41　特殊條件下的營養

41.1　電離輻射對營養素代謝的影響

機體受電離輻射后引起一系列極為復雜的生化反應，營養素代謝受到了影響，若不對營養素代謝的改變加以調整將造成體內某些營養素不足，則可能使機體受放射損傷更加嚴重。

41.1.1　蛋白質代謝

機體受電離輻射作用后，蛋白質代謝很快就受到影響。主要是分解代謝增強、合成代謝障礙，體內蛋白質和氨基酸代謝都有變化。小腸吸收氨基酸受到了破壞，破壞的程度依照射劑量的多少而異。人和動物受全身照射后尿氮排出增多，出現負氮平衡。狗每kg體重給420KJ熱量、3.4g蛋白質一周，然后用γ-射線400R全身照射。照射前每日每kg體重排出尿氮349mg，照射后第一晝夜蛋白質與熱量攝取較照射前減少了23%，而尿氮排出量仍增加了23.7%。照射后第8～9晝夜，攝取量逐漸接近照射前水平，但尿氮排出量仍高于照射前16～21%。人體受放射線治療時，也表現有負氮平衡。在大劑量照射后，動物與人體尿中肌酸排出量增加，尿中肌酸與肌酐的比值增高。一般血清總蛋白質量很少發生變化，但在急性放射損傷后血清蛋白的組成發生了改變，白蛋白減少及球蛋白增加，以致白蛋白與球蛋白的比值下降。球蛋白中α-球蛋白顯著增加，β-球蛋白也增加，而γ-球蛋白減少或略有增加，致使α-球蛋白與γ-球蛋白比值明顯上升。在長期受鐳照射的65～74歲婦女中，接受劑量分別為每kg體重0.2μci以下、0.2～0.99μci、1.00μci以上及5μci以上四種，受高劑量照射者其血中α-球蛋白較受低劑量者明顯增加。動物實驗中還觀察到，在全身X射線照射后，動物自選食物中酪蛋白攝入量進行性地增加，這也表明體內蛋白質損傷較多，人在受25、68、160、180R全身照射后12h，尿中氨基酸含量即增加，在這樣的劑量范圍內，尿中氨基酸含量幾乎是相同的。尿中牛磺酸、羥脯氨酸與甘氨酸排出量增中尤為明顯。在受數十R照射后幾小時，尿中的牛磺酸排出量即非常多，且在一定的范圍內與照射劑量呈正比關系。但也有一些氨基酸在射線照射后排出量不增加反而減少，如大白鼠受60Co全身照射，劑量為100、300、500、700、900及1200rad，隨著劑量加大，大白鼠尿中組氨酸排出量進行性下降，接受100rad者組氨酸排出量為209.7±40.24%，而接受1200rad劑量者即下降為107.9±41%。大白鼠經600R照射后5、10天，[SB]35[/SB]S蛋氨酸進入肝組織蛋白的量分別較對照組低24.14及11.73%；腦與血漿吸收蛋氨酸能力亦明顯下降，說明蛋白質合成代謝有明顯障礙。較小的照射劑量對氨基酸代謝也有影響，大白鼠每天照射2次，每次7h36min，每周照5天，停2天共9周，總劑量為38.6±6.6rad，在照射第6周時，血漿中蛋氨酸、賴氨酸含量與未照射的動物比較均明顯下降。

41.1.2　脂肪代謝

在接受大劑量射線照射后，往往出現脂血癥，增加較多的是甘油三酯，磷脂含量也增高，肝中脂類過氧化物含量上升，膽固醇含量呈波動性變化。大白鼠受γ-射線照射，劑量率為155.10-4C·kg-1，總劑量為3870.10-4C·kg-1，血清總膽固醇，甘油三酯、磷脂及游離脂肪酸含量增加，胸腺和骨髓中甘油三酯含量增多而磷脂的含量減少。家兔在受X射線700R全身照射后，32P進入血清磷脂的速率較正常兔快，說明體內磷脂合成代謝的強度在受射線照射后增大。

41.1.3　碳水化物代謝

與蛋白質和脂肪代謝相比，碳水化物的代謝變化不太明顯。大劑量射線照射后糖原異生作用增強，常出現高血糖癥。

41.1.4　維生素代謝

由于考慮到抗壞血酸有阻止體內過氧化反應而保護了體內其它生物物質，因此許多人研究了電離輻射對抗壞血酸代謝的影響。在猴子的實驗中發現，每天接受.134、4.2、4.35R照射，總劑量為425～863、1433～2224、1878～3561R。照射前血中抗壞血酸含量為33.5±1.60μmol·L-1，2個月后下降為8.5±4.5μmol·L-1，8個月后為13.6±1.70μmol·L-1，甚至在2年后測定也未恢復到正常水平。豚鼠實驗表明，每日1R總劑量為25R的γ射線照射后，豚鼠血漿中抗壞血酸的含量明顯低于不照射的豚鼠。另一實驗表明，豚鼠經射線照射4～7天，腎上腺、肝、腎、脾、腸、心和腦等組織中，標記的抗壞血酸均明顯增高，分別為對照組的152.2～199.8%，說明照射后機體抗壞血酸消耗增高，組織補償需要增加。在對鈾礦工人進行營養調查時發現，井下工人每日攝取抗壞血酸114mg，而血中抗壞血酸濃度平均值僅為11±0.5μmol·L-1，體檢中抗壞血酸缺乏癥狀也較多。此外還發現，每日攝取維生素A1923IU，非鈾礦工人暗適應時間為43.67±12.01s，鈾礦井上工人為69.85±3.31s，而井下工人則達到89.44±3.01s，三組間差異均非常顯著。在觀察接受放射線治療的病人中，病人每次接受200～250R照射，總劑量為4000～14000R，治療后病人血清中維生素B[XB]6[/XB]與B[XB]12[/XB]含量增加，治療前血清中維生素B[XB]6[/XB]濃度為162～567nmol·L-1，照射后為243～810nmol·L-1，兩者有顯著差異。治療前病人血清中維生素B[XB]12[/XB]含量為29.6～177.6Pmol·L-1,照射后為58.8～296Pμmol·L-1，兩者有非常顯著的差別。這些變化以50歲以上的病人多見。放射線照射對動物組織中硫胺素和核黃素量含量的影響與供給的膳食是否合理有關。大白鼠受γ射線700R照射后，吃平衡膳食者肝中硫胺素含量明顯下降，說明消耗增加。而吃不平衡膳食者，肝中硫胺素的含量有增加的趨勢。這是因其它器官中的硫胺素被動員到肝腦。吃不平衡膳食者，肝中核黃素含量變化相近，表明在照射條件下應增加供給硫胺素及核黃素。

41.1.5　水鹽代謝

由于放射損傷時伴有嘔吐和腹瀉而使水鹽代謝發生紊亂，動物實驗中發現照射后鉀、鈉排出增多。照射后開始時，自選食物中無機鹽攝入大量增加。以后逐漸恢復正常。

41.1.6　輻射損傷的營養問題

由于電離輻射暴露對營養素代謝有一定的影響，所以在防護與治療放射損傷時也應考慮到營養素的作用。預防放射損傷的手段之一是很好的平衡膳食。

不同質量的蛋白質有不同的防護放射損傷的效果。用三種不同飼料喂養大白鼠，飼料中皆含12%蛋白質及10%脂肪。蛋白質來源為：①酪蛋白；②同脫脂大豆；③玉米粉與脫脂大豆粉（按蛋白質量1:3混合），照射前生長率以③組最好。用[SB]60[/SB]Coγ射線600R全身一次照射后，死亡率以③組最高，達70%，①組為50%。②組為30%。尿氮排出量增加，①、③組皆增加2倍。可以認為在這三種蛋白質中，脫脂大豆防護放射損傷的效果最好。若給不同水平的蛋白質，其防護放射損傷的效果也不同。幼年大白鼠喂飼4，種蛋白質水平的飼料，酪蛋白量為6、12、18及24%，大豆油皆為10%。用[SB]60[/SB]Coγ射線800R全身一次照射后，食6%酪蛋白組死亡率為90%，食24%。酪蛋白組死亡率為60%，食12%酪蛋白為40%，食18%酪蛋白組死亡率最低為20%。四個組的大白鼠尿氮排出量皆增加，食6%酪蛋白組最高，食24%酪蛋白組次之。因此膳食中蛋白質水平為12～18%對防護放射損傷的效果較好。在狗的實驗中觀察到，以等熱量但蛋白質含量不同的飼料喂飼狗20天后，用γ射線400R全身照射狗，狗的尿氮排出量皆增加，每kg體重給1.1g蛋白質者，照射前皆為正氮平衡，照射后都能維持氮平衡或正氮平衡。補給一些氨基酸對防護放射損傷也有一些效果，普通環境中若給大白鼠的幼鼠大量半胱氨酸（每g體重給1mg）則有嚴重的脫毛現象，但若在X射線400R全身照射前5～10min腹腔注入同量的半胱氨酸，則無脫毛現象，并且死亡率僅為6%，未給半胱氨酸者死亡率為44%。在普通的環境中，大白鼠攝入較多的蛋氨酸與賴氨酸（每日每kg體重攝入蛋氨酸536mg與賴氨酸1033mg），體重增長較慢。而在小劑量電離輻射條件下，攝入同量的蛋氨酸與賴氨酸卻有較高的體重增長值。

