Jorge A Coss-Bu, William J Klish, David Walding, Fernando Stein, E O'Brian Smith, Larry S Jefferson, Metabolismul energetic, echilibrul azotului și utilizarea substratului la copiii bolnavi critici, The American Journal of Clinical Nutrition, Volumul 74, Numărul 5, noiembrie 2001, paginile 664–669, https://doi.org/10.1093/ajcn/74.5.664

energetic

ABSTRACT

Fundal: Pacienții cu afecțiuni critice se caracterizează printr-o stare hipermetabolică, un răspuns catabolic, nevoi nutriționale mai mari și o capacitate redusă de utilizare a substratului parenteral.

Obiectiv: Am căutat să analizăm relația dintre starea metabolică a unui pacient și aportul nutrițional al acestora, utilizarea substratului și echilibrul de azot (NB) la copii cu ventilație mecanică, în stare critică, care primesc nutriție parenterală.

Proiecta: Acesta a fost un studiu transversal în care au fost măsurate cheltuielile energetice de repaus (REE) și NB și s-a calculat utilizarea substratului și raportul indicelui metabolic (MI) (REE/necesarul de energie preconizat).

Rezultate: Au participat treizeci și trei de copii (vârsta medie: 5 ani). REE-ul lor mediu a fost de 0,23 ± 0,10 MJ • kg -1 • d -1 și MI-ul mediu a fost de 1,2 ± 0,5. Aportul mediu de energie, aportul de proteine ​​și NB au fost de 0,25 ± 0,14 MJ • kg −1 • d −1, 2,1 ± 1 g • kg −1 • d −1 și −89 ± 166 mg • kg −1 • d −1, respectiv. Pacienții cu IM> 1,1 (n = 19) au avut o oxidare mai mare a grăsimilor decât pacienții cu IM

INTRODUCERE

Furnizarea de sprijin nutrițional și metabolic a devenit o componentă esențială în îngrijirea pacienților cu afecțiuni critice. Mai multe rapoarte au arătat că furnizarea inadecvată de substanțe nutritive este asociată cu o instabilitate fiziologică crescută și o îngrijire crescută a pacienților cu probleme critice (1, 2).

Studiile care au folosit calorimetria indirectă pentru a măsura metabolismul energetic au arătat că cheltuielile de energie la pacienții cu afecțiuni critice sunt mai mari decât se aștepta cu un factor de 1,2-1,5 (3-7). În plus, acești pacienți au prezentat un răspuns catabolic crescut, care este proporțional cu gradul de insultă metabolică. Studii multiple efectuate la adulți și copii cu boală critică au arătat că această populație de pacienți are nu numai nevoi nutriționale mai mari (8-11), dar are și o capacitate redusă de a maximiza utilizarea diferitelor substraturi parenterale (12-15).

Aportul adecvat de energie la copiii bolnavi critici este esențial pentru a furniza suficiente substraturi pentru funcțiile metabolice în timpul fazei acute a procesului bolii, pe lângă asigurarea unei noi creșteri, un factor de maximă importanță la pacientul pediatric. Cu toate acestea, cantități excesive de energie, în special sub formă de glucoză, pot fi dăunătoare pacientului și pot duce la lipogeneză, producție crescută de dioxid de carbon, steatoză hepatică și disfuncție hepatică (16, 17).

Scopul prezentului studiu a fost de a analiza relația dintre starea metabolică a unui pacient și aportul nutrițional al acestora, utilizarea substratului și echilibrul azotului într-o populație de copii cu boală critică care primesc nutriție parenterală totală.

SUBIECTE ȘI METODE

Acest studiu transversal a măsurat echilibrul azotului și utilizarea substratului la 33 de copii cu afecțiuni critice care primesc nutriție parenterală în timp ce fac ventilație mecanică. Toți subiecții au fost spitalizați în unitatea de terapie intensivă pediatrică a Spitalului de Copii din Texas. Protocolul a fost aprobat de Comitetul de revizuire instituțională pentru studii care implică subiecți umani și a fost obținut consimțământul informat al părinților înainte de studiu.

Cheltuielile de energie în repaus (REE) au fost măsurate prin calorimetrie indirectă cu un cărucior metabolic bazat pe spectrometru. Am publicat date de validare pentru utilizarea acestui coș la copii cu ventilație mecanică (7). Cerințele energetice așteptate (EER) ale copiilor sănătoși au fost obținute din tabelele lui Talbot (18). O stare hipermetabolică a fost definită ca un indice metabolic (REE/EER)> 1,1 (8). Utilizarea acestei tehnici și a protocolului clinic a fost descrisă în detaliu anterior (19).

