应激(Stress)反应是指机体在受到强烈刺激时所产生的一系列可使机体抵抗力增强的非特异性反应。在上述应激因子(刺激因子)刺激下,可反射性地引起下丘脑—垂体—肾上腺皮质系统功能增强,并通过一系列自我调节以适应恶劣的环境条件。但当应激反应过强或持续时间过久时,即可造成机体功能衰竭甚至产生疾病和死亡。
影响机体应激反应的外部因素有生活和工作不规律、旅行、刺激、疲劳、曾经患过病、温度与气候的突然变化,以及饥饿、创伤、辐射、缺氧、中毒或感染等。就整个系统而言,神经系统和内分泌系统完全卷入应激反应中,神经内分泌系统的变化可能改变营养过程和增加组织对营养的需求,这样反过来又对应激产生影响。
一、机体对应激的反应
机体内神经内分泌系统通过激素分泌承受并调节着各种应激反应。可能直接参与应激反应的各种激素有:促肾上腺皮质激素(ACTH)、矿物类皮质激素、肾上腺素、去甲肾上腺素、儿茶酚胺、胰高血糖素、糖皮质激素、三碘甲腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、生长激素等。激素的分泌通常不是一个单一的活动,而是一种协同的工作。当一种激素开始作用时,另一种可能处于隐蔽状态;或一种激素可能引起另一种激素的分泌;或一种激素的作用可补充另一种激素的作用。在许多情况下,大脑或神经系统充当着指挥者的作用,发出增加或降低激素分泌的信号。尤其是下丘脑的作用就像一个开关阀,通过“接通”适当的激素对大脑所接受的神经刺激做出反应。
机体对各种应激的反应可分为三个阶段。
1.报警
身体识别出某种应激,准备对抗或逃避。通过内分泌腺(主要是肾上腺髓质)释放激素来进行这种准备,这些激素引起增加心率、增加呼吸频率、升高血糖和促进排汗,使瞳孔扩大,减慢消化的作用。在报警阶段要消耗能量或提高警惕以用于对抗或逃避。不过,此时机体的抵抗力已减弱。
2.抵抗
在此阶段,身体已适应并达到了抵抗或准备抵抗的一个高的水平,机体尝试修复应激造成的损伤。抵抗阶段不能无限期保持,如果应激因素没有解除,那么身体就进入第三阶段。
3.精疲力竭
持续的应激耗尽了体内的能量,机体可能出现各种相应的功能失调。
应激是无法避免的,最好的防护办法是正确对待并妥善处理它。对待应激应因人而异,应激对每个人的反应是不同的,妥善处理应激的方法包括放松、经常锻炼、定期评价诱因。此外,还应认识到应激能向有益方向转化,它可能刺激个人的某种有益活动,因此在自己的生活中应当学会区分应激与苦恼。人们已开始意识到应激与健康的利害关系,应激可能在体内产生破坏性或诱因性的作用。然而,有关应激与疾病之间很明确的相互关系仍难以确定。
二、抗应激功能性食品的开发
应激反应根据应激的来源分可分为环境应激、精神应激、情绪应激等。
环境应激是指由高温或低温、噪声、创伤、辐射、缺氧、中毒或感染等不良物理化学因素引起机体的应激反应。这些应激反应都可能导致机体对各种营养素需求量的增加。
对于精神应激,日常的心理或情绪应激是正常的,也是不可避免的,是生活的一部分。在当今社会中,应激情况可能包括家庭纠纷、爱人的死亡、吸毒成瘾、犯罪、失业以及升职等。每个人应激的程度取决于这个人如何看待这些日常发生的情况,一些人反应过度以致产生的激素和代谢反应使身体的防御机制负担过重。很多研究表明,心理应激与某些疾病如心血管病、高血压、胃溃疡以及肿瘤等有关,这些疾病反过来又影响应激反应,改变营养需要量。
情绪应激可能会对营养需求产生种种影响。长期的恐惧、忧虑、愤怒和紧张能刺激激素分泌和代谢过程,可消耗大量能量,增加对能量、蛋白质、维生素和矿物元素的需要。吃得过多或过少(神经性厌食)以及暴饮暴食到发呕(贪食)也会引起心理应激。
关于营养与应激之间的相互关系,尚有许多不明之处。尤其是在紧张快节奏的现代社会中,这方面的研究前景光明,如能开发出相应的功能性食品,其市场潜力极为可观。