用各種脂類喂養動物觀察防護小白鼠受全身射線照射損傷的效果，照射劑量為半致死量，結果發現橄欖油有助于放射損傷的恢復，白細胞恢復到正常水平的時間縮短了。花生油也有良好的效果。

用30～40%果糖溶液加小量的葉酸與維生素B[XB]12[/XB]喂養動物，可消除射線所引起的血球生成障礙，2周后白細胞、紅細胞再生作用已顯著提高，4周后血象恢復正常。給成年大鼠每日4.5g蛋白質，其中64%為動物性蛋白質，每只鼠給生物素0.8、4.0、8.0mg，受X射線600R照射后30日的死亡率分別為46.1、32.0及35.5%,未補充生物素者死亡率為69.5%，供給4.0及8.0mg生物素者死亡率較少，這劑量相當于人的最小及最大治療量。若每只鼠補充泛酸150、750及1500mg，其死亡率分別為35.0、38.4及65.1%，未補給泛酸的大白鼠死亡率為62.2%，表明適當地補給泛酸對防護放射損傷有好處，但補充量太多反有害處。

根據各種營養素對放射損傷有不同的防護效果，現已提出有較好防護效果的一些食物組成。有人用①生理食、②肉食、③乳蛋食、④肝食、⑤普通食等5種飼料喂飼大白鼠，藕以觀察防護放射損傷的效果。這5種飼料除動物性食物的種類與數量不同外，其它成分相近。生理食中含瘦肉為22%、牛乳27.5%（重量比，不同）；內食中含瘦肉35.2%；乳蛋食中含牛乳酒（酸酵牛乳飲料）15.8%，牛乳18%，凝乳9%，酪蛋白1%，雞蛋8.8%；肝食中含肝臟367%；普通食即動物房飼料含瘦肉9.8%、牛乳15.6%。實驗結果表明乳蛋食效果最好，其余依次為肝、生理、肉及普通食。若在生理食及肉食中補充抗壞血酸、硫胺素、核黃素、吡哆醇、尼克酸、葉酸及維生素P，則能提高其效果。還有一種食物為蛋白質維生素復合劑（PVC），含有為正常代謝所必不可少的營養素。其中以鮮牛乳、脫脂乳粉、蛋黃作為豐富的蛋白質及必需氨基酸的來源，胡蘿卜、甜菜及土豆汁則含有豐富的無機鹽及維生素，還含有面包酵母及葵花油，葵花油可供給多不飽和必需脂肪酸。PVC主要化學萬分為：蛋白質15.5%，脂肪6.1%，磷0.52%，鈣0.69%，胡蘿卜素3.1mg%。食用這種食物對大白鼠暴露于X射線700R有較好的預防效果，有助于使在射線作用下機體代謝紊亂的正常化。還有人發現在燕麥、麥麩飼料中加喂花棷菜可使豚鼠更能耐受X射線400R的照射。現在還有用于宇宙飛行中防護放射損傷的復合劑，其中一種是由色氨酸、組氨酸、抗壞血酸、硫胺素、吡哆醇及維生素P組成的。

我國已有人提出從事放射性作業人員的營養適宜供給量如下：熱量10000KJ，蛋白質80～100g，其中動物性蛋白質為30%，脂肪50g，鈣1g，鐵15mg，碘150～200mg，維生素A2200IU，硫胺素2mg，核黃素2mg、維生素B[XB]6[/XB].25mg，尼克酸20mg，葉酸0.5mg，維生素B[XB]12[/XB]3μg，抗壞血酸100mg。供給從事放射性工作人員的食物，除主食外可多選用蛋、乳類、肝、瘦肉、大豆及豆制品、花棷菜、卷心菜、胡蘿卜、海帶、紫菜、柑桔及茶葉等。

現有為從事放射性工作人員食用的保護性膳食，這種膳食是在早餐或午餐時供給。一種膳食是由主食、肉、魚、肝、蛋、牛乳、發酵牛奶、凝乳、卷心菜、土豆、西紅柿、新鮮水果以及動、植物油組成。營養素含量為：熱量5796KJ，蛋白質59g，脂肪51g，碳水化物159g，另外給抗壞血酸150mg。另一種保護性膳食的營養素含量為：熱量4830KJ，蛋白質52g，脂肪3[SB]2[/SB]g，碳水化物165g，鈣260mg，鐵7mg，維生素A3500IU，硫胺素1mg，核黃素0.85mg，抗壞血酸100mg。

放射病的治療中營養素是不可忽略的。放射病的病人應給營養豐富易消化吸收的食物，蛋白質供給量占熱量12～18%，并應供給優質蛋白質。為保護和恢復造血功能在發病的早期就應多供給維生素B[XB]1[/XB]、B[XB]2[/XB]、吡哆醇、葉酸，另外應多供給維生素C、P、K以防止出血，供給大量的硫胺素可使肝糖元生成功能加速恢復。急性放射病人的胃腸功能多受損傷，在可以進食時應少吃多餐，在不能進食而由腸外供給營養素時，要考慮到各營養素合理比例，并要供給上述各種維生素。

41.2　高氣壓環境對營養素代謝的影響

在經濟建設與軍事上常需要人潛入水中在水下工作，在水中每下潛10m靜水壓就增加1個大氣壓。由于靜水壓的存在，人在水下必須呼吸與潛水深度壓強相等的壓縮氣體，否則人將受擠壓，這樣機體便處于高氣壓環境中。高壓環境對機體產生一定的影響，主要是潛水濃度與呼吸氣體的成分這兩個主要因素影響機體。潛水深度愈深，人所受的壓力也愈大。當潛水深度超過150～250m時，易出現高壓神經綜合征。而呼吸氣體中氧或氮分壓太高時，可發生氧中毒或氮麻醉等。在60m以上深潛水時，呼吸氣體中要用氦替換氮以防止發生氮麻醉，而氦的導熱系數為空氣的6.23倍，故呼吸氦氧混合氣體時，人體將喪失更多的熱能。人體處于這種高氣壓特殊環境中如何保護良好的狀態，是許多研究工作中所要解決的問題。70年代以后陸續發表了高壓環境中熱能代謝及某些營養素代謝的研究報告，但系統地研究各營養素代謝變化尚少見。由于飽和潛水在水中停留時間較普通潛水長，因此所見到的資料大多數是飽和潛水條件下的營養素代謝研究結果。

41.2.1　熱能代謝

進行潛水作業后，大多數潛水員體重都下降。有人觀察到在5ATA（ATA為絕對壓即，靜水壓加水面上的1個大氣壓）條件下呼吸壓縮空氣時，潛水員的氧耗量明顯大于常壓下的氧耗量。在7ATA條件下呼吸氦混合氣體時，氧耗量較在常壓下增加20%。潛水員的基礎代謝在常壓下與其他人相近為6048KJ，然而在26ATA時上升為6720KJ，31ATA時為10500KJ。在18.6ATA氦氧飽和潛水時，24h連續測定發現，當環境溫度為31℃（舒適溫度）時，潛水員能量消耗較加壓前增加12%，而當環境溫度為27℃（有涼意的溫度）時，潛水員的能量消耗較加壓前增加26%。若只測定白天休息時的能量消耗則較加壓前分別增加了11及54%。另一作者報告，在43ATA舒適的溫度中，休息時的能量消耗較加壓前增加12%。但有人觀察到潛水員的基礎代謝較正常值低，在觀察40名潛水員在加壓后于常壓環境中測定，70%的人基礎代謝低于正常值的4～33%。8%的人在正常值范圍，也有22%的人高于正常值。總的說來，潛水濃度愈深，呼吸氣體為氦氧混合氣，作業環境溫度低時熱量消耗增加愈多。

