Тема 18 Нутритивная поддержка пациентов в палате

Тема 18 Нутритивная поддержка пациентов в палате
интенсивной терапии
Модуль 18.2
Использование макронутриентов в ОРИТ
Jean-Charles Preiser
René Chioléro
Pierre Singer
Цели изучения





Понять процесс метаболизма глюкозы у пациентов в критическом
состоянии;
Понять процесс обмена жиров у пациентов в критическом
состоянии;
Понять процесс метаболизма белка у пациентов в критическом
состоянии;
Понять концепцию подбора соотношения глюкозы и жира;
Разобраться в основах обеспечения макронутриентами.
Содержание
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Инсулинорезистентность
Метаболизм углеводов
Метаболизм жира
Метаболизм белка
Использование энергетических субстратов
Тест на самооценку
Основные положения





Утилизация глюкозы возрастает в инсулин-независимых органах и
понижается в инсулин-зависимых органах и тканях;
Липолиз активируется при критическом состоянии, особенно у
пациентов с сепсисом и острыми воспалительными заболеваниями;
Утилизация жира стимулируется у голодающих пациентов и
пациентов с сепсисом, снижается у пациентов с сердечнососудистой недостаточностью;
Катаболизм белка повышается и превышает синтез белка,
способствуя разрушению тощей массы. Глюкоза и инсулин снижает
катаболизм белка;
Формулы для пациентов в критическом состоянии должны включать
1.5 - 2.0 г/кг белка в день, углеводы и жиры. Снабжение жирами
должно быть сокращено у пациентов с острой ишемией миокарда и
обширными ожогами.
1. Инсулинорезистентность
Инсулинорезистентность
является
отличительным
критерием
критического состояния (Рис. 1), приводящим к гипергликемии и
существенным изменениям в обмене жира и белка (см. модуль 17.2)
Всё это имеет важные последствия, так как может быть связано со
снижением эффективности нутриционной поддержки.
Инсулинорезистентность влияет на плазменный уровень глюкозы,
захват глюкозы в скелетной мускулатуре и жировой ткани, а также
эндогенную выработку глюкозы в печени и почках.
Рис. 1 Распространенность гипергликемии у пациентов
в критическом состоянии при поступлении в палату
интенсивной терапии.
У здоровых людей инсулин является основным регулятором
эндогенного производства глюкозы для достижения её постоянного
уровня в крови: выработка глюкозы подавлена богатой углеводами
пищей и стимулируется в пост-абсорбтивном состоянии (Рис. 2). Иначе
дела обстоят у хирургических больных и пациентов в критическом
состоянии, у которых эндогенное производство глюкозы остаётся на
высоком уровне, несмотря на введение углеводов, что является
следствием инсулинорезистентности (Рис. 3).
Рис. 2 Влияние внутривенной глюкозы на процесс
эндогенного производства глюкозы у здоровых людей
Рис. 3 Выработка эндогенной глюкозы не подавлена
инфузией глюкозы у пациентов в критическом
состоянии.
Исследования, проводимые среди пациентов в критическом состоянии,
получающих изокалорическое питание с различными пропорциями
глюкозы и жира, показали, что эндогенное производство глюкозы
остаётся постоянным для уровня глюкозы от 28 до 75% общей энергии
(Рис. 4). Подобный механизм позволяет снабжать большим
количеством глюкозы так называемые глюкозо-зависимые ткани,
такие как иммунные, воспалительные клетки и раны.
Рис. 4 Влияние энтеральных углеводов на
поступление глюкозы и ее эндогенное производство у
пациентов в критическом состоянии.
2. Метаболизм углеводов
Глюкоза эффективно утилизируется в качестве субстрата у пациентов
в критическом состоянии, несмотря на инсулинорезистентность.
Следует подчеркнуть, что инсулинорезистентность связана с
понижением захвата глюкозы, опосредованного действием инсулина в
основном, в скелетных мышцах и жировой ткани, связанных с
увеличением захвата глюкозы, не опосредованным действием
инсулина (Рис. 5). Суммарное окисление глюкозы является
нормальным у большинства пациентов (травма, послеоперационная,
сердечно-сосудистая недостаточность), либо повышенным (обширные
ожоги или травма) (Рис. 6).
