營養學/燒傷的代謝反應
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燒傷後，在蛋白質、糖類及脂肪代謝方面出現一系列複雜的變化。早期研究創傷及燒傷後發生代謝改變的是Cuthbertson，他在40多年前即將創傷後的代謝變化分為兩個階段，提出早期的反應為短時間的基礎代謝下降，稱為代謝低潮期（在傷後1～2天內出現），繼之出現較長時間的高潮期（從傷後第三天起可長達數周至數月），稱為代謝旺盛階段（或高潮期）。目前對於代謝旺盛階段的存在已經證實，主要是分解代謝增強，產熱和氧耗增加，蛋白質過度分解以及由於肌肉、脂肪和水分減少，體重下降一系列變化。近年的研究表明：燒傷後出現的代謝變化，一方面是糖原異生過程加速；另一方面是出現細胞代謝的紊亂，燒傷後機體組織破壞極為嚴重；長時間的負氮平衡，能量和蛋白質、脂肪、糖類等物質的儲備嚴重損耗，使機體處於急性營養不良狀態，以致嚴重影響燒傷創面癒合及康復過程。
33.2.1 熱能代謝
近年著重研究了體內能量的產生。體溫反映人體內熱量產生和丟失間的平衡，並受丘腦下部體溫調節中樞的控制。Stoner等人研究了大鼠雙後肢燙傷後的代謝改變，在室溫20℃的情況下，大鼠的產熱能力受到抑制，在瀕死的動物中，體溫迅速下降到32℃或更低。此種情況可能持續數小時甚至24小時。在這段時間內，血內葡萄糖及乳酸鹽增加，並出現脂肪分解。由於三羧酸循環的部分中斷，導致葡萄糖及丙酮酸鹽氧化不全。根據上述觀察結果，可以認為：大鼠燒傷後出現代謝低潮期與中樞體溫調節受到損害有關，至於出現的一些生化改變是屬於繼發的。
燒傷後代謝如何由低潮期轉入旺盛階段尚不了解。關於燒傷後人體內是否出現代謝低潮期，目前亦不能肯定。但臨床上可見到燒傷後2～3日出現代謝旺盛階段；代謝方面變為過度產熱和氧耗增加，同時有心動過速和發燒，這種情況持續時間的長短與燒傷的嚴重程度有關。嚴重燒傷病人體溫可在38～40℃之間，心率120+.min-1，可持續數月。大面積Ⅲ度燒傷時，代謝可增加50～100%。代謝率隨燒傷面積增加而直線上升（表33-1）。代謝率也隨傷後時間而變化，大約在傷後6～10天達到高峰，隨著創面癒合或感染消退而下降到基礎水平。在代謝增加的同時，病人出現體重減輕，脂肪動用與蛋白質分解代謝增加，並由尿內排出非蛋白氮。目前，認為過度產生的熱量，有80%來自脂肪組織，15～20%來自蛋白質。
表33-1 燒傷面積和代謝率增高的關係
| 燒傷面積（%） | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 代謝率增高大於正常（%） | 28 | 54 | 70 | 85 | 93 | 98 |
Wilmore觀察到燒傷病人的平均體溫和皮膚溫度都高於正常。因此比正常人的蒸發散熱多。目前大面積燒傷病人多採用暴露療法，容易散失熱量，如果室溫低，熱量丟失更多。
一些研究表明，造成過度產熱的原因有多種；細菌感染能使代謝增加，在燒傷病人中，由燒傷創面上蒸發的水分也是丟失熱量的重要原因。燒傷病人每小時蒸發丟失水分
（ml）=（25+體表燒傷面積%）×體表面積（m2）
