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创伤相关的代谢和内分泌反应(Ⅰ)

 王学东的图书馆 2017-10-23

The metabolic andendocrine response to trauma

创伤相关的代谢和内分泌反应(Ⅰ)

Amy Krepska

Jennifer Hastings

Owen Roodenburg

锈刀十一编译

                           


 

摘要

代谢和内分泌系统是创伤时机体代偿反应的核心。通过激活下丘脑-垂体-肾上腺轴,交感神经系统和炎症反应来激动能量基质的动员,维持容量和止血。作为临床医生,我们可以干预这些系统,然而麻醉,液体,输血,营养和类固醇的使用的最佳管理仍然存在争议,仍有待确定。

 

导言

在现代复苏时期之前,对于创伤后为生存而出现的关键性生理反应,人类经历了漫长的认知过程。许多损伤和疾病引起的生理反应与创伤相似,而麻醉师常说的创伤是一个广泛的术语,这很容易就包括了手术以及烧伤,创伤性脑损伤,胸部和腹部损伤。所有这些情况都会引起明显的生理变化,而这主要是通过代谢和内分泌系统(作用),但本质上也涉及炎症和自主神经系统(调节),所有这些都是以优化组织修复作为最终目的。

 

要实现这一点,维持重要器官的灌注和能量供应至关重要。因此代谢和内分泌反应集中在调动能量供应,维持容量和减少失血量。这些系统之间存在复杂的相互作用,伴有激增的高代谢和分解。

 

尽管设计完善,但这些系统非常复杂,有可能发生超出负反馈(调节的能力)而出现失代偿,实际上这会导致损伤的发生。麻醉师对这些机制的理解至关重要,以尽量减少损伤,优化和支援机体的生理反应。

 

在协调内分泌和代谢反应方面,下丘脑垂体轴起到核心作用。丘脑接受种输入(信号),包括压力感受器,容量感受器和创伤刺激的痛觉纤维; 一些重要的系统也是通过激活垂体和肾上腺,以及交感神经系统而发挥作用。

 

动员能量资源

来自下丘脑的促肾上腺皮质激素释放激素(CRH),促使垂体前叶向血液释放肾上腺促肾上腺皮质激素(ACTH)。它作用于肾皮质,引起皮质醇激增。皮质醇的主要目标是动员能量储备,引起糖异生。皮质醇血清水平通过对下丘脑垂体轴的负反馈调节,减少促肾上腺皮质激素释放激素的进一步释放。在创伤引起ACTH和皮质醇持续增高时,可能会出现调节障碍,引起分解代谢,蛋白质和最终的肌肉分解。后者对患者特别不利。

 

还有就是下丘脑释放生长激素释放激素(GHRH),它促使垂体前叶释放生长激素(GH)。GH通过胰岛素发挥类似生长因子的作用以增加分解代谢,但是程度比皮质醇的小。

 

胰腺也可以通过减少胰岛素的分泌、增加胰高血糖素的分泌而发挥作用。另外就是胰岛素抵抗,当与胰岛素分泌减少同时存在时,引起细胞葡萄糖摄取减少,循环内血糖水平升高。

 

这些系统都通过糖原分解,脂肪分解和蛋白水解而增加糖异生。总体而言,循环葡萄糖的升高增加了细胞水平的葡萄糖供应。为支援创伤后的机体,这对于在糖酵解,三羧酸循环和最终氧化磷酸化过程中通过有氧呼吸而产生ATP来说至关重要。

 

 

容量的维持和再分布

创伤往往造成重要器官灌注不足而出现休克。为了维持器官灌注,存在几种生理反应,其总体目标是确保血流分布到重要器官,维持容量、有利于止血。

 

下丘脑兴奋引起交感神经传出冲动的增加,产生两种重要的效应器反应。首先,肾上腺髓质突触的节前纤维引起儿茶酚胺释放到循环中。其次,所有节后交感神经纤维的输出增加。创伤中最重要的是提高心率的(神经)纤维和平滑肌的脉管系统。这些节后神经节纤维的产物以及增加的循环儿茶酚胺通过终端器官的α和β肾上腺素受体介导其作用,导致必不可少的“逃跑或战斗反应”。

 