在高壓環境中熱能消耗雖然增加，但潛水員攝入的熱量卻難以達到消耗的水平。在常壓下潛水員攝入的熱量為13230KJ，16ATA時只能維持此水平，在21ATA時即下降為12180KJ。在另一實驗觀察到，常壓下潛水員攝入熱量為12180KJ，26ATA時即減少為10080KJ，31ATA時進一步減少為8400KJ，即僅為加壓前攝入量的69%，而此時基礎代謝卻為加壓前的1.7倍，攝入的熱量遠不能滿足熱能消耗的需要。

41.2.2　蛋白質代謝

在較淺的潛水中就能觀察到潛水員的蛋白質代謝變化。如在1.83ATA空氣飽和潛水巡潛到4.1ATA、2.5ATA空氣空氣飽和潛水巡潛到4.1ATA以及7ATA氮氧飽和潛水中，都觀察到潛水員血清尿素氮含量在潛水時增加，尿中尿酸、尿素排出量皆增加，這些變化被認為是高壓環境引起蛋白質分解代謝增加。在我國進行的模擬36.5m氮氧飽和潛水26天的實驗中，在高壓環境中潛水員攝入蛋白質量減少，尿氮排出量隨之下降。而在另一模擬200m氦氧飽和潛水實驗中，蛋白質攝入量明顯低于常壓環境，而尿氮排出量未見明顯變化。在減壓過程中，4名潛水員有2人尿氮排出量超過了氮的攝入量呈負氮平衡。并且經高壓暴露后，血清游離氨基酸含量下降，其中必需氨基酸下降較多。有人報告，在43ATA氦氧飽和潛水實驗中，潛水員攝取固定的膳食，隨著氣壓增高尿氮排出量進行性地增加，血漿中甘氨酸含量顯著上升，賴氨酸與纈氨酸含量也稍增加，這表明高氣壓對蛋白質分解代謝產生的影響。在動物實驗中觀察到，在高壓環境中，蛋白質的消化吸收率為95.6～98.2%與常壓環境相近，補充蛋白質有利于補償高壓應激，可使生長良好。

41.2.3　脂肪代謝

在19.2ATA氦氧飽和潛水條件下，潛水員血中膽固醇先增加后逐漸下降，而血中游離脂肪酸減少，并持續到減壓后。

41.2.4　維生素代謝

多種維生素是輔酶的組成部分，對物質代謝有重要的作用。在高壓環境中機體處于應激狀態時，它們有何變化也是人們所感興趣的。潛水員生活在27ATA模擬氦氧飽和潛水巡潛到31.5ATA22天中，24h尿中維生素排出量的變化按每g肌酐計算，核黃素、N′-甲基尼克酰胺、尼克酸，葉酸和吡哆醇在第7天前后都有一過性的增加，而硫胺素在加壓后卻持續地減少，紅細胞轉酮酶活力下降。血中維生素A、胡蘿卜素及抗壞血酸未見明顯變化。在模擬36.5m氮氧飽和潛水26天中，尿中維生素排出量也見到類似的變化。在高壓環境中停留較短時，維生素代謝的變化有所不同，潛水員在11ATA條件下4.5h后，24h尿中硫胺素、核黃素和N′-甲基尼克酰胺排出量較加壓前顯著增加，而4-吡哆酸與抗壞血酸的排出量都明顯減少，在加壓后6個月復查時，除4-吡哆酸排出量恢復到加壓前水平外，其余與開始的變化相似。在大白鼠的實驗中發現，飼料中維生素量較普通飼料增加1倍時，對在11ATA氦氧條件下的大白鼠生長無益，但能使在濃度較深的21ATA氦氧條件下的大白鼠生長較快。若維生素的量僅增加25和50%時，能使于11ATA氦氧條件下的大白鼠生長良好，而不能使在21ATA氦氧環境中的動物維持正常的生長。這些結果表明要使動物在高壓環境中生長良好，必須增加維生素的供給量，且深度愈深增加的量愈多。特別是若不增加硫胺素、泛酸、生物素或維生素K中任何一種，則動物不能維持正常生長，若不增加維生素A、D和E中任何一種，則使動物處于不能維持正常生長的邊緣。

41.2.5　水鹽代謝

在高壓環境中水鹽代謝有明顯的變化。在加壓過程中尿量明顯增加，即高壓利尿。這在空氣飽和潛水、氮氧飽和潛水以及氦氧飽和潛水中均可觀察到，在18.6ATA氦氧飽和潛水中進行體液平衡實驗時觀察到，潛水員尿量在高壓條件下長期增加，海平面時每天排出尿量2000ml，在18.6ATA氦氧環境下及溫度為31℃時，尿量為2600ml。此時每天攝取水量或身體總水量皆無明顯變化，而不顯性失水明顯減少，較1ATA時低35%。在18ATA時血漿醛固酮濃度及尿醛固酮排出量明顯增加，而抗利尿激素排出量明顯減少，因此認為高壓利尿主要是由于抗利尿激素減少而抑制了不顯性失水。進一步的實驗表明，當氣壓增加時，通過呼吸的不顯性失水減少很小，而從皮膚喪失的不顯性失水激烈減少。許多研究者都觀察到鈉、鉀排出量增加，但鈉與鉀之比在高壓下較常壓時為小，即雖然尿中鈉、鉀排出量都增加，但鉀排出量增加較多。觀察在4、10.2、23.8ATA氦氧環境中，潛水員尿中除鈉、鉀、氯排出增加外，磷的排出量也增加，并持續到減壓的早期。血液中礦物質的濃度比較穩定，如觀察到在36～40.5ATA氦氧環境中，潛水員血中鈉、鉀、鈣、鎂、銅和鋅等在加壓前后皆未見明顯的變化。在43ATA氦氧環境中進行鈣平衡實驗中未見有何明顯變化。

41.2.6　高氣壓環境中工作人員的營養保證問題

從上所述可以看到，高氣壓條件能影響營養素的代謝，如熱能消耗增加，蛋白質分解代謝增加，某些維生素需要量增多，一些礦物質損失較多，總的說來營養素需要量增加。一些作者提出了熱量、蛋白質、脂肪和碳水化物的供給量，熱量多為16800KJ。為維持體重，研究者提出攝入的熱量應為該環境中基礎代謝的1.7～1.8倍。也有人提出若在海中作業要考慮到在水中失熱，供給的熱量還應增加。蛋白質的供給量為120～200g，脂肪為160～178g，碳水化物為400～500g。在膳食供給時，要注意供給充足的必需氨基酸、不飽和脂肪酸和微量元素，維生素供給量要較一般環境中多，每天至少給硫胺素、核黃素各2.5mg，尼克酰胺25mg和抗壞血酸100mg。

要考慮到在高氣壓條件下人們食欲減退的問題，為了使潛水員能攝入足夠的營養素，要照顧到各人的喜好與口味。在供給食物的品種方面，許多人都強調應供給充足的果蔬與飲料，少給產氣的食物。在加壓前2～3h供給高碳水化物，低脂肪的易消化的膳食較好，加壓中給含糖的點心可快速供給熱量，由于加壓時尿量較多，有人提出每天每人至少要給水和飲料2L，但飲料中不含酒精飲料。在大白鼠實驗中看到，在減壓前2.5～3h內攝入含脂肪多的食物與大量進食，對動物體內氣泡生成過程有很大的影響，多脂血癥在壓力劇降時對人，動物都是非常危險的。

在高氣壓環境中可因作業不當等原因引起潛水疾病，如由于氣壓改變而發生的減壓病，或由于呼吸氣體中氣體成分分壓變化而發生的氧中毒、氮麻醉等。近來也開始注意到減壓病、氧中毒與營養素的關系。

減壓病的發病機制尚未完全了解，但血液濃縮，血管收縮及血管內凝血在減壓病中都可見到。在狗的實驗中觀察到，加壓后狗的血漿容量減少，若在加壓前和減壓后靜脈注射尼克酸（每kg體重給15mg），可使血容量減少明顯減輕。

