營養學/低氣壓環境對營養素代謝的影響

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臨床營養學

特殊條件下的營養
- 電離輻射對營養素代謝的影響
- 高氣壓環境對營養素代謝的影響
- 低氣壓環境對營養素代謝的影響
- 有害物質與營養素的關系
- 噪聲環境對營養素代謝的影響
- 救生條件下的營養保證
- 應激狀態對營養素代謝的影響

在低氣壓環境中，由于吸入氣中氧分壓較在常壓下低，使肺泡氣中氧分壓下降，從而使肺泡中氧分壓與血液中氧分壓之間壓力差下降，單位時間內肺泡彌散到毛細管的氧減少，結果使動脈中氧分壓下降，血氧飽和度下降。這又造成血液與組織中氧的壓力差下降，使氧由血液向組織彌散的量減少，組織中供氧不足而發生缺氧，突然的嚴重缺氧者可發生昏迷，輕者可出現高山適應不全與高山病。但機體經缺氧鍛煉后可以適應低氣壓環境。低氣壓環境如高原、高空環境還往往伴有低溫。因此，低氣壓環境對代謝的影響常伴有低溫的影響。另外許多實驗表明，低氣壓暴露時，不同性別的代謝變化是不一樣的。

缺氧可使消化腺分泌減少，唾液、胃液、膽汁及腸液的分泌量皆減少。初入3200m高原者，空腹胃液量及胃液中游離鹽酸含量都較當地人低。缺氧還引起胃排空時間延長，初入高原的人僅有27%的人于2h內排空，而當地居民卻有66.7%的人于2h內排空。

41.3.1　熱能代謝

在低氣壓環境中能量需要量增加，有人在4300m高度觀察到，暴露5天后，勞動時的能量消耗較在地面上增加3～15%，9天后增加17～35%，但在這樣的高度，因食欲減退使攝入熱量減少，第1天婦女的攝入熱量為海平面時的58%，男子的攝入熱量為海平面時的72%。一周后婦女食欲皆恢復至暴露前的水平，而男子在兩周后仍未恢復至原水平，熱量平衡為負平衡。

41.3.2　三大營養素代謝

人體突然暴露于4300m高地14天，血清中谷氨酸濃度上升，氨基酸的代謝物牛磺酸、尿素濃度也上升，而亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸等必需氨基酸濃度下降，這些變化與蛋白質攝入不足的變化相近。由于熱量攝入減少，很快就要利用體內蛋白質，因此出現了負氮平衡。動物實驗也發現，狗急性暴露于5000m高度時，腸中蛋白質消化吸收延緩。大白鼠在360Torr環境中暴露3天，吸收甘氨酸量減少。另發現大白鼠突然于4300m高度，暴露2天時，結合于肝、脾、十二指腸和腎上腺等蛋白質的氨基酸量減少，而到30天時即無此現象，表明突然缺氧時蛋白質分解代謝增強。

在暴露于4300m高度后第1天，血漿中脂肪酸含量即增加，男子持續增加，2周末已增至原含量的190%，婦女的血漿脂肪酸含量有一過性增加，1周后就恢復至原水平。男子血漿中膽固醇含量和總脂含量持續性減少，而血漿中磷脂的濃度持續性增加。

在血脂含量變化的同時，血糖含量也有變化，男子的血糖在暴露初期降至原含量的95%，一周以后基本恢復到原水平。婦女在暴露初期血糖下降較多，下降到暴露前含的79%，2周后恢復到暴露前的95%。并且在血糖下降的同時，血漿酮體和甘油有一過性的增加。

41.3.3　維生素和礦物質代謝

20名志原者在3200m高度10天，第10天血清鉀含量由原來4.21±0.072mmol.L-1增加至4.60±0.094mmol.L-1，兩者有顯著差異，而血清中鈉、鎂和鈣在10天中皆無明顯變化。然而在更高的高度3771m，無機鹽代謝卻有明顯的變化。血清鈉、鈣從第1天開始即明顯下降，以后維持于低水平，血清鎂從第2天開始持續增高，血清鉀無明顯變化。尿中鈉、鉀排出量在到高原的初期明顯減少，以后逐漸回升。而尿中鈣、鎂排出量卻持續減少。雖可任意飲水，但無論在3200m或在3771m的高度，尿量都持續減少。在4300m高度也觀察到6天中總體水減少2.25kg，其中細胞外液增加1.27kg，細胞內液減少3.52kg，所以主要是細胞內液明顯減少。

