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编号:10505298
口服补液增效因子的研究进展
http://www.100md.com 中国微生态学杂志
     1999年第11卷第6期Vol.11No.6 1999

    口服补液增效因子的研究进展

    王树坤

    关键词:口服补液治疗 复杂碳水化合物 增效因子

    30年前开始的口服补液治疗(oral rehydration therapy,ORT)拯救了数百万腹泻病患者的生命而成为本世纪最大的医学成就。许多经典试验利用复杂碳水化合物(大米、小麦、绿豆等)作为口服补液(oral rehydration solution,ORS)中代替葡萄糖的基质[15]或降低葡萄糖-电解质ORS的渗透性[62],显示出一些重要的临床益处:减少粪便量、缩短腹泻病程和降低ORS摄入量,并提出解释该临床益处生理机制的一些可能增效因子(1)增加基质的可用性;(2)葡萄糖聚合体(glucose polymer,GP)具有葡萄糖吸收上的动力学优势;(3)小肠对葡萄糖单体(glucose monomer,GM)和GP的不同处理;(4)低渗透性;(5)肽类和氨基酸对溶质偶联钠吸收的影响;(6)大米中存在抗分泌物质;(7)腔内营养物增加粘膜的修复与再生。本文依据最新实验研究结果,对这些因子作一综述。
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    1 生理学基础[3]

    1.1 溶质偶联钠运输 整个肠内存在主动的钠吸收,这是由肠上皮细胞嗜碱性侧面膜内钠泵(Na+,K+-腺苷三磷酸激酶)细胞腺苷三磷酸(ATP)提供能量并能解释纳离子输出细胞是逆电化学梯度进行的。逆电化学梯度出入细胞的溶质运输是通过直接或间接与钠运输偶联的协同运输过程完成的。钠进入肠细胞是顺浓度梯度运输并涉及3种机制:(1)电扩散,利用选择性Na+通道(人类该通道主要在结肠);(2)经由“配对”阳离子(Na+-H+)和阴离子(CL--HCO3-)转换的电中性Na+CL-吸收;(3)电致溶质偶联钠吸收,钠输入肠细胞伴随有机溶质的吸收,包括葡萄糖、氨基酸、胆汁酸盐、水溶性维生素、有机酸,这是小肠溶质和水吸收的主要途径[9]
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    ORT生理学基础的科学原理是在20世纪50年代~60年代期间发展起来的,当时的研究已证明存在溶质偶联钠吸收。哺乳动物的钠-葡萄糖协同运输在卵母细胞瓜蟾(Xenopus oocytes)中得到克隆表达并证明其电致作用,确认至少有6种氨基酸和胆汁酸的吸收存在协同运输。碳水化合物和蛋白质消化的终末产物能刺激钠和水吸收,且该协同运输过程基本不受任何严重程度急性腹泻的影响,这是ORT的重要理论基础。

    碳水化合物和蛋白质的消化产物分管腔和粘膜部分。食入的可消化碳水化合物多以淀粉形式存在,淀粉经管腔唾液和胰淀粉酶消化成葡萄糖、麦芽糖较小的聚合物分子(麦芽糖和支链糊精),随后被刷状缘水解酸消化为葡萄糖单体(GM)。霍乱患者胰淀粉酶分泌过多,出生婴儿已具有多数膜二糖酶而有巨大的淀粉消化潜力。蛋白质消化通过胃和胰分泌管腔胃蛋白酶、肽内断酶和肽链外断酶的系列作用来完成,后经刷状缘膜和肠绒毛状细胞质中肽酶消化成肽类和氨基酸。游离氨基酸以单体形式吸收,寡肽类经质子内在运动与二肽或三肽偶联的载体直接吸收,占管腔蛋白质消化终产物较大部分的二肽和三肽比游离氨基酸更能有效吸收。
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    1.2 水运输和膜渗透性 人类小肠和结肠每天对液体的吸收能力大约分别为22升(L)和6L,表明水吸收在定量上是肠的主要功能。已证实Na+CL-和水运输间的线性关系,水运输完全依赖盐运输而非水本身化学活性的差异。