對預防氧中毒曾進行一些實驗，用等熱量而蛋白質含量不同的飼料喂飼大白鼠6天或12天，然后將動物置于98%氧中，吃25%酪蛋白者生存時間比吃3%酪蛋白者長，喂飼6天者生存時間延長29%，喂飼12天者延長34%。用標準飼料，高飽和脂肪酸（氫化可可油）及多不飽和脂肪酸三種飼料喂飼大白鼠33天，然后暴露于100%氧中，食高飽和脂肪酸者死亡率大大增加，68h內全部死亡，而食其它兩種飼料者，于96h后僅死亡54%。食高飽和脂肪酸者肺中雙鍵脂肪酸含量也較其它兩組少得多，說明食物中飽和脂肪酸使肺中飽和脂肪酸含量增加，以致增加了對氧毒性的敏感性。另外有實驗表明，大白鼠置于6ATA100%氧的環境中，22min即出現氧中毒癥狀（痙攣），若喂給淀粉飼粉飼料48h后放在同樣條件下，發生痙攣的時間延遲10min，而且死亡率也明顯下降，表明糖負荷后增加了對高壓氧的耐受力。氧中毒痙攣時，腦中糖原由93μg/g腦組織下降為21μg/g腦組織。若在加壓前36h給15%葡萄糖加鉀的水溶液，可使痙攣發生的時間推遲20min，死亡率由75%下降為25%。另外，在飼料中補充硒喂飼動物4周以上，可減輕由于持續暴露于1ATA氧引起的肺部中毒的嚴重程度。飼料中補給維生素E12周，對氧中毒也有對抗作用，但效果不如硒。

41.3　低氣壓環境對營養素代謝的影響

在低氣壓環境中，由于吸入氣中氧分壓較在常壓下低，使肺泡氣中氧分壓下降，從而使肺泡中氧分壓與血液中氧分壓之間壓力差下降，單位時間內肺泡彌散到毛細管的氧減少，結果使動脈中氧分壓下降，血氧飽和度下降。這又造成血液與組織中氧的壓力差下降，使氧由血液向組織彌散的量減少，組織中供氧不足而發生缺氧，突然的嚴重缺氧者可發生昏迷，輕者可出現高山適應不全與高山病。但機體經缺氧鍛煉后可以適應低氣壓環境。低氣壓環境如高原、高空環境還往往伴有低溫。因此，低氣壓環境對代謝的影響常伴有低溫的影響。另外許多實驗表明，低氣壓暴露時，不同性別的代謝變化是不一樣的。

缺氧可使消化腺分泌減少，唾液、胃液、膽汁及腸液的分泌量皆減少。初入3200m高原者，空腹胃液量及胃液中游離鹽酸含量都較當地人低。缺氧還引起胃排空時間延長，初入高原的人僅有27%的人于2h內排空，而當地居民卻有66.7%的人于2h內排空。

41.3.1　熱能代謝

在低氣壓環境中能量需要量增加，有人在4300m高度觀察到，暴露5天后，勞動時的能量消耗較在地面上增加3～15%，9天后增加17～35%，但在這樣的高度，因食欲減退使攝入熱量減少，第1天婦女的攝入熱量為海平面時的58%，男子的攝入熱量為海平面時的72%。一周后婦女食欲皆恢復至暴露前的水平，而男子在兩周后仍未恢復至原水平，熱量平衡為負平衡。

41.3.2　三大營養素代謝

人體突然暴露于4300m高地14天，血清中谷氨酸濃度上升，氨基酸的代謝物牛磺酸、尿素濃度也上升，而亮氨酸、賴氨酸、蘇氨酸等必需氨基酸濃度下降，這些變化與蛋白質攝入不足的變化相近。由于熱量攝入減少，很快就要利用體內蛋白質，因此出現了負氮平衡。動物實驗也發現，狗急性暴露于5000m高度時，腸中蛋白質消化吸收延緩。大白鼠在360Torr環境中暴露3天，吸收甘氨酸量減少。另發現大白鼠突然于4300m高度，暴露2天時，結合于肝、脾、十二指腸和腎上腺等蛋白質的氨基酸量減少，而到30天時即無此現象，表明突然缺氧時蛋白質分解代謝增強。

在暴露于4300m高度后第1天，血漿中脂肪酸含量即增加，男子持續增加，2周末已增至原含量的190%，婦女的血漿脂肪酸含量有一過性增加，1周后就恢復至原水平。男子血漿中膽固醇含量和總脂含量持續性減少，而血漿中磷脂的濃度持續性增加。

在血脂含量變化的同時，血糖含量也有變化，男子的血糖在暴露初期降至原含量的95%，一周以后基本恢復到原水平。婦女在暴露初期血糖下降較多，下降到暴露前含的79%，2周后恢復到暴露前的95%。并且在血糖下降的同時，血漿酮體和甘油有一過性的增加。

41.3.3　維生素和礦物質代謝

20名志原者在3200m高度10天，第10天血清鉀含量由原來4.21±0.072mmol·L-1增加至4.60±0.094mmol·L-1，兩者有顯著差異，而血清中鈉、鎂和鈣在10天中皆無明顯變化。然而在更高的高度3771m，無機鹽代謝卻有明顯的變化。血清鈉、鈣從第1天開始即明顯下降，以后維持于低水平，血清鎂從第2天開始持續增高，血清鉀無明顯變化。尿中鈉、鉀排出量在到高原的初期明顯減少，以后逐漸回升。而尿中鈣、鎂排出量卻持續減少。雖可任意飲水，但無論在3200m或在3771m的高度，尿量都持續減少。在4300m高度也觀察到6天中總體水減少2.25kg，其中細胞外液增加1.27kg，細胞內液減少3.52kg，所以主要是細胞內液明顯減少。

在模擬8000m高度缺氧條件下，每天停留90min，連續4天或9天，大白鼠尿中核黃素排出量明顯上升，而肝中核黃素含量較不缺氧的對照動物明顯減少。尿中硫胺素排出量較不缺氧的對照組少，暴露9天的動物腦中硫胺素的含量較不缺氧的對照組低。急性缺氧后，不論飲料中是否添加包括抗壞血酸在內的多種維生素，大白鼠腎上腺中抗環血酸的含量皆明顯下降[SB]（[/SB][SB]40[/SB][SB]～[/SB][SB]42[/SB][SB]）[/SB]。表明缺氧環境也影響了維生素代謝。

41.3.4　高原環境中膳食的供給問題

早在1908年就已有人提出建議，認為高碳水化物膳食有利于消除缺氧引起的癥狀，在模擬3350m高度攝取水果、糖果等高碳水化物膳食，與攝取肉、雞蛋、干酪和干果等低碳水化物膳食比較，攝取高碳水化物者呼吸氣體交換量、動脈中氧分壓以及血氧飽和度皆增加。在飛行前吃高碳水化物者，可以飛達相當于4572～5182m的高度，冰行前若吃高蛋白膳或高脂肪膳者或不進餐，都不能達到這樣的高度。青年人在海平上運動突然轉到4267m高度，給相同熱量的兩液體食物，熱量來源中兩種膳食的蛋白質皆占12%，高碳水化物膳含碳水化物68%，含脂肪20%；高脂肪膳中含碳水化物48%，含脂肪40%。食用高碳水化物膳者，強勞動的技能較好，臨床癥狀較少。然而，近年來也有不同的報告，如于4300m高度12天，給高碳水化物膳者體重下降為3.96kg，給低碳水化物膳者體重下降3.54kg。看來增加膳食中碳水化物含含量對減少體重下降并不有利。另外，動物實驗發現，給三種不同飲料，按食物組成比例計算其成分為：①普通飼料——含碳水化物50%，蛋白質20%，脂肪4%；②高碳水化物飼料——含碳水化物75%，蛋白質12%，脂肪2%；③高脂肪飼料——含碳水化物25%，蛋白質12%，脂肪為52%。大白鼠食用以上飼料均置于模擬4877m高度，環境溫度28℃，每天5h共27天。平均每只大白鼠每日攝入熱量為84～122KJ，食高碳水化物飲料的動物最多，食高脂肪飲料的動物最少，生長率以高碳水化物組最好，普通飲料組次之，高脂肪組最差，幾乎無增長。然而間斷暴露4877m高度30天后，再放于10668m高空急性缺氧暴露時，食高碳水化物組存活時間為11.0±6.6min，吃普通飼料組為12±5.1min，而食高脂肪組存活時間皆超過60min。長期給高碳水化物食物，使動物不能耐受突然暴露于缺氧環境。

在大白鼠的飼料中加入硫胺素，核黃素，尼克酰胺，葉酸，對氨基苯甲酸，泛酸鈣，維生素B[XB]6[/XB][XB]、[/XB]B[XB]12[/XB]、P、K、E及抗壞血酸等12種維生素，在動物突然暴露于12000m時，20min的存活率為63.33%，而食用未加這些維生素飲料的對照組存活率為41.03%，到60min時對照組已無存活的動物，而食用加維生素飲料組尚存活23.33%，到300min時仍有10%存活。食用加維生素飲料的動物其心肌中細胞色素氧化酶及琥珀酸脫氫酶的活力較對照組明顯增高，心肌與腦組織中的輔酶I含量也較對照組明顯增加。在動物的飼料中供給胡蘿卜、蘋果等都可提高突然暴露于缺氧環境中的存活率。

青年人在進入4700m高度、氣溫為0～15℃環境中，熱能消耗為13400～16800KJ，在膳食中補充維生素A6000IU、硫胺素20mg、核黃素2mg、抗壞血酸300mg、尼克酰胺20mg、維生素B[XB]6[/XB]5mg、泛酸鈣5mg、維生素E60mg、B[XB]15[/XB]50mg、P50mg等10種維生素，不僅可以保持機體較好的營養水平，而且能提高人們對高原的一些適應能力，心電圖好轉，高山不適應癥狀減少。

在高原生活的人，由于同時伴有寒冷，因此應供給充足的熱量。供給熱量中蛋白質來源應占12%，碳水化物占60%以上，或每天供給碳水化物量不應低于320g。還有人主張在高原缺氧環境中每人每日最少應食用75g蔗糖。由于在缺氧條件下造血活性增加，因此應增加鐵的供給量。

在發生急、慢性高山病時，皆要用綜合療法，應給高碳水化物膳，這可以減輕急、慢性高山病的癥狀及急性高山病所引起的體力下降。補給多種維生素是綜合治療措施中不可缺少的一項，特別要補給維生素A、硫胺素，核黃素、吡哆醇、抗壞血酸及維生素P。由于消化道功能受到影響，因此要供給易消化的食物。

41.4　有害物質與營養素的關系

機體對有害物質的敏感性與機體的營養狀況有密切的關系。平衡的營養及體內有正常的生化過程時，機體能很好地減輕有害物質所造成的紊亂。如當供給的膳食不是平衡的，則可造成機體內營養紊亂，有害的物質的毒性可因而增強。從大多數的實驗結果看出，蛋白質攝入較低（如飼料中含酪蛋白3.5%）或缺乏，會使許多有害物質的毒性增加。但蛋白質含量太高時（如飼料中含蛋白質81%），也會使有害物質的毒性增加。水溶性維生素特別是抗壞血酸、核黃素及硫胺素對有害物質毒性有防護功能。缺乏脂溶性維生素則可增加有害物質的毒性。膳食中補充無機鹽可以降低某些金屬元素的毒性。別外，一些有害物質與單個營養素之間還存在著特殊的關系。然而，到目前為止，有害物質與營養素之間的關系尚未充分加以研究，但已有一些保護性膳食可供給接觸有害物質人員作用。以下僅對一些較常見的有害物質與營養素的關系略述如下。

41.4.1　鉛

鉛可使神經、造血系統、消化道、心、腎受損害，是作用于全身各系統的毒物。脂肪可以促進鉛在小腸中吸收，因而攝取大量脂肪可增加鉛進入機體。而膳食中蛋白質及某些氨基酸可影響鉛的毒性，膳食中缺少蛋白質，可使鉛中毒加重。在接觸鉛以前攝入低蛋白質或低蛋白質低熱量的飼料，可使動物接觸高濃度鉛時腎功能受損，尿中排出的葡萄糖和氨基酸增加，飼料中補充蛋氨酸可以減少動物組織中攝取[SB]203[/SB]Pb。金屬元素及維生素也可影響鉛的毒性，大白鼠飼料中含500ppm鉛，可使動物生長遲緩和貧血。若在飲料中同時加入400ppm鐵及1%抗壞血酸可預防生長遲緩和貧血。僅給鐵即有良好作用，可能是鐵抑制了鉛的吸收。長期接觸鉛時，由于鉛促進抗壞血酸的氧化，因此血液與尿液中抗壞血酸含量都減少，并出現牙齦出血、牙齦炎及皮下出血等。補充抗壞血酸后，兔子血中鉛含量明顯下降，但血紅蛋白含量無明顯變化。有的實驗表明，缺乏維生素E可使鉛中毒的含血癥狀較單獨缺乏其它營養素更為嚴重。在兒童中觀察到鈣的營養狀況與血中鉛濃度存在負相關。飼料中含其它營養素更為嚴重。在兒童中觀察到鈣的營養狀況與血中鉛濃度存在負相關。飼料中含鈣、磷、鐵、鋅及銅較低時，可使動物的鉛中毒加重。供給接觸鉛的人員保護性膳食，每天供給一餐，其營養素組成為：熱量5729KJ，蛋白質占15.5%，脂肪占26%，同時補給抗壞血酸150mg。

41.4.2　鎘

鎘可引起貧血，并干擾鋅和鐵的代謝。飼料中不同的蛋白質含量對鎘的毒性影響不大，如飼料中含大豆蛋白質10、20及30%時，鎘的毒性無何差異。而抗壞血酸與一些金屬元素對鎘的毒性即有良好的預防作用。給大白鼠喂飼含20%酪蛋白的飼料，飼料中加入50ppm氯化鎘后，即可抑制大白鼠生長。若在這種飼料中同時加入0.5及1.0%抗壞血酸時，可使動物生長正常，腎、肝中鎘含量明顯減少，但不能防止貧血。若在給抗壞血酸的同時還補充鐵，則不僅能明顯防止鎘對大白鼠生長的抑制作用，還能預防貧血，肝中鎘含量減少尤為明顯，同時還能防止肝臟鐵含量的減少。飼料中補給鋅、鐵、銅、胱氨酸及注射抗壞血酸可以預防貧血，鐵與抗壞血酸對生長遲緩有明顯的防護效果，且使骨中鎘含量減少。但加入鉻、鈷、硒、鎳、鉬和葉酸皆無防護作用。由此可見，接觸鎘的人員應補給抗壞血酸與鐵。

41.4.3　有機磷

有機磷進入體內使肝功能受到損害，調查報告表明，接觸有機磷人員的血清中白蛋白含量及白蛋白、球蛋白比值，皆較未接觸者低。大多數接觸者血漿中抗壞血酸含量低于正常值，并有牙齦出血，說明體內消耗抗壞血酸較多。硫胺素、核黃素的消耗量也增加。接觸有機磷的人員應供給充足的熱量與蛋白質，還應補給抗壞血酸150mg，硫胺素4mg。

41.4.4　苯

苯進入體內可引起中樞神經及植物神經系統功能紊亂及造血功能受損。接觸苯可使蛋白質需要量增加及抗壞血酸消耗量增加。攝入高蛋白質與多種維生素，可預防與治療苯中毒。每kg體重給1mg維生素B[XB]4[/XB]，可預防兔子苯中毒時血小板減少，給吡哆醇可使白細胞增加，補給維生素B[XB]12[/XB]對紅細胞與血小板生成有效。供給接觸苯的工作人員的膳食，應給充足的熱量及蛋白質，還應補給抗壞血酸150mg。

41.4.5　二硫化碳

我國學者報告，在各營養素攝入相近的條件下，每人每日攝入75g蛋白質，接觸二硫化碳者其血清白蛋白含量較不接觸者少，白蛋白與球蛋白比率下降，每日雖攝入較多的硫胺素（1.86～2.69mg），但仍有人出現硫胺素缺乏癥，核黃素與抗壞血酸的缺乏癥也較不接觸者多，表明接觸二硫化碳者體內消耗蛋白質和硫胺素增加。膳食中蛋白質含量太多或較低時，會使蛋白質代謝紊亂，對防護二硫化碳的毒性不利。膳食中熱量來源比例中蛋白質占54%時，使二硫化碳在體內儲積，加重了其毒性。食物中如富含色氨酸與含硫氨基酸，可使血液中二硫化碳濃度增高。長期補給吡哆醇與谷氨酸對二硫化碳有解毒作用。有人提出接觸二硫化碳者的有效保護性膳食的組成為：熱量5653KJ，蛋白質46g，其中動物性蛋白質應有23g，含硫氨基酸及色氨酸共2.216g，脂肪39g，碳水化物194g，其中單糖與雙糖為35g。要長期供給抗壞血酸150mg，硫胺素4mg，吡哆醇5mg，谷氨酸500mg。

41.4.6　中氯化碳

有麻醉作用，并能損害肝、腎。動物實驗報告大白鼠每kg體重每日給160mg四氯化碳，總劑量為每kg體重6.4g，飼料中若缺乏水溶性維生素則可使四氯化碳的毒笥加重，表現為體重和血清蛋白含量下降，血清總脂及膽固醇含量增加。而飼料中缺乏維生素E時，這些癥癥更加明顯。飼料無碳水化物時，四氯化碳代謝活性強，對肝損害極大。乙醇能使四氯化碳毒性增加。若飼料中碳水化物含量增加時，可使四氯化碳代謝活性下降，高碳水化物食可減輕乙醇的作用。供給接觸四氯化碳人員的膳食應含充足的蛋白質、碳水化物及各種維生素。

41.4.7　刺激性氣體與營養素的關系

有人調查接觸低濃度的氨、氮氧化合物及含有一氧化碳氣體的工人營養狀況時，發現他們尿中4-吡哆酸排出量較未接觸者低3倍，血中維生素B[XB]6[/XB]總量也較低，因此建議每人每日供給維生素B[XB]6[/XB]的量不能低于2mg，最好供給4mg，這樣可提高血中維生素B[XB]6[/XB]總量及尿中4-吡哆酸的排出量。

暴露于含3ppm二氧化氮的空氣中，動物肺部將受損傷。若每kg飼料中加入維生素E50IU，喂養動物8周后，連續暴露于3ppm二氧化氮7天，結果肺部損傷很少，飼料中若缺乏維生素E，則能加劇這種損傷。給接觸二氧化氮人員一種復合劑可以防護對呼吸道的損害，其組成為甘草亭酸（glycyrrhetic acid）1mg、硫胺素0.5mg、核黃素1mg及維生素B[XB]6[/XB]0.5mg。還有人提出在氮氧化合物條件下的工作人員，每人每日應供給視黃醇2mg，抗壞血酸100mg。

二氧化硫也是一種刺激性氣體，進入機體后可使肝受損害，暴露于二氧化硫濃度為60～120mg/m3的大氣中的工人，82.6%的人肝受損害，73%的工人血清總蛋白與白蛋白含量都下降，白蛋白、球蛋白比值下降。二氧化硫經肺入血后能與硫胺素結合，使硫胺素含量減少，并降低血清中抗壞血酸的水平，若在二氧化硫作用前給大量的硫胺素（每只成年豚鼠每日給5mg）或抗壞血酸（每只成年豚鼠每日給50mg）都能防止這種變化。

以上所介紹的供給在有害物質條件下工作人員的保護性膳食，有許多相近之處：即應供給充足的熱量、蛋白質及維生素。至于結合各有害物物質以研究合理的營養，則尚需做更深入的工作。

41.5　噪聲環境對營養素代謝的影響

噪聲已屬環境污染因素之一。60dB的噪聲令人不快，而90dB的噪聲則使人震耳欲聾。在噪聲長期作用下，大大減低了人體的勞動能力及勞動生產率，并且增加外傷率，還會引起以下癥狀：疲勞、易激動、情緒不穩定、反應遲緩以及記憶力減退。噪聲對消化道功能的影響也是明顯的，60kB噪聲即能抑制胃的正常活動，80kB噪聲使胃、腸收縮力減弱，并使消化液分泌量減少，胃酸度下降，也使唾液分泌量減少。噪聲引起的聽力障礙早已引起人們的注意，在預防聽力下降的措施中，很早就注意到應用一些維生素。但系統地研究在噪聲環境中機體的營養素代謝狀況尚少。

41.5.1　對蛋白質、脂肪代謝的影響

觀察10名志愿者于110dB主要頻率為150～2000Hz的環境中，經44次檢查發現這些人血中谷氨酸含量明顯下降，而谷酰胺含量增加，這是由于中樞神經系統為結合大量氨生成谷酰胺而消耗了谷氨酸。在注射[SB]3[/SB]H-DL亮氨酸后，豚鼠暴露于85dB噪聲環境中，結果發現暴露12h后，耳蝸基底部的所有感覺細胞漿中標記的氨基酸增加。若連續暴露12h，則標記氨基酸增加更多。這可能是表明耳蝸蛋白質合成增加。觀察57名對象在交通噪聲[Leq*=85dB(A)]條件下工作一天，及在無噪聲條件下[Leq＜50dB(A)]工作一天，發現受噪聲影響而使工作質量下降，心理緊張，血壓升高，脈率增加，血清中鎂、蛋白質，膽固醇含量增加。家兔在全身振動（頻率100Hz，振幅0.5mm）及中頻噪聲90dB共同作用下，每天暴露3h，連續3個月后，血漿中游離膽固醇與β-脂蛋白含量均較對照組增加54%，而紅細胞膜與肝線粒體的脂質含量下降。

41.5.2　對維生素代謝的影響

人在噪聲環境中，尿硫胺素、尼克酰胺和吡哆醇排出量都減少。動物實驗中發現，大白鼠暴露于噪聲115環境中每日8h，2日后每100g肝中硫胺素含量由523μg下降為385μg。腦、腎和血液中硫胺素含量也下降，但一周后漸逐回升。另外在暴露于噪聲的同時，每g體重給0.4μg硫胺素皮下注射，180min內大白鼠的腎和腦中總的硫胺素含量與游離型硫胺素含量，都較給同量硫胺素而未暴露于噪聲環境的動物低。胃、肝與血中總的硫胺素含量也有類似的變化。

大白鼠在受到噪聲115 頻率為3000Hz作用8h后，尿中吡哆醇與4-吡哆酸排出量增加，一周后達最大值，然后逐漸下降，2周后下降到最低值，然后逐漸回升到暴露前水平。內臟中吡哆醛和4-吡哆酸含量在噪聲刺激后下降，以后的變化與尿中吡哆醇及4-吡哆酸排出量的變化相近。硫胺素與核黃素也有類似的變化。

豚鼠體重500g，暴露于110dB、125Hz噪聲條件下，每日4h共21日，前13天每只豚鼠每日給抗壞血酸25mg，后8天每只豚鼠每日給100mg，對照組同實驗組一樣供給抗壞血酸。在噪聲作用下，前13天每日給25mg抗壞血酸者，尿中抗壞血酸排出量略低于對照組，每天給100mg抗壞血酸后，對照組尿中抗壞血酸排出量即明顯增加，而暴露于噪聲環境的動物尿中抗壞血酸排出量基本上無變化。暴露于噪聲環境后，豚鼠腎上腺的抗壞血酸含量明顯下降，而肝、腎、脾和腦中的抗壞血酸含量與對照組比較無明顯差別。

以上結果表明，噪聲可使體內一些營養素消耗增加，因此，人們暴露于噪聲環境中應多供給些營養素如氨基酸與維生素，特別是水溶性維生素，有人認為對消除噪聲對機體的不良影響是有效的。研究報告提出，每日暴露于110dB3h的工作人員，給復合維生素制劑，可以明顯提高他們在噪聲環境中的工作效率，制劑中含硫胺素4mg，核黃素4mg，吡哆醇4mg，尼克酰胺30mg，抗壞血酸200mg。大量的吡哆醇對噪聲引起的大白鼠痙攣有明顯的防護效果，吡哆醇用量為生理劑量的4倍。若與硫胺素、核黃素合用可增強防護效果，特別是同時給琥珀酸鹽（每kg體重給100mmol腹腔注射）及谷氨酸（每100g飼料中加0.25g）效果更加明顯。最近又有人提出含有10種維生素、微量元素，和氨基酸的復合制劑，提供在噪聲及其它應激條件下的工作人員作用。

關于防護噪聲引起聽力損傷方面，早先有人提出給大劑量維生素A（每人每日給10萬IU）可使噪聲引起的聽閾偏移較少，并使聽力受影響后恢復較快。但另有報告提出在約100dB噪聲作用下，每日給維生素A10萬IU者與給安慰劑者比較，其聽閾偏移未見有何差異。因此，認為補給維生素A只對原來維生素A營養不良者有用，若維生素A營養狀況良好者，補給維生素A對聽力無改善作用。在動物實驗中也觀察到類似情況，豚鼠暴露于噪聲130dB、頻率1000Hz環境中，每天6h共21天，暴露前每吸豚鼠每日口服維生素A5000IU共7天，結果表明維生素A防治內耳聲損傷的效果不明顯。暴露前每只豚鼠每日維生素B[XB]12[/XB]25、100μg肌肉注射，也未發現有防治內耳聲損傷的作用。而每日每只豚鼠肌肉注射硫胺素5mg，可見到有防護內耳聲損傷的效果。

