营养不良对生理功能的影响

四、营养不良对生理功能的影响

营养素是人类生存不可或缺的。我们必须每日摄取食物,是为了能维持身体的正常功能与体能。禁食或营养不良状态下,机体可以通过降低代谢速率并启用不同的代谢途径节省去脂体重,来适应这种禁食状态。

营养不良可引起机体明显的代谢及生理变化,营养不良几乎会影响机体的全部器官,营养不良尤其是重度热量-蛋白质缺乏性营养不良可影响机体各个器官和系统的结构与功能。营养不良与并发症相关联,尤其是伴有代谢应激的患者,他们的营养需求(尤其是对于蛋白质的需求)高于没有伴有代谢应激的患者。如果伴有代谢应激的患者没有得到足够的营养治疗,机体就会用自身的蛋白质储备来满足能量需求。这样就会延缓伤口愈合,损伤免疫机能,因而增加并发症发病率、死亡率、住院时间和治疗费用。大量的临床研究发现,营养不良对患者的临床结局造成负影响,营养不良不可避免地影响细胞、组织及器官功能,具有更高的营养不良相关的并发症,如更高的伤口感染率、更长的住院时间、更高的死亡率以及更高的医药费用。

(一)机体组成改变

体重丢失是主要的临床表现,对死于营养不良患者的尸检发现,肝脏及心脏的重量大约减少了30%,脾、肾及胰腺的重量也受影响。体重丢失中主要的部分是体脂和骨骼肌的含量,肌肉蛋白及体脂的分解为糖异生作用和急性相反应蛋白的合成提供前体物质,当体重下降达40%时,人体几乎不能生存。

营养不良导致机体瘦组织群消耗增加,尤其是骨骼肌的丢失。营养不良导致肌肉力量及持久力下降,肌肉组织形态学改变,Ⅰ型肌纤维数量明显减少、萎缩。骨骼肌中糖原、ATP、肌氨酸等中间产物明显减少。临床上反映肌肉强度的握力、拇收肌进行电刺激后测得的肌肉收缩、舒张的强度以及代表了呼吸肌力量的FEV1值均明显下降。

营养不良时机体的体脂含量明显下降,虽然脂肪组织是代谢惰性组织,主要起到能量储存的作用,但是脂肪组织能够分泌50多种蛋白质分子,参与机体的氧化应激和炎症过程,脂肪组织的消耗必然影响机体代谢及生理功能。

(二)对消化系统的影响

肠道是受到营养不良影响最大的器官之一。由于肠道上皮细胞更新迅速,肠黏膜细胞对于营养物质的需求量高,且食物是肠黏膜细胞更新最好的刺激剂。营养不良时,肠道黏膜细胞能量匮乏,肠黏膜萎缩,黏膜的厚度、肠黏膜绒毛及微绒毛高度降低,肠道消化、吸收功能及肠道免疫功能降低。此外,营养不良影响肠道黏膜细胞之间的紧密连接,肠道的通透性增加,肠壁水肿,肠道屏障功能下降,肠道细菌移位增加,肠源性感染的机会增加。

营养不良影响消化系统各消化腺功能,肠道、胰腺、胆道的分泌功能以及各种消化酶活性下降,从而导致肠道消化、吸收功能障碍。结肠吸收水分和电解质的能力会降低,而分泌功能却会升高,故严重的营养不良患者会出现腹泻症状。

(三)对呼吸及循环系统的影响

营养不良可导致机体瘦组织群消耗。因此,膈肌、肋间肌等呼吸肌的重量下降,从而影响机体的呼吸功能,最大通气量及FEV1值均明显降低,营养不良的危重患者摆脱机械通气的时间延长。此外,营养不良可导致肺蛋白质合成能力下降,肺表面活性物质的减少可引起肺组织塌陷,无效腔通气增加,肺氧合能力下降。营养不良使呼吸道分泌的免疫球蛋白浓度降低,再加上肺换气不足,纤毛运动减弱、无法有效咳嗽以及呼吸道对入侵细菌的抵抗力下降,容易引起肺部感染。

营养不良可引起心脏功能、形态学以及心脏溶酶体酶特别是组织蛋白酶的明显变化,心脏萎缩及蛋白质代谢变化。长期或严重营养不良会损伤心肌细胞,导致心排血量下降、心率减慢和低血压。心容量的减少和体重的降低成正比,因此营养不良时心容量的下降一方面是由于心肌重量下降,另一方面是内腔体积减小,从而导致心排血量减少。严重衰竭患者可以引发外周循环衰竭,对活动反应缺乏。另一方面,某些营养素的缺乏如第五章营养不良和营养过剩维生素B1缺乏可引起心力衰竭。缺乏矿物质或电解质紊乱会导致心律失常。

在人类,饥饿导致的营养不良可引起心电图异常,主要表现为QT间期延长,各图形幅度持续下降,QRS及T波明显右移。当饥饿持续时,心脏形态及功能继续下降,心动过缓,节律紊乱,血压下降,心排血量下降及中心静脉压升高,充血性心力衰竭是其最终结果。

(四)对肾脏功能的影响

营养不良会引起肾脏血流速和肾小球滤过率降低,尿浓缩和酸排泄能力下降,出现多尿、低渗尿及蛋白尿等症状。肾脏浓缩功能下降,但同时排泄多余盐和水分负荷的能力降低,使得机体细胞外水分增加,出现水肿,临床上称之为“营养不良性水肿”。

(五)对免疫系统的影响

营养素是机体赖以生存的最重要的环境因素之一,是维持人体正常免疫功能的物质基础。机体摄取的营养物质可通过对免疫系统的影响,调节其功能状态,以维持机体的健康,并影响疾病的进程和临床结局。

营养不良会明显影响机体免疫防御系统功能,特别是损害机体细胞免疫功能,导致感染抵抗力下降。营养不良时首先胸腺发生严重的萎缩,紧接着是脾、肠系膜淋巴结和颈淋巴结的变化。免疫系统组织学改变的直接表现是胸腺和脾的萎缩,肾上腺严重萎缩,肠壁变薄,肠道免疫系统退化,淋巴细胞增殖率降低,T细胞数量减少,整个补体系统功能受损,细胞因子尤其是IL-1活性下降,导致机体免疫功能紊乱,免疫应答能力下降。具体表现如下。

1.吞噬作用减弱

营养不良时参与吞噬作用的有关酶缺乏,巨噬细胞数量减少,巨噬细胞活性及杀菌能力降低。

2.细胞免疫功能减退

营养不良患者淋巴细胞增殖受损,淋巴细胞数量减少,淋巴细胞的活性降低,结核菌素反应减弱,淋巴细胞转化率降低,迟发性超敏反应丧失。

3.体液免疫功能降低

营养不良患者血清中免疫球蛋白含量降低,特异性抗体的合成能力下降,从而影响机体的体液免疫功能。

营养不良时机体免疫力下降的结果是对感染的易感性增加,对创伤和疾病的防御能力下降,感染性并发症增加,创伤愈合延迟,生活质量下降。