    肠的渗透性因肠管不同区域而异,显现“漏”(跨上皮电阻小于100Ω/cm2)或“紧固”(跨上皮电阻大于100Ω/cm2)的倾向。小肠相对说是漏的,有时表现出不能维持渗透梯度或电位差。肠内近端至远端存在渗透梯度,人类小肠近端的渗透性是远端回肠的4倍~6倍,而结肠几乎不能渗透。肠功能的区域性差异与细胞间空隙-紧密联结的复合体有结构上的相互关系。人类空肠体内灌注的结果已提出葡萄糖的吸收以主动运输过程为主,受管腔低钠浓度的限制,被动运输仅占葡萄糖吸收量的8%以下,没有回肠葡萄糖被动吸收的任何证据[4]

    2 超级ORS及其增效因子
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    与WHO ORS进行临床应用比较而言,把具有减少粪便量、缩短腹泻病程、降低ORS摄入量等临床益处而无副作用的ORS称超级ORS。现用于临床者有复杂碳水化合物(谷物)ORS[1]、低渗透性葡萄糖-电解质ORS[2]和甘氨酸ORS[5]

    受WHO(World heulen organization)委托进行的谷物ORS和低诱性葡萄糖一电解质ORS分别与WHO ORS比较的临床应用研究表明,谷物ORS最初24小时内减少成人和儿童霍乱患者粪便量的百分率分别为36%和32%,减少非霍乱腹泻儿童粪便量18%;腹泻患者服用的粪便量、腹泻病程和总ORS摄入量分别减少39%、22%和18%[2]。甘氨酸ORS用于治疗霍乱病人可改善液体吸收并减少腹泻便量,甚致缩短婴幼儿腹泻病程并减少ORS摄入量,但用于治疗非霍乱病人的腹泻却没有显现芏氨酸ORS优于WHO ORS的任何益处[5]
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    2.1 增加基质可用性 腹泻与营养不良关系密切,研制高能量ORS以提供腹泻病补液治疗的额外热量是ORT利用复杂碳水化合物的依据之一。然而,增加ORS内复杂碳水化合物的浓度以超过某一限度会引起渗透障碍。因此,提供具有高热卡量、较低渗透性的ORS是最具吸引力的。

    淀粉或蛋白质在肠内的消化产物经钠协同运输迅速吸收入细胞,小分子不会在肠腔内堆积而增加渗透性。从理论上讲,增加随钠进入肠细胞的葡萄糖分子数会加速水自肠腔入血的运输,从而减少粪便内液体损失。谷物ORS能在腹泻急性期提供高达320kcal/L的热量,这比WHO ORS供能多得多,患急性腹泻儿童的能量不足数是每天500千卡~600千卡[3]

    已对增加葡萄糖这一主要基质数量的理论益处作了检测,在分泌性腹泻的鼠灌注模型中,对不同基质浓度(22.5mmol/L~180mmol/L总可利用糖)的等当量葡萄糖单体(GM)和葡萄糖聚合体(GP)ORS作了比较,结果表明,净水吸收随可利用糖浓度(67.5mmol/L~90mmol/L)增加而增加,超出以上范围与水吸收减少有关,但GP ORS的减少不太明显。
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    2.2 动力学优势 GP动力学优势已在腹泻患儿中得到证实,GP食后血清葡萄糖应答水平比GM高;认为是因为GP和小肠葡萄糖快速吸收有关或低渗性GP溶液的快速胃排空。鼠十二指肠灌注显示较高的门静脉血糖应答,证明大米源性GP吸收率较高。

    GP较GM的动力学优势在人或动物空肠灌注模型中还未得到证实[7]。有一些证据驳斥GP动力学优势的重要,在无淀粉酶的犬和猪的锡-维二氏(Thiry-Vella)肠瘘内,GP消失率低于GM并依赖于链长,GP链越短,吸收越快速;兔空肠体外研究证明,GP吸收率比GM慢,提出GP的水解作用限制其吸收[8]

