脓毒症患儿急性期的静息能量代谢研究

罗兰， 刘萍萍， 方思思

危重症儿童细胞炎症因子、急性期反应物、器官衰竭和能量消耗之间的关系尚不清楚[1-3]。其中脓毒症对宿主机体的打击除了表现为炎症反应对机体各组织、器官的损害，且出现能量代谢功能和所谓特殊代谢底物的失衡，即能量代谢的紊乱。脓毒症患者能量代谢严重紊乱，主要表现为蛋白质分解、糖原异生和脂肪动员增强，这可能与脓毒症引起机体产生炎症介质、激素分泌及泛素-蛋白酶体途径异常有关。脓毒症患儿在机体应激状态下，炎症介质的大量释放，同时儿茶酚胺、糖皮质激素及胰高血糖素增加，据报道，白细胞介素-6(interleukin 6，IL-6)与糖皮质激素协同刺激急性期反应物[4]的产生，急性期蛋白如C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)、纤维蛋白原等蛋白含量升高，这与血清白蛋白、甲状腺运转蛋白和转铁蛋白等代谢性指标下降有关。因此炎症介质变化仅仅是患儿应激反应时紊乱代谢的一部分。本研究的目的是明确脓毒症患儿代谢特点，并评估脓毒症患儿的静息能量消耗(resting energy expenditure，REE)及炎症介质之间的关系。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选择2017年12月至2019年6月湖南省儿童医院PICU收治的脓毒症患儿178例为研究对象，其中男107例，女71例；平均年龄(2.32±2.20)岁；平均身高(84.76±21.24)cm；平均体质量(11.12±4.76)kg。178例脓毒症患儿中，脓毒症104例，严重脓毒症53例，脓毒症休克21例。死亡14例。

1.2 诊断标准 参照脓毒症相关概念诊断[5]。

1.3 纳入标准 (1)符合脓毒症的诊断标准；(2)年龄28 d至16周岁；(3)研究经本院医学伦理委员会批准，患儿家长知情同意。

1.4 排除标准 (1)监测时肛温>38.5 ℃；(2)机械通气患儿吸入气中的氧浓度分数(fraction of inspiration oxygen，FiO2)>60%；(3)通过观察吸气潮气量和呼气潮气量，呼吸机管道漏气>10%；(4)肾衰竭需透析者及正在行血液透析者；(5)合并糖尿病、甲状腺功能亢进、甲状腺功能减退等代谢性疾病；(6)不足72 h因转科、出院、放弃治疗或死亡患儿；(7)血流动力学不稳定的患儿，在测量前2 h内需要频繁调整血管活性药物者；(8)呼吸状态不稳定，需要频繁调节FiO2或机械通气条件者；(9)脑死亡患儿。

1.5 观察指标 血样检测及能量代谢均在入院后72 h内完成。(1)监测患儿机械通气时间、PICU住院时间、死亡率。(2)监测患儿降钙素原(procalcitonin，PCT)、CRP、IL-6。(3)REE测定：采用间接测热法进行REE测定，仪器采用美国Med公司生产的代谢车，测定条件：至少餐后2 h(肠内营养连续输注、肠外营养者除外)或医源性操作后2 h进行；代谢车开机预热30 min后气体校正至定标通过；连续测定15 min，得出平均每分钟氧耗量(oxygen consumption，VO2)和二氧化碳呼出量(carbon dioxide production，VCO2)，REE取平均值作为此次测定值[6]。利用Schofield-HTWT[7]公式计算REE预测值，通过REE/REE预测值的比值来确定能量消耗模式。>1.1为高代谢模式、0.9～1.1为正常代谢模式、<0.9为低代谢模式。呼吸商是指一定时间内VCO2与VO2的比值。

2 结果

2.1 一般情况 机械通气1～30 d，平均(6.7±1.2)d；PICU住院时间1～41 d，平均(10.0±1.6)d。VO2：86～231 mL/(min·m2)，平均(158.5±28.0)mL/(min·m2)；VCO2：9.8～201.0 mL/(min·m2)，平均(125.4±27.0)mL/(min·m2)。呼吸商为0.63～0.97，平均0.79±0.01。

2.2 实际REE与预测REE比较 178例脓毒症患儿实际REE值为(640.45±253.49)kcal/d，Schofield-HTWT公式预测REE值为(683.52±228.46)kcal/d，两者比较差异无统计学意义(t=1.946，P=0.054)。

2.3 不同脓毒症类型间REE实测值比较 3种不同脓毒症类型间的实际REE值比较差异无统计学意义(F=1.588，P=0.231)，见表1。178例脓毒症患儿中，低代谢模式88例(49.4%)，正常代谢模式71例(39.9%)，高代谢模式19例(10.7%)，3组比较差异无统计学意义(H=1.212，P=0.545)，见表2。

表1 不同脓毒症类型间REE实测值比较

表2 不同类型脓毒症患儿代谢模式比较[n(%)]

2.4 不同代谢模式患儿炎症因子、代谢参数、死亡率的比较 见表3。不同代谢模式患儿VCO2、VO2比较差异有统计学意义(P<0.001)；不同代谢模式患儿CRP、PCT、IL-6比较差异无统计学意义(P>0.05)；不同代谢模式患儿死亡率比较差异无统计学意义(P>0.05)。