Datele colectate au inclus vârsta, greutatea, diagnosticul, durata șederii în terapie intensivă și durata suportului ventilator la momentul studiului. S-a obținut scorul Pediatric Risk of Mortality (PRISM). Scorul PRISM este o măsură a severității bolii calculată din informațiile fiziologice și de laborator din 14 variabile și se bazează pe observația că cantitatea și amploarea disfuncției fiziologice este legată de mortalitatea pacienților (20). S-a obținut, de asemenea, scorul sistemului de intervenție terapeutică (TISS). Se calculează din 76 de modalități terapeutice și de monitorizare care reflectă intervențiile medicului și asistenței medicale (21).

Setările ventilatorului înregistrate au inclus următoarele: concentrația inspirată de oxigen (FiO2), presiunea expiratorie pozitivă, volumul mareelor ​​(VT), rata ventilatorului, presiunea de inspirație maximă și presiunea medie a căilor respiratorii (Paw). De asemenea, s-au calculat indicele de oxigenare [(Paw × FiO2 × 100)/presiunea parțială a oxigenului din sânge] și indicele de ventilație [(presiunea parțială a dioxidului de carbon din sânge × presiunea de inspirație maximă × rata ventilatorului)/100].

Toți pacienții primeau nutriție intravenoasă în momentul studiului și în ultimele 48 de ore înainte de efectuarea măsurătorilor. Conform protocolului spitalului nostru de nutriție parenterală, toți pacienții cu vârsta de 1 an au primit un amestec de aminoacizi parenteral cu 24,6% aminoacizi cu lanț ramificat (Aminosyn; Abbott Laboratories, Abbott Park, IL). Aportul total de energie a fost calculat pe baza componentelor formulării parenterale. Bilanțul de azot a fost calculat pe baza aportului de azot și a azotului total urinar într-o colecție de urină de 24 de ore măsurată prin utilizarea metodei Kjeldahl (22). Coeficientul respirator neproteic (npRQ) și ratele de utilizare a carbohidraților, proteinelor și grăsimilor au fost calculate utilizând formulele Conzolazio (23).

În scopul prezentului studiu, un aport ridicat de carbohidrați a fost definit ca o perfuzie continuă de glucoză> 8 mg • kg -1 • min -1 (14), iar lipogeneza sau sinteza netă a grăsimilor a fost definită ca o npRQ> 1,00 (24). Analiza statistică a fost calculată folosind testul Mann-Whitney U și coeficientul de corelație Spearman rank-order (STAT VIEW 5; SAS Institute, Inc, Cary, NC). Valorile sunt prezentate ca medii ± SD.

REZULTATE

Cheltuiala medie de energie măsurată a fost de 0,23 ± 0,10 MJ • kg −1 • d −1 și necesarul mediu de energie așteptat a fost de 0,19 ± 0,04 MJ • kg • −1 • d −1. Acest lucru a dus la o valoare medie a indicelui metabolic de 1,2 ± 0,74. Aportul mediu de energie a fost de 0,25 ± 0,14 MJ • kg −1 • d −1, cu un aport mediu de carbohidrați de 10 ± 5 g • kg −1 • d −1, un aport mediu de proteine ​​de 2,1 ± 1 g • kg −1 • d −1 (95% CI: 1,7, 2,4) și un aport mediu de grăsimi de 1,4 ± 1,3 g • kg −1 • d −1. Raportul total energie-azot a fost de 190 ± 84. Raportul energie-azot neproteic a fost de 165 ± 84. Excreția totală de azot urinar total a fost de 347 ± 142 mg • kg −1 • d −1, cu un azot mediu soldul de −89 ± 166 mg • kg −1 • d −1. Bilanțul mediu de azot a fost de -60 ± 167 mg • kg −1 d −1 la pacienții care au primit TrophAmine (n = 8) comparativ cu −98 ± 167 mg • kg −1 • d −1 la pacienții care au primit Aminosin 25; P = 0,14). Raportul dintre indicele echilibrului azotului și greutatea nu a arătat o corelație semnificativă cu raportul dintre energia totală și azot (r = 0,14; P = 0,40) sau cu un raport între energia neproteică și azot (r = 0,14, P = 0,40).

Oxidarea medie a carbohidraților a fost de 0,119 ± 0,12 g/min, cu o oxidare medie a proteinelor de 0,032 ± 0,03 g/min și o oxidare medie a grăsimilor de 0,006 ± 0,06 g/min. Media npRQ a fost de 1,01 ± 0,31.

