内分泌学-代谢性疾病与营养性疾病概论

第三篇代谢性疾病第一章代谢性疾病与营养性疾病的诊断和治疗原则营养素代谢临床特点病因、发病机制与病理生理诊断原则分类防治原则新陈代谢（metabolism）是人体生命活动的基本形式，新陈代谢包括物质的合成代谢和分解代谢两个过程。

通过新陈代谢，机体同环境之间不断进行物质交换和转化，同时体内物质又不断进行分解、利用与更新，为个体的生存、劳动、生长、发育、生殖和维持内环境恒定提供物质与能量。

合成代谢（anabolism）是营养物质进入人体内，参与机体众多的化学反应，在机体内合成较大分子并转化为自身物质的过程，并以糖原、蛋白质、脂肪及其化合物的形式在体内储存，这一反应过程常需要耗能。

分解代谢（catabolism）是体内的糖原、蛋白质和脂肪等大分子物质分解为小分子物质的降解过程，常伴有能量的生成与释放。

中间代谢是指营养物质进入机体后在体内合成和分解代谢过程中的一系列化学反应，如某一环节出现障碍，则引起代谢性疾病（metabolic diseases）。

营养疾病和代谢疾病的关系密切，且往往互存，彼此又有相互影响。

例如，维生素D缺乏症常表现为钙磷代谢失常；糖尿病常伴有蛋白质-热能营养不良症。

【营养素代谢】一、营养素的供应和摄取营养素包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质和水6类。

在矿物质或称无机盐中，分为宏量元素（macronutrient）和微量元素（micronutrient）。

前者在体内含量较多，如钙、镁、钠、氯、磷；后者在体内含量较少，又称痕量元素（traced element）。

微量元素在人体组织含量极少，仅占体重的0.01%~0.005%以下的元素。

在人体内测得60种以上微量元素，其中11种有特殊生理功能，是人体所必需，故称必需微量元素。

必需微量元素包括铁、氟、锌、铜、钒、锰、碘、钼、铬、钴和硅，摄入不足可引起疾病。

以上11种必需微量元素是被公认的。

此外，锂已用于临床治疗精神病和糖尿病，有特殊功能，也可能是必需微量元素。

锡与镍在人体含量与钒、硒、锰、钼差不多，均分布于皮肤，虽有人将锡与镍纳入必需微量元素，但其生理作用知之甚少，未用于临床治病。

维生素所需量远较碳水化物、脂肪、蛋白质、水和宏量元素（以上称宏量营养素或常量营养素）少得多，故与必需微量元素合称微量营养素（micronutrient）。

宏量营养素是可以互相转换的能源，脂肪产热37.7kJ/g（9kCal/g），碳水化合物和蛋白质产热16.7kJ/g（4kCal/g），乙醇产热29.3 kJ/g（7kCal/g）。

微量营养素包括维生素及某些无机元素，为维持人体健康所必需，一般消耗甚微，不经变化即可被吸收，许多微量元素还有催化作用。

维生素类可分为脂溶性（维生素A、D、E和K）和水溶性（维生素B族和维生素C）两类，详见第三篇第十一章。

人体所需要的营养物质按其化学特性和生理功能可归纳为六类（表1-18-1），其中一些必须由外界供给（如绝大多数维生素，主要来自食物），另一些则可在体内合成。

必需营养素（essential nutrients）是指体内不能生成的营养成分，每日膳食供给量系指正常情况下，以最少量即能维持机体正常身高和体重、组织结构与生理功能，并可防止因营养物质缺乏而出现相应的病理变化的物质。

