作者单位：
医院普通外科
外科临床上多种刺激因素均可激发应激反应，如血压变化、血流量改变、疼痛、焦虑、感染和损伤等，这些刺激信号抵达下丘脑后促进神经系统和肾上腺皮质的合成功能，进而激发机体发生一系列变化，包括代谢反应。年DavidCuthbertson首次描述了应激状态下的代谢改变，并用消落(ebb)和起涨(flow)来表示创伤后的代谢抑制与亢进两个阶段。应激状态下的代谢改变是机体对外界刺激的一种生理反应，如果刺激强度过大、持续时间过长，有可能演变成病理反应。同机体其他系统一样，应激状态下人体主要营养物质代谢也发生一系列改变，以维护机体的内环境稳定。
一、碳水化合物
手术、创伤等应激后糖代谢的基本特征是高血糖及糖不耐受。正常情况下，血糖升高、系统激素反应可以抑制糖异生。创伤、感染情况下，尽管血糖升高，肝脏糖异生仍然活跃。糖原贮存消耗完毕后，蛋白质成为糖异生的来源，因为脂肪不能转变为葡萄糖。由于创伤后的激素调节以及肝脏可以不断获得前体物质——氨基酸，外源性葡萄糖输注不能抑制糖异生。
创伤后，骨骼肌除释放丙氨酸、谷氨酰胺外，缺氧组织还释放乳酸盐，脂肪组织释放甘油，这些都是糖异生的底物，可以转变为葡萄糖。研究发现，创伤患者丙氨酸水平增加40％、甘油及乳酸盐增加l00％E¨。尽管有丰富的糖异生前体物质，生长抑素通过降低胰岛素及高血糖素可以抑制肝脏产生糖，由此可见，葡萄糖的产生是由肝脏控制的。
尽管肝脏产糖增加，但是创伤、脓毒症患者糖氧化利用障碍。因为葡萄糖的廓清与葡萄糖氧化无关，所以创伤条件下的糖氧化利用障碍并非仅仅继发于胰岛素抵抗，还可能与细胞内代谢紊乱使线粒体丙酮酸脱氢酶(PDH)水平下降有关。研究发现，大鼠手术后4h内心脏及肝脏PDH活性抑制，24h达到抑制高峰，第4天肝脏恢复正常，第8天心脏恢复正常；PDH活性抑制与血液脂肪酸浓度升高有关，抑制脂肪分解可以再活化PDH，创伤后PDH活性抑制可以被胰岛素逆转口。这些研究提示：创伤、手术后葡萄糖氧化利用能力下降是一个主动过程，是一种保护机制；通过优先利用脂肪供能而保留葡萄糖，其部分目的可能在于维持高血糖、供葡萄糖依赖组织如血细胞使用。与以往观点不同，应激条件下糖异生增强、氧化利用障碍引起的高血糖并非总是损害机体，相反可能对机体发挥保护作用。给失血性休克猪输注高渗葡萄糖可以降低死亡率、给低血压患者输注高渗葡萄糖可以提高血压。高血糖的保护作用机制可能在于：高血糖可以引起液体转移，使液体由细胞内转移至血循环中，从而增加了循环血量；高血糖还可以刺激心肌摄取葡萄糖、增加无氧糖酵解，从而发挥正性肌力作用。
二、脂肪
饥饿适应条件下，脂肪提供机体95％的能量需求；创伤、脓毒症条件下，体内总热量消耗的80％-90％由游离脂肪酸供应。此时，脂肪尽管仍然是机体的主要能量来源，但其贡献率较饥饿时低。如上所述，创伤条件下机体脂解增加，优先使用脂肪供能，以达到节约糖的作用。创伤、脓毒症患者脂肪分解代谢增强、脂肪供能增加的一个重要标志是呼吸商(RQ)降低。创伤恢复后，R0也逐渐由脂肪的0．7向碳水化合物的1．0漂移。但是，脓毒症患者恢复过程中，其RQ漂移较慢、仍然抑制，提示其对葡萄糖输注反应不良。
