第三节 营养与应激适应能力
人体良好的营养状况不仅是正常情况下维护生理功能的物质基础，也是应激反应条件下保持内稳态的决定性因素之一。大量研究表明，改善机体的营养状况可增强人体对应激的适应能力，并减少各种应激性损伤或应激性疾病的发生。例如在临床营养领域，传统的肠内营养（EN）主要目标是提供充足的热量和底物，近年提出应用含特殊营养物质的免疫增强型EN制剂，以便改变应激状态时机体的代谢反应，有效减轻创伤等应激后机体的分解代谢、炎性反应过程和免疫功能损害，从而改善患者的预后。
在应激状态下，机体的代谢情况会发生明显的变化，这种改变又随应激的方式、强度及持续时间的不同而异。研究证明，在应激发生时，食欲下降进食量减少，同时由于代谢紊乱、机体消耗增加导致对某些营养素需要量的增加，易发生营养缺乏症；并且，营养不良可使机体对多种有害刺激的敏感性增加，机体的调控系统（如脑、肝脏、肾脏、造血器官等）更易受到损害，而合理的饮食营养能提高机体对有害刺激的抵抗。因此，膳食营养对提高机体应激适应能力具有重要意义。
一、氨基酸
应激时，由于神经内分泌的调节，机体的分解代谢明显高于合成代谢，严重者，分解代谢较正常机体可增加40%～50%，骨骼肌群的蛋白质分解代谢可增加70%～110%，其分解出的氨基酸重新分布，以满足机体代谢及免疫需求。因此，蛋白质是保证应激适应最重要的营养成分之一。良好的蛋白质营养使机体有充足的蛋白质，以应付急性应激时负荷的短时间大量消耗。在应激适应过程中，中枢神经系统起着决定性的调节作用，保持应激时正常的脑功能，除保证脑血流供氧、供能量外，保证神经递质的合成、抗脂质过氧化、消除分解代谢产生的胺都需要有适量的蛋白质和氨基酸。有些氨基酸作为神经递质或其合成前体，在神经细胞兴奋、神经冲动传导方面均具有重要的功能。
（一）谷氨酰胺
谷氨酰胺是人体最丰富的游离氨基酸，也是蛋白质代谢的重要调节因子。谷氨酰胺有降低高分解代谢，促进蛋白合成、保护肠黏膜、提高机体免疫功能、加快创面愈合等多种功能。严重应激状态下，肠道黏膜上皮细胞内谷氨酰胺很快被耗竭，难以维持黏膜屏障的完整性，补充谷氨酰胺后，可促进受损黏膜的修复、降低肠上皮的通透性，从而保护应激状态下的肠黏膜。谷氨酰胺是淋巴细胞增殖所必需的，可促进淋巴细胞、巨噬细胞的分裂和增殖，抑制TNF、白介素1等细胞因子的产生，减少应激造成的免疫抑制作用。此外，谷氨酰胺是细胞合成重要抗氧化剂谷胱甘肽的前体物质，补充谷氨酰胺有利于提高机体抗氧化能力，减轻应激造成的氧化损伤，并有利于受损细胞的修复。
（二）精氨酸
精氨酸在饥饿、创伤、应激状态下可成为必需氨基酸，其代谢产物具有促生长与维持机体平衡的作用。精氨酸可调节血管收缩、糖类代谢，并且可以调节学习和记忆以及社会行为等。有研究显示，精氨酸在急性应激调节过程中发挥着重要作用，如果缺少精氨酸将影响HPA轴在应激反应中的作用。大剂量的精氨酸能有效地减轻或消除应激反应引起的胸腺受损。研究证实，动物摄入精氨酸后淋巴细胞分裂反应增强，而且对于寒冷和超压氧的耐受能力都得到明显提高。小鼠实验发现热应激后补充适量L-精氨酸可减少应激造成的细胞损伤并对T细胞亚群功能和数量的改善有积极作用。
（三）色氨酸
色氨酸是各种蛋白质中含量比最小的必需氨基酸，但它能促进肝细胞合成蛋白质，又是5-羟色胺（5-HT）的前体，5-HT能提高机体对电离辐射的耐受力。补充色氨酸可以选择性地提高脑组织中的色氨酸含量，使5-HT水平升高，从而可缓解应激导致的紧张情绪。有研究发现，色氨酸可使抑郁模型小鼠下丘脑中5-HT水平升高，提高其空间学习记忆能力，并能调节机体免疫。
（四）酪氨酸
在身心应激状态下，补充酪氨酸能减轻应激的急性期反应，减少作业疲劳的发生。应激反应时，脑内去甲肾上腺素和多巴胺等儿茶酚胺类神经递质大量消耗，而且这种消耗尤其是去甲肾上腺素的消耗与应激导致的作业能力下降密切相关。酪氨酸是儿茶酚胺类神经递质合成的前体物质，给应激动物喂饲酪氨酸不仅可以缓解脑内儿茶酚胺的消耗，还可以减轻应激诱导的认知能力降低。对人体补充酪氨酸也具有同样作用，可以减轻应激诱导的神经系统中去甲肾上腺素含量的下降，并提高各种应激状态下的作业效率。