當皮膚溫度在32℃時，蒸發每升水分需要產生2419kJ(kcal)，才能保持體溫不致下降。但Wilmore認為燒傷病人的蒸發失水並不是高代謝反應的主要因素，而是與產熱增高和內源代謝活動的重調有關（2），即下視丘的體溫調節點重新調整至較高水平。燒傷後兒茶酚胺增高，代謝率和兒茶酚胺呈直線關係。寒冷、感染都可增加兒茶酚的分泌，使高代謝進一步加強。有人提出：提高周圍環境的溫度可以降低體內蛋白質及脂肪的分解代謝，並減少尿內兒茶酚胺的排出，但需進一步研究加以證明。
33.2.2 蛋白質代謝
19 29 年Cuthbertson等發現骨折及其它組織損傷後，尿內的氮含量增加（表33 .2），這種分解代謝反應與創傷的嚴重程度成正比。
表33-2 創傷、燒傷或疾病對氮丟失的影響
| 創傷、燒傷或疾病 | 負氮平衡 | 分解代謝期（天數） | |
| 總量（g） | 平均每日量（g） | ||
| 闌尾炎 | 26 | 2.2 | 12 |
| 骨切開術 | 32 | 2.3 | 14 |
| 肱骨骨析 | 98 | 3.4 | 29 |
| 股骨骨折 | 124 | 3.0 | 41 |
| 燒傷 | 200 | 4.5 | 44 |
一些作者觀察到燒傷後第二日尿內氮排出量增加，並持續數日，甚至數周。尿內丟失的氮每日可達28～45g。Soroff等研究中等燒傷的分解代謝可持續30天，分解的蛋白質累積數可達12kg。同時有磷、鈣、鉀、鎂、鋅及硫的丟失。通過測定排出的硫和磷與排出氮的比例，說明當時發生的分解代謝涉及全身組織，特別是肌肉。尿中排出大量鉀也證明了此點。燒傷病人出現肌酸尿，表明肌肉發生分解，但心、肝、腎及其它器官不受這方面的影響。有人報告在燒傷病人尿中發現胺基酸，這種現象表明體內的氮丟失來自蛋白質的分解。Nardi在燒傷病人的尿中發現的胺基酸達10種之多，其中包含一些非必需氮基酸，如組氨酸、酪氨酸、谷氨酸及天門冬氨酸。此外，一些在正常情況下存於尿中的丙氨酸、甘氨酸及賴氨酸等在含量上也有都有增加。胺基酸尿持續到燒傷創面癒合為止。這種情況與尿氮丟失增加同時存在，有時甚至為時更長。這可能是腎小管重吸收功發生障礙，因而使胺基酸得以排出。
從燒傷創面還可丟失相當的數量的氮。面積達1/3的深度燒傷人，創面滲出液丟失的氮量佔總丟失量的10～20%。而大面積深度燒傷病人丟失的氮可達總量的20～30%。
燒傷病人由於蛋白質的分解和尿氮增加，以致機體的損失氮是極其嚴重的。根據北京積水潭醫院的資料（1960年），燒傷病人尿氮排出量與燒傷面積、深度萬正比，病人發生負氮平衡。每次手術切痂、植皮及並發敗血症時，尿內氮排出量顯著增高（圖33-1及33-2）。合併敗血症時，尿內氮排出量高達60.5g。燒傷病人尿氮排出量受手術、嚴重感染以及全身情況的影響。
圖33-1 燒傷總面積54/Ⅲ°20%燒傷後手術及發生併發症時尿氮排出量變化。
圖33-2 燒傷總面積86/Ⅲ°44%燒傷後每次手術及合併敗血症時尿氮排出量的變化
近年來，燒傷治療中採用了早期切痂植皮，消滅Ⅲ度創面、加強營養與減少消耗，使尿氮排出大為減少。如病例陳××（圖33-3）早期切痂植皮，創面乾燥，植皮生長好，滲出物少，高體溫持續時間不長，進食佳，全身營養情況好，尿氮排出量最高為12g（傷後第12天）。表明大面積燒傷病人，及早消滅Ⅲ度創面，及時補充營養，是可以減少體內蛋白質的分解代謝。
圖33-3 燒傷總面積97/Ⅲ°45%尿氮排出量的變化
燒傷病人尿中氮的排出與病人的年齡、性別（男較女多）、體重、燒傷嚴重程度、傷前營養狀態、感染以及蛋白質、糖類攝入多少都有一定關係。營養良好的人，體內蛋白質儲備大，尿氮排出亦多。
