腹部手术患者代谢改变及加速康复策略

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作者：吴国豪

摘要

外科手术患者在围手术期会发生一系列应激性的代谢变化，这主要是由于术前准备、术后禁食以及手术创伤所致，难以避免。但强烈且作用时间持久的应激可引起机体自稳态的失衡，导致机体自身组织消耗，影响患者的临床结局。加速康复外科（enhanced recovery after surgery，ERAS）是通过一系列优化的围术期处理措施减少手术患者生理和心理创伤应激，从而达到加速康复之目的，其精髓是维护机体正常生理功能、减少机体瘦组织群消耗，最大限度地减少手术应激对机体所造成的损害，减少并发症和病死率，缩短住院时间，节省医疗费用[[url=]1[/url],[url=]2[/url]]。

  一、围手术期代谢改变

外科手术患者相当长的时间内处于应激性饥饿状态，这是指机体不单单只发生饥饿，而且还存在对创伤、败血症和重症疾病的代谢反应。饥饿是手术患者在术前准备时，通常需要较长时间的禁食，此时机体被迫处于饥饿或半饥饿状态。同样，许多患者在手术后相当长的一段时间内，由于无**常进食，机体依然处于饥饿状态。此时，机体会发生一系列代谢改变，以维持组织基本代谢需求和器官的功能。应激则是每个手术患者在术后经历的必然阶段，是手术创伤所致，可导致机体代谢改变和自身组织消耗，影响患者的临床结局。因此，了解饥饿和创伤等应激状态下机体的代谢改变对于制定合理有效的围手术期营养支持计划十分必要。

（一）饥饿导致的代谢变化   

饥饿的本质是外源性能量底物和必需营养物质缺乏，此时，为了维持最基本的生命活动和器官功能，机体欲利用自身的组织供能，因此，代谢活动的范围和途径随之发生变化，有些正常的活动和途径可能部分或全部停止，而另一些代谢途径被激活或占重要地位，甚至会出现一些新的代谢途径。

饥饿早期，机体首先利用机体储存的糖原。由于体内的肝糖原贮备十分有限，饥饿24 h肝糖原即耗尽。此时，机体每日的葡萄糖需求则依赖于糖异生作用，主要是通过体脂和肌肉蛋白来分解释放游离脂肪酸及氨基酸以提供糖异生原料。早期饥饿时，最主要的糖异生原料主要为氨基酸和甘油，肌肉的蛋白质分解成氨基酸后以丙氨酸和谷氨酰胺形式运至肝脏，每天生成90~120 g葡萄糖，这意味着每天需分解200 g左右蛋白质。如果每天消耗这么多蛋白质，则机体很快会因蛋白质耗竭而死亡。因此，随着饥饿的持续，机体重要的适应性改变之一是脂肪动员增加，脂肪酸逐渐取代蛋白质成为主要的能源物质，从而减少蛋白质的消耗和对葡萄糖及糖异生作用的需求。此时，肌肉增加对游离脂肪酸的利用，约90%的热卡由脂肪酸氧化供能。此外，肝脏也增加对脂肪酸的利用。肝脏氧化脂肪酸的主要产物是酮酸、乙酰乙酸和β-羟丁酸。因此，饥饿时肝脏酮体生成是酮体生成酶活性增加及血中游离脂肪酸负荷增加的结果。

饥饿时，机体各种代谢改变的目的是尽可能地保存机体瘦组织群（lean body mass，LBM），以维持机体生存。在饥饿过程中，随着机体储备能量的不断消耗，内环境的不断改变，可引起机体明显的代谢及生理变化，其目的是调动身体的一切潜能使机体处于一种高度的应激状态，有利于机体能够更好地抵御饥饿。饥饿可导致机体组成成份的显著变化，包括水分丢失、大量脂肪分解以及蛋白质不可避免地被分解，使组织和器官重量减轻，功能下降。这种变化涉及所有器官，例如肾浓缩能力消失、肝蛋白丢失、胃肠排空运动延迟、消化酶分泌减少及肠上皮细胞萎缩等。长期饥饿可使肺的通气和换气能力减弱、心脏萎缩和功能减退，最终可导致死亡。由此可见，从代谢角度来看，我们应该尽可能避免患者长时间处于禁食状态，手术后尽早恢复进食，可减少由于长时间饥饿引起的代谢改变以及由此可能对患者造成的损害。

（二）创伤应激所致的代谢变化

手术不可避免地造成机体的应激性损害，机体内稳态失衡，处于高分解代谢状态，静息能量消耗增加，糖、蛋白质及脂肪代谢紊乱。如果术后出现感染等并发症，机体的应激状况持续存在，机体组织不断被消耗，此时如得不到及时纠正和营养物质补充，会出现不同程度的蛋白质消耗，影响器官的结构和功能，从而影响患者预后。

手术创伤应**况下，机体处于高代谢状态，特别是机体静息能量消耗增高及蛋白质分解增强。静息能量消耗增高的幅度与创伤的严重程度有关，一般中等程度择期手术后机体能量消耗增高5%~10%，重大、复杂手术后能量消耗可增高>10%，伴发感染时会进一步增加。如果手术应激持续时间长，术后出现感染、出血等并发症，使机体长期处于分解代谢大于合成代谢状态，可造成物质代谢的负平衡，机体自身组织不断消耗，临床上表现为消瘦、衰弱、创口愈合延迟以及抵抗力下降等症状。

手术创伤应激状态下的机体糖代谢特征是高血糖症以及糖耐量下降。手术后高血糖是机体在内分泌控制下肝脏产生葡萄糖增加和外周组织摄取利用葡萄糖减少所致。手术后机体出现的胰岛素抵抗是指继发于创伤后的机体对胰岛素敏感性下降、组织葡萄糖利用障碍的现象。已有大量研究表明，由于胰岛素抵抗及其相关脏器功能的下降而增加了手术患者的病死率。

   

手术创伤后机体蛋白质代谢改变最明显的是蛋白质分解增加和负氮平衡，其程度和持续时间与应激程度、创伤前营养状况、患者年龄及应激后营养摄入有关，并在很大程度上受体内激素反应水平的制约。严重应激时，负氮平衡可持续较久。应激患者的蛋白质代谢既有破坏和分解的加强，也有合成的减弱。创伤后合成代谢或分解代谢改变有赖于创伤的严重程度。择期手术和小的创伤导致合成率下降而分解率正常。严重创伤及感染则表现为分解率明显增加，导致蛋白质净分解代谢。值得指出是，创伤后蛋白质的丢失并不是全部都由创伤所致，也有部分是急性饥饿的表现。

体脂分解增加是手术创伤后机体代谢改变的又一特征，创伤应激时脂肪分解成为体内主要能量来源，且不受外源性葡萄糖摄入的抑制。创伤应激时，糖皮质激素、儿茶酚胺、胰高糖素以及生长激素等浓度升高，胰岛素水平下降和交感神经活性增加是导致创伤后机体脂肪动员加快的主要原因，其中以糖皮质激素的作用最为重要。糖皮质激素一方面可通过激活脂酶完成脂解作用，另一方面则可抑制脂肪合成。应激时脂肪的动员和分解加强，血中游离脂肪酸和酮体有不同程度的增加，以提供大多数组织细胞能量。

手术创伤应激状态下，机体所有这些代谢变化的防御意义在于为机体应付"紧急情况"提供足够的能量。但如持续时间长，则可因消耗过多自身组织而导致体质量下降、负氮平衡、创面愈合迟缓和抵抗力降低等不良后果，从而影响患者的预后。

二、针对代谢变化的围手术期对策

ERAS是现代外科治疗中发展最快的学科之一，其宗旨是采用一系列有循证医学证据的、优化的围手术期处理措施，尽可能降低手术创伤对患者造成的应激反应，减少机体自身组织的消耗，加速患者的康复。从代谢角度出发，其主要措施包括以下几个方面。

（一）避免术前长时间禁食

手术前12 h内禁止摄食和饮水，在结直肠手术前还需行口服泻药和灌肠等机械性肠道准备，这是目前公认的术前"常规"，其目的是为预防麻醉后呕吐引起吸入性肺炎和防止肠内容物影响手术操作。而术前过早地禁食和禁水易导致低血糖，并增加术中和术后补液量，加重应激反应和内稳态失衡，加重术后胰岛素抵抗。此外，术前过早地禁食和禁水使得机体蛋白质分解提前，增加机体自身组织消耗，不利术后康复。

正常情况下，胃排空固体食物为6 h，液体排空为2 h。因此，术前短时（2 h）进食不仅不会增加术中反流、误吸或术后并发症的风险，而且还能减轻术后胰岛素敏感性下降，节省蛋白质的分解和消耗。术前长时间禁食和禁水会引起机体丢失液体过多，造成轻度脱水，血清渗透浓度、磷酸盐和尿素升高，加大术中和术后的静脉补液量，增加术后腹腔感染和吻合口瘘的发生率。ERAS指南提倡于手术前1天晚上开始进清流质饮食，术前2 h给予口服或静脉滴注12%糖类液体200~400 ml，以降低术后胰岛素抵抗对机体内稳态失衡的影响，防止低血糖或术前过多丢失的液体[[url=]3[/url],[url=]4[/url]]。

应激性高血糖是机体应激状态下的代偿现象，与应激时神经内分泌失调和细胞因子的大量释放有关。高血糖可促进蛋白质分解，增加感染性并发症发生率和病死率。术前2 h给予口服或静脉滴注一定剂量的碳水化合物可降低术后胰岛素抵抗，有利于血糖的控制[[url=]4[/url],[url=]5[/url]]。