(一)能量
创伤、手术、灼伤和感染等应激可通过神经内分泌系统引起能量消耗的增加,发生变化的程度大小取决于个人在应激前的营养状况、个人的年龄、应激的严重性和持续时间等。
较小的外科手术造成应激所引起的能量需要量增加不超过10%,但复杂的骨折引起的应激能量需要可增加10%~30%。某些感染也会提高基础代谢率,此时能量可多消耗20%~25%。最大的能量消耗是三度烧伤引起的,此时能量需求量增加40%,如果烧伤又引发感染,则能量需求还要进一步增加,某些人可能要求达到16720~34440kJ/d。
处于炎热或寒冷的温度应激下,无防护的人代谢率增高,能量需求加大。
(二)蛋白质
遭到创伤、外科手术或感染的人由于食物摄入减少,可使营养需求复杂化。碳水化合物储存的能量(肌糖原和肝糖原)通常会在24h内耗竭,此时须通过脂肪和蛋白质储备给予补充。来源于骨骼肌分解代谢中的氨基酸是一种重要的能源,但如果分解代谢持续下去,将会导致大量组织的消耗。某些情况下通过口服、管饲或静脉输液可以做到能量归还,从而防止或降低组织的分解代谢。
蛋白质和能量代谢密切相关。创伤、烧伤、外科手术和感染可通过分泌糖皮质激素引起蛋白质分解,蛋白质分解代谢产生负氮平衡,是刺激分解机制形成应激反应的标志。具有充足的高生理价值的蛋白质是应激期间防止组织消耗、促进应激作用后的康复所必需的。(www.xing528.com)
人们已学会了在极热和极冷条件下保护自己。但当适应的环境温度高于37℃时,身体对营养的需要量增加。蛋白质、能量和水分的需求量也增多。
近年来的研究表明,支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸)有预防中枢神经疲劳的作用,在应激时肌肉中的这三种氨基酸将被氧化而减少。酪氨酸是多巴胺、肾上腺素等神经递质的前体物质,在应激条件下机体需生成更多的神经递质,因而需补充酪氨酸。酪氨酸缺乏时可能出现警觉性降低、忧虑、学习能力下降、对环境的反应性降低以及身体虚弱等症状,补充酪氨酸有缓解应激反应、预防精神疲劳的作用。临床研究还证明,补充酪氨酸可使缺氧者的认知能力和情绪得到改善,警觉性增强,烦躁感减少。
(三)碳水化合物
高强度体力应激将导致糖原的消耗,补充糖类物质有利于体内糖原的恢复,对于增强体能、稳定情绪、预防疲劳十分重要。葡萄糖可缓解应激对血液性状的影响,改善散热,并能减少血液中的有毒代谢物。抗应激食品最好应含有3种以上不同的糖类物质。
(四)脂肪
脂肪酸尤其是长链甘油三酸酯类脂肪酸是肌肉运动的能源,机体利用脂肪酸可增强有氧能力,减少对肌糖原的依赖。有人提出,可以用中链甘油三酸酯替代长链甘油三酸酯,因为中链甘油三酸酯可更快地水解成脂肪酸被机体利用。美军军事营养研究委员会认为,中链甘油三酸酯可作为抗应激食品的一种成分,在应激情况下,膳食中应含有中链甘油三酸酯。
磷脂酰丝氨酸(Phosphatidyl serine,PS)对认知能力起着十分重要的作用,它可以改善记忆力和学习能力,增强注意力,使情绪稳定。PS对大脑活动有调控作用。在大脑活动低下时,它可以提高大脑活动能力;当大脑活动亢奋时,它又可以起镇静作用。它可使老年人较低的应激反应得以提高;使青年人过度的应激反应降低;并可使人体应激性激素分泌节律保持正常。补充PS对维持精神健康十分必要。近年来,国外主要研究了PS对早老性痴呆、儿童多动症、应激反应及疲劳的效果。PS不仅可使高强度训练后体内皮质醇水平降低,而且可使过度训练引起的肌肉疼痛和压抑的情绪有所改善。这表明PS对于应激引起的丘脑下部—脑垂体—肾上腺轴的兴奋有缓解作用。PS可使促甲状腺激素分泌障碍者的分泌节律恢复正常,并对生物钟的异常有修复作用,使甲状腺激素分泌正常化。
(五)维生素