燒傷病人由於長時間的負氮平衡，體內基礎能量增加，飲食攝入減少，體重可迅速下降，燒傷愈重，體重丟失愈大。燒傷大於40%體表面積時，預測將可丟失20%的原有體重，在長時間的細菌感染後，體重可減少到原來的1/3。導致病人衰竭無力，惡液質。Soroff等揭示了體重的變化，可準確反映燒傷後數周內血漿的丟失。Newsome等觀察到如不注意營養。燒傷面積＞40%的病人二個月後將丟失入院時體重的22%。體內蛋白質丟失1/4～1/3，即有生命危險（相當於丟當40～50%體重）。故控制體重丟失在10%以下，是對病人加強營養支持的重要界限。增加膳食蛋白質和熱能，可明顯地改善負氮平衡和降低組織消耗。增加糖類可以減少氮的丟失。
在分解代謝階段過去後，尿內氮排出減少到正常量以下，氮排出＜氮攝入，氮在體內瀦留，使蛋白質的合成和組織修復得以順利進行。在一段時間內這種合成代謝非常活躍，甚至局部蛋白質分解的產物也重加利用作為組織修復之需。
關於燒傷後氮代謝改變的發生機制，目前對於這個問題的各方面還不十分了解。在尿內氮排出量增多的同時，腎上腺皮質類固醇（主要是糖皮質激素）的分泌和排出均有增加，這些激素可以使蛋白質分解亢進和增加氮的排出。在實驗中，如事先切除腎上腺，則創傷後不出現此種反應，可見體內分解代謝的發生與腎上腺皮質分泌有關。可能是這種內分泌激素與胰島素對抗的結果。胰島素的作用在於能促進胺基酸進入細胞內及其合成蛋白質的過程。另外燒傷後肌肉釋放出胺基酸至肝臟生成葡萄糖，以維持一些主要器官的功能。糖原異生作用也導致氮排出增高。近來通過輸註標記同位素14C或15N的胺基酸，研究體內蛋白質的轉換，發現創傷後氮丟失的原因主要是蛋白質合成受到阻抑，其程度更甚於蛋白質分解代謝的增加。因胺基酸不能儲存，如果合成受阻，未被利用的胺基酸則作為燃料。這樣解釋是否適用於燒傷病人，尚待證明。關於甲狀腺素對組織代謝的改變是否有影響，尚無定論。
33.2.3 脂肪代謝
脂肪組織大約佔體重的5～25%。當機體需要熱能時，儲存於脂肪組織中的脂肪（甘油三酯）通過水解而被動用，所產生的游離脂肪酸進入血液與血清白蛋白結合，使其成為水溶性，進行代謝過程，供機體利用。當血漿中游離脂肪酸超過機體需要量時，又重新進入肝臟，轉變為甘油三酯（再酯化），並以極低密度脂蛋白的形式進入血液，回到脂肪組織中儲存血用。脂肪分解為脂肪酸和甘油的過程稱為脂解作用。正常時，脂解作用與再酯化在脂肪組織中保持著平衡。燒傷破壞了這種平衡。體內脂肪發生分解。波及皮下組織及體內它處的脂肪儲備。嚴重燒傷脂肪丟失量每日可達600g以上。早期切痂也丟失大量可動用脂肪而使存脂減少。
早在1939年Christophe曾發現燒傷後病人有脂血症。近年，Harvengt研究了大面積燒傷但未經治療的家兔血脂的變化，發現燒傷6h以後血漿總脂含量（甘油三酯）急劇上升，達正常值的7～8倍。血漿游離脂肪酸與總膽固醇水平也上升，在2日內恢復正常。燒傷後頭12h內血漿磷脂減少，以後回升並可超過正常水平。Harvengt還發現在上述燒傷家兔中，如輸給適量的右旋糖酐75或血清白蛋白，可推遲脂血症的出現（注射後24h才出現）。但輸鹽水則無此種效果。由於輸給膠體溶液後，可以防止出現脂血症，血漿膠體滲透壓下降似乎能促進脂血症的發生。
燒傷的水腫液中含有甘油三酯、膽固醇、磷脂及未酯化脂肪酸等。燒傷部位流出的淋巴液中亦含有較多的上述脂類。