Media REE/kg corp la pacienții hipermetabolici (n = 19) a fost de 0,28 ± 0,10 MJ • kg 1 • d −1 comparativ cu 0,16 ± 0,05 MJ • kg −1 • d −1 în grupul de pacienți cu indice metabolic Figura 1). Corelația dintre oxidarea grăsimilor și indicele metabolic a fost semnificativă (r = 0,44, P

Graficul casetei care arată diferența (P 1.1 (n = 19) și cele cu un indice metabolic

Graficul casetei care arată diferența (P 1.1 (n = 19) și cele cu un indice metabolic -1 -1 d -1, care a fost mai mic decât REE mediu/kg corp de 0,26 ± 0,10 MJ • kg -1 -1 d -1 P −1 • min −1) decât subiecții fără lipogeneză (6,1 mg • kg −1 • min −1; P Figura 2) Corelația dintre aportul de carbohidrați și npRQ a fost semnificativă (r = 0,37, P −1 • min - 1 ) nu a fost corelată semnificativ cu oxidarea carbohidraților (în g • kg −1 • d −1) sau cu oxidarea proteinelor (g • kg −1 • d −1), dar s-a corelat cu oxidarea grăsimilor (r = −0.38, P

Graficul cutiei care arată diferența (P ≤ 0,05) în aportul de carbohidrați între subiecții cu lipogeneză, adică un coeficient respirator neproteic (npRQ)> 1,0 (n = 13) și acei pacienți cu un npRQ ≤1,0 (n = 20). Linia prin casete denotă mediana, iar barele de varianță denotă percentilele 90 și 10.

Graficul cutiei care arată diferența (P ≤ 0,05) în aportul de carbohidrați între subiecții cu lipogeneză, adică un coeficient respirator neproteic (npRQ)> 1,0 (n = 13) și acei pacienți cu un npRQ ≤1,0 (n = 20). Linia prin casete denotă mediana, iar barele de varianță denotă percentilele 90 și 10.

Raportul mediu dintre aportul de energie și REE a fost mai mare la subiecții cu un bilanț pozitiv de azot (1,7 ± 0,81; n = 12) decât la subiecții cu un bilanț negativ de azot (0,99 ± 0,58; n = 21; P −1 • d −1 ) decât subiecții cu un bilanț negativ de azot (1,7 ± 0,7 g • kg -1 • d -1; P Figura 3). Corelația dintre echilibrul azotului pe kilogram și oxidarea proteinelor a fost semnificativă (r = -0,72, P 3, 5, 6, 14).

Este important să se măsoare cheltuielile de energie la copiii grav bolnavi, deoarece necesitățile de energie ale acestei populații sunt proporționale cu cheltuielile lor de energie (7, 25). Populația noastră de studiu a avut un consum mediu de energie care a fost> 25% din necesarul de energie măsurat, ceea ce a fost în concordanță cu recomandările făcute de Chwals (16) de a limita aportul de energie al sugarilor bolnavi acut la ≥20% în exces față de nevoile lor metabolice.

Două studii recente ale copiilor cu ventilație critică ventilate mecanic au folosit calorimetria indirectă pentru a măsura cheltuielile de energie în timp ce copiii primeau nutriție (26, 27). Un studiu realizat de Verhoeven și colab (27) a inclus 50 de copii care au avut un aport mediu de energie de 0,24 MJ • kg -1 • d -1, reprezentând> 14% din necesarul lor de energie măsurat. Joosten și colab. (26) au studiat 36 de pacienți al căror aport mediu de energie a fost de 0,26 MJ • kg -1 • d -1, ceea ce reprezenta> 20% din necesarul lor de energie. Aceste constatări sunt similare cu rezultatele studiului nostru.

Deși aportul adecvat de energie este esențial la pacienții cu boli critice, compoziția formulei parenterale este importantă, deoarece ineficiența pacientului în utilizarea glucozei și a grăsimilor intravenoase poate duce la steatoză hepatică (28, 29). S-a arătat la pacienții cu boli critice că sinteza netă a grăsimilor are loc la diferite niveluri de aport parenteral de glucoză, în funcție de vârsta pacientului (14, 15, 30, 31). Jones și colab. (31), utilizând calorimetrie indirectă, au studiat 11 nou-născuți post-chirurgical (vârsta medie: 25 d) primind nutriție parenterală totală și au concluzionat că sinteza netă a grăsimilor are loc cu un aport de glucoză> 18 g • kg −1 • min -1 (12,5 mg • kg −1 • min −1). Într-un alt studiu, realizat de Bresson și colab. (30), 36 de sugari (vârsta medie: 6 luni) care au primit nutriție parenterală totală pentru boli gastro-intestinale medicale au fost studiați utilizând calorimetrie indirectă. S-au găsit rezultate similare referitoare la sinteza netă a grăsