營養 素臨床應用

營養(nutrition)，生物體為維持正常生命活動及保證生長和生殖所需的外源物質稱營養素。生物體攝取和利用營養素的過程，稱營養過程，簡稱營養。一些醫書將營養素、營養過程，以及營養狀態統稱營養，但本文中營養一詞僅指營養過程。生物體為維持生命活動需要氧氣、水和食物之類外源物質，但習慣上不把容易得到的氧氣列入營養素範圍。營養問題一向受醫學界的重視。各種類型的營養不良伴隨著貧窮長期困擾著世界上億萬人民；營養不良加上因抵抗力下降而招致的感染曾造成大量死亡。在現代發達國家中又出現了另一方面的問題，因營養過剩造成的肥胖症。不過，醫院觀察表明病人中仍廣泛存在營養不足問題，靠輸液維持營養的病人中普遍存在熱量和蛋白質供應不足。再說，營養是正常人和病人共有的問題，是醫院和家庭中共存的問題。因此有關營養的基本知識是一切人應有的。

按生物體能否利用外界的能量和無機物質自身合成所需有機物質，可將生物分為自養生物和異養生物，前者如植物，後者如動物。人和寄生於人體的病原體都是異養生物。病原體直接從人體獲取營養素。寄主與寄生物的相互鬥爭常是通過營養環節，例如人的嗜中性粒細胞的特殊顆粒中含有一種乳鐵蛋白，它可以結合許多細菌和真菌所需的鐵從而抑制或殺死它們。另一方面，共棲的生物可能互補所缺，例如人腸道正常菌叢從腸道獲取營養素的同時又合成一些人體需要的維生素（共生）。

以人為例，所進食物內容複雜，包括營養素和非營養成分。後者中有害人體的有微生物及其毒素、環境污染物如農藥等；有益人體的如母乳中的抗體可以幫助嬰兒抵禦腸道感染，調味劑可以刺激食慾有助消化。植物纖維曾被視為廢物，現也發現它有許多好處，它有助通便，人群調查還發現食高纖維食物的人群中結腸癌、息肉病、膽石症等的發病率較低。

食物的主要內容為動植物組織，這些複雜的有機物質進入人體要被消化分解為較簡單的分子（化合物或甚至是單質）才能被吸收並在體內重建為自身組織。一般所稱營養素就是指這些單元營養成分，常分為水、礦物質、糖、脂肪、蛋白質和維生素等六類。其中前兩類為無機物，後四類系有機物。營養素又可按攝入量分為常量營養素（人體每日需要量超過 100mg）和微量營養素(少於100mg)，後者如一部分礦物質和維生素。但營養素的最重要分類還是分為必需和非必需兩類營養素。人體含有10萬種以上的有機物質，就是每個細胞都有的基本蛋白質分子種數也在5000～10000之間，但人只需要近30種有機營養素便能以之為原料合成全部人體成分。這樣做是必要的，因為細胞內大量結構和信息大分子。（包括蛋白質、聚糖、核酸等）以及酶複合物都必須在原地製造或由單體在原地組裝。再者，外源大分子不能直接引入人體，即或是與人體結構接近的動物組織成分也不成，這些物質進入人體會引起免疫反應。

在人體所需的有機物質中，能源物質主要是糖和脂肪。蛋白質主要用於更新人體組織。蛋白質由20種氨基酸構成，但只有8種是必需的，有了這8種，其他12種可在體內合成。氨基酸的碳鏈也可作為燃料，但不經濟。有幾種不飽和脂肪酸為人體所必需，它們組成的磷脂有助於增進生物膜的流動性，而且這些膜脂在一定的刺激下會分解並進一步轉化為前列腺素等信息分子。維生素的功能各異，但相當一部分是作為酶的輔助因子，協助酶轉移某些化學基團(如氫、乙醯基、羧基等)。維生素 D可視為激素前體，因為它要在體內轉化為1，25-二羥膽鈣化醇才能發揮作用。後者也可由膽固醇在體內合成，其表現一如其他類固醇激素:受上一級腺體(在本例為甲狀旁腺)分泌的多肽激素控制;類固醇激素進入靶細胞促進基因表達而發揮作用。常量礦物質中，鈉、鉀、氯等主要與體內水分平衡、滲透平衡及酸鹼平衡有關。鈣既是重要的結構成分(骨鹽)，又是重要的調節成分（第二信使，許多大分子的聚合因子）。磷也是結構成分(骨)，磷酸鍵還在能量代謝中起關鍵作用：儲能密度高且便於被生物利用。其他礦物質大都作為酶或其他功能蛋白質分子的輔助因子。每種生物必需的營養素並不相同，例如大部分哺乳動物都可以自身合成維生素C，但猿猴和人卻失去合成的能力。對於主要以新鮮植物為食的猿猴，維生素C的供應不成為問題，但在人類，特別是生活於寒冷地帶或長期航海缺乏新鮮果菜供應時便會出現維生素 C缺乏病（壞血病）。

營養素進入機體並被利用這一過程要經歷一系列環節，機體可以通過這些環節對營養過程進行調節以適應外界營養供應的波動或機體內部生理狀態的變化，從而保證內環境穩態。只有當變動超出人體代償能力，如長期飢餓或較重的軀體病時，才會出現明顯的營養不良狀態。

這屬於行為層次的生命活動，受心理機制的驅動。據動物研究，在下丘腦有管進食和飲水的神經中樞。但人類進食還受個人經濟條件及市場供應的限制，在許可的範圍內選擇什麼食品還受文化、家庭、個人經驗的影響，但動物實驗表明這其中還有生理心理因素。破壞動物的內分泌器官製造缺鈉和缺鈣的狀態後，發現動物會自動選擇高鈉和高鈣食物。在一定的限度內，人的食慾也反映了人的需要。

消化和吸收

大分子營養物在消化道中降解為小分子可溶性單元營養素後，才能被腸上皮細胞吸收。對於某些營養素有專門的轉運蛋白。但主要在吸收關口受調節的營養素只有鐵和鈣。含鐵的血紅素直接被吸收入上皮細胞，進入後再分解出鐵。其他形式的鐵要變為2價鐵離子，可能還要形成某種螯合物再吸收入細胞；此外可能還存在主動吸收機制。鐵可跨過細胞進入血流同轉鐵蛋白結合而被運走。多餘的鐵可與上皮細胞內的鐵蛋白結合儲存起來。但上皮細胞壽命僅兩三天，這些胞內鐵儲就隨細胞的脫落而丟失。轉鐵蛋白的數量在缺鐵及妊娠時增加從而起代償作用。這些吸收環節的調節機制異常重要，因為人體缺乏排泄鐵的機制。鈣的調節有多重環節，但吸收環節也很重要。血鈣降低時甲狀旁腺激素增加，後者促進腎臟中1，25-二羥膽鈣化醇的最後形成，鈣化醇作用於腸上皮細胞中的DNA，引發合成一種鈣結合蛋白，最後導致鈣吸收的增加。

許多營養素，特別是低水溶性的營養素，在血液內是同特殊的運輸蛋白結合在一起運行的。這些運輸蛋白的量和質影響營養素的運轉，也為機體提供了一個調節的環節。有的營養素還要通過特殊轉運蛋白或受體的介導才能進入細胞。例如在一種遺傳病中；肝細胞膜上結合低密度脂蛋白的受體出了問題，低密度脂蛋白便不能經肝細胞外排而充斥血流中，最後導致動脈粥樣硬化。

許多營養素在體內有儲備，其中以能源物質的儲備最多。不僅在肝和肌細胞中有大量糖原、在脂肪組織中有大量甘油三酯，在一般細胞中也常可見到糖原顆粒或脂滴。在肝臟中還儲有維生素A、D、B₁₂和葉酸；肌肉中還有維生素B₁和吡哆醇（維生素B₆）；脂肪組織中還有必需脂肪酸。此外，鐵存儲於網織內皮系統；碘存儲於甲狀腺組織。最後，作為結構成分的骨鈣還可視為作為調節成分的血鈣的儲備。這些儲備增加了機體抵禦病害的能力。

除了水和一部分礦物質能以原形在體內發揮作用外，其他營養素都要分別進入不同的代謝途徑。能源物質要分解放能，但多餘時便合成為大分子的存儲形式。其他營養素大部進入合成途徑。例如氨基酸合成蛋白質；一部分氨基酸用於合成甲狀腺激素、兒茶酚胺、嘌呤、嘧啶和卟啉等。其中前兩個是激素和神經遞質，卟啉是構成血紅蛋白、肌紅蛋白和細胞色素的重要組分，嘌呤和嘧啶則是核酸中的關鍵成分。再如許多維生素合成輔酶，許多礦物質也與酶蛋白緊密結合，協助催化作用。總之，作為代謝原料的營養素與中間代謝密切相關。例如酪氨酸在體內可由苯丙氨酸轉化而來，因此不屬於必需氨基酸，但在苯丙酮酸尿症中這個轉化過程發生障礙，於是對於這些病人酪氨酸也變成了必需氨基酸。

熱量攝入不足時，基礎代謝率下降，反之則上升。這兩者可能都是通過交感神經系統和甲狀腺的適應作用；去甲腎上腺素和三碘甲腺原氨酸是刺激產熱的主要激素。氨基酸代謝也有類似的控制：進低蛋白質飲食時降解途徑的酶活性降低，進高蛋白質飲食時則升高。

礦物質往往通過排泄環節來調節。例如鈉、鉀、鈣、鎂、氯、磷攝入量增加時，它們在尿中的排泄量也增加。它們在血漿中的濃度升高時腎小球濾過量也增加，同時通過激素的作用腎小管的回吸收和分泌功能也發生相應的變化，共同的結果是維持內環境穩態。