创伤后，肾上腺素、高血糖素、皮质醇拮抗胰岛素的作用，加速脂肪分解，体内脂肪消耗增加，体重逐渐下降，血浆游离脂肪酸(FFA)水平升高，出现创伤性脂血症。但是，血浆FFA水平高低不反映创伤程度轻重，FFA再现率(即产量)低于脂解率(因为甘油不能在外周组织磷酸化，所以血流中的甘油量反映脂解率)，其原因可能在于：①严重创伤后脂肪组织血流减少，不能将FFA全部带入血循环；②白蛋白减少时，它是游离脂肪酸的运输模式；③机体缺氧引起的乳酸酸中毒通过刺激再酯化过程，降低脂肪酸浓度；④FFA在三酰甘油(TGL)降解组织中直接被氧化。血细胞无线粒体、脂肪酸不能通过血一脑屏障，所以脂肪酸不能成为血细胞、脑的能源物质。脂肪细胞无高血糖素受体，因此脂肪组织内脂解的第一步不受高血糖素直接调节。应激、低血糖条件下的脂解调节(图1)，胰岛素、高血糖素及儿茶酚胺为水溶性激素，通过与细胞膜表面受体结合而发挥作用。脂肪细胞膜表面的肾上腺素受体为B2受体。不难看出，脂解过程总是伴随糖异生，而糖异生有赖于蛋白质分解提供碳架。糖生成后反过来可以抑制糖异生，促使TGL向脂肪酸分解途径行进，使脂肪氧化更加彻底。所以，使用脂肪为主要能源物质时，必然伴有肌肉蛋白分解及负氮平衡。营养支持时补充葡萄糖，一方面可以抑制糖异生而节约蛋白质，另一方面可以促进脂肪的彻底氧化，提高利用率。创伤后机体下调PDH活性，葡萄糖氧化利用下降，维持高血糖环境，其目的可能也与此有关。
三、蛋白质
手术、创伤等应激后蛋白质代谢的基本特征是净蛋白分解率(NPC)为正数(升高)。绝大多数创伤情况下如烧伤、涉及骨骼肌的严重创伤，整体蛋白分解率(WBPC)明显增加，但也有报道手术后WBPC无显著升高。创伤条件下整体蛋白合成(WBPS)的研究相对WBPC较少，结果差异也较大，较多报告升高，有人发现手术后下印，也有人报告正常。尽管研究结果差异如此，由于NPC=WBPC—WPBS，所以创伤后的总体结果是NPC升高。
轻微损伤，机体细胞群的分解代谢可能无明显增加。严重创伤后，骨骼肌群蛋白质分解代谢明显加强，其氨基酸重新分布，以满足机体代谢与免疫需求。研究发现：创伤、感染后损伤组织及非损伤组织3一甲基组氨酸释放增加，它是肌动蛋白、肌球蛋白代谢产物，提示骨骼肌群活动加速。细胞内必需氨基酸，特别是支链氨基酸水平升高，谷氨酰胺水平下降50％，引起非必需氨基酸水平下降。研究还发现：应激、脓毒症条件下，骨骼肌释放的氨基酸70％为丙氨酸及谷氨酰胺，尽管两者加起来只有骨骼肌总氨基酸的10％-15％。骨骼肌是极少数可以代谢支链氨基酸，缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的器官组织之一。非支链氨基酸释放进入氨基酸池。
