營養學/電離輻射對營養素代謝的影響
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機體受電離輻射後引起一系列極為複雜的生化反應，營養素代謝受到了影響，若不對營養素代謝的改變加以調整將造成體內某些營養素不足，則可能使機體受放射損傷更加嚴重。
41.1.1 蛋白質代謝
機體受電離輻射作用後，蛋白質代謝很快就受到影響。主要是分解代謝增強、合成代謝障礙，體內蛋白質和胺基酸代謝都有變化。小腸吸收胺基酸受到了破壞，破壞的程度依照射劑量的多少而異。人和動物受全身照射後尿氮排出增多，出現負氮平衡。狗每kg體重給420KJ熱量、3.4g蛋白質一周，然後用γ-射線400R全身照射。照射前每日kg體重排出尿氮349mg，照射後第一晝夜蛋白質與熱量攝取較照射前減少了23%，而尿氮排出量仍增加了23.7%。照射後第8～9晝夜，攝取量逐漸接近照射前水平，但尿氮排出量仍高於照射前16～21%。人體受放射線治療時，也表現有負氮平衡。在大劑量照射後，動物與人體尿中肌酸排出量增加，尿中肌酸與肌酐的比值增高。一般血清總蛋白質量很少發生變化，但在急性放射損傷後血清蛋白的組成發生了改變，白蛋白減少及球蛋白增加，以致白蛋白與球蛋白的比值下降。球蛋白中α-球蛋白顯著增加，β-球蛋白也增加，而γ-球蛋白減少或略有增加，致使α-球蛋白與γ-球蛋白比值明顯上升。在長期受鐳照射的65～74歲婦女中，接受劑量分別為每kg體重0.2μci以下、0.2～0.99μci、1.00μci以上及5μci以上四種，受高劑量照射者其血中α-球蛋白較受低劑量者明顯增加。動物實驗中還觀察到，在全身X射線照射後，動物自選食物中酪蛋白攝入量進行性地增加，這也表明體內蛋白質損傷較多，人在受25、68、160、180R全身照射後12h，尿中胺基酸含量即增加，在這樣的劑量範圍內，尿中胺基酸含量幾乎是相同的。尿中牛磺酸、羥脯氨酸與甘氨酸排出量增中尤為明顯。在受數十R照射後幾小時，尿中的牛磺酸排出量即非常多，且在一定的範圍內與照射劑量呈正比關係。但也有一些胺基酸在射線照射後排出量不增加反而減少，如大白鼠受60Co全身照射，劑量為100、300、500、700、900及1200rad，隨著劑量加大，大白鼠尿中組氨酸排出量進行性下降，接受100rad者組氨酸排出量為209.7±40.24%，而接受1200rad劑量者即下降為107.9±41%。大白鼠經600R照射後5、10天，35S蛋氨酸進入肝組織蛋白的量分別較對照組低24.14及11.73%；腦與血漿吸收蛋氨酸能力亦明顯下降，說明蛋白質合成代謝有明顯障礙。較小的照射劑量對氨基酸代謝也有影響，大白鼠每天照射2次，每次h36min，每周照5天，停2天共9周，總劑量為38.6±6.6rad，在照射第6周時，血漿中蛋氨酸、賴氨酸含量與未照射的動物比較均明顯下降。
41.1.2 脂肪代謝
在接受大劑量射線照射後，往往出現脂血症，增加較多的是甘油三酯，磷脂含量也增高，肝中脂類過氧化物含量上升，膽固醇含量呈波動性變化。大白鼠受γ-射線照射，劑量率為155.10-4C.kg-1，總劑量為3870.10-4C.kg-1，血清總膽固醇，甘油三酯、磷脂及游離脂肪酸含量增加，胸腺和骨髓中甘油三酯含量增多而磷脂的含量減少。家兔在受X射線700R全身照射後，32P進入血清磷脂的速率較正常兔快，說明體內磷脂合成代謝的強度在受射線照射後增大。
41.1.3 碳水化物代謝
與蛋白質和脂肪代謝相比，碳水化物的代謝變化不太明顯。大劑量射線照射後糖原異生作用增強，常出現高血糖症。
41.1.4 維生素代謝