原發性營養不足指食物供應不足，繼發性營養不足指食物雖足但疾病影響了營養過程或提高了營養需要量，這常見於慢性病人。貧窮，甚至年老無助，都可能造成進食不足。有時可以是熱量已足但食物不均衡而致某些營養素不足。任何較重的疾病，若不加控制都可能導致營養不足。食慾下降和分解代謝亢進是主要原因，但經排泄途徑丟失營養素也是造成營養不足的常見原因。某些代謝途徑的關鍵酶可能集中在一個器官里，例如維生素D轉化為1，25-二羥膽鈣化醇的最後步驟發生在腎臟里，因此在慢性腎功能衰竭中出現骨軟化病。在特異癥狀不明顯的營養不足病人特別要考慮內分泌病、胃腸道病、肝腎病、慢性感染和腫瘤。糖尿病中糖的利用發生障礙，甲狀腺功能亢進中分解代謝亢進。胃腸道疾病主要影響營養素的吸收。肝腎功能衰竭都影響全身代謝，而且此時食慾減退也特別明顯。結核、寄生蟲病、胃腸道和肝胰等處的腫瘤，或影響攝入或增加消耗，也都會導致營養不足。

營養狀態的測定是設計治療方案的前提。體重是個重要的指標，但要排除水腫的成分。可根據皮摺厚度估計脂肪組織量，根據中臂周經估計肌肉量。對於發育中的兒童，身高是重要的指標。若有條件則應測營養素的血中濃度和尿內排泄量，此外還有一些負荷試驗。但最重要的還是醫生的警惕性和對營養不足的表現的了解。

許多營養素過量都可造成中毒，例如維生素A和D，以及許多礦物質。甚至表面看來完全無害的水、鈉、蛋白質等營養素，如果因降解排泄途徑受阻而滯留體內也可給機體帶來嚴重危害甚至致死；尿毒症和水腫都可視為中毒狀態。另一方面，許多營養素還是疾病的風險因子，如鈉是高血壓的風險因子，膽固醇是冠心病的風險因子等。在研究一個人的營養需要時一定要考慮心肝腎等器官的功能狀態，因為這幾個器官的功能障礙最易導致水、鈉和氮質的儲留。水鈉儲留可見於三者的疾病，氮質儲留可發生於肝腎病。事實上，腎作為總的排泄器官如果發生病變可降低機體對許多營養素的耐受性，這些營養素除上述幾種外還有鉀、鎂、磷酸鹽等。

肥胖症在富裕國家中是常見的營養障礙，因為它是高血壓、動脈硬化、骨性關節炎和糖尿病的風險因子而受到醫界的重視。一般人若攝入熱量過多，可逐漸出現一個代償性的生熱反應，使熱量代謝趨向平衡。一部分肥胖人缺乏此反應，另一部分可能有某種內分泌障礙，但大多數肥胖症的病因似乎主要是進食過多。

保健營養和臨床營養

由於營養素在各種食物中分布很不規律，我們常需攝入多種食物互補所短才能獲得接近完備的營養供應。因為體內缺乏豐富的氨基酸儲備，要合成某種蛋白質必須同時提供一切所需氨基酸，並按所需比例提供足量。其中非必需氨基酸可通過必需氨基酸轉化得來，但必需氨基酸必須足量。動物組織的組成與人體相近，因此動物蛋白質更接近人體需要，特別是含胚胎髮育所需物質的禽卵和含供幼畜生長發育所需物質的乳類最為理想。植物組織的組成與人體相距較遠，植物蛋白質不如動物蛋白質，不過通過食物搭配例如豆類和穀物同食可以在一定程度上互補所短。

食物常分為果菜類、谷豆類、肉類、乳類等。如果飲食不偏於某一類，則更易保證均衡營養。具體需要量可參考推薦量，但一定要考慮個體因素。這包括：年齡；性別，若為女性要考慮月經的情況，是否孕婦或在哺乳；身高；體重；環境溫度；勞動負荷等。一般說，如果一個人採用習慣飲食而生活愉快，勝任工作，無體重過低、過高或其他病態，則應認為其飲食是適宜的。

疾病時的營養需要應諮詢醫生。臨床營養工作包括幾個方面：治療營養病，如用維生素治療相應的缺乏症；姑息性處理，如對水腫病人限鈉和對尿毒症病人限蛋白質；支持性處理，如對慢性消耗病人給予強化飲食，對不能自動進食的病人通過鼻飼或靜脈提供營養（力求全營養）。最後一項支持性處理常受到忽視，其結果是慢性病遷延不愈，靠胃腸道外營養維持的病人出現熱量和蛋白質的缺乏。在群體醫學方面也有許多營養工作，如營養狀態普查，營養知識普及教育等。更積極的措施，如食鹽加碘以預防甲狀腺腫，牛乳加維生素 D以預防佝僂病和水源加氟以預防齲齒，均已取得良好效果。