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普通外科

临床营养支持疗法的研究方向

作者:第三军医大学新桥医院普通外科 杨桦 来源:2011中国外科周论文汇编 日期:2011-09-07
导读

自上世纪60年代末肠内营养(EN)和肠外营养(PN)相继应用于临床以来,临床营养支持已经成为临床医学中发展最为迅速的学科之一。临床营养支持疗法(Nutrition Support Therapy)也由最初的为患者提供充足的能量和氮源,为继续治疗提供可能,转变成为机体细胞提供所需的营养底物,使其进行正常或接近正常的代谢,从而保持或改善组织、器官的结构和功能,最终减少术后并发症、降低死亡率、缩短住院时间和减少治疗费用。目前,营养支持疗法已成为临床治疗的一项重要手段。

关键字: 临床营养 | 支持疗法 | 研究

  自上世纪60年代末肠内营养(EN)和肠外营养(PN)相继应用于临床以来,临床营养支持已经成为临床医学中发展最为迅速的学科之一。临床营养支持疗法(Nutrition Support Therapy)也由最初的为患者提供充足的能量和氮源,为继续治疗提供可能,转变成为机体细胞提供所需的营养底物,使其进行正常或接近正常的代谢,从而保持或改善组织、器官的结构和功能,最终减少术后并发症、降低死亡率、缩短住院时间和减少治疗费用。目前,营养支持疗法已成为临床治疗的一项重要手段。

  如何能够更好的改善患者的临床结局是目前临床营养支持疗法的研究热点。随着临床营养支持疗法的基础理论研究不断深入,研究者们在营养制剂的配方、营养供给的途径以及疾病本身的代谢特点与营养支持疗法的联系方面进行了大量的研究工作,一些新的观点、新的理论层出不穷。越来越多的证据均显示营养支持在临床疾病治疗中所起到的作用较以前更加积极,直接影响患者的临床结局。

  1. 免疫营养(Immunonutrition)在临床营养支持疗法中的应用

  免疫营养是指在传统肠内或肠外营养基础上加入具有免疫调节作用的营养素,它可通过提高机体细胞免疫功能,调节局部及全身细胞因子的产生,维护肠黏膜结构及功能的完整,提高肠道免疫功能,改善患者预后。免疫营养概念的提出,标志着临床营养支持已经突破了过去单纯提供热量,维持机体氮平衡等常规范畴,开始由结构支持向功能支持的重大转型。目前,除了研究较早的免疫营养素(Immune Nutrients)或药理营养素(Pharmaconutrients),如谷氨酰胺(Glutamine,GLN)、鱼油(n-3多不饱和脂肪酸)、精氨酸(Arginine)以及鸟氨酸α-酮戊二酸盐(Ornithine α-ketoglutarate, OKG)等,近来其它免疫或药理营养素如酪酸(Butyric Acid)、肠内分泌因子等也不断被发掘,其效应的分子机制也逐渐被人们所认知。

  GLN是机体内含量水平最高的非必需氨基酸,为生长迅速的细胞如肠黏膜细胞生长、修复的特需能量,对淋巴细胞也甚为重要,对维护肠黏膜结构和功能的完整性有着极其重要的作用。鱼油是目前被认为有效的免疫调理营养素,其主要作用机理主要包括下调促炎性因子浓度,控制炎症反应过程中相关的基因表达,调整机体n-6/n-3比例等,这些促进免疫功能,减弱急、慢性炎症反应的作用,有助于改善手术或危重病病人的预后。短链脂肪酸(SCFA)能通过增加包括葡萄糖转运酶-2在内的上皮细胞转运体活性,同时促进糖原生成等方式促进免疫功能。酪酸(Butyric Acid)是SCFA的一种,研究发现酪酸能够减轻肠手术等创伤对肠黏膜结构和功能所造成的影响,并且在PN的配方中加入酪酸,能够明显减轻PN对肠相关淋巴组织所造成的损害,但具体的机制以及临床效用还有待进一步的证实。