骨骼肌代谢支链氨基酸形成的废物——氮，有两种处理方式。在细胞摄取葡萄糖形成丙酮酸盐过程中，支链氨基酸中的氮被转氨给丙酮酸盐，形成丙氨酸；支链氨基酸的碳架在骨骼肌中氧化，丙氨酸释放入血循环。被肝脏廓清后，丙氨酸被脱氨，氮通过尿素循环处理，形成尿素。并随尿排出体外。丙氨酸从而成为运输废物氮的穿梭机。丙酮酸盐的三碳片段成为糖异生的前体，葡萄糖形成，并释放入血。未被转氨形成丙氨酸的丙酮酸盐转变成为乙酰COA，进入三羧酸循环(Krebs循环)。Krebs循环除产生ATP外，还提供了另外一条氮转移途径，即产生谷氨酰胺，供肝外组织利用。氮与仅一酮戊二酸盐结合形成谷氨酸盐，后者再结合另一个氮，形成谷氨酰胺。谷氨酰胺从骨骼肌细胞中释放，是肠细胞、各种免疫细胞(特别是淋巴细胞)及肾脏的主要能源物质。
在骨骼肌细胞内分解代谢超过合成代谢的同时，肝脏细胞发生尽合成代谢，产生大量肝脏蛋白。氨基酸向肝脏的重分布刺激了糖异生，及创伤修复相关蛋白如纤连蛋白、纤维蛋白原的合成，但其他细胞相关蛋白如白蛋白的合成则受到抑制。
四、水和电解质
手术、创伤等应激后水、电解质代谢的基本特征是水、钠潴留。在代谢抑制期，血容量减少的现象普遍存在，通过合理的液体治疗，这种状况完全可逆转。然而，如果在24h内没有容积复苏，死亡基本上不可避免。机体对低血容量的最初反应为减少皮肤、脂肪组织、肌肉、内脏器官等的灌注，以保证心脏和脑的灌注。水、钠潴留是由于抗利尿激素(ADH)和醛固酮释放增加的结果。血容量减少和细胞外钠离子浓度增加所致的渗透压升高刺激下丘脑前部的视上核分泌抗利尿激素。
FrancisMoore用“钠潴留阶段”和“钠利尿阶段”两个术语用来描述创伤应激代谢起涨阶段的水和盐的抗利尿作用。容量感受器位于心房和肺动脉，渗透压感受器位于下丘脑的抗利尿激素神经元附近。抗利尿激素主要作用于肾脏的集合管，同时也作用于远端肾小管促进水分的重吸收。醛固酮主要作用于远端肾小管促进钠离子和碳酸氢盐重吸收，促进钾离子和氢离子分泌。醛固酮也能调整儿茶酚胺类物质对细胞的作用，从而影响细胞内外的钠钾交换。蛋白质的分解代谢导致大量细胞内钾离子进入细胞外液，引起血清钾浓度升高，在肾功能受损的情况下这种现象更为明显。钠和碳酸氢盐的潴留可能导致代谢性碱中毒和组织输氧障碍。损伤后，尿钠分泌可能下降10～25mmol／24h，而钾分泌上升~mmol／24h。在损伤或复苏后的最初几天，大多数病人表现为水肿，是由于血管通透性和组织间胶体渗透压升高，致细胞内液和外源性的液体聚集于细胞外第三间隙的结果。
综上所述，应激状态下机体主要营养物质的代谢变化为：
①量热学：创伤患者氧化等量的葡萄糖耗氧较多，产生二氧化碳量较少，RO及非蛋白呼吸商(NPRQ)更低，提示葡萄糖氧化障碍，脂肪为主要能源物质。
②糖代谢：创伤后血糖升高，乳酸升高，糖来源(异生)增加，外源性葡萄糖对糖异生的抑制作用下降，葡萄糖的氧化下降，提示糖异生增强，糖酵解加快，但氧化不完全。
③脂肪代谢：创伤后，游离脂肪酸、甘油浓度升高，脂肪氧化率升高，提示脂肪分解与利用加强。
④蛋白质代谢：创伤后，整体蛋白合成与分解代谢均加速，丙氨酸水平升高，蛋白尽损失增加，提示蛋白分解代谢与合成代谢均加速，但是分解代谢超过合成代谢，糖异生底物增多。
⑤水钠反应：创伤应激条件下ADH和醛固酮释放增加引起机体水钠潴留。
原作者：石汉平杨婷
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