由於考慮到抗壞血酸有阻止體內過氧化反應而保護了體內其它生物物質，因此許多人研究了電離輻射對抗壞血酸代謝的影響。在猴子的實驗中發現，每天接受.134、4.2、4.35R照射，總劑量為425～863、1433～2224、1878～3561R。照射前血中抗壞血酸含量為33.5±1.60μmol.L-1，2個月後下降為8.5±4.5μmol.L-1，8個月後為13.6±1.70μmol.L-1，甚至在2年後測定也未恢復到正常水平。豚鼠實驗表明，每日R總劑量為25R的γ射線照射後，豚鼠血漿中抗壞血酸的含量明顯低於不照射的豚鼠。另一實驗表明，豚鼠經射線照射4～7天，腎上腺、肝、腎、脾、腸、心和腦等組織中，標記的抗壞血酸均明顯增高，分別為對照組的152.2～199.8%，說明照射後機體抗壞血酸消耗增高，組織補償需要增加。在對鈾礦工人進行營養調查時發現，井下工人每日取抗壞血酸114mg，而血中抗壞血酸濃度平均值僅為11±0.5μmol.L-1，體檢中抗壞血酸缺乏症状也較多。此外還發現，每日取維生素A1923IU，非鈾礦工人暗適應時間為43.67±12.01s，鈾礦井上工人為69.85±3.31s，而井下工人則達到89.44±3.01s，三組間差異均非常顯著。在觀察接受放射線治療的病人中，病人每次接受200～250R照射，總劑量為4000～14000R，治療後病人血清中維生素B6與B12含量增加，治療前血清中維生素B6濃度為162～567nmol.L-1，照射後為243～810nmol.L-1，兩者有顯著差異。治療前病人血清中維生素B12含量為29.6～177.6Pmol.L-1,照射後為58.8～296Pμmol.L-1，兩者有非常顯著的差別。這些變化以50歲以上的病人多見。放射線照射對動物組織中硫胺素和核黃素量含量的影響與供給的膳食是否合理有關。大白鼠受γ射線700R照射後，吃平衡膳食者肝中硫胺素含量明顯下降，說明消耗增加。而吃不平衡膳食者，肝中硫胺素的含量有增加的趨勢。這是因其它器官中的硫胺素被動員到肝腦。吃不平衡膳食者，肝中核黃素含量變化相近，表明在照射條件下應增加供給硫胺素及核黃素。
41.1.5 水鹽代謝
由於放射損傷時伴有嘔吐和腹瀉而使水鹽代謝發生紊亂，動物實驗中發現照射後鉀、鈉排出增多。照射後開始時，自選食物中無機鹽攝入大量增加。以後逐漸恢復正常。
41.1.6 輻射損傷的營養問題
由於電離輻射暴露對營養素代謝有一定的影響，所以在防護與治療放射損傷時也應考慮到營養素的作用。預防放射損傷的手段之一是很好的平衡膳食。
不同質量的蛋白質有不同的防護放射損傷的效果。用三種不同飼料餵養大白鼠，飼料中皆含12%蛋白質及10%脂肪。蛋白質來源為：①酪蛋白；②同脫脂大豆；③玉米粉與脫脂大豆粉（按蛋白質量1:3混合），照射前生長率以③組最好。用60Coγ射線600R全身一次照射後，死亡率以③組最高，達70%，①組為50%。②組為30%。尿氮排出量增加，①、③組皆增加2倍。可以認為在這三種蛋白質中，脫脂大豆防護放射損傷的效果最好。若給不同水平的蛋白質，其防護放射損傷的效果也不同。幼年大白鼠喂飼4，種蛋白質水平的飼料，酪蛋白量為6、12、18及24%，大豆油皆為10%。用60Coγ射線800R全身一次照射後，食6%酪蛋白組死亡率為90%，食24%。酪蛋白組死亡率為60%，食12%酪蛋白為40%，食18%酪蛋白組死亡率最低為20%。四個組的大白鼠尿氮排出量皆增加，食6%酪蛋白組最高，食24%酪蛋白組次之。因此膳食中蛋白質水平為12～18%對防護放射損傷的效果較好。在狗的實驗中觀察到，以等熱量但蛋白質含量不同的飼料喂飼狗20天後，用γ射線400R全身照射狗，狗的尿氮排出量皆增加，每kg體重給1.1g蛋白質者，照射前皆為正氮平衡，照射後都能維持氮平衡或正氮平衡。補給一些胺基酸對防護放射損傷也有一些效果，普通環境中若給大白鼠的幼鼠大量半胱氨酸（每g體重給1mg）則有嚴重的脫毛現象，但若在X射線400R全身照射前5～10min腹腔注入同量的半胱氨酸，則無脫毛現象，並且死亡率僅為6%，未給半胱氨酸者死亡率為44%。在普通的環境中，大白鼠攝入較多的蛋氨酸與賴氨酸（每日kg體重攝入蛋氨酸536mg與賴氨酸1033mg），體重增長較慢。而在小劑量電離輻射條件下，攝入同量的蛋氨酸與賴氨酸卻有較高的體重增長值。
用各種脂類餵養動物觀察防護小白鼠受全身射線照射損傷的效果，照射劑量為半致死量，結果發現橄欖油有助於放射損傷的恢復，白細胞恢復到正常水平的時間縮短了。花生油也有良好的效果。