另一方面，为维持体重稳定，能量的供给和消耗必须是平衡的。

能量的消耗主要包括基础状态耗能和体力活动耗能两部分。

每日所需能量为基础能量消耗、特殊机能活动和体力活动等所消耗能量的总和。

基础能量消耗可因性别、年龄、身高和体重不同而异，临床可按Harris-Benedict公式推算。

特殊功能活动除包括消化、吸收所消耗的能量外，还可因生理特殊需要如生长、发育、妊娠、哺乳等情况而增加所需的能量。

体力活动所需的能量因强度不同而异，轻、中、重体力活动所需能量分别为基础能量的30%、50%、100%或更多。

如专业运动员，骨骼肌的能量转换要比正常人高20~100倍，必须注意补充营养物质，尤其是铁、钙和抗氧化剂类维生素[1]。

生物效价代表蛋白质“质量”的一个方面。

但许多情况下，蛋白质的“质量”可以通过食物互补、食物混合来提高[2，3]，以增加必需氨基酸（essential amino acids）的含量，优化其比例。

生物效价为80以上的蛋白质，成人每日每公斤理想体重约需1g左右。

蛋白质生物效价的顺序依次为：动物制品、豆类、谷类（米、小麦、玉米）。

牛奶与鸡蛋的蛋白质生物效价为93，牛肉为76，麦片和米为65，玉米为50。

如供应的蛋白质的生物效价较低，则每日所需蛋白质的量应增加。

脂肪所供应的能量不宜超过总能量30%。

每日所需总能量除由蛋白和脂肪所供应外，余下的主要由碳水化合物供应。

在供应的脂肪中，饱和脂肪酸、多价不饱和脂肪酸与单价不饱和脂肪酸的比例应为1:1:1，每日胆固醇摄入量宜在300mg 以下。

机体在代谢过程中，需要将体外宏量营养素中的能量转化为机体自身贮存能量和代谢所需的能量。

其转化效率的个体差异很大。

这种差异可理解为代谢效能（metabolic effect）。

例如，胖者和瘦者的Na+/K+-ATP酶活性和对各种激素及环境刺激的代谢效能是不一样的[4]，β3肾上腺能受体在肥胖的病因中有重要影响（详见第三篇第一章和第三章），可认为它是一种肥胖候选基因，肥胖者的β3肾上腺能受体基因的突变频率增加。

能量的消耗包括静息代谢率（resting metabolic rate, RMR）、运动性生热效应（thermic effect of exercise, TEE）、食物性生热效应（thermic effect of food, TEF）及兼性生热作用（facultative thermogenesis, FTM）。

RMR的个体差异主要由机体中的无脂体质（fat-free mass）及其遗传差异决定，此外也受甲状腺激素水平、交感神经活动性等的影响；TEE主要由活动强度决定，其个体差异不明显。

TEF主要用于营养素的同化过程的能量消耗，约占每天能量消耗的10%，而FTM由环境、温度、进食、情绪变化等因素引起。

在寒冷时，主要来源于棕色脂肪的分解。

人体摄入的蛋白质的量与质是营养学上一个十分重要的研究课题，也是衡量食物质量的主要指标。

1965年，联合国粮农组织（FAO）推荐的成人每日氮的基础排泄量（最低代谢需要量）为50mg N/kg体重，但维持氮的总平衡（total balance of nitrogen）的最低氮摄入量约75mg N/kg体重。

目前被公认的成人优良蛋白质摄入的推荐供给量（RDA）为95~125mg N/kg 体重。

约相当于600~800mg蛋白质/kg体重[5]。

二、营养素的消化、吸收、代谢和排泄食物进入胃肠道，在消化液、酶、激素等作用下转变为单糖、氨基酸、短链和中链脂肪酸、甘油，与水、盐、维生素等被吸收入血，中性脂肪酸和多数长链脂肪酸则经淋巴入血，到达肝和周围组织被利用，以合成体内物质或提供能量。

机体自身的物质亦随时分解提供能量或合成新的物质。

糖、蛋白质、脂肪、水和无机元素等中间代谢的一系列生化反应受基因调控，从酶、激素和神经内分泌等各个水平进行调节。

代谢底物的质和量，辅因子、体液组成、离子浓度等反应环境，中间和最终产物的质和量等对调节中间代谢亦起一定作用，中间代谢所产生的物质除被机体储存或重新利用外，最后以水、二氧化碳、含氮物质或其他代谢产物的形式，经肺、肾、肠、皮肤粘膜等排出体外。

