高碳酸血症

高葡萄糖负荷导致高碳酸血症

什么是高碳酸血症

高碳酸血症是指血液中的二氧化碳量增加,血中PaCO2>45mmHg(正常值是35~45mmHg)。由于血液中二氧化碳的水平是与碳酸氢盐水平相一致,高碳酸血症也可导致血清HCO3-的浓度升高(其正常值是22~28mg/L)。有很多导致通气不足的原因可以出现高碳酸血症,慢性阻塞性肺病是公认的原因之一。严重的高碳酸血症患者可导致呼吸性酸中毒。高碳酸血症的患者在轻度时出现头痛,混乱和嗜睡,重度时出现迷失方向、惊慌、过度通气、抽搐、昏迷、并最终死亡。

什么是高葡萄糖负荷

高葡萄糖负荷是给予的葡萄糖总量,超过正常人体对葡萄糖的耐受能力。机体的糖耐量是一个经过适应阶段逐步提高的过程。糖耐量与胰岛素分泌密切相关,当胰岛素分泌不足时就会出现糖耐量减低。近年发现糖耐量不能与机体氧化代谢葡萄糖成为水和二氧化碳的能力相等同,后者受代谢酶的控制。有证据显示:当葡萄糖浓度2.5mg/(kg•min)(肝脏正常合成葡萄糖能力),在危重患者中给予高葡萄糖营养支持患者会出现脂肪合成增加,高碳酸血症和肝功能不全,对于那些缺乏蛋白质和必需氨基酸的患者,这种营养支持是有很多的害处的。因为,机体并没有把补充的葡萄糖全部转化成能量加以利用。目前认为葡萄糖的供能量不宜大于167kJ(相当于40kcal) /(kg•d),否则将增加肝脏和肺的负担。糖耐量减低或糖尿病的患者对于葡萄糖供能要求可能更低。另外胰岛素抑制脂肪分解及阻止亚油酸(这种必需脂肪酸在脂肪组织中)进入肝脏,因此导致必需脂肪酸更加缺乏。人体对葡萄糖的利用率每千克体重约为6mg/min,每天最大利用量虽可达750g,但实际用量以300~400g/d为宜,因为超量后易致高血糖和糖尿,过量输入也会转化成脂肪沉积在肝内等内脏组织。因此,在胃肠外营养的实施中,除要注意能量供给不足的情况外,还应防止供给过度,而过度喂养的危害不亚于喂养不足,有时甚至更为严重。因此,能量不是越多越好,而是要求比例恰当、用量适中。Kan等人在对需要重症监护和机械通气的患者的研究发现,过度喂养和供给不足对这些患者同样不利,他们通过比较发现,能量达到静息能量消耗的120%对患者最好。

高碳酸血症的危险因素

许多疾病都可以明显影响呼吸,致通气不足,引起急性高碳酸血症,如阻塞性肺部疾病(如慢性阻塞性肺气肿)、急性呼吸窘迫综合征、肺组织广泛纤维化、神经肌肉病变(如吉兰-巴雷综合征)、中枢神经系统损伤、手术给予的全身麻醉过深、镇静剂过量等。另外,恶液质患者在给予高葡萄糖负荷时也可出现高碳酸血症(图11-6-1)。

高葡萄糖负荷引起高碳酸血症的机制

图11-6-1 高葡萄糖负荷引起高碳酸血症的机制

高葡萄糖负荷与高碳酸血症的关系

Covelli等人最早报道了3例患有慢性肺部阻塞性疾病的患者,由于给予过多的葡萄糖出现高碳酸血症,后来发展成为急性呼吸性酸中毒,揭示了给予高葡萄糖负荷后可以出现高碳酸血症。后来许多文献有过类似报道。因此,接受过多葡萄糖的患者,当存在明显诱发高碳酸血症因素时,生成过多的CO2不能排出体外,积聚在血中,从而导致高碳酸血症。另外,对于在接受呼吸机治疗同时进行肠外营养的患者的研究发现,用高能量代替高浓度的葡萄糖可以引起CO2生成增加。在合理的肠外营养方案中,在总能量相同的情况下,葡萄糖、脂肪、蛋白质在一定范围内变化时,CO2的生成并没有显著的改变。这种变化允许的范围是:碳水化合物占总能量的40%~75%,脂类占总能量的5%~40%,而蛋白质占总能量的20%。但是,当总的能量变化时,尽管葡萄糖、脂类和蛋白质比例不变(60%、20%、20%),CO2也会有显著的变化。这项研究说明了不止是高葡萄糖负荷可引起高碳酸血症,其他高能量负荷同样也引起高碳酸血症。我们猜测可能是由于这些营养物之间可以相互转化引起。

病理生理过程

人体是通过肺的调节功能来排出机体生成的CO2。肺在酸碱平衡中的作用是通过改变肺泡通气量来控制CO2的排出量,从而使血浆中HCO3-与H2CO3比值接近正常,以保持pH值相对恒定。肺泡通气量是受延髓呼吸中枢控制的,呼吸中枢接受来自中枢化学感受器和外周化学感受器的刺激,而前者作用更重要。当过量的CO2进入血-脑屏障改变脑脊液的pH值,使H+增加,刺激中枢化学感受器来兴奋呼吸中枢,明显增加肺的通气量从而排出更多的CO2,当CO2的含量进一步升高则可抑制呼吸中枢,出现CO2麻醉。