应激可引起血液中维生素A和维生素C含量有所波动。应激增加了对水溶性维生素如维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素B6、泛酸、叶酸和维生素C等的需求量。虽然目前还没有适用于在应激情况下人对这些营养需要的推荐量标准,但是在营养缺乏症状出现以前,补充这些营养素是有益的。
在炎热环境的刺激下,人体维生素C的需要量增加。维生素C是国内外研究报道最多的抗应激剂。添加维生素C可以保证皮质激素的稳定分泌,为散热提供足够的能量;增加机体免疫机能,提高抗应激能力;直接参与细胞和机体免疫应答;能有效清除应激条件下产生的大量活性自由基,保护生物膜免受损害。维生素E的抗应激能力也较强。热应激期间高水平的维生素E可降低细胞膜的渗透性,减少细胞内干扰正常代谢的过多钙离子的流入;能够促进免疫球蛋白的合成,提高机体的抗病能力;可以降低血清中作为免疫抑制剂的皮质醇(酮)含量;还可减少肌酸激酶的含量。泛酸也可用于抗应激,为肾上腺和免疫系统所必需,还具有减轻变态反应和防辐射损伤的作用。此外,应激时,补充维生素A、维生素D、维生素K、烟酸、叶酸等可以克服应激产生的不良影响。一般认为复合维生素抗应激效果比单一维生素明显。
(六)矿物元素
在中等至严重应激时,有较多的锌、铜、镁和钙从尿中排出,应激还可导致血液中锌、铁含量的变化。在高温应激下,矿物元素如钙、铁、钠和钾等的需求量可能会随损失的增加而增加。
铬是一种重要的抗应激因子,它是动物葡萄糖耐受因子(Glucose tolerance factor,GTF)中的一种活性成分,含Cr3+的GTF复合物为胰岛素增强剂,能明显促进胰岛素与细胞受体的结合,刺激组织对葡萄糖的摄取,促进糖的转化。铬能利用肝脏中的甘氨酸、丝氨酸和蛋氨酸,使蛋白质的合成增强。能促进肝脏中RNA的合成,保护DNA的完整,以免发生热变性。铬可通过降低血清皮质醇浓度,提高免疫球蛋白含量和抗体浓度来增强动物的免疫和抗应激能力。
硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的必要组分而发挥抗氧化作用,添加硒还可节省抗应激对维生素E的需要量。硒尤其是有机硒可清除自由基,防止脂质过氧化的发生,增强机体对应激的拮抗能力。
(七)植物活性成分
1.贯叶连翘
贯叶连翘,又名千层楼、上天梯、赶山草鞭,国外类似植物称为圣约翰草(St.John's wort),广泛分布于世界各地,属藤黄科植物贯叶金丝桃(Hypericum perforatum L.)的全草。主要活性成分有金丝桃素(hypericin)、伪金丝桃素(pseudohypericin)、原金丝桃素(protohyperi-cin)等。贯叶连翘对人们长期处于应激状态所产生过多皮质醇起到抑制作用,并且能够调整昼夜节律,改善睡眠,对中枢神经系统有激活和松弛作用,可以改善抑郁患者的情绪。其抗抑郁的作用机制可能是它能抑制5—羟色胺和去甲肾上腺素的再吸收,使突触的5—羟色胺和去甲肾上腺素的浓度增加。
2.西番莲
西番莲(Passiflora edulis Sims.),俗称鸡蛋果、百香果,属西番莲科西番莲属植物,热带多年生常绿攀缘藤本植物,原产澳大利亚和巴西,现广泛分布于热带和亚热带地区。西番莲有抗应激、镇静、抗焦虑和使精神稳定的作用。
3.银杏叶
银杏叶的抗氧化作用较强,能改善短期记忆,可阻滞甚至逆转由应激引起的海马损伤和其他自由基损伤。其作用机制是消除自由基、提高血流量、改善微循环、对血小板活化因子和单胺氧化酶有阻碍作用。
(八)具有抗应激功效的典型配料
具有抗应激功效的典型配料如表7-5所示。
表7-5 具有抗应激功效的典型配料
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