用30～40%果糖溶液加小量的葉酸與維生素B12餵養動物，可消除射線所引起的血球生成障礙，2周後白細胞、紅細胞再生作用已顯著提高，4周後血象恢復正常。給成年大鼠每日g蛋白質，其中64%為動物性蛋白質，每隻鼠給生物素0.8、4.0、8.0mg，受X射線600R照射後30日的死亡率分別為46.1、32.0及35.5%,未補充生物素者死亡率為69.5%，供給4.0及8.0mg生物素者死亡率較少，這劑量相當於人的最小及最大治療量。若每隻鼠補充泛酸150、750及1500mg，其死亡率分別為35.0、38.4及65.1%，未補給泛酸的大白鼠死亡率為62.2%，表明適當地補給泛酸對防護放射損傷有好處，但補充量太多反有害處。
根據各種營養素對放射損傷有不同的防護效果，現已提出有較好防護效果的一些食物組成。有人用①生理食、②肉食、③乳蛋食、④肝食、⑤普通食等5種飼料喂飼大白鼠，藕以觀察防護放射損傷的效果。這5種飼料除動物性食物的種類與數量不同外，其它成分相近。生理食中含瘦肉為22%、牛乳27.5%（重量比，不同）；內食中含瘦肉35.2%；乳蛋食中含牛乳酒（酸酵牛乳飲料）15.8%，牛乳18%，凝乳9%，酪蛋白1%，雞蛋8.8%；肝食中含肝臟367%；普通食即動物房飼料含瘦肉9.8%、牛乳15.6%。實驗結果表明乳蛋食效果最好，其餘依次為肝、生理、肉及普通食。若在生理食及肉食中補充抗壞血酸、硫胺素、核黃素、吡哆醇、尼克酸、葉酸及維生素P，則能提高其效果。還有一種食物為蛋白質維生素複合劑（PVC），含有為正常代謝所必不可少的營養素。其中以鮮牛乳、脫脂乳粉、蛋黃作為豐富的蛋白質及必需胺基酸的來源，胡蘿卜、甜菜及土豆汁則含有豐富的無機鹽及維生素，還含有麵包酵母及葵花油，葵花油可供給多不飽和必需脂肪酸。PVC主要化學萬分為：蛋白質15.5%，脂肪6.1%，磷0.52%，鈣0.69%，胡蘿卜素3.1mg%。食用這種食物對大白鼠暴露於X射線700R有較好的預防效果，有助於使在射線作用下機體代謝紊亂的正常化。還有人發現在燕麥、麥麩飼料中加喂花棷菜可使豚鼠更能耐受X射線400R的照射。現在還有用於宇宙飛行中防護放射損傷的複合劑，其中一種是由色氨酸、組氨酸、抗壞血酸、硫胺素、吡哆醇及維生素P組成的。
我國已有人提出從事放射性作業人員的營養適宜供給量如下：熱量10000KJ，蛋白質80～100g，其中動物性蛋白質為30%，脂肪50g，鈣1g，鐵15mg，碘150～200mg，維生素A2200IU，硫胺素2mg，核黃素2mg、維生素B6.25mg，尼克酸20mg，葉酸0.5mg，維生素B123μg，抗壞血酸100mg。供給從事放射性工作人員的食物，除主食外可多選用蛋、乳類、肝、瘦肉、大豆及豆製品、花棷菜、捲心菜、胡蘿卜、海帶、紫菜、柑桔及茶葉等。
現有為從事放射性工作人員食用的保護性膳食，這種膳食是在早餐或午餐時供給。一種膳食是由主食、肉、魚、肝、蛋、牛乳、發酵牛奶、凝乳、捲心菜、土豆、西紅柿、新鮮水果以及動、植物油組成。營養素含量為：熱量5796KJ，蛋白質59g，脂肪51g，碳水化物159g，另外給抗壞血酸150mg。另一種保護性膳食的營養素含量為：熱量4830KJ，蛋白質52g，脂肪32g，碳水化物165g，鈣260mg，鐵7mg，維生素A3500IU，硫胺素1mg，核黃素0.85mg，抗壞血酸100mg。
放射病的治療中營養素是不可忽略的。放射病的病人應給營養豐富易消化吸收的食物，蛋白質供給量占熱量12～18%，並應供給優質蛋白質。為保護和恢復造血功能在發病的早期就應多供給維生素B1、B2、吡哆醇、葉酸，另外應多供給維生素C、P、K以防止出血，供給大量的硫胺素可使肝糖元生成功能加速恢復。急性放射病人的胃腸功能多受損傷，在可以進食時應少吃多餐，在不能進食而由腸外供給營養素時，要考慮到各營養素合理比例，並要供給上述各種維生素。
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