葡萄糖、脂肪、蛋白质在其分解代谢过程中,氧化最后阶段的终产物是CO2,大部分从肺排出体外。每天组织细胞代谢产生的CO2是相当可观的,成人在安静状态下每天可产生300~400L,运动和代谢率增加时CO2生成显著增加,但是人通过肺的调节功能保持正常的酸碱平衡。在高葡萄糖负荷的患者中,过量的葡萄糖不能被利用氧化磷酸化生成ATP,而这些葡萄糖就合成为脂肪,它们通过糖酵解途径生成三磷酸甘油,之后再形成脂肪酸。在这个过程中形成了大量的CO2,当这些CO2不能通过肺的呼吸作用排出体外,就会出现血中PaCO2升高,出现高碳酸血症(图11-6-2)。18mol的氧气如果氧化葡萄糖,可以产生114mol的ATP,并生成18mol的CO2;而接近18mol的氧气如果氧化脂肪酸,可以产生122mol的ATP,但只生成12mol的CO2。故机体在呼吸条件及能耗不变的情况下,脂肪酸供能产生的CO2仅为葡萄糖的2/3。一般患者中不会出现这种情况,因为肺具有很强的调节作用(如上所述)。但是当患者有一些肺部或其他疾病时,会出现高碳酸血症,严重时出现呼吸性酸中毒。

葡萄糖有氧酵解和脂肪酸β氧化的化学式

图11-6-2 葡萄糖有氧酵解和脂肪酸β氧化的化学式

高葡萄糖负荷中呼吸商的评价价值

高葡萄糖负荷中呼吸商(respiratory quotient,RQ)的评价价值。呼吸商是一个很好的测定能量代谢的参数。呼吸商是一定时间内机体呼出的CO2的量和吸入的O2量的比值。脂肪、蛋白质、碳水化合物各自的呼吸商分别是0.71、0.8、1。当呼吸商大于1时说明有过量的能量和碳水化合物的摄入及脂肪大量合成。因为有过量的葡萄糖不被利用进行氧化磷酸化而去合成脂肪,在这一过程中,原来葡萄糖分子中的氧有剩余,这些氧可以参加机体代谢过程中的氧化反应,相应的减少了从外界摄取的氧量,所以呼吸商会大于1。当过量的CO2生成时,自身的代偿机制通过增加每分通气量来排出过量的CO2。有呼吸功能储备不足的患者,例如有慢性阻塞性肺部疾病或有严重的营养不良的患者会在过度的营养支持(主要是以葡萄糖为能量)的开始几小时内出现高碳酸血症,呼吸负荷进一步加重可能导致急性呼吸性酸中毒,甚至造成呼吸功能不全。

有时这种呼吸功能不全需要用呼吸机来治疗。高葡萄糖负荷还可能延长机械通气患者对呼吸机的依赖,从而导致老年人和那些能量和蛋白储备已经衰竭的危重患者出现呼吸功能不全。过量的葡萄糖和能量的给予引起呼吸商的增加。在给予肠外营养的危重患者调查发现,当给予葡萄糖溶液>4mg/ (kg•min)时,73%患者的呼吸商>1。但也有人认为,高葡萄糖负荷的患者出现高碳酸血症,呼吸商的评价就不敏感了,因为当CO2生成过多时,氧的消耗和每分钟通气量都会上升,所以在高葡萄糖负荷的患者中呼吸商变化是很小的。同样,高代谢患者往往随着CO2的生成增加而导致氧耗和每分钟通气量都增加,所以高葡萄糖负荷也可导致高代谢患者的呼吸商适当的增加,但不能完全正确反映呼吸商在高代谢患者中的评价价值。

综上所述,呼吸商是一个很好的能量代谢测定的方法,它对还没有出现高碳酸血症的高葡萄糖负荷的患者是敏感和可信赖的。但是对于出现高碳酸血症的患者和有高代谢的患者,呼吸商如何评价是否有过高葡萄糖负荷有待进一步研究。

高葡萄糖负荷引起的高碳酸血症的治疗和预防

(一) 合理的肠外营养支持:给予的葡萄糖既能满足机体的需要,也不增加机体的负担,达到静息能量消耗的120%。另外,和脂肪乳同时给予,注意保持比例恰当、用量合理(表11-6-1)。

表11-6-1 ESPEN对ICU患者营养支持推荐使用方案

ESPEN对ICU患者营养支持推荐使用方案

(二) 防治原发病:慢性阻塞性肺疾病是引起呼吸性酸中毒最常见的原因,临床上应积极抗感染、解痉、祛痰等。急性高碳酸血症应迅速去除引起通气障碍的原因。同时积极治疗引起其他高碳酸血症的危险因素。

(三) 增加肺泡通气量:尽快改善通气功能,保持呼吸道畅通,以利于CO2的排出。必要时可做气管插管或气管切开和使用人工呼吸机改善通气。

(四) 适当供氧:不宜单纯给高浓度氧,因其对改善高碳酸血症帮助不大,反而可使呼吸中枢受抑制,通气进一步下降而加重CO2潴留和引起CO2麻醉。

(五) 谨慎使用碱性药物:经过上述治疗,由于高葡萄糖负荷引起的高碳酸血症一般多能缓解。用碱性药物治疗高碳酸血症可能导致PaCO2进一步增高。因为NaHCO3与H+起缓冲作用后可产生H2CO3,使CO2升高,反而有加重高碳酸血症的危害。

(薛聪龙 石汉平)

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