41.6　救生條件下的營養保證

救生條件是指發生災害，戰爭以及失事等需求營救的情況，這時無法供給正常膳食，人體處于饑餓或半饑餓狀態，這種狀態下機體營養素代謝有何變化，如何保證機體不受嚴重損傷，有許多人作了研究。人們發現處于這種條件下物質代謝確有許多變化。

41.6.1　暫時饑餓時代謝變化

短暫的饑餓時（24h），體內主要能源是肌肉蛋白質和脂肪組織中的甘油三酯，通過糖原異生作用產生的葡萄糖供腦組織，紅細胞和白細胞等利用，身體其它部分都利用脂肪酸與酮體。而在長期饑餓時（5～6周），人體發生一系列代謝適應，肌肉蛋白供能減少，主要由脂肪組織供能，這樣可以節約體內的蛋白質，腦組織也可以利用酮體，這是最重要的代謝適應。

饑餓一周后，血中葡萄糖含量下降，游離脂肪酸、乙酰乙酸、β-羥基丁酸和甘油等含量增加，而氨基酸總量逐漸減少。各個氨基酸的變化為：甘氨酸含量增加，纈氨酸、高氨酸、異亮氨酸有一過性增加后減少，精氨酸進行性減少，賴氨酸無變化，丙氨酸從饑餓一開始就急劇下降，饑餓40天時，血中濃度為饑餓前的1/3。丙氨酸主要來于肌肉蛋白，是肝糖原異生作用的主要氨基酸。

41.6.2　完全饑餓時代謝變化

完全饑餓時對體內物質代謝影響，6名20～52歲健康男子絕食10天，但可以任意喝水，咖啡和茶，每天能量消耗約為10500KJ，觀察在這種條件下的代謝變化。發現饑餓時首先失去體內水分，丟失鹽類，并消耗體內的蛋白質作為能量來源。在饑餓早期，血中許多氨基酸濃度上升，糖原異生活躍。前7天體內的蛋白質分解較多，后3天機體開始保存蛋白質，10天中丟失的氮相當于體內喪失535g蛋白質。饑餓一天后尿中即檢出酮體。在10天絕食中，體重平均下降9.5%，其中一半為失水。開始每天負水平衡為1212ml，以后逐漸減少，平均每天負水平衡減至650ml。隨著失水機體喪失很多鹽類、平衡每天丟失鈉為1.87g（1.56～2.32g），丟失鉀1.52g(1.12～2.10g)，鈣129mg（67～166mg），鎂96mg（37.6～170mg），氯20.2mol（6.8～84.8mol）。尿中維生素排出量逐漸下降，饑餓經10天24h硫胺素、核黃素、吡哆醇排出量分別為0.056、0.16、0.012mg，為饑餓前的20、14、18%；尼克酸排出量變化不大。絕食10天后受試者體力很弱，心電圖都有異常變化，智力也受到影響。

41.6.3　攝取低熱量時對機體代謝的影響

在觀察攝取低熱量對機體代謝的影響時發現，不同的熱源比對機體代謝的影響是不同的，不同熱原比的食品為：①精制糖塊70g，供給熱量1176KJ；②巧克力70g，供給熱量1638KJ，其中含蛋白質5.3g，脂肪26g和糖35.5g，熱量分布蛋白質占5.3%，脂肪占60%，糖占36.4%；③肉罐頭100g，供給熱量916KJ，含蛋白質23g，脂肪13g，糖0.1g，熱量分布蛋白質占42.2%，脂肪占53.7%。7名男性食用這些食品5天，每天能量消耗為12600～14700KJ，飲水量為1L。機體變化如表41-1所示，從表中可以看出雖然巧克力供給熱量較多，但體重下降與血糖減少都較其它兩種食品多，而且血漿游離氨基酸含量也下降，出現了酮尿。食肉罐頭者攝入的熱量雖較食巧克力者少722KJ，但體重下降與血糖減少的量皆相近，且能維持血漿游離氨基酸的濃度，特別是維持了必需氨基酸的濃度，但尿中酮體排出較多。吃精糖塊者體重下降較少，血糖下降不顯著，主觀感覺也較好。吃這些食物后尿中無機鹽排出量皆減少，吃巧克力者減少較多。

表41-1 食用各種食品后體重與血糖等的變化情況

另外觀察到8人每天攝取熱量為1764KJ的碳水化物，有量消耗約1344KJ共10天，其中4個人只供給必需量的無機鹽，另4人在此基礎上再補充一些無機鹽，10天后兩組體重平衡下降5.7及4.1kg，尿中未檢出酮體。補充無機鹽者體重下降較少，而且體脂、無脂體重、體水的含量損失均較不補充無機鹽者少。但氮的損失兩組都較多，分別為每天丟失氮6.1及6.2g。說明僅供給碳水化物不能防止身體脫水與蛋白質分解。若每天供給2000kJ蛋白質40g及碳水化物80g的膳食10天，每天消耗熱量1512KJ，10天內消耗體內蛋白質約4～5%，出現負氮平衡，每天每人損失鈉約5g。在濕熱環境中，已習服好的年輕士兵分四組，每天分別攝入2520、4200、6300和14700KJ共10天，每天熱能消耗約15120KJ，實際攝入熱量為1667±193、3982±319、5720±160、13864±1596KJ。前三組士兵體重皆下降，氮、鈉、鉀皆為負平衡，但體力未見下降。在這種氣候條件與熱能消耗水平下，為防止發生負氮平衡，攝取的熱量應大于5712KJ，應供給充足的水與鹽。在寒冷條件下每天供給熱量6300、12600及14910KJ，飲水不限，觀察3～5天，測定4.8km跑步及穿雪鞋跑步以評價其體力時，三組間未見有何差別。我國學者報告，青年男性每天攝取6300KJ，食品內含脂肪57～66%，蛋白質8.5%，每天飲水1.5L，消耗熱能約8820KJ，6天后體重下降，皮下脂肪減少，血壓呼吸和脈搏數以及體溫都降低，心電圖出現心動過緩，握力、耐力稍降低，但手榴彈投擲成績與平時相近。尿pH降低為5.5～6.0，血酮在最初二天升高，最高達0.52mmol·L-1，但24h尿酮排出量未增加。氮平衡前三天為-4.01～-5.28g，后三天為-4.50～-4.67g。若每天同樣攝取6300KJ，但脂肪量只含25%，蛋白質含量增加至15%，碳水化物含60%，食用后血酮未見升高及前三天氮平衡僅為-1.52g，其余變化與以上相近。

饑餓時體內要丟失一部分水，體重65kg的人體內含水約40L，若損失2L即感到不適及工作效率差，若損失8L即可引起死亡，因此保存體內水是很重要的。在普通氣候條件下，每人每天通過皮膚和肺損失水至少800ml，通過腎必須排出水約500ml，在饑餓與休息狀態下，體內每天產生氧化水200ml。因此，為預防體內失水，每天至少要攝取1L水，基在炎熱氣候或體力活動時還要增加。但不能飲用海水，海水含Na+420mmol·L-1與Cl-470mmol·L-1，腎臟不能濃縮這么高濃度的液體。有人觀察到每天攝取熱量2520KJ，供給鹽、蛋白質、脂肪和碳水化物時，只有碳水化物能保留體內鈉，從而保留了體內的水。即使熱量增至6300～8400KJ，但僅由蛋白質和脂肪組居的膳食，無集結給或不給鹽，都不能防止體內鈉與水的丟失。基以50g葡萄糖換下等熱量的脂肪，就可使保留體內的鈉與水。飲水量與體重下降有密切的關系，有人觀察到，每天攝取熱量為4200KJ的碳水化物膳食，飲水900ml，5天中體重下降6.4kg。若每天飲水1800ml，體重減少4.5kg。若飲水不受限制，則體重下降為3.1kg。

41.6.4　救生條件下膳食供給的特點

首先應供給水，在常濕環境每天至少供給1L水。膳食供給的熱量遠低于通常的標準，供給的膳食應能防止發生酮病減少蛋白質分解，保持體液平衡，降低電解質排匯，在一周內仍能可保持一定的工作能力。有人提出為維持10～12天中有最大的工作能力，每天至少要攝取熱量5880KJ，其中含碳水化物100g，每kg體重維0.8g蛋白質，供給必需的維生素和無機鹽。還有人提出理想的應急食品每供給4200KJ熱量應供給2g食鹽，這樣可以補償每天的損失并保存體內水，若熱量中5～10%由蛋白質供給，則組織蛋白質損失最少，也能保存體內水，但更多的蛋白質將產生更多的尿素而增加水的需要量。