（二）术后尽早进食或经胃肠道喂养

术后患者机体处于高分解代谢以及炎性反应状态，胃肠黏膜血管收缩，血流量减少，进而导致肠黏膜缺血、缺氧，大量酸性代谢产物堆积，黏膜上皮水肿，上皮细胞膜及细胞间连接断裂，细胞坏死或凋亡，上皮细胞从绒毛顶端开始脱落甚至黏膜全层脱落而形成溃疡。肠黏膜屏障、生物屏障、免疫屏障及化学屏障均遭到破坏，细菌内毒素易位甚至发生肠源性感染。此时，如果长时间禁食可造成肠黏膜细胞营养缺乏和能量代谢障碍，导致肠黏膜细胞萎缩，肠黏膜上皮坏死并脱落，肠黏膜通透性增加，肠道菌群紊乱，微生态平衡失调，消化道分泌、消化、吸收、运动及免疫功能减退。

正是因为肠道在应激及营养中不可替代的重要作用，目前认为，只要胃肠道有功能，手术后应尽早开放饮食或经胃肠道喂养。胃肠道内食物的**对胃肠功能的维护起着十分重要的作用，其机制为：（1）维持肠黏膜细胞的正常结构、细胞间连接和绒毛高度，保持肠黏膜的机械屏障；（2）维持肠道固有菌丛的正常生长，保持肠黏膜的生物屏障；（3）有助于肠道细胞正常分泌IgA，保持肠黏膜的免疫屏障；（4）**胃酸及胃蛋白酶分泌，保持黏膜的化学屏障；（5）**消化液和胃肠道激素的分泌，促进胆囊收缩和胃肠蠕动，增加内脏血液，降低肝、胆并发症的发生率。事实上，早期进食或经胃肠道喂养对患者的临床预后的影响是广泛的，这种作用主要与降低患者应激反应和分解代谢程度、减少炎性介质释放、促进合成代谢和机体恢复、维持和改善肠道及机体免疫功能有关。

因此，术后早期（24~48 h）开放饮食或经胃肠道喂养是ERAS术后重要的策略，已经成为共识，尤其对于外科危重患者，创伤应激后早期肠内营养对降低病死率、感染发生率、缩短ICU时间和总住院时间方面更具优势。

（三）术后良好的镇痛和早期下床活动

ERAS术后重要的策略还包括优化术后镇痛和早期下床活动。手术创伤和术后疼痛均可以导致全身应激反应，过度的应激反应不利于患者恢复自身稳态。手术后的疼痛属于急性疼痛，对机体的**较大，术后疼痛可引起患者自主神经活动异常，出现血压升高、心律加速、心律失常、呼吸增快、恶心、呕吐等症状，限制患者术后的主、被动活动与功能锻炼，延迟术后的恢复。同时，致痛性的炎性介质异常释放，还会加重原发病灶的缺血、缺氧和水肿，引起机体蛋白质合成缓慢、分解加速，不利于切口的愈合。

因此，术后充分、有效的镇痛十分重要，能够有效地减少应激，阻断应激信号的传导，尽量减少机体对应激的代谢改变，减轻机体蛋白质的分解代谢。传统的术后镇痛使用**类药物较多，会抑制患者的呼吸和咳嗽反射，延长术后肠麻痹时间，导致急性**类药物耐受、痛觉增敏和剂量依赖性等不良反应的出现。ERAS强调优化麻醉方法和持续硬膜外镇痛，使用起效快、作用时间短的麻醉剂如地氟烷、七氟醚以及短效的**类药如**等。另一方面，持续硬膜外镇痛既可以达到缓解疼痛的目的，又可阻断传入神经对应激信号的传导，降低手术创伤引起的应激反应，减弱垂体——肾上腺皮质——交感神经链对手术打击的反应，增加胃肠道供血量，减少术后肠**发生，有利于患者的早期进食和早期活动，减轻机体的炎性反应和分解代谢，减少机体自身组织的消耗，有利于快速康复[[url=]6[/url]]。

术后早期下床活动是ERAS重要措施之一，在有良好的镇痛措施、更少导管及引流管的情况下，早期下床活动是完全可能的，这不仅有利于改善全身血液循环，增加心、肺功能，减少肺部并发症和深静脉血栓形成的发生率，促进切口愈合，早期活动还有利于肠道蠕动和膀胱收缩功能的恢复，减少腹胀和尿潴留的发生。另一方面，长时间卧床会导致骨骼肌消耗，骨骼肌肉质量和骨骼肌力量下降，这在老年人尤其明显。下床进行抗阻力活动可激活mTOR信号通路，改善肌蛋白合成，增加肌肉卫星细胞活性与增殖，加强合成代谢激素分泌，减弱分解代谢细胞因子活性，从而改善骨骼肌质量和力量。尽管下床进行抗阻力运动不可能使肌肉肥大，但线粒体数量和酶的活性增加，进而Ⅰ型和Ⅱ型肌肉纤维增粗，肌肉蛋白质合成和肌肉质量提高，肌肉内脂肪含量减少，从而可以增加肌纤维横断面积和肌肉功能。

参考文献(略)