  2. 营养支持疗法对肠黏膜屏障功能的维护

  肠道是人体最大的消化器官和免疫器官,同时又是人体最大的“贮菌库和内毒素库”。肠黏膜屏障具有防止肠道病菌、毒素等透过肠壁到达肠外血循环的功能。多种疾病或病理生理状态下,肠黏膜屏障受到破坏,并导致细菌及内毒素移位(Bacteria Translocation),引发肠源性的全身感染以及全身炎性反应综合征(SIRS),而严重SIRS的发生更加重了肠道损伤,形成恶性循环,最终可能导致多脏器功能障碍综合征(MODS),甚至多器官功能衰竭。

  营养支持疗法与肠黏膜屏障关系密切。一方面,我们在对长期的全胃肠外营养(TPN)研究中发现,TPN能引起肠黏膜的萎缩以及肠黏膜屏障功能的破坏;肠粘膜上皮凋亡增加可能是导致TPN条件下肠粘膜萎缩的重要原因,而IEL来源的IFN-γ 是TPN肠上皮凋亡的关键始动因子,IFN-γ 通过对肠粘膜IEL与肠上皮细胞间的Fas/FasL 途径引发肠上皮细胞凋亡。进一步研究发现,给予GLN强化的TPN可明显纠正肠屏障功能的损害。

  另一方面,大量研究也证实,对各种原因引起的肠黏膜屏障功能障碍,给予肠内营养支持疗法(尤其是早期肠道营养以及免疫营养素的给予),能够有效改善肠黏膜屏障功能,降低肠源性感染等并发症的发生率,提高患者的生存率。如在肝移植小鼠模型中,应用早期肠道营养能明显降低细菌移位及内毒素血症的发生。而GLN不但可以降低促炎介质的释放,GLN还可以提高肠道sIgA的浓度,增强肠黏膜屏障功能。外源性补充GLN可显著增强肠屏障功能,降低肠源性感染的发生率。Montejo等也报道,给予GLN强化的TPN营养支持治疗的重危病人较行常规全胃肠外营养的病人出院后6个月的死亡率明显下降。

  3. 能量代谢与营养支持疗法

  机体在不同代谢状态下,对外源性代谢底物的利用率有着显著差异;在应激状态下,机体处于高分解代谢状态,主要依赖分解内源性能量底物提供能量。外源性提供过多的能量底物,不仅不能减少自身脂肪和蛋白质的分解,而且还会增加机体的代谢负担,出现糖、脂肪、氨基酸代谢紊乱,水电解质和酸碱失衡,甚至造成肝、肺、肾和免疫等器官和功能的损害,如糖代谢紊乱导致酮症酸中毒、高渗昏迷、低血糖昏迷和CO2潴留。由于认识到机体在不同阶段具有不同的代谢特点, 围手术期以及重症患者给予低热卡营养支持已被广泛接受, 大量研究证明,同高热卡供给相比,低热卡营养支持可显著减少患者的并发症,改善患者的临床结局。

  4. 微生态制剂在临床营养支持疗法中的应用

  肠道是人体最大的微生物库,一个健康成人的胃肠道栖息着1000多种细菌,数量约1012~1014CFU/g,包括需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌。肠道正常菌群有助于肠道营养的消化、吸收,同人体形成“共生”关系。正常菌群可通过分泌细菌素、定植拮抗、争夺氧和养料等方式抑制致病菌的生长。越来越多的研究表明,肠道细菌对人类健康状态的维持起着重要的作用,而肠道微生态的改变与某些疾病的发生密切相关,如 、炎症性肠病、肠易激综合征等。对高脂饮食诱导的2型 和肥胖大鼠的实验研究显示,其代谢表型的改变与肠道细菌活性的差异有着密切关系。

  Bengmark于1998年提出生态免疫营养(ecoimmunonutrition)的概念,即在实施免疫营养的基础上,增加以合生元为主的制剂改善肠道菌群,减少病原菌,提高营养支持效果。微生态制剂是根据微生态学原理,利用对宿主有益的正常微生物及其代谢产物所构成的制剂。通过调整微生态失调,保持微生态平衡,提高宿主的健康水平和改善健康状况。如Liu Z等的研究发现:乳杆菌表面的小嵌膜蛋白就可以有效防止侵袭性E.Coli对肠上皮细胞的感染[9]。目前临床应用的微生态制剂主要有益生菌、益生元以及合生元,对维护肠道菌群平衡,促进内环境稳定有着积极影响。最近,Qin等对76名急性胰腺炎的患者在接受微生态制剂比较治疗后的情况调查发现,实施生态免疫营养治疗的患者比普通EN对照组患者更好的改善了营养状态和肠道黏膜通透性,肠源性感染发生率降低。