    2.3 小肠对GP及GM的处理差异 淀粉消化到葡萄糖是一个缓慢过程,能提供小肠内钠-葡萄糖协同运输的适宜葡萄糖浓度以确保水和电解的更有效运输。然而,用多腔管在胃内输注含等当量(90mmol/L~540mmol/L总可利用葡萄糖)GP或GM相同电解质组成的配对实验溶液,在幽门下60cm处,管腔内两溶液的总可利用葡萄糖浓度没有任何差异,而在幽门下120cm处,无论起始基质浓度如何,肠腔内容物相仅存有低浓度的GP或GM(小于起始值的5%),表明大多碳水化合物在越过十二指肠提肌30cm~100cm处已被消化吸收。
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    2.4 低渗透性 表1列出一些通用ORS和实验性ORS的组成。越来越多的证据强烈地提出ORS渗透性是决定其疗效的主要因子,ORS的有效渗透性基于180mOsm/kg~230mOsm/kg之间,这大大低于WHO ORS(311mOsm/kg)的标准高渗溶液[2,9]

    表1 一些通用ORS和实验性ORS的组成

    ORS

    Na+

    (mmol/L)

    K+

    (mmol/L)

    CL-
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    (mmol/L)

    HCO3-

    (mmol/L)

    枸椽酸盐

    (mmol/L)

    葡萄糖

    (mmol/L)

    大米衍生物

    或葡聚糖

    渗透性

    mOsm/kg

    WHO(配方C)a
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    90

    20

    80

    -

    10

    111

    -

    311

    WHO(配方B)

    90

    20

    80

    30

, 百拇医药     -

    111

    -

    331

    英国通用配方

    60

    20

    50

    -

    10

    111

    -

    251

    英国通用配方
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    50

    20

    40

    30

    -

    111

    -

    251

    美国通用配方

    50

    25

    45

    -

    34
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    -

    30b

    200

    美国通用配方

    45

    20

    35

    -

    30

    139

    -

    269

    实验性米粉ORS
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    60

    20

    60

    -

    10

    -

    17.4c

    140

    实验性葡聚糖ORS

    60

    20

    60

    -
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    10

    -

    18d

    168

    a.WHO/UNICEF全球性溶液,已收入英国、美国药典

    b.米浆晶(g/L)

    c.米粉(g/L)

    d.平均链长为5个葡萄糖分子的萄聚糖(mmol/L) 动物和人空肠的灌注模型研究已证明灌注液渗透性和水吸收间呈明显的负相关,含CP的低渗液比WHO ORS 高渗液能促进较大量的水吸收,且该作用在此溶液含足量GP以使其成为等渗液时消失[7];适当降低葡萄糖-电解质ORS的渗透性(降至约240mOsm/kg)能增加净水吸收[9]。欧洲儿科胃肠病学与营养协会(ESPGAN)推荐供给儿童急性腹泻使用ORS组成的指南(表2),强调低渗性的重要性并提出葡萄糖-电解质ORS渗透性的可接受范围是200mOsm/kg~250mOsm/kg。
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    表2 ESPGAN推荐的ORS组成(EPGAN工作组1992)

    成 分

    浓 度

    渗 透 性

    葡萄糖

    74~111mmol/L

    (<100mmol/L为理想)

    200~250mOsm/kg

    钠离子

    60mmol/L

    钾离子

    20mmol/L
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    氯离子

    60mmol/L

    碱(枸椽酸盐)