增加的交感神经输出引起心脏的正性变力和变时。交感介导的外周静脉收缩促使血液从存储库如肌肉转移,以增加静脉回流。动脉血管收缩将血液从外周重新分配到中央(循环)。

 

为了纠正容量的损失,机体激活各种代偿机制,即肾素血管紧张素醛固酮系统(RAAS)和垂体后叶释放ADH。由于交感神经活动增加,肾灌注不足以及流经(肾脏)致密斑的钠的减少,肾小球细胞分泌肾素。肾素将血管紧张素原转化为血管紧张素I,并通过血管紧张素转换酶(ACE)进一步切割成血管紧张素II(AT II)。AT II有多种功效。首先,它刺激肾上腺皮质的球状带释放醛固酮,并通过其对下丘脑的作用,产生口渴感和ADH的进一步分泌。它也是一种强效的外周血管收缩剂。在肾小球,它优先引起入球小动脉的收缩以尽量维持肾小球滤过率(GFR)。ACTH和高钾血症也可轻度刺激醛固酮释放。

 

醛固酮主要作用于肾单位的远端小管,促进钠的再吸收、钾离子和氢离子的排出。这样会促进水的重吸收,从而增加了容量。此外,醛固酮也受到循环中皮质醇的影响。

 

垂体后叶释放ADH并通过肾脏V2受体发挥作用,增加进入集合管的水通道蛋白,从而促进水再吸收进入体循环,在损伤时支援循环。

 

免疫反应

创伤诱导的组织损伤激活补体通路。激活嗜中性粒细胞和巨噬细胞,随后释放包括白细胞介素-1,TNF-α和血小板活化因子的炎症介质。因此,其他急性期蛋白包括纤维蛋白原,氧自由基和蛋白酶以及花生四烯酸代谢物(包括血栓素和前列腺素)都会增多。在组织发生创伤的最早阶段,最终结果是凝血级联的传播,损伤部位的中性粒细胞聚集和淋巴细胞增多而诱导的细胞和体液(免疫)系统,所有这些都是为了限制组织进一步损伤、促进修复。然而,在这些促炎和抗炎症系统之间存在微妙的平衡,为尝试优化创伤患者结局而干预(编者:不喜欢用调整或治疗)这些系统,例如使用类固醇,是复杂的。

 

止血

为了防止持续的失血和维持容量,各种止血机制被激活。这些包括血管收缩、血小板的粘附和聚集,最终形成血凝块。创伤的炎症反应增强了上述的(反应)过程,如花生四烯酸代谢物如血栓烷A2增多,其作为强效血管收缩剂并加强了血小板活化和聚集。急性期蛋白如促凝血纤维蛋白原的血清水平也升高,而另一些如抗凝血剂,蛋白质C则降低,从而改变了抗凝血因子之间的平衡。这些机制的最终目标是高凝状态。

 

创伤激活的代谢和内分泌系统的管理:当前的争议

所有这些过程都是尽力保持重要器官的功能,并使之在受到创伤之后得以生存。然而,如果没有恰当的管控,这些补偿机制就会变得不堪重负,最终导致死亡。

 

与创伤相关的高代谢状态增加了组织需氧量。如果心输出量不能相应地增加,则会出现组织的氧输送不足。也可能会受到周围血管收缩和贫血进一步地影响。总体而言,这将导致细胞缺氧,乳酸性酸中毒和多器官功能衰竭。同样,凝血系统的补偿机制也可能变得不堪重负,出现弥漫性血管内凝血病(DIC)和不受控制的出血。

 

在创伤患者的管理中有许多干预措施,一些会加强自然生理反应,但有些会干扰这些反应,并可能恶化患者的结局。重要的是我们要了解我们的行为如何影响(或打扰)了这些(生理)过程,以便我们可以继续优化我们的管理并改善患者的结局。

 

在围手术期,总是难以发现干预措施的明显好处。特别是多创伤患者是非常混杂的群体。此外,在受伤之前不可能对这个群体进行研究和干预,因此难以了解这些生理反应的真实的利弊,以及如何最好地干预这些(反应)。然而,尽管如此,在一般手术和烧伤患者围手术期的干预措施中还有很多工作,可以推测其中一些研究结果并更准确地调整创伤患者的干预措施。

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