  5. 营养支持疗法在一些疾病中的作用

  5.1 短肠综合征

  短肠综合征(Short Bowel Syndrome, SBS)是由于先天性畸形、腹部创伤、肠扭转等疾病致大量小肠切除或旷置后,肠道吸收面积显著减少,导致的一系列营养吸收障碍综合征。其主要表现为腹泻、脱水、电解质紊乱、营养吸收不良和进行性营养不良等症状。SBS患者常常需要肠外营养支持,长期肠外营养价格非常昂贵而且容易出现并发症。因此,研究长期肠外营养支持所导致肠黏膜屏障功能降低、引起肠源性感染等并发症发生的病理生理及其分子机制,并针对其机制探索解决措施,对改善SBS患者的预后有着切实的意义。

  我们前期研究发现肠上皮间淋巴细胞(IEL)来源角化细胞生长因子(KGF)以及外源性补充KGF,均对肠粘膜的适应性代偿和肠黏膜屏障有着积极的保护作用[11],此外多项研究发现GLN,生长激素(Growth Hormone, GH)、胰高血糖素样肽(Glucagon like peptide-2, GLP-2)、上皮生长因子(epidermal growth factor, EGF)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor-1,IGF)、肝细胞生长因子(Hepatic growth factor, HGF)均能促进肠粘膜的适应性代偿增强肠粘膜的吸收和分泌功能。目前GLN和GH已应用于临床治疗, 其它生长因子对SBS肠粘膜的保护作用尚缺乏临床应用经验,其使用有效性和安全性仍有待进一步评估。

  5.2 营养支持与肿瘤的综合治疗

  肿瘤患者营养支持既要防治或纠正营养不良,又要避免促进肿瘤生长,兼顾肿瘤营养支持及肿瘤治疗作用的特殊成分营养治疗成为近年研究的热点。研究较多的营养物质包括GLN、精氨酸和ω-3脂肪酸等,其中ω-3脂肪酸不仅可以抑制炎性反应,增强宿主抗肿瘤细胞的防御机制,而且具有增加化疗敏感性和抑制肿瘤生长的作用,研究证实ω-3脂肪酸能够抑制包括结直肠癌、肝癌、肺癌、乳腺癌等细胞株的生长。Calviello等的研究发现,ω-3脂肪酸可使结肠癌细胞p53野生型(LS-174和Colo 320)和p53突变型(HT-29和Colo 205)对5-FU的化疗起到增敏作用[12]。Wang等的研究也证实ω-3脂肪酸能促进肿瘤手术病人的术后恢复,缩短住院天数,改善其临床结局[13]。

  6. 临床营养的分子生物学研究

  在过去的十余年中,营养学研究经历了从流行病学和生理学的研究向分子生物学和基因组学的转变。关注的焦点不再是通过单纯补充营养物来影响疾病的发生与转归,由于分子生物学技术的迅猛发展使得从微观角度探索营养物作用机理成为可能。通过特定营养因子来调节对机体有益或有害的蛋白质的表达,来进行营养药物治疗已成为营养学最重要的研究方向之一。营养基因组学(nutrigenomics)是在营养研究中采用高通量的基因组学技术,了解营养物如何调节代谢途径及内环境的稳态,最终营养基因组学将制定有效的饮食干预措施恢复内环境的稳态并预防饮食相关疾病的发生。现代营养学依赖于各种组学技术,发现新的预测标记物,从分子水平去理解机体代谢,在基因水平对机体进行个体化干预,实现营养治疗的目标[14]。近年来国内外已开始从氨基酸、碳水化合、脂肪酸以及微量元素等对基因表达进行的调节展开研究, 并取得一些重要成果。

  小结:临床营养支持疗法目前已被广泛接受和应用,但使用方式和营养素使用差别较大,国内外学术观点也不尽相同,不同营养素的作用及其机制的研究可为临床营养支持提供最基本和可靠的依据,同时也需要大样本多中心随机的临床研究来进一步确定营养素的有效性和安全性。

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