（五）磷脂酰丝氨酸
磷脂酰丝氨酸（PS）是磷脂和氨基酸的复合物。长期口服磷脂酰丝氨酸可以消除应激诱导的HPA轴活化。PS通过减少应激状态下皮质醇和ACTH的过度分泌来正向调整内分泌系统对应激的反应。研究证实，PS可降低运动引起的皮质醇浓度增加，减轻过度训练后经常发生的肌肉酸痛、心理压抑等症状。
二、脂类和脂肪酸
脂类和脂肪酸在应激反应中有重要作用。一方面，应激反应与心血管疾病、肿瘤和心理异常密切相关，为预防这些疾病的发生，应减少膳食脂肪的摄入量，特别是饱和脂肪酸。另一方面，某些脂类在应激反应中对机体具有积极的保护作用，如膜磷脂所含的脂肪酸是许多生物活性物质的贮存池，如前列腺素、白三烯、血小板活化因子以及其他活性脂类等。许多受体参与的信号传递过程，都涉及生物膜上磷脂的分解和这些活性成分的释放。因此，对于应激条件下的脂类营养应当慎重地区别补充。
近年来，多不饱和脂肪酸（PUFA）在应激反应中的有益作用日益受到关注。ω-3脂肪酸、ω-6脂肪酸和亚油酸，是前列腺素、前列腺环素、血栓素和白三烯等花生四烯酸代谢产物的前体。它们均是细胞膜磷脂的主要成分。实验证明，ω-6脂肪酸和亚油酸能促进促炎性反应因子如IL-1、IL-6和肿瘤坏死因子α的释放；而ω-3脂肪酸可抑制亚油酸转变成花生四烯酸，并且ω-3脂肪酸可取代细胞膜磷脂中的ω-6脂肪酸，减少前列腺素、白三烯的形成，从而减少促炎因子的产生，增强机体免疫能力，减少内毒素移位等，因此ω-3脂肪酸是免疫营养剂中的关键成分。动物实验和人体干预研究证实，补充ω-3脂肪酸有利于提高应激反应机体的免疫功能。
三、维生素
应激时，去甲肾上腺素及肾上腺素等儿茶酚胺类激素大量释放，同时，高血糖素以及皮质醇类激素分泌增加，合成代谢激素（胰岛素、生长激素等）相对减少，机体的分解代谢明显高于合成代谢，葡萄糖载体或胰岛素受体受抑，糖氧化利用受限，而脂肪氧化加速，可达正常的200%。由于生理代谢增强，而许多酶促反应都需要维生素的参与，因此机体对多种维生素的需要量增加，如B族维生素和维生素A、C、E等。
（一）B族维生素
机体应激反应时能量代谢发生急剧变化，涉及许多B族维生素的参与。例如，丙酮酸向乙酰辅酶A的转化过程是影响糖代谢功能和脂肪、蛋白质合成的重要环节，需要烟酸、硫胺素、泛酸、生物素等的参与。核黄素参与生长激素、促肾上腺皮质激素及胰岛素的合成；泛酸参与可的松、生长激素和乙酰胆碱的合成。不同形式维生素B6之间的转化须有烟酸、核黄素的参与。过多的硫胺素可促成维生素B6不足，维生素B6不足的人，尽管抗坏血酸的摄入量不变，血液抗坏血酸水平也会出现下降。叶酸转化为它的辅酶型须有核黄素的参与，儿茶酚胺的合成也需要叶酸作为酶的辅因子。烟酸参与合成生长激素、胰岛素，而且应激状态下，烟酸的消耗量增大，体内合成1mg烟酸需消耗60mg色氨酸，补充烟酸可节约色氨酸的用量。另外，维生素B12和叶酸缺乏，不仅可影响造血系统的功能，还可导致记忆力下降、智商减退、情绪和性格改变等。甲基维生素B12可对应激状态下的皮质醇产生影响，它并不影响总皮质醇浓度的变化，但可以改变皮质醇的分泌高峰，使生物节律更加适应特殊情况下的日程安排。因此，适当补充B族维生素有助于增强应激时机体内分泌系统的适应性。
（二）维生素C
维生素C在应激反应中具有特殊的意义。它不仅参与酪氨酸和色氨酸的羟化反应，保证肾上腺和卵巢正常分泌激素，而且在胶原合成、维持毛细血管完整性、清除体内毒素、激活噬菌活性以及促进胆固醇转化为胆酸等过程中均发挥着重要的作用。在机体的抗氧化功能方面，维生素C能使被氧化的维生素E还原，使其重新具有抗氧自由基的作用。研究证实，高于推荐摄入量的维生素C有助于维持肾上腺功能、防止皮质醇水平过高，口服维生素C也可缓解外源性ACTH诱导的皮质醇浓度升高。临床研究发现慢阻肺急性加重患者及肾衰竭患者在补充维生素C后，氧化应激状态均可得到改善。
（三）抗氧化维生素
