现代营养学：解析短期饥饿效应

饥饿早期（2～3天），机体首先利用碳水化合物供能直至糖原耗尽。在糖原耗尽后，机体每天的葡萄糖需求则依赖于糖异生作用，这主要是通过体脂、肌肉蛋白分解释放游离脂肪酸及氨基酸来提供糖异生原料。因此，饥饿时可出现以下表现：①尿氮排泄从饥饿早期就开始逐步下降至死亡前中等程度升高；②血糖浓度中等程度下降；③血浆脂肪酸、酮酸、酮体增加，产生代谢性酸中毒和酮尿；④尿中逐渐增加；⑤尿Na+、K+排泄增加。

饥饿时最先的代谢适应起始点是血中葡萄糖水平，在饥饿15小时内血糖浓度开始下降，此时血糖下降是因为外周器官继续利用葡萄糖而内源性糖原储备下降和内源性能源物质耗竭。在饥饿开始的24小时内，肝糖原分解可提供大多数血糖来源，但一天的饥饿可使肝糖原基本耗竭。此时，糖异生作用则成为维持血糖的最主要途径。有研究发现，在饥饿早期经糖异生作用产生的葡萄糖量为60 g/d，此时储存或再循环的葡萄糖量约120 g/d。随着机体代谢率的下降及中枢神经系统对酮体的利用，糖异生作用逐步下降，机体利用葡萄糖供能仅占30%，糖异生量下降50%，此时储存或再循环的葡萄糖量约80 g/d。

饥饿早期，骨骼肌成为维持机体生存的必需组织，因为它可提供必需的生化介质以维持机体重要的代谢活动，尤其是大脑和肾脏。骨骼肌正常情况下利用葡萄糖和脂肪酸作为主要能源，葡萄糖可直接来自循环或间接来自肌糖原。肌肉中糖原储存有限，约占肌肉体积的0.75%，但由于骨骼肌的量相对较大，所以体内作为碳水化合物的肌糖原储备量也较大，是肝糖原的3～4倍。饥饿早期，60%血糖来源于肝糖原而40%血糖来源于肌糖原，但这些储备却在饥饿的一天内将被耗竭。肌糖原通过葡萄糖-1-磷酸转化成葡萄糖-6-磷酸-丙酮酸，后者再进一步氧化成H2O和CO2。饥饿早期，肝脏及肌肉蛋白分解以提供机体糖异生前体物质，65 kg健康男性大约可提供6 kg可动用的肌肉蛋白质，约100416 kJ（24000 kcal）能量。肝含有100g可动用蛋白质，约1674 kJ（400 kcal）能量。饥饿早期，每天约有75 g蛋白质分解。另一方面，饥饿时骨骼肌蛋白质合成下降，下降的这部分蛋白质依赖于循环中胰岛素水平变化，胰岛素不仅刺激氨基酸转运入肌肉内，还在转录水平上调节肌肉蛋白质合成。此外，胰岛素刺激肌肉蛋白质分解。Waterlow等认为在蛋白质-能量缺乏时蛋白质转运下降存在3种可能的代偿机制：①节省能量消耗，据估计正常时约15%的基础能量消耗用于蛋白质合成；②如果蛋白质合成下降，则对食物中必需氨基酸的需要也下降，从而在外源性营养物质摄入不足时以维持机体生存；③通过减少蛋白质分解，使较少氨基酸进入游离池，从而减少氨基酸的氧化丢失。(www.xing528.com)

大脑主要利用来自肌肉蛋白质分解转化产生的葡萄糖，此时大脑不能利用游离脂肪酸，因为其不能通过血-脑屏障。饥饿第2～4天，中枢神经系统氧化的葡萄糖（100g/d）的一半来自骨骼肌释放的氨基酸，而另一半氧化所需的葡萄糖（50 g/d）来自于甘油、乳酸、丙酮酸及内脏蛋白质来源的氨基酸。

随着饥饿的持续，机体重要的适应性改变之一是脂肪动员增加，并成为主要的能源物质，从而减少蛋白质的消耗。如果饥饿时蛋白质和尿氮的排泄水平保持不变的话，机体蛋白质将很快被耗竭，这将导致机体各种功能的丧失并最终导致死亡。因此，在早期饥饿之后，当糖异生作用占主导地位时，脂肪酸逐渐取代蛋白质作为主要能源，从而减少对葡萄糖及糖异生作用的需求。此时，肌肉增加对游离脂肪酸的利用，约90%的能量由脂肪酸氧化供能。此外，肝脏也增加对脂肪酸的利用。肝脏氧化脂肪酸的主要产物是酮酸、乙酰乙酸和β-羟丁酸。因此，饥饿时肝脏酮体生成是酮体生成酶活性增加及血中游离脂肪酸负荷增加的结果。一旦早期饥饿阶段过去后，肝脏酮体产生将超过葡萄糖的产生，在此阶段，肝脏葡萄糖的输出量少于机体总能耗量的30%。这些变化的结果，机体可更多依赖脂肪而较少依赖蛋白质分解供能，从而使机体得以能较长时间生存。