营养学/低气压环境对营养素代谢的影响

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临床营养学

特殊条件下的营养
- 电离辐射对营养素代谢的影响
- 高气压环境对营养素代谢的影响
- 低气压环境对营养素代谢的影响
- 有害物质与营养素的关系
- 噪声环境对营养素代谢的影响
- 救生条件下的营养保证
- 应激状态对营养素代谢的影响

在低气压环境中，由于吸入气中氧分压较在常压下低，使肺泡气中氧分压下降，从而使肺泡中氧分压与血液中氧分压之间压力差下降，单位时间内肺泡弥散到毛细管的氧减少，结果使动脉中氧分压下降，血氧饱和度下降。这又造成血液与组织中氧的压力差下降，使氧由血液向组织弥散的量减少，组织中供氧不足而发生缺氧，突然的严重缺氧者可发生昏迷，轻者可出现高山适应不全与高山病。但机体经缺氧锻炼后可以适应低气压环境。低气压环境如高原、高空环境还往往伴有低温。因此，低气压环境对代谢的影响常伴有低温的影响。另外许多实验表明，低气压暴露时，不同性别的代谢变化是不一样的。

缺氧可使消化腺分泌减少，唾液、胃液、胆汁及肠液的分泌量皆减少。初入3200m高原者，空腹胃液量及胃液中游离盐酸含量都较当地人低。缺氧还引起胃排空时间延长，初入高原的人仅有27%的人于2h内排空，而当地居民却有66.7%的人于2h内排空。

41.3.1　热能代谢

在低气压环境中能量需要量增加，有人在4300m高度观察到，暴露5天后，劳动时的能量消耗较在地面上增加3～15%，9天后增加17～35%，但在这样的高度，因食欲减退使摄入热量减少，第1天妇女的摄入热量为海平面时的58%，男子的摄入热量为海平面时的72%。一周后妇女食欲皆恢复至暴露前的水平，而男子在两周后仍未恢复至原水平，热量平衡为负平衡。

41.3.2　三大营养素代谢

人体突然暴露于4300m高地14天，血清中谷氨酸浓度上升，氨基酸的代谢物牛磺酸、尿素浓度也上升，而亮氨酸、赖氨酸、苏氨酸等必需氨基酸浓度下降，这些变化与蛋白质摄入不足的变化相近。由于热量摄入减少，很快就要利用体内蛋白质，因此出现了负氮平衡。动物实验也发现，狗急性暴露于5000m高度时，肠中蛋白质消化吸收延缓。大白鼠在360Torr环境中暴露3天，吸收甘氨酸量减少。另发现大白鼠突然于4300m高度，暴露2天时，结合于肝、脾、十二指肠和肾上腺等蛋白质的氨基酸量减少，而到30天时即无此现象，表明突然缺氧时蛋白质分解代谢增强。

在暴露于4300m高度后第1天，血浆中脂肪酸含量即增加，男子持续增加，2周末已增至原含量的190%，妇女的血浆脂肪酸含量有一过性增加，1周后就恢复至原水平。男子血浆中胆固醇含量和总脂含量持续性减少，而血浆中磷脂的浓度持续性增加。

在血脂含量变化的同时，血糖含量也有变化，男子的血糖在暴露初期降至原含量的95%，一周以后基本恢复到原水平。妇女在暴露初期血糖下降较多，下降到暴露前含的79%，2周后恢复到暴露前的95%。并且在血糖下降的同时，血浆酮体和甘油有一过性的增加。

41.3.3　维生素和矿物质代谢

20名志原者在3200m高度10天，第10天血清钾含量由原来4.21±0.072mmol.L-1增加至4.60±0.094mmol.L-1，两者有显著差异，而血清中钠、镁和钙在10天中皆无明显变化。然而在更高的高度3771m，无机盐代谢却有明显的变化。血清钠、钙从第1天开始即明显下降，以后维持于低水平，血清镁从第2天开始持续增高，血清钾无明显变化。尿中钠、钾排出量在到高原的初期明显减少，以后逐渐回升。而尿中钙、镁排出量却持续减少。虽可任意饮水，但无论在3200m或在3771m的高度，尿量都持续减少。在4300m高度也观察到6天中总体水减少2.25kg，其中细胞外液增加1.27kg，细胞内液减少3.52kg，所以主要是细胞内液明显减少。

在模拟8000m高度缺氧条件下，每天停留90min，连续4天或9天，大白鼠尿中核黄素排出量明显上升，而肝中核黄素含量较不缺氧的对照动物明显减少。尿中硫胺素排出量较不缺氧的对照组少，暴露9天的动物脑中硫胺素的含量较不缺氧的对照组低。急性缺氧后，不论饮料中是否添加包括抗坏血酸在内的多种维生素，大白鼠肾上腺中抗环血酸的含量皆明显下降^（⁴⁰^～⁴²^）。表明缺氧环境也影响了维生素代谢。

41.3.4　高原环境中膳食的供给问题

早在1908年就已有人提出建议，认为高碳水化物膳食有利于消除缺氧引起的症状，在模拟3350m高度摄取水果、糖果等高碳水化物膳食，与摄取肉、鸡蛋、干酪和干果等低碳水化物膳食比较，摄取高碳水化物者呼吸气体交换量、动脉中氧分压以及血氧饱和度皆增加。在飞行前吃高碳水化物者，可以飞达相当于4572～5182m的高度，冰行前若吃高蛋白膳或高脂肪膳者或不进餐，都不能达到这样的高度。青年人在海平上运动突然转到4267m高度，给相同热量的两液体食物，热量来源中两种膳食的蛋白质皆占12%，高碳水化物膳含碳水化物68%，含脂肪20%；高脂肪膳中含碳水化物48%，含脂肪40%。食用高碳水化物膳者，强劳动的技能较好，临床症状较少。然而，近年来也有不同的报告，如于4300m高度12天，给高碳水化物膳者体重下降为3.96kg，给低碳水化物膳者体重下降3.54kg。看来增加膳食中碳水化物含含量对减少体重下降并不有利。另外，动物实验发现，给三种不同饮料，按食物组成比例计算其成分为：①普通饲料——含碳水化物50%，蛋白质20%，脂肪4%；②高碳水化物饲料——含碳水化物75%，蛋白质12%，脂肪2%；③高脂肪饲料——含碳水化物25%，蛋白质12%，脂肪为52%。大白鼠食用以上饲料均置于模拟4877m高度，环境温度28℃，每天5h共27天。平均每只大白鼠每日入热量为84～122KJ，食高碳水化物饮料的动物最多，食高脂肪饮料的动物最少，生长率以高碳水化物组最好，普通饮料组次之，高脂肪组最差，几乎无增长。然而间断暴露4877m高度30天后，再放于10668m高空急性缺氧暴露时，食高碳水化物组存活时间为11.0±6.6min，吃普通饲料组为12±5.1min，而食高脂肪组存活时间皆超过60min。长期给高碳水化物食物，使动物不能耐受突然暴露于缺氧环境。

在大白鼠的饲料中加入硫胺素，核黄素，尼克酰胺，叶酸，对氨基苯甲酸，泛酸钙，维生素B₆_、B₁₂、P、K、E及抗坏血酸等12种维生素，在动物突然暴露于12000m时，20min的存活率为63.33%，而食用未加这些维生素饮料的对照组存活率为41.03%，到60min时对照组已无存活的动物，而食用加维生素饮料组尚存活23.33%，到300min时仍有10%存活。食用加维生素饮料的动物其心肌中细胞色素氧化酶及琥珀酸脱氢酶的活力较对照组明显增高，心肌与脑组织中的辅酶I含量也较对照组明显增加。在动物的饲料中供给胡萝卜、苹果等都可提高突然暴露于缺氧环境中的存活率。

青年人在进入4700m高度、气温为0～15℃环境中，热能消耗为13400～16800KJ，在膳食中补充维生素A6000IU、硫胺素20mg、核黄素2mg、抗坏血酸300mg、尼克酰胺20mg、维生素B₆5mg、泛酸钙5mg、维生素E60mg、B₁₅50mg、P50mg等10种维生素，不仅可以保持机体较好的营养水平，而且能提高人们对高原的一些适应能力，心电图好转，高山不适应症状减少。

在高原生活的人，由于同时伴有寒冷，因此应供给充足的热量。供给热量中蛋白质来源应占12%，碳水化物占60%以上，或每天供给碳水化物量不应低于320g。还有人主张在高原缺氧环境中每人每日最少应食用75g蔗糖。由于在缺氧条件下造血活性增加，因此应增加铁的供给量。

在发生急、慢性高山病时，皆要用综合疗法，应给高碳水化物膳，这可以减轻急、慢性高山病的症状及急性高山病所引起的体力下降。补给多种维生素是综合治疗措施中不可缺少的一项，特别要补给维生素A、硫胺素，核黄素、吡哆醇、抗坏血酸及维生素P。由于消化道功能受到影响，因此要供给易消化的食物。