应激可对机体的抗氧化防御体系产生影响，导致组织和细胞发生氧化损伤。具有抗氧化作用的维生素，如维生素A、维生素E、维生素C以及β-胡萝卜素等，它们与微量元素硒、锌、铜、锰、铁等构成机体主要的抗脂质过氧化防御系统，对于减轻应激反应诱发的氧化损伤，保护组织细胞的正常功能具有重要作用。有研究发现静脉补充多种维生素可增加腹部手术后患者的总抗氧化应激能力，减轻全身炎性反应，并促进伤口的愈合。
四、微量元素
微量元素营养状况与机体的心理行为和作业能力有密切关系，如锌缺乏可导致机体的应激适应能力下降；缺铁性贫血则可引起心理行为异常，工作精度和工作效能下降。应激反应时机体的免疫功能受到抑制，微量元素供应不足常常会加剧这种抑制作用。缺铁可使白介素1的生成减少，中性粒细胞中的含铁酶-髓过氧化物酶活性降低；锌缺乏时T细胞分化受限，胸腺素分泌量下降；缺硒和缺铜则使中性粒细胞的灭菌活性受到抑制。
多种微量元素与机体的抗氧化功能有关，它们与其生物配体组成了机体抗氧化防御系统的重要部分。锌、铜、硒、锰在清除自由基和抗脂质过氧化方面具有重要作用。锌、铜与金属硫蛋白、铜蓝蛋白、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等金属酶都有抗脂质过氧化的功能。锌对生物膜有重要的保护作用，机体缺锌不仅减少金属硫蛋白的合成，而且能促进内源性自由基的产生，使大鼠肝脏脂质过氧化增加，线粒体发生脂质过氧化。硒是机体抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶的必需成分，适当补硒可提高此酶的活力以及机体的抗氧化能力。有研究显示，硒对慢性应激引起的小鼠海马神经元损伤和抑郁样行为具有保护作用，该作用可能与其抗应激动物脑脂质过氧化有关。锰参与构成或催化丙酮酸羧化酶、精氨酸酶、谷氨酰胺合成酶等酶，而这些酶可促进糖原异生及蛋白质代谢废物（氨）清除，而且锰对于保证应激情况下脑功能的正常发挥和红细胞的代谢也是必需的。此外，当线粒体内钙离子蓄积增多时，锰还可防止钙离子对线粒体膜产生破坏作用。
五、植物化学物
在近年的应激反应研究中，不少学者发现植物性食物中的一些活性成分能够调节生理功能，有效提高机体的应激适应能力。这些植物性食物中的活性成分又称植物化学物。研究较多的植物化学物有植物黄酮、原花青素、植物多糖等。这些成分可通过调节神经内分泌活动、增强免疫功能或提高抗氧化能力等机制协助机体维护内稳态，减少应激损伤。
黄酮是一大类以苯色酮环为基础的酚类化合物，在植物界分布很广，主要的天然黄酮类化合物包括黄酮醇、异黄酮、黄烷酮类、黄烷醇、花色素类、查尔酮等。黄酮类化合物具有抗氧化作用，并能改善学习记忆作用。其酚羟基可作为自由基的氢原子供体，从而形成自由基中间体，阻断自由基连锁反应。有研究显示合欢花黄酮花能拮抗慢性应激模型大鼠抑郁症，其机制可能与增加脑内5羟色胺、去甲肾上腺素含量与脑源性神经生长因子表达，降低凋亡诱导蛋白表达，减少海马细胞凋亡有关。也有研究发现大豆异黄酮可以降低心理应激所致的小鼠卵巢组织的氧化损伤。
原花青素是自然界中广泛存在的聚多酚类混合物，具有极强的抗氧化及清除自由基活性，在体内的抗氧化活性为维生素C的20倍、维生素E的50倍。原花青素分子结构上有多个酚羟基，它们可以与暂存性自由基结合，生成稳定的自由基，通过终止自由基链式反应，螯合金属离子，清除活性氧，减少或消除氧自由基对机体组织和器官的损害作用。有研究显示葡萄籽原花青素可改善慢性应激对大鼠造成的抑郁和焦虑样行为，其机制可能与其能够增强脑源性神经营养因子和磷酸化cAMP反应元件结合蛋白表达有关。也有研究发现预服一定剂量的沙棘原花青素对应激性胃溃疡的发生有一定的预防作用。
植物多糖是指植物细胞代谢产生的聚合度超过9个的聚糖，植物多糖具有多种生物活性。有研究证实，来源于22种不同植物的35种多糖能够增强巨噬细胞的功能，部分多糖能增强自然杀伤细胞和细胞毒性T淋巴细胞的活性。此外，多种多糖具有较强的还原能力、总抗氧化能力和清除自由基的能力，某些多糖还可通过调节应激的信号转导，减轻应激造成的氧化损伤。
（张 曼 蔺新英 陈伟强 程义勇）