合成。

※危重病患者常应激时儿茶酚胺、胰高血糖素通过降低葡萄糖转运蛋白的内在活性而降低脂肪细胞对糖的摄取;儿茶酚胺还可以抑制糖诱导的胰岛素释放,导致机体产生胰岛素抵抗。

※细胞因子一方面降低与胰岛素受体相关的肌醇三磷酸激酶的活性;另一方面抑制骨骼肌细胞、脂肪细胞对葡萄糖载体蛋白的表达，导致胰岛素生物功能下降。

3.8 肠道菌群失调· 

在危重症患者中，影响肠道菌群的因素有很多：

抗生素、质子泵抑制剂、升压药物和阿片类药物，会直接影响微生物群。

食物种类、成分（碳水化合物、脂质和蛋白质）的改变和进食方式（肠内/肠外）也可能改变微生物群的稳态。

侵入性操作可能会损害天然屏障机制（例如气管插管和动静脉导管），从而促进微生物的进入和增殖。

感染、缺血缺氧→肠道粘液层的疏水性↓肠道通透性↑→细菌与消化酶接触上皮细胞→上皮细胞凋亡，黏膜上皮屏障功能↓→营养吸收不良、腹泻、粪便能量损失和病原体易位。

总结

重症患者的代谢与饥饿时的代谢有显著差异，饥饿时主要消耗的是脂肪，而重病期间脂肪酸的利用相对受阻，酮体生成和酮体氧化均受到抑制。机体组织依赖碳水化合物和蛋白质作为主要能量来源，蛋白质-热量营养不良的发展更快。

重症患者感染、应激时的免疫反应需要消耗大量的能量与蛋白质，从而促进糖异生与蛋白质消耗。而细胞因子、胰岛素抵抗与肠道功能受损使糖原、蛋白、脂类吸收合成过程受损，引发分解与合成代谢失衡。