能量代谢的测定及应用

　　一、能量代谢的测定

 

　　机体总能量消耗量(total energy expenditure，TEE)主要包括基础能量消耗量(basic energy expenditure，BEE)、体力活动能量消耗量、食物特殊动力作用（specific dynamic action，SDA）三部分及儿童青少年所特有的生长发育所需能量。能量代谢是伴随着物质代谢过程进行的，机体可利用能源物质包括碳水化合物、脂肪和蛋白质等三大营养物质。碳水化合物和脂肪是机体所需能量的主要来源，占总热量消耗的 80%～85%，称为非蛋白质能源，其余由蛋白质提供。在体内 1g 脂肪完全氧化释放 9kcal 的热量，1g 碳水化合物完全氧化释放 4kcal 热量，1g 蛋白质氧化释放 4kal 热量。

 

　　BEE 是指人体在清醒而又极端安静的状态，不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等影响时的能量消耗。通常是在清晨进餐以前即餐后 12～24 小时，以排除食物的特殊动力效应。室温保持在 18℃～25℃之间，以排除环境温度的影响。由于 BEE 测定的条件苛刻，实际操作中不易达到，故临床上多用静息能量消耗（resting energy expenditure，REE）替代 BEE。REE 是指禁食 2h 以上，在合适温度下，安静平卧或安坐 30min 以上所测得的人体能量消耗。REE 与 BEE 相比，多了部分食物的特殊动力作用和完全清醒状态时的能量代谢，REE 一般较 BEE 高出 10%左右，是 TEE 的最大部分，约占 65％～70％。由于 REE 测量人体安静而不是完全基础状态的能量代谢，只要条件满足，可在全天 24h 内测量。因此较为实用，目前越来越多的临床研究选用 REE 作为研究人体能量代谢的检测指标。

 

　　由于实际工作中，能量测定不易实行，许多学者提出根据一系列指标如身高、体重、年龄和性别预测或估计能量消耗的公式。1919 年，Harris 和 Benedict 使用间接测热法测量了 239 例健康人的基础能量消耗，同时收集测试者的一般指标如性别、体重、身高和年龄等指标，应用多元回归的方法得出了根据性别、体重、身高和年龄推算基础能量消耗的公式，并称之为 Harris-Benedict 公式（简称 H-B 公式），用以预测 BEE，此公式后来成为预测 BEE 的经典公式。使用公式预测病人的能量消耗，虽然可通过应激系数 (中度以上手术后 1.1，骨折 1.2，败血症 1.3，腹膜炎 1.4，烧伤 1.7～2.0 等)校正，但仍有很大主观性，不能精确预测慢重肝患者的能量消耗情况。国内大多研究显示中国健康人的 BEE 比 H-B 公式预测值低 10%～15%。REE/REE H-B（%）是实测 REE 与 H-B 公式预计值的比值，此比值消除了患者年龄，性别，体重，身高等个体差异，使研究对象之间更具有可比性。当实测 REE 小于 H-B 公式预计值的 90%称之为低代谢（Hypometabolism），当实测 REE 介于 H-B 公式预计值的 90～110%之间称之为正常代谢（Normal metabolism），当实测 REE 大于 H-B 公式预计值的 110%称之为高代谢（Hypermetabolism）。危重病人的有效的代谢治疗与营养支持依赖于成功的代谢监侧。代谢监测概念的提出和代谢监测系统的不断更新换代是重症监护和营养支持进一步发展的必然结果，并使之日益成熟。根据间接测热法设计的间接能量测定仪（简称代谢车）是目前测定机体能量消耗的“金标准”，由于测量人体安静而非完全基础状态的能量代谢，只要条件满足，可在全天 24 小时内测量，因此在临床上较为实用。间接能量测定仪不仅能测量出机体实际 REE 及呼吸商（respiratory quotient，RQ），还能根据尿总氮计算出三大营养物质的氧化比例。RQ 是指一定时间内各种供能物质氧化时 CO2产生量与 O2消耗量的比值，一般认为 RQ 能比较准确地反映机体中三大营养底物的氧化率。营养底物分别氧化时所对应的 RQ 是不同的，葡萄糖完全氧化时的 RQ 为 1.0，脂肪完全氧化时的 RQ 为 0.7，蛋白质氧化时的 RQ 则处于两者之间，为 0.8。去除蛋白质氧化时所消耗的氧气和二氧化碳所得的 RQ 称为非蛋白呼吸商(non protein respiratory quotient，NPRQ)。健康人的能量主要来自混合食物，RQ 一般在 0.85 左右。在长期饥饿或营养不良的情况下，人体的能量主要来自自身脂肪或蛋白质的分解，RQ 偏低，波动于 0.7～0.8。

 

　　二、能量代谢在多种疾病中的应用

 