在模擬8000m高度缺氧條件下，每天停留90min，連續4天或9天，大白鼠尿中核黃素排出量明顯上升，而肝中核黃素含量較不缺氧的對照動物明顯減少。尿中硫胺素排出量較不缺氧的對照組少，暴露9天的動物腦中硫胺素的含量較不缺氧的對照組低。急性缺氧后，不論飲料中是否添加包括抗壞血酸在內的多種維生素，大白鼠腎上腺中抗環血酸的含量皆明顯下降^（⁴⁰^～⁴²^）。表明缺氧環境也影響了維生素代謝。

41.3.4　高原環境中膳食的供給問題

早在1908年就已有人提出建議，認為高碳水化物膳食有利于消除缺氧引起的癥狀，在模擬3350m高度攝取水果、糖果等高碳水化物膳食，與攝取肉、雞蛋、干酪和干果等低碳水化物膳食比較，攝取高碳水化物者呼吸氣體交換量、動脈中氧分壓以及血氧飽和度皆增加。在飛行前吃高碳水化物者，可以飛達相當于4572～5182m的高度，冰行前若吃高蛋白膳或高脂肪膳者或不進餐，都不能達到這樣的高度。青年人在海平上運動突然轉到4267m高度，給相同熱量的兩液體食物，熱量來源中兩種膳食的蛋白質皆占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，強勞動的技能較好，臨床癥狀較少。然而，近年來也有不同的報告，如于4300m高度12天，給高碳水化物膳者體重下降為3.96kg，給低碳水化物膳者體重下降3.54kg。看來增加膳食中碳水化物含含量對減少體重下降并不有利。另外，動物實驗發現，給三種不同飲料，按食物組成比例計算其成分為：①普通飼料——含碳水化物50%，蛋白質20%，脂肪4%；②高碳水化物飼料——含碳水化物75%，蛋白質12%，脂肪2%；③高脂肪飼料——含碳水化物25%，蛋白質12%，脂肪為52%。大白鼠食用以上飼料均置于模擬4877m高度，環境溫度28℃，每天5h共27天。平均每只大白鼠每日入熱量為84～122KJ，食高碳水化物飲料的動物最多，食高脂肪飲料的動物最少，生長率以高碳水化物組最好，普通飲料組次之，高脂肪組最差，幾乎無增長。然而間斷暴露4877m高度30天后，再放于10668m高空急性缺氧暴露時，食高碳水化物組存活時間為11.0±6.6min，吃普通飼料組為12±5.1min，而食高脂肪組存活時間皆超過60min。長期給高碳水化物食物，使動物不能耐受突然暴露于缺氧環境。

在大白鼠的飼料中加入硫胺素，核黃素，尼克酰胺，葉酸，對氨基苯甲酸，泛酸鈣，維生素B₆_、B₁₂、P、K、E及抗壞血酸等12種維生素，在動物突然暴露于12000m時，20min的存活率為63.33%，而食用未加這些維生素飲料的對照組存活率為41.03%，到60min時對照組已無存活的動物，而食用加維生素飲料組尚存活23.33%，到300min時仍有10%存活。食用加維生素飲料的動物其心肌中細胞色素氧化酶及琥珀酸脫氫酶的活力較對照組明顯增高，心肌與腦組織中的輔酶I含量也較對照組明顯增加。在動物的飼料中供給胡蘿卜、蘋果等都可提高突然暴露于缺氧環境中的存活率。

青年人在進入4700m高度、氣溫為0～15℃環境中，熱能消耗為13400～16800KJ，在膳食中補充維生素A6000IU、硫胺素20mg、核黃素2mg、抗壞血酸300mg、尼克酰胺20mg、維生素B₆5mg、泛酸鈣5mg、維生素E60mg、B₁₅50mg、P50mg等10種維生素，不僅可以保持機體較好的營養水平，而且能提高人們對高原的一些適應能力，心電圖好轉，高山不適應癥狀減少。

在高原生活的人，由于同時伴有寒冷，因此應供給充足的熱量。供給熱量中蛋白質來源應占12%，碳水化物占60%以上，或每天供給碳水化物量不應低于320g。還有人主張在高原缺氧環境中每人每日最少應食用75g蔗糖。由于在缺氧條件下造血活性增加，因此應增加鐵的供給量。

在發生急、慢性高山病時，皆要用綜合療法，應給高碳水化物膳，這可以減輕急、慢性高山病的癥狀及急性高山病所引起的體力下降。補給多種維生素是綜合治療措施中不可缺少的一項，特別要補給維生素A、硫胺素，核黃素、吡哆醇、抗壞血酸及維生素P。由于消化道功能受到影響，因此要供給易消化的食物。