表3 不同代谢模式患儿炎症因子、代谢参数、死亡率的比较

3 讨论

临床上通常以测定REE评估患者的能量代谢。脓毒症患儿因处于特殊的病理生理状态，需要对其REE进行全面准确的评估。目前国内外对儿童，尤其是危重症患儿能量评估研究较少。以往研究表明，儿童在危重疾病期间不会出现高代谢，能量消耗接近甚至低于预测的基础代谢率[8]。既往的一些研究表明对危重症患儿的能量代谢进行临床研究，结论是这些孩子的热卡需求是不可预测的，具有个体差异，主要由疾病种类、年龄、以前的营养状况和营养治疗的种类(特别是肠外营养)多因素决定。因此，危重症患儿热量的需求需个体化评估和使用相适应的测量技术，美国肠外肠内营养学会建议，应尽可能利用间接测热法指导患者能量供给[9]。由于其准确性，便携性，舒适及安全性，即使在危重症患者同样适用[10]。

Schofield-HTWT公式作为预测儿童基础能量代谢率的公式之一，认为其最接近于间接能量实测值。故本研究我们选用此公式预测REE值，与实际测量的REE作比较。发现Schofield-HTWT公式接近实测值，具有较好的相关性。目前不同性别、年龄、体质量对REE是否有影响尚无统一定论，尤其在儿童中研究的相对较少。Buchholz等[11]的研究显示男性比女性的体质量指数、去脂肪体质量和静息代谢率更高，但当对去脂肪体质量进行校正之后，不同性别间的静息代谢率差异消失。李雪华等[12]对ICU重症患儿进行REE测定，发现REE与年龄变化有关，年龄越大，REE越高。而Góes等[13]研究发现，随着年龄的增长，危重症患者REE有下降的趋势，考虑衰老可能导致某些有助于能量代谢的器官质量下降。体质量与低代谢模式的存在独立相关。危重症患者体质量指数越高，其REE是降低的。本研究未进行性别、年龄、身高及体质量相关因素与REE的研究，因为参与研究患儿的年龄、身高及体质量的跨度较大，且未进行相应的校正，有待于今后的进一步研究。

本研究中按照脓毒症类型(脓毒症、严重脓毒症、脓毒症休克)将患儿进行分组比较REE，并没有统计学差异，但发现急性期的脓毒症患儿大部分处于低代谢模式，而高代谢模式仅有一小部分。这与既往的一些研究结果相似：纪健等[14]对机械通气的危重症患儿代谢状态进行间接侧热法评估，发现大部分患儿以低代谢为主；Framson等[15]应用代谢车测量44例危重病患儿，发现危重病儿童的高代谢状态并不明显；Feferbaum等[16]对于NICU的19例脓毒症新生儿进行能量监测，发现这些新生儿在病程急性期其REE是下降的。推测脓毒症急性期的低代谢状态可能与病情危重时机体出于对脏器的保护，多处于休眠状态，减少了能量的消耗有关[17]，而患儿使用镇静药物，自主活动减少、机械通气减少呼吸做功，也会导致机体能量消耗下降[18]。

本研究发现影响REE的因素为VCO2与VO2，而呼吸商是一定时间内VCO2与VO2比值。因此低代谢模式和低呼吸商存在关系。研究对象的呼吸商平均值为0.79±0.01，低于正常人呼吸商0.85，说明脓毒症危重患儿急性期首先优先脂肪和酮体代谢供能。由于脓毒症的炎症应激反应导致交感-肾上腺髓质系统、肾上腺皮质系统激活，胰高血糖素及儿茶酚胺分泌增加促进糖异生，脂肪动员增加，脂质分解游离脂肪酸增加，甘油循环增加，导致脂肪分解供能。

本研究发现低代谢模式的死亡率更高，但由于临床研究例数较少，统计学无明显差异，后期需要进一步进行研究。许多研究者提出的基础代谢率可能是影响死亡的预后因素，推测低REE是影响死亡率的独立因素。Briassoulis等[19]对ICU危重症患儿研究表明，这些患儿急性期代谢模式大部分为低代谢模式，而低REE是患儿死亡率的独立相关因素。危重症患儿代谢低下可能反映了神经体液系统未能有效地调节代谢机制，导致产能失败，组织底物利用率降低，厌氧代谢和乳酸酸中毒，最终导致器官衰竭。在脓毒症期间，线粒体抑制在多器官衰竭的发展中起着重要作用。一旦线粒体功能障碍，类似冬眠的低代谢状态的调节诱导可能会保护细胞功能免受严重的生物能量衰竭，虽然这在临床上表现为器官功能障碍，实际上可能是对长期严重炎症应激的适应性反应。这些变化导致组织氧合减少，底物利用率降低，最终导致多脏器功能衰竭和死亡。

综上所述，脓毒症患儿的能量代谢是一复杂的病理生理过程。本研究发现脓毒症早期大部分患儿的代谢模式为低代谢模式，低代谢模式患儿的死亡发生率更高。经验性的营养疗法有可能增加患儿喂养不足/过量的风险，危重症患儿的能量供给建议个体化的营养供给，推荐间接测热法进行指导供给，从而有利于采取合理营养干预及治疗，以期改善脓毒症患者的预后。