脂肪代謝受多種激素及交感神經活動的調節，兒茶酚胺、甲狀腺素、胰高血糖素及皮質激素均可促進組織內甘油三酯分解為甘油及脂肪酸（脂解），胰島素及前列腺素則可抑止脂解。
Dolecek等及Birke等觀察到燒傷病人血漿內未酯化脂肪酸水平上升。燒傷後未酯化脂肪酸的含量增加，數日後開始下降。燒傷面積愈大，這種變化也愈大。作者計算，未酯化脂肪酸的增加表明脂肪代謝轉換高於正常，約相當於每日～12600kJ(2000～3000kcal)。
在兔的實驗中，Harvengt也發現燒傷後血漿未酯化脂肪酸迅速上升，燒傷後第三日可達正常的4倍，其中相當大一部分進入肝臟。病理檢查可見到肝細胞內有明顯的脂類聚積。這與死於燒傷的病人，屍檢時經常能見到脂肪肝是相符的。他認為這是燒傷時存脂動員到肝內的改變。Carlsor認為，肝內出現大量脂肪，可能是由於動員的脂肪酸在數量上超過了代謝的需要，他提出給病人靜脈輸注脂肪乳劑以補充膳食脂肪的攝入，或使病人處於溫暖乾燥的環境內以降低氧耗。這些治療手段，可以減少未酯化脂肪酸增加的程度。
燒傷後脂類成為體內的主要燃料。Kinney提出，應激病人產生的熱能80～85%來自脂類的氧化。但燒傷後，很少發生酮血症或酮尿症，表明脂類的氧化並未受到阻礙。
33.2.4 糖類代謝
1877年Claude Bernard觀察到出血性休克後可以發生高血糖。近年來的研究表明：創傷、燒傷及其它應激狀態時，腎上腺素分泌可誘發血糖的迅速升高。有時血糖過高可持續一段較長的時間，偶爾還可能複發。這種反應在燒傷病人中較為常見，而且也較為嚴重。大面積燒傷病人中有半數於傷於2h內出現高糖血症。燒傷早期也出現乳酸增多的酸血症（同時也有程度較輕的丙酮酸增加）。燒傷早期發生的血糖增加，其來源為肝內的糖原，在肝臟排出葡萄糖的同時，肝靜脈血內鉀離子含量增加，雖然肌肉內的糖原不直接分解為葡萄糖，但血內增加的葡萄糖是肌糖原通過無氧代謝分解為乳酸而來的。這部分乳酸經血液進入肝臟，於是產生了乳酸增多的酸血症。
肝內糖原含量與病人的營養狀態，燒傷後時間的長短，腎上腺素引起的糖原分解與糖原異生之間的平衡變化都有關係。
燒傷後糖代謝的變化受腎上腺素、腎上腺皮質激素與胰高血糖素的影響。在燒傷的應激狀態下，腎上腺皮質激素，兒茶酚胺及致糖尿激素的分泌都有增加，促進了糖原異生。胰島素對肝臟糖原異生的抑制作用受到阻抑。嚴重燒傷時胰島素與胰高血糖素之比值（I/G），較低，恢復後升高。交感神經、兒茶酚胺均可刺激胰高血糖素分泌，抑制胰島素的分泌，造成高血糖和胰島素抵抗等一系列變化，導致蛋白質分解代謝及糖原異生。從圖33.4中可以看出：創傷後組織蛋白質發生分解，釋出胺基酸進入肝臟進行脫氨基，形成的酮酸可轉變成葡萄糖、脂肪或氧化供能；另一方面脂肪分解成為脂肪酸及甘油，甘油在肝內轉化為丙酮酸，再合成葡萄糖或進入三羧酸循環中的有氧代謝。
圖33-4 創傷後碳水化物代謝變化圖解
粗箭頭表示分解增加，虛線箭頭表示功能可能發生障礙。
Kinney發現，嚴重損傷病人的葡萄糖代謝和氧化均較正常時加速一倍，血糖水平上升，病人臥床休息時的CO2排出較正常時增加70%。通過計算髮現，由脫氨基的胺基酸和脂肪分解形成的甘油產生的葡萄糖以及靜脈輸入的葡萄糖僅占這些病人體內合成的葡萄糖的60%，這就提出了關於糖原異生還有其它途徑的問題。後來又發現，感染在造成葡萄糖代謝增加方面占很重要的地位。在沒有感染時，葡萄糖的代謝和氧化基本接近正常。證明組織的嚴重消耗並不是糖代謝某些方面發生異常的原因。Kinney認為；燒傷後糖原異生加速的目的是為了給體內某些合成與代謝過程提供能理。例如，提供腦組織所需的葡萄糖。