　　国内外对各类病人的代谢改变有了较多的了解，明确了机体的分解代谢与合成代谢的同时存在，仅是不平衡程度上的差异而已。当机体处于应激状态时，分解代谢大于合成代谢，应激原因、程度与个体的反应不同可导致轻重不一的代谢改变。MERLI 等测定肝硬化肝癌病人的 REE，实测值与按 H-B 公式计算所得预测值比较， 平均增加 1 045 kJ/ d，与具有相似营养状况的非肝癌性肝硬化病人进行比较，肝癌病人的 REE 值明显升高， 其中近期体质量明显下降者 REE 升高更为明显。STAAL-VAN DEN BROKEL 等分析 100 例新诊断肺癌病人的 REE， 结果显示有 74%的病人 REE 升高。Dickerson 等发现卵巢癌患者的 REE 明显高于宫颈癌患者， 与 Harris - Benedict 公式比较， 卵巢癌患者的 REE 实测值为预测值的 53%～57%。Staalzvan den B rekel]对 66 例肺癌患者的研究显示， 小细胞性与非小细胞性肺癌患者相比， REE 明显较高(8054∶7485 kJ /d) ， 说明肿瘤的种类和部位同样影响机体的 REE 值。但也有研究显示相反的结论。RICHARDS 等 研究认为， 与正常对照组比较， 32 例新诊断晚期肺癌病人的 REE 无明显增高。REDRIX 等对 104 例新诊断的胃结肠癌病人进行了 REE 测定， 并与健康对照组、非恶性胃肠疾病组分别进行比较， 结果显示，癌症组的 REE与其他两组比较差异均无显著意义。有无肝转移并不影响 REE 值， 胃癌与结肠癌病人之间 REE 差异亦无显著性。

 

　　陈宏等通过应用能量代谢测定系统动态测定20例外科消化道肿瘤患者围手术期(术前1天和术后1、2、3、4、5天) 静息代谢率REE变化， 并将其与H-B公式计算值进行对照。在术前静息能量消耗方面，公式法低于实测法约11%，两者之间差异有统计学意义。入选患者术前及术后五天连续测定静息能量消耗值，结果显示术后第1、2 天静息能量消耗值较术前分别提高约5% 和6%，差异具有统计学意义，而术后第3、4和5天静息能量消耗值与术前比较， 差异无统计学意义。为制定比较合理的营养配方， 保证患者能量平衡， 确定患者实际能量消耗有重要意义。实际能量消耗取决于患者对疾病和手术的反应程度、并发症存在与否及治疗过程， 而由临床医师估测的应激系数不能准确地估算每日实际能量消耗水平。应用代谢车测定静息能量消耗比公式法估测更客观准确。

 

　　苏新明等通过选择19例结缔组织病患者和21例正常对照者， 对其分别进行静息能量代谢和静息肺功能测定， 并进行血气分析。结果表明结缔组织病患者REE显著高于正常对照者，除与PaO2 和SaO2有关外， REE 还与肺功能如用力肺活量、一氧化碳弥散量等有关。结缔组织病属非器官特异性自身免疫病， 自身免疫性是结缔组织病的发病基础， 病变累及多个器官系统， 其中呼吸系统损害常见，包括胸膜、肺间质、支气管、呼吸肌及肺血管等病变， 最多见的是间质性肺疾病。结缔组织病患者肺活量下降， 弥散功能障碍， 导致换气障碍， 使氧供不足，PaO2、SaO2 越低，为了获得同样的氧供，呼吸肌做功增加， 代偿性心率增快， 呼吸频率增快， 摄氧量增加， REE随之增加。但两组受试者RQ间无显著差异。

 

　　国外对慢性肝病患者的代谢研究主要集中慢性肝炎和肝硬化患者，多数学者研究表明肝硬化患者的 REE 值偏高，处于高代谢状态，氧化底物以脂肪为主，RQ 值亦偏低。Schneeweiss B 等通过对12 例急性肝衰竭进行代谢测定发现，其能量代谢较健康人显著增高约 30%，且底物碳水化合物和脂肪的代谢异常可通过静脉输注葡萄糖来纠正。Walsh TS 等对 16 例对乙酰氨基酚所致急性肝衰竭的能量消耗进行研究发现，尽管出现大量肝细胞坏死，急性肝衰竭的能量消耗仍显著增加约 18%，这种高代谢状态可能与肝衰竭伴随的全身炎症反应相关，此时基础代谢预测公式（Harris-Benedict公式）不适合来预测此类患者的代谢情况。国内范春蕾等研究发现慢重肝患者 REE 偏低，处于低能量代谢状态，存在糖类代谢障碍，只能通过加强脂肪动员供能，随着肝功能恢复，患者体内对糖类利用增加，RQ 值上升可作为病情恢复的标志。冯岩梅等研究亦发现慢重肝患者夜间禁食晨起空腹时RQ 值为全天最低，晨起空腹时以脂肪、蛋白质为主要供能物质，静脉应用葡萄糖后 RQ 值可迅速升高。李娟等研究表明终末期肝病患者处于低代谢状态，对糖类利用存在障碍，只能通过加强脂肪动员供能，随着新肝植入及肝功能恢复，患者体内对糖类利用增加，脂肪的氧化率降低，RQ 值升高。

 

　　因此，通过对患者能量代谢指标的动态监测，可了解不同疾病以及疾病不同程度下患者机体的能量和物质代谢状态，评价其营养状况，结合测定结果，有助于个体化营养支持方案的制定，合理调整饮食结构及数量。