    10mmol/L

    2.5 ORT中用作基质的肽和氨基酸的作用 大米的蛋白质含量高达11%并由含量均在每100g约30mg~40mg的重要氨基酸(甘氨酸、赖氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)和各种寡肽组成。寡肽和氨基酸通过特定钠偶联载体机制能促进钠吸收而不受葡萄糖影响。小麦和其它主要谷类蛋白质含量甚至比大米高,含复杂碳水化合物ORS增加疗效的因子可能是由加入谷物中存在的蛋白质、肽和氨基酸供给钠协同运输的外加刺激物引起。甘氨酸ORS治疗霍乱与非霍乱腹泻病人的结果表明氨基酸和肽类应用有局限性,不宜将其广泛加入ORS内[5]

    2.6 管腔营养物和肠上皮的康复 含复杂碳水化合物ORS的临床益处已获得研究证实,一些碳水化合物对粘膜生长的影响已在鼠中作了比较,二糖比等热量单糖似乎促进更强的生长应答;氨基酸合剂比等热量葡萄糖能刺激更多的粘膜生长。这种由单体基质引起的生长刺激作用可能不需要通过上皮对基质的主动吸收或代谢,因该刺激作用能引起远端粘膜生长,这与神经内分泌机制有关联。挥发性脂肪酸和短链脂肪酸也可刺激粘膜增殖(尤其是近端小肠粘膜),改变摄入脂肪的性质甚至可削弱霍乱时小肠的分泌应答[11]
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    营养不良在世界急性感染性腹泻引起最高死亡率的地区很常见,营养不良与急性腹泻之间存在协同关系。肠腔营养物能刺激营养不良兔和肠粘膜萎缩病人的肠修复[12]。含复杂碳水化合物ORS临床应用成功的一个潜在因子可能是其对肠恢复的有益作用优于单体基质ORS;然而,复杂基质ORS本身具有相对低的氮量、能量、甚至缺乏脂肪,其潜在性能在总体上可能具有不太重要的作用。

    2.7 大米固有的抗分泌性质 大米ORS治疗后粪便量的减少能通过一种可能为氯化物通道阻滞剂的蔬水性、非肽、非糖蛋白的低分子量(小于1.5KD)成分来解释,大米提取物通过抑制5’-环化单磷酸腺苷而抑制新鲜悬浮豚鼠隐窝细胞皱缩和氯化物流出,米制剂可能含有与葡萄糖和氨基酸运输无直接相关的特定抗分泌成分[13]。3 结 论

    在现提出成为增加含复杂碳水化合物ORS临床疗效基础的公认机制中,低渗透性这一增效因子是最突出的,支持低渗透性这一疗效因子的最终证据和低渗性ORS的临床应用价值须获自不同地理位置的大量多中心随机试验,以对低渗和极低渗GP ORS与低渗和极低渗GM ORS、标准高渗ORS(WHO ORS)及谷物ORS进行比较。超级ORS(含复杂碳水化合物ORS、低渗性葡萄糖-电解质ORS)所具有的临床益处,已引起各国学者的极大关注,值得研究应用。
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    减少ORS的钠和葡萄糖浓度以降低渗透性,这对处于高度死亡危险的病人(如霍乱病人)有理论上的危险。补充腹泻粪便中钠损失和通过葡萄糖-偶联钠运输促进水吸收的需求构成ORS中含有钠的生理学基础,一种理想ORS的适宜钠浓度尚存有争议,但WHO ORS对人类霍乱或其它腹泻病的治疗均有效。

    ORT卓越成就之一是拯救那些因液体丢失而面临死亡危险的生命,是全球降低腹泻病死率的基础,是家庭和卫生单位防治脱水的一种简单、安全有效和价廉的方法。因此,严重病人的康复应为当务之急,处于休克的病人先用静脉内补液治疗,病人苏醒后即可改用ORT,轻型病例就应服用良好的ORS。任何实验性低渗和极低渗ORS,不论是GP ORS或GM ORS,在临床推广应用之前,应先证明其可安全用作严重腹泻病人的唯一治疗方法,即与现在广泛使用的WHO ORS作临床应用比较,证明其有效且无不受欢迎的副作用。

    作者单位:王树坤 云南省玉溪市卫生防疫站 653100
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    收稿日期:1999-05-26, http://www.100md.com