不少燒傷病人都有糖耐量降低。糖耐量降低的發病機制看來是與肝臟內和細胞內出現胰島素抵抗有關。胰島素是體內促進合成代謝的主要內分泌激素。腎上腺皮質激素可以抑制葡萄糖酵解，促進糖原異生；腎上腺可以使體內的糖原儲備減少，促進高糖血症的發生，並引起脂解。致糖尿激素可以促進糖原分解及糖原異生並抑制組織對葡萄糖的利用。而胰島素則具有與上述激素相反的作用。
某些燒傷病人於傷後早期或二周內出現高糖血症，並可持續一段時間，但尿中沒有酮體。證明在某些病例中，高糖血症肯定與燒傷有關。這種情況稱為「燒傷假糖尿病」或「燒傷應激性糖尿病」。有時可能很嚴重；甚至造成死亡。
為了補償燒傷後體內過度的分解代謝，常常令病人進食高熱量和高糖的食物，每日kJ(4000kcal)，也可能產生不良後果。由於多數燒傷病人胰島素均有不同程度的耐受性，單純的糖原異生並不能使血糖上升到如此高的水平。不少病例只有用高糖的攝入來解釋體內大量葡萄糖的排出。攝入過多的糖可能導致胰腺功能障礙。在發生高糖血症的燒傷病人的胰腺病理檢查中，發現了胰島細胞有受損害的表現。但根據胰島細胞的核分裂象來看，這種損害是可逆的。燒傷後存活的病人中不再出現糖尿症也證明了此點。
33.2.5 酸鹼平衡紊亂
燒傷後常見的酸鹼平衡紊亂是代謝性酸中毒、呼吸性酸中毒和急性缺鉀性鹼中毒。
（1）代謝性酸中毒人體內能量的產生來自體內的生物氧休。人體在生物氧化過程，不斷釋出氫離子，二氧化碳及其它酸性物質。但大面積燒傷後，休克、感染等均可使三羧酸循環運行障礙，使糖、蛋白質及脂肪氧化不全，產生的乳酸、丙酮酸、酮體等酸性物質在體內聚積，造成代謝性酸中毒（pH＜7.2）。代謝性酸中毒的臨床症状是：周圍血管擴張、口唇櫻紅、軟弱、思睡、頭痛、噁心、嘔吐、尿少、出汗、視神經乳頭水腫、神志恍惚，昏迷、呼吸深而有力。
代謝性酸中毒多見於嚴重燒傷的早期。主要原因是：①低血容量、血管收縮、血液濃縮、細胞凝集、微血栓形成等原因，以致細胞缺氧，產生無氧酵解，結果乳酸、丙酮酸、磷酸等酸性物質增多；②嚴重燒傷後由於有效血循環量不足，心輸出量下降，血壓偏低，醛固酮增加，排尿量減少，酸性代謝產物不能迅速從腎臟排出，因而體內酸性代謝產物積聚；③早期輸入過多的偏酸性溶液，碳酸氫鈉補入不足；④嚴重感染，飢餓，肝、腎功能不全；⑤嚴重燒傷早期肺功能不好，引起呼吸不暢，產生低氧血症，因缺氧而產生酸性代謝產物聚積。
（2）呼吸性酸中毒嚴重燒傷往往因呼吸道梗阻和嚴重肺部併發症引起呼吸不暢，同時二氧化碳聚積引起呼吸性酸中毒。此外，因麻醉或其它藥物也可引起呼吸抑制，並發腦水腫、感染等以使呼吸減慢，均可引起呼吸性酸中毒。
（3）急性缺鉀性鹼中毒急性缺鉀時，細胞內鉀離子滲出，細胞外的鈉離子及氫離子進入細胞內，細胞外液中的氫離子濃度降低，pH值上升形成鹼中毒（pH＞7.5）。鹼中毒的臨床症状是：周圍血管收縮、頭痛、噁心、嘔吐、感覺異常、手足搐搦、呼吸淺弱。當燒傷後血清鉀離子濃度下降，臨床上出現鹼中毒症状時，糾正的辦法是補鉀離子，而不是補給酸性藥物。
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