20%~50%的ICU患者合并有急性肾损伤(AKI),其中脓毒症是导致AKI发生的重要原因,且AKI的发生与ICU患者病死率升高明显相关。由于内源性炎症因子和分解代谢激素大量释放、尿毒症毒素积蓄、代谢性酸中毒以及胰岛素抵抗的影响,患者体内呈高分解代谢状态。而高分解代谢及肾脏替代治疗(RRT)又造成营养与能量的丢失增加。此外,肾脏本身不仅参与内环境稳定的维持、水及代谢产物的排泄,也参与部分营养素的代谢。所以,发生AKI的重症患者,往往合并有营养与代谢状况明显改变,能量与营养储备丧失,迅速出现蛋白质-能量营养不良(PEW)。
临床报道PEW在ICU合并AKI患者中发生率可高达40%,并已成为加剧急性肾脏功能损害与增加ICU患者病死率的重要因素之一。因此,营养支持已成为AKI以及进行连续性肾脏替代治疗(CRRT)患者治疗策略中不可缺少的一部分。
一、AKI患者营养代谢改变特点
认识AKI及CRRT期间的代谢改变是合理实行营养支持的基础。由于肌酐、尿素氮、水以及其他毒性代谢产物排泄障碍,导致血清肌酐与氮水平增加,水、电解质、矿物质异常,糖的耐受性降低,脂代谢异常,蛋白质与氨基酸分解增强且合成受抑制。
1. 能量与营养代谢的改变
AKI常常是多器官功能障碍综合征(MODS)的一个部分,高分解代谢是AKI早期的代谢特点,这里包括原发损伤(如脓毒症、严重创伤等)导致的代谢改变,也包含肾损伤相关的代谢改变。AKI患者静息能量消耗(REE)与其他重症患者相比并无明显不同,但能量物质的代谢却由于肾脏损害与功能改变而发生了改变。
1)碳水化合物代谢:
胰岛素抵抗与内源性葡萄糖增加是急性疾病的代谢特点,由于AKI患者肾糖原丢失与胰岛素、胰高血糖素清除下降,其胰岛素抵抗更为突出。因此高血糖与高胰岛素程度也是疾病严重程度的重要标志。
2)脂肪代谢:
甘油三酯与极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)升高,胆固醇与高密度脂蛋白(HDL)降低,导致脂肪的清除降低50%,甘油三酯清除受损导致高甘油三酯血症。
3)蛋白质与氨基酸代谢:
分解代谢增加是急重症患者蛋白质的代谢特点,在急性肾功能衰竭(ARF)患者表现更为突出且持续时间更长。释放的氨基酸主要用于肝脏合成急性时相蛋白与糖的异生。ARF时胰岛素抵抗与代谢性酸中毒均促进蛋白质分解,氨基酸通过细胞膜转运受损,导致细胞质与血浆分布改变并由此影响其功能,肾脏合成的一些氨基酸(如谷氨酰胺)此时成为蛋白质合成的"条件必需氨基酸" 。
4)电解质与微量元素代谢:
肾小球滤过率的降低导致钾、镁、磷的肾脏清除下降而血清浓度升高,同时低血钙较高血钙更为多见,从而使钙在多方面的生理功能均受到影响。微营养素(维生素与微量元素)在代谢、免疫及抗氧化方面具有重要作用,ARF患者硒、锌、维生素C与维生素E均明显缺乏,从而使氧化应激增加。
2. CRRT对能量与营养平衡的影响
1)CRRT对能量代谢与平衡的影响:
➤ 热量丢失:CRRT期间会产生热量的丢失,受温度设定、血流速度的影响,这部分丢失的热量需要计入能量平衡的估算中,同时需要对热卡补充量进行适当调整。
➤ 生物不相容性:血液与外源物质接触会产生炎症反应并由此增加能量消耗。随着医疗工业的发展,当今新的聚合膜材料在生物相容性方面已经得到了很大改进。
➤ 缓冲剂:枸橼酸盐、乳酸盐是目前普遍使用的平衡盐制剂,而乳酸与枸橼酸在代谢时可进入三羧酸循环,参与能量代谢,提供的热卡可高达500 kcal/d(1 kcal=4.184 kJ),这部分热量应计入总能量平衡中。此外,乳酸还可增加蛋白质分解。
2)CRRT对营养素代谢与平衡的影响:
CRRT可导致中小分子营养素,如糖、氨基酸、某些维生素与微量元素的丢失增加。丢失量与CRRT治疗参数设定相关,包括血流速度、置换量、温度、稀释方式、是否透析等。了解CRRT对营养素的影响有助于对营养支持管理方案进行适当的调整。主要与CRRT相关的大营养素与微营养素丢失有:
➤ 葡萄糖:糖随置换液丢失的程度主要受置换量与血糖水平的影响,如果患者血糖水平为100 mg/dL(1 mg/dL=0.0555 mmol/L),置换量2.5 L/h,则CRRT期间葡萄糖丢失量为60 g/d,(相当于240 kcal热量);同样条件如果血糖升高至150 mg/dL,则葡萄糖丢失量增加50%,为90 g/d(相当于360 kcal热量)。一般来说,不含糖或低糖置换液(葡萄糖浓度<10 mmol/L)糖的丢失量平均为40~80 g/d,后置换模式会增加糖的丢失,而含糖置换液及高糖置换液(葡萄糖浓度>50 mmol/L)将增加糖的摄入量,但丢失量也随之增加。因此,CRRT期间控制高血糖,以及补充与治疗相关的糖的丢失是确定恰当的营养供给目标时需要考虑的因素。
➤ 蛋白质(短肽/氨基酸):蛋白质丢失量平均为1.2~7.5 g/d (滤膜孔径20~40 kDa),但大分子白蛋白不通过滤膜孔,以短肽和氨基酸的形式丢失。应用对流清除模式为主的连续性静脉-静脉血液滤过(CVVH)与应用弥散清除模式为主的连续性静脉-静脉血液透析(CVVHD)相比,前者会增加氨基酸的丢失。氨基酸分子量小(145 Da),滤出液氨基酸含量可高达0.25 g/L,丢失总量与每日置换量相关,一般为6~15 g/d,即丢失量约为总摄入量的10%。值得提出的是,谷氨酰胺清除(筛漏系数<1)高于其他氨基酸,丢失量为0.5~6.8 g/d,CRRT期间需要增加补充。
➤ 脂肪:甘油三酯在血中主要以脂蛋白形式或与白蛋白结合的形式存在,分子量可达65 kDa以上甚至更高,因此即使采用超高通透性滤过膜(截留分子量约在60 kDa),甘油三酯丢失量依然可以忽略不计,故体内的与外源性补充的脂肪受CRRT影响很小。
➤ 微营养素:许多维生素与微量元素分子量小,可经滤膜孔丢失。维生素C丢失量高达600 μmol/d(100 mg/d),叶酸丢失量为600 nmol/d,维生素B1丢失量超过正常丢失量的1.5倍以上,硒、铬、铜、锌、锰、钙等在CRRT期间均有丢失。
二、AKI患者的营养评估
准确评估能量与营养需要对于实现AKI患者恰当的营养补充具有重要意义,鉴于以上提及的营养代谢紊乱,不论是补充过多还是供给不足,都将对AKI患者的病情和肾脏功能产生不良影响。
1. 人体测量参数的选择
AKI患者基础营养评估与一般危重症患者相同,包括人体测量与实验室检查。体重是常用的参数,营养调查结果表明,根据体重或理想体重估算能量与营养需要仍然是国内和国际ICU选择的主要方法。对于急、慢性肾损害的重症患者,由于水排泄障碍,不论是合并水肿还是进行脱水治疗,准确的体重往往都难以获得,特别是早期重症AKI患者以及肥胖患者。应用公式计算时,选择患病前体重或理想体重(肥胖或超重者)更为妥善和相对准确。
2. 能量消耗测量
AKI患者的能量消耗改变很大程度上受疾病的严重程度,既往营养状态和并存的急、慢性并发症的影响。间接能量测定被认为是当今能量供给判断的"金标准" ,在多个营养指南中均得到推荐。但对于肾功能障碍或接受RRT的重症患者,不论是应用代谢车测量实际能量消耗(静息能量消耗或总能量消耗),还是通过24 h尿氮排泄估算氮平衡均会受到限制。特别是CRRT期间,碳酸氢钠的应用会影响血清二氧化碳分压水平并进一步改变氧耗,由此影响能量消耗测量的准确性。近年研究显示,实际上AKI患者间接能量消耗很少超过Harris-Benedict(HB)公式测定的基础能量消耗的1.3倍,接受机械通气的AKI患者,平均能量消耗约27 kcal/kg/d。