在以上的消化吸收、代谢、转化和排泄过程中，任何环节的功能障碍，底物不足或过剩，调节代谢的酶、激素或其他因素、代谢所需的组织结构与细胞异常等均可导致疾病。

例如，碳水化合物吸收不良可由于肠道炎症、消化道缺陷、葡萄糖转运体异常等引起。

表1-18-1 人体所需的营养素氨基酸类必需氨基酸（异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸）条件必需氨基酸（组氨酸、精氨酸）非必需氨基酸（可在体内合成）糖类（可在体内合成，但主要由食物供给）脂类必需脂肪酸（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）非必需脂肪酸（可在体内合成）无机元素宏量元素（钠、钾、钙、镁、磷、氯、硫、碳、氢、氧、氨等）微量元素（铁、锌、铜、锰、钴、碘、铬、镍、钒、锡、钼、硒、氟、矽、砷等）维生素水溶性维生素（B1、B2、B6、B12、烟酸、叶酸、泛酸、生物素、维生素C）脂溶性维生素（A、D、E、K）水【病因、发病机制与病理生理】营养性疾病常见，即使在发达国家和地区也不例外。

1973年的报告指出，加拿大人的铁、维生素D、钙、叶酸、维生素A，甚至氟化物的摄入量都较低，而22年后的调查结果并未见有明显改善，这些营养素的摄入不足主要发生于儿童人群中，约50%的儿童曾有过铁缺乏。

营养不良性佝偻病在某些地区仍很常见，亚临床型维生素A缺乏亦不少见[2]。

营养障碍并不是营养供给缺乏所致，而是饮食卫生知识贫乏和缺乏对这类疾病的预防意识引起的。

随着人均寿命的延长和社会、经济的进步，原发性营养缺乏性疾病已较少见。

但一些继发性营养性疾病和代谢紊乱却相当常见。

由于血液透析、静脉营养支持、器官移植、癌症化疗等的普遍应用，伴发的营养障碍问题日趋突出。

目前人们对这类营养性和代谢性疾病的认识还远远落后于疾病的流行，必须引起高度重视。

一、营养性疾病机体对各种营养物质均有一定的需要量、允许量和耐受量，因此营养性疾病可因一种或多种营养物质不足、过多或比例异常引起。

营养性疾病的病因和其发病机制多较清楚。

根据发病的条件，可分为以下两种类型。

（一）原发性营养失调由于摄取营养物质不足、过多或比例不当所致，与器质性或功能性疾病无关。

例如，摄取蛋白质不足引起蛋白质缺乏症，摄取能量超过机体消耗则可导致单纯性肥胖症。

（二）继发性营养失调由于器质性或功能性疾病所致的营养性疾病与营养物质的供给无直接联系。

常见原因有：①进食障碍。

例如口咽、食管疾病所致的摄食困难，神经性厌食所致的摄食过少、神经性贪食所致的摄食过多或偏食等。

②消化、吸收障碍。

见于消化道疾病、运输维生素的蛋白质先天性缺乏，一些药物如新霉素、考来烯胺（colestyramine）、双胍类降糖药等均可引起营养素的消化、吸收障碍。

③合成障碍。

肝硬化失代偿期，由于白蛋白合成障碍引起的低白蛋白血症。

甲状腺球蛋白合成障碍引起甲减等。

④消耗增多。

机体对营养需求的改变如发热、甲状腺功能亢进、癌瘤、慢性消耗性疾病、手术后，以及一些生理性因素如生长发育、妊娠等，机体需要的营养素增加，如供应不足可致营养缺乏症；肾病综合征由于大量蛋白尿丢失可致低蛋白血症；中年以后，体力活动减少，如摄食量不相应降低，可因能量过多而致肥胖。

⑤排泄失常。

例如多尿可致失水，腹泻可致机体缺钾，长期大量蛋白尿可致低蛋白血症。