Рис. 5 Инсулин-зависимые и инсулин-независимые
органы и ткани.
Инсулинзависимые органы: 1) Печень (Глут-2); 2)
Скелетные мышцы (Глут-4); 3) Миокард (Глут-4); 4)
Жировая ткань (Глут-4).
Инсулиннезависимые органы: 1) Мозг; 2)
Эритроциты; 3) Мозговое вещество почки; 4)
Воспалительные и грануляционные ткани, раны; 5)
Макрофаги.
Инсулинорезистентность ---- предпочтение
снабжения глюкозой инсулиннезависимым тканям.
Рис. 6 Окисление глюкозы, полученное у пациентов с
ожогами.
У пациентов с сепсисом предпочтение отдаётся утилизации жира для
выработки энергии, в то время как окисление глюкозы остается в
норме или несколько подавлено (Рис. 7).
Рис. 7 Метаболизм энергии у пациентов с сердечнососудистыми заболеваниями или сепсисом при
критическом состоянии: энергопотребность покоя и
окисление субстратов: 1) 6 послеоперационных
пациентов после кардиохирургических операций с
острой сердечной недостаточностью (инотропные
средства); 2) 6 пациентов с тяжёлым сепсисом.
Синтез жирных кислот из глюкозы в печени и других тканях
стимулируется у пациентов в критическом состоянии, также как и у
здоровых людей, получающих большое количество глюкозы.
Инсулинорезистентность не влияет на данный метаболический путь.
Стимуляция липонеогенеза при помощи богатых глюкозой формул
связана с повышением термогенеза (напр., диета вызывает
увеличение скорости метаболизма), а также увеличением лёгочной
экскреции CO2 (Рис. 8).
Рис. 8 Влияние энтеральной нагрузки углеводами на
фракционный печеночный липонеогенез у здоровых и
пациентов в критическом состоянии.
3. Метаболизм жира
У людей с нормальным составом тела запас жира составляет от 15 до
30% веса и представляет собой основной энергетический запас. Жир
является лучшим субстратом для метаболизма энергии у большинства
голодающих пациентов или пациентов с гипокалорическим питанием:
при голодании окисление жира обеспечивает 60-70% расходуемой
энергии.
Обмен жира изменяется у пациентов в критическом состоянии. У
большинства пациентов с обширным стрессом, следующим за
высвобождением стрессовых гормонов, происходит активизация
липолиза.
Рис. 9 Окисление субстратов у пациентов в
критическом состоянии через 3 дня голодания.
1) Скорость метаболизма в покое; 2) Гликемия; 3)
Эндогенное производство глюкозы; 4) Системное
окисление глюкозы; 5) Системное окисление
липидов; 6) Системное окисление белка; 7)
Системный баланс белка.
Плазменный уровень свободных жирных кислот обычно нормальный
или повышенный (Рис. 10).
Рис. 10 Метаболические изменения у пяти пациентов с тяжёлым сепсисом и
у пяти здоровых людей. Начальные концентрации гормонов и метаболитов
в контрольной группе у пациентов с сепсисом.
Как и у здоровых людей, инсулин у пациентов в ОРИТ не воздействует
непосредственно на захват жира тканью. На метаболизм жира влияет
концентрация в плазме свободных жирных кислот и относительная
выраженность окисления и повторной циркуляции жирных кислот.
Скорость утилизации свободных жирных кислот непосредственно
зависит от концентрации в плазме: чем выше уровень, тем выше
скорость утилизации (Рис. 11).
Рис. 11 Взаимоотношения между плазменной
концентрацией свободных жирных кислот и
скоростью их обмена.
Глюкоза плазмы и уровни инсулина также влияют на метаболизм
липидов: когда глюкоза плазмы и уровни инсулина высокие, гормончувствительная липаза и липолиз подавлены, в то время как при
голодании
картина
выглядит
противоположно
(Рис.
12).
Следовательно, глюкоза является подходящим субстратом во время
высокого уровня доставки, в то время как жир окисляется во время
голодания, либо когда уровень снабжения глюкозой низок.
Рис. 12 Метаболизм жира: Влияние пищи, богатой
углеводами, на здоровых людей.
4. Метаболизм белка
Критическое состояние приводит к затратам белка, особенно у
пациентов с сепсисом или травматическими повреждениями:
катаболизм белка превышает синтез белка несмотря на полноценную
нутриционную поддержку (Рис. 13 и Рис. 14).
Рис. 13 Метаболизм белка у травмированных
пациентов с черепно-мозговой травмой или без неё.
Рис. 14 Кумулятивный азотистый баланс у пациентов
на механической вентиляции легких, получающих
полное энтеральное питание.
Существует адаптивный феномен, позволяющий иметь повышенный
уровень доставки аминокислот к иммунным и воспалительным
клеткам. Активация убиквитина является основным механизмом
протеосомного пути катаболизма белка, вызываемого воздействием
TNF- при критическом состоянии (Рис. 15). Пролонгированный
катаболизм протеинов ведёт к прогрессивной потере тощей массы у
пациентов с травмой или сепсисом с осложненным течением.
Рис. 15 Модель сепсис-индуцированной мышечной
кахексии.
Рис. 16 Состав организма (белки) у пациентов с
абдоминальным сепсисом, получающих полное
энтеральное питание.
Невозможно подавить катаболизм белка, увеличивая снабжение
белком (Рис. 17). У пациентов с ожогами катаболизм белка снижался
при интенсивном снабжении глюкозой и инсулином, хотя клинические
плюсы этой методики до сих пор не выявлены (Рис. 18). Андрогенные
стероиды и физические упражнения также стимулируют анаболизм
протеина. Терапия гормоном роста была связана с увеличением
смертности и, следовательно, её следует избегать.
Рис. 17 Состав организма у пациентов в ОРИТ,
получающих полную нутриционную поддержку.
Рис. 18 Распад белка и системный баланс
улучшаются при помощи гиперкалорического
снабжения глюкозой у пациентов с ожогами: 1) 14
детей с тяжёлыми ожогами (> 40% тела); 2)
Гиперкалорическое энтеральное питание: 1500
ккал/м2 +1500 м2 общей площади ожога; 3) Высокоуглеводная диета (82% углеводов, 3% жира, 15%
белка против диеты с большим содержанием жира
(42% углеводов, 44% жира, 14% белка; 4) Обратный
перекрёстный дизайн.
5. Использование энергетических субстратов
Как жир, так и глюкоза одинаково эффективно утилизируются у
пациентов в критическом состоянии, получающих искусственное
питание, хотя основная пропорция остаётся спорной.
При
изокалорическом
питании
глюкоза
и
окисление
жира
непосредственно связаны с их пропорциями в питательной смеси (Рис.
19) Окисление жира снижается во время высокого уровня снабжения
глюкозой и инсулинотерапии. Сравнение режимов с высоким уровнем
глюкозы и инсулина и сочетание глюкозы и жира позволило
предположить, что у первого варианта был более выраженный азотсберегающий эффект.
Рис. 19 Глюкоза и липиды в изокалорическом полном
парентеральном питании. Системное окисление
жиров и углеводов: 1) Базальное; 2)Высокий уровень
глюкозы (75% глюкозы, 10% жира, 15%
аминокислот); 3) Высокий уровень жира (70% жира,
15% глюкозы, 155 аминокислот).
Глюкоза является единственным субстратом, окисляющимся в
ишемизированных тканях. Было доказано, что глюкоза и инсулин
являются эффективной метаболической поддержкой у пациентов с
тяжёлой ишемической сердечной недостаточностью (Рис. 20).
Рис. 20 Доставка глюкозы является основной детерминантой утилизации
глюкозы в ишемическом миокарде: 1) Изолированная модель сердца
крысы; 2) Захват глюкозы при различных скоростях коронарного
кровотока; 3) Нормальный кровоток (12-15 мл/г/мин) и низкий уровень
кровотока (0.5, 0.2, 0.1 мл/г/мин); 4) Концентрация глюкозы в перфузате:
2.75, 5.5, 11 и 22 мм; 5) Постоянный захват глюкозы при 15 минутной
ишемии.
При
сепсисе
и
воспалительных
заболеваниях
существует
предпочтительное окисление липидов, в то время как окисление
глюкозы слегка снижено или остается в норме. Независимо от состава
диеты, важен качественный контроль уровней плазменной глюкозы, в
частности
у
пациентов
с
острыми
сердечно-сосудистыми
заболеваниями. Более того, будучи субстратом для метаболизма
энергии, жирные кислоты влияют на важные регуляторные
воздействия, которые могут благоприятно влиять на регуляцию
метаболизма и модулировать воспалительные и иммунные реакции.
6. Тест на самооценку
Литература
1. Mizock BA. Alterations in fuel metabolism in critical illness: hyperglycaemia. Best
Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism 2001;15(4):533-51.
2. Wolfe R, Allsop J, Burke J. Glucose metabolism in man: responses to intravenous
glucose infusion. Metabolism 1979;28:210-20.
3. Tappy L, Cayeux M, Schneiter P, et al. Effects of lactate on glucose metabolism in
healthy subjects and in severely injured hyperglycemic patients. Am J Physiol
1995;268:E630-E5.
4. Schwarz J, Chiolero R, Revelly J, et al. Effects of enteral carbohydrates on de novo
lipogenesis in critically ill patients. Am J Clin Nutr 2000;72:940-5.
5. Wolfe R. Burn injury and increased glucose production. J Trauma 1979;19:898-9.
6. Martinez A, Chiolero R, Bollman M, et al. Assessment of adipose tissue metabolism by
means of subcutaneous microdialysis in patients with sepsis or circulatory failure. Clin
Physiol Funct Imaging 2003;23(5):286-92.
7. Minehira K, Tappy L, Chiolero R, et al. Fractional hepatic de novo lipogenesis in
healthy subjects during near-continuous oral nutrition and bed rest: a comparison
with published data in artificially fed, critically ill patients. Clin Nutr 2002;21(4):34550.
8. Tappy L, Schwarz J, Schneiter P, et al. Effects of isoenergetic glucose-based or lipidbased parenteral nutrition on glucose metabolism, de novo lipogenesis, and
respiratory gas exchanges in critically ill patients. Crit Care Med 1998;26:860-7.
9. Chambrier C, Laville M, Rhzioual Berrada K, Odeon M, Bouletreau P, Beylot M. Insulin
sensitivity of glucose and fat metabolism in severe sepsis. Clin Sci (Lond)
2000;99(4):321-8.
10. Issekutz B, Jr., Bortz WM, Miller HI, Paul P. Turnover rate of plasma FFA in humans
and in dogs. Metabolism 1967;16(11):1001-9.
11. Frayn KN, Coppack SW, Humphreys SM, Clark ML, Evans RD. Periprandial regulation
of lipid metabolism in insulin-treated diabetes mellitus. Metabolism 1993;42(4):50410.
12. Petersen S, Jeevanandam M, Harrington T. Is the metabolic response to injury
different with or without severe head injury? Significance of plasma glutamine levels.
JPEN 1993;34:653-61.
13. Jolliet P, Pichard C. Growth hormone therapy in intensive care patients: from
biochemistry to muscle function. Nutrition 1997;13(9):815-7.
14. Hasselgren P, Fischer J. Muscle cachexia: current concepts of intracellular
mechanisms and molecular regulation. Ann Surg 2001;233:9-17.
15. Plank L, Connolly A, Hill G. Sequential changes in the metabolic response in severely
septic patients during the first 23 days after the onset of peritonitis. Ann Surg
1998;228:146-58.
16. Streat S, Beddoe A, Hill G. Aggressive nutritional support does not prevent protein
loss despite fat gain in septic intensive care patients. J Trauma 1987;27:262-6.
17. Hart D, Wolf S, Zhang X, et al. Efficacy of a high-carbohydrate diet in catabolic
illness. Crit care Med 2001;29:1318-24.
18. Takala J, Ruokonen E, Webster N, et al. Increased mortality associated with growth
hormone treatment in critically ill adults. N Engl J Med 1999;341:785-92.
19. Wolfe RR. Herman Award Lecture, 1996: relation of metabolic studies to clinical
nutrition--the example of burn injury. Am J Clin Nutr 1996;64(5):800-8.
20. King L, Opie L. Glucose delivery is a major determinant of glucose utilisation in the
ischemic myocardium with a residual coronary flow. Cardiovasc Res 1998;39:381-92.
21. 2.41 Van den Berghe G, Wouters P, Weekers F, et al. Intensive insulin therapy in
critically ill patients. N Engl J Med 2001;345:1359-67.