3. 氮排泄与氮平衡测定
由于氮的排泄障碍,24 h氮平衡简单估算受到限制。氮排泄与总氮平衡可以通过测定以下数值进行计算:
➤ 尿尿素氮清除量(UnMRu),即总收集时间内尿尿素氮的测定总量(mg);
➤ 滤出液氮清除量(UnMRe),即总收集时间内滤出液氮的测定总量(mg);
➤ 血清尿素氮浓度(Cun),初始浓度为Cun1(mg/dL),结束时浓度为Cun2(mg/dL);
➤ 体重(BW),初始体重为BW1(kg),结束时体重为BW2(kg);
➤ 开始到结束时间(T)。
测定方法如下:每12 h测定尿液和滤出液中尿素氮的含量(如果24 h尿量在400 ml以上),直至CRRT结束,得出UnMRu和UnMRe;在开始及结束时间分别记录Cun、BW,得到Cun1、Cun2、BW1、BW2;并记录CRRT开始到结束时间T,以小时(h)计算。
4. 血清蛋白测定
如同其他重症患者,AKI患者治疗早期常需要补充外源性白蛋白。因为血清白蛋白半衰期较长,所以白蛋白不能作为可靠的营养状态与蛋白代谢的评价指标,更不适于指导蛋白质的补充。蛋白质代谢需要考虑到短半衰期蛋白(前白蛋白、转铁蛋白、纤维连接蛋白、视黄醇蛋白)与C反应蛋白(CRP),但早期评估准确性有限,疾病与治疗稳定后再进行动态监测、综合分析,可提高其临床判断价值。
三、合理的营养供给
早期肠内营养是AKI患者首选的营养供给方式,包括口服或管饲喂养。尽管多数营养指南依据AKI患者特殊的代谢改变提出了营养供给的推荐意见,但在实现每位患者恰当的营养供给时,临床常常面临挑战与尚未澄清的问题。实际上,通过合理的蛋白质、能量等补充获得AKI预后改善的研究依据仍欠充分。
1. 能量供给
AKI患者早期营养支持中,过度营养与营养不足均对预后产成不良影响,25~30 kcal/kg/d的能量供给量是AKI或ARF患者营养支持指南推荐的补充量。有研究显示,增加热卡摄入并不能促进氮平衡与蛋白质合成,不能改善分解代谢。
2. 蛋白质与氨基酸
近年研究显示蛋白质补充量有增加的趋势,AKI接受CRRT的患者亦显示同样趋势。CRRT期间增加蛋白质补充量达2.5 g/kg/d,可获得最佳氮平衡状态与纠正氨基酸不足。增加蛋白质供给以及高血清蛋白水平与肾功能恢复明显相关。
指南推荐AKI或ARF接受CRRT的重症患者,蛋白质补充量1.2~2.0 g/kg/d(体重按实际重量计算),需要说明的是对于肾小球滤过率(GFR)明显降低、尿排氮低于0.8 g/kg/d的患者,应测定血清肌酐与尿素氮,以及24 h氮的排出总量,依据氮的排出量决定入氮量。必需氨基酸补充有益,但研究并未证实其在肾功能恢复或改善生存方面的有效影响。肾脏参与谷氨酰胺代谢,且CRRT时丢失增加,此时需要考虑补充谷氨酰胺。
3. 热氮比
除热量与蛋白质供给量外,恰当的热氮比也是需要满足的目标,推荐AKI或ARF患者CRRT期间热氮比不超过150 kcal:1 gN。
4. 微营养素
一些微量元素具有抗氧化作用,主要为硒、锰、锌以及维生素C和维生素E。许多微营养素在CRRT期间丢失增加,如硒丢失可达正常丢失量的2倍。AKI及CRRT期间推荐补充量见表1.
表1 AKI及CRRT期间能量、大营养素与微营养素补充量参考
来源:许媛. 急性肾损伤患者怎样做到恰当的营养支持 [J]. 中华重症医学电子杂志,2018,4( 1 ): E003-E003.