短期內（5天）供給熱量每天低于2100KJ者，主要供給碳水化物，可使體重和血溏下降較少。供給熱量為6300KJ時，碳水化物占60%，蛋白質占15%，脂肪占25%，較相同熱量但脂肪占57～60%、蛋白質占15%，脂肪占25%，較相同熱量但脂肪占57～60%、蛋白質占8.5%、碳水化物31.5～34.5，可使體內負氮平衡減少。

目前，推薦用于救災的膳食組成如下：

①供基本工作人員用：工作時每4h供給一份，每份食品供給1400KJ熱量，蛋白質25g及硫胺素0.875mg。

②不從事救災工作的健康人（4歲以上）每天供給1L水，熱量5880KJ，蛋白質35g，硫胺素1mg。6個月至4歲兒童，每天至少供給熱量5040KJ，蛋白質35g，硫胺素0.6mg。嬰兒至6個月小孩，每天每kg體重至少供給熱量462KJ，蛋白質3.2g，硫胺素0.4mg。孕婦每天應供給熱量9480KJ，蛋白質80g，硫胺素1.2mg。乳母每天應供給熱量12600KJ，蛋白質95g，硫胺素1.5mg。

短時間的饑餓在給正常膳食后，各種不良的影響即可恢復。長期饑餓或嚴重的饑餓后，補給營養要慎重，要考慮到他們的消化道壁已變薄，消化酶缺乏，消化功能已經下降。開始可以經靜脈補給營養，或選擇易消化的食物。多次給小量脫脂乳有較好的效果，每次可給100ml，若給脫脂乳粉可按10～15%濃度配制成牛奶，供給酸牛乳也有較好的效果。當病人逐漸恢復時，可以給半固體食物，在給這些食物時，應補充維生素、鉀和鎂等，這對恢復體力有好處。再喂食后可能發生水腫，因此要限制鹽的攝取。若發生腹瀉與低血壓，且1～2周后無好轉，則說明身體已有不可逆的變化，預后不好。

41.7　應激狀態對營養素代謝的影響

許多因素如機體本身的饑餓，創傷、大手術、劇痛、感染、沒有睡眠、精神緊張等，或環境因素如高氣壓、低氣壓、噪聲、寒冷、炎熱及嚴重中毒等都可使機體處于應激狀態引起下丘腦-垂體-腎上腺皮腩軸的興奮，使促腎皮腩釋放素、促腎上腺皮膚南激素及糖皮質激素的分泌增加導致一系列的代謝變化，這種非特異性的合身反應稱為應激反應。機體處于饑餓、創傷、感染以及各種環境因素條件下的營養素代謝變化，在以上章節皆已介紹。因而不再贅述。精神緊張對營養素代謝的影響亦早受人們的重視，人們在進行人體平衡實驗中，常出現不理想的結果，這被認為是伴有情緒與心理因素的影響。如一婦女已維持氮平衡數月，在聽到兒子受傷的消息后，雖然未顯出情緒激動，攝取的食物也無變化，但即出現明顯的負氮平衡，當得知兒子傷全愈后，又恢復為正氮平衡。有關精神緊張對營養代謝的影響研究尚不多，這里僅略述一下有關的問題。

41.7.1　熱能代謝與三大營養素代謝

精神緊張可使熱能消耗增加，如飛行員在非飛行日的基礎代謝為每小時265±7.1KJ，而飛行日的基礎代謝就增加為每小時292±9.7KJ。

大學新生在學院考試時精神緊張，使蛋白質代謝發生變化。雖然氮的吸收率與平時相近變化并不大，而尿氮的排出較精神不緊張時卻明顯增多，11人中有8人呈負氮平衡，但血清總蛋白未見明顯改變。在考試后再一次測定時，氮平衡及尿氮排出量都恢復到考試前的平時狀態。在觀察飛行員處于4種不同情況：①單純飛行；②飛行伴有低氧，相當于在2438m高度；③飛行伴有干燥；④飛行伴有低氧及干燥等應激條件下。發現雖然環境條件不同，但飛行員尿中氨基酸排出的變化情況是相近的，堿性氨基酸排出量增加，中性氨基酸中等程度增加，而酸性氨基酸排出量明顯減少。這表明主要是飛行緊張引起氨基酸排出發生這些變化。另有報告飛行員在第1日飛行時，尿中牛磺酸、蘇氨酸、谷酰胺、甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸及組氨酸排出量較不飛行時明顯增加，到飛行第4日時基本恢復到不飛行時的水平。而有人發現血液中皮腩醇含量增加時，蘇氨酸、谷酰胺、丙氨酸和且氮酸排出增多。

在海軍新兵進行水下爆破訓練時，觀察到事先經過訓練與未經訓練的人員中，血清膽固醇和尿酸含量的變化是不一樣的。事先經過訓練的人員，在實行水下爆破訓練計劃時情緒好，血清尿酸在早期即增加，血清膽固醇在整個訓練期間都是穩定的。而未經訓練者，在實行水下爆破訓練計劃時，情緒不如前者好，血清尿酸在中期才開始增高，二周后血清膽固醇含量明顯增加，表明情緒與血清尿酸含量明顯相關。

41.7.2　維生素與礦物質代謝

有人報告在精神緊張時某些維生素需要量增加。飛行員在飛行日排出維生素最較非飛行日光，擔任飛機試飛的飛行員排出維生素量較變通飛行員少，說明精神緊張者體內消耗較多的維生素。精神緊張時排出量減少的維生素有：抗壞血酸、硫胺素、核黃素、尼克酰胺和吡哆醇等。我國學者報告，對高中畢業班學生在畢業考試前、考試期間及考試后進行了維生素飽和實驗，發現在考試期間尿中排出硫胺素，核黃素及抗壞血酸明顯減少，平均值皆低于正常排出量，考試后又回升到考試前的水平。而N′-甲基尼克酰胺排出量在考試前、考試期間及考試后皆無明顯變化。

精神緊張時鈉排出量有增加的趨勢，鉀的排出量增加較多。如大學生平時鉀排出量每日88～97mol，在考試時即增加為108～130mol。鈣、磷排出敢增加，但這些變化皆未達到統計學上的顯著性。由于鈣、磷吸收在平時與考試時無差異，因此鈣、磷平衡在應激時較低。

41.7.3　應激時的營養素補充

以上資料表明，精神緊張的應激使機體代謝發生一些變化，為了使機體能更好地適應這種應激條件，應補給一些營養素。在精神緊張時供給維生素，可使因精神緊張引起的一些變化得到改善。宇航員在進入空間站工作時伴有精神緊張的應激，供宇航員的膳食為142g蛋白質、154g脂肪、649g碳水化物，熱量17262KJ。膳食中含維生素A2mg，硫胺素2.53mg，核黃素2.41mg，尼克酸31.8mg，抗壞血酸74mg，在進入空間站后又補給維生素A2mg，硫胺素，核黃素各3mg，尼克酰胺10mg，抗壞血酸100mg。補給維生素后可使膽固醇由原來6.8±0.88mmol·L-1下降為5.8±0.78mmol·L-1，磷脂與膽固醇比率由0.99±0.02上升為1.13±0.03,β-脂蛋白由0.76±0.0066g·L-1下降為0.72±0.0071g·L-1，未補充維生素時則無這些變化。另有人提出應增加纈氨酸、蛋氨酸與胱氨酸的供給量。還有人發現，色氨酸攝取量較多時，人們的情緒較攝取量少時好。色氨酸在腦內形成5-羥色胺，這過程需要吡哆醇參與。5-羥色胺對中樞神經系統有內抑制作用，在精神緊張狀態下補充色氨酸與吡哆醇，有利于在精神緊張的應激條件下保持中樞神經系統的穩定。

還有人提出補給“營養矯正添加物”（Nutrition correction supplements）有利于在應激條件下提高工作效率。這種添加物中包括：谷氨酸、門冬氨酸、蛋氨酸、B簇維生素、抗壞血酸、蘆丁、尼克酰胺、維生素A、核酸、有機鉀、鈣、鎂和磷酸鹽。實驗結果表明，在給這些添加物20天后，工作力提高，步行率增加，協調動物紊亂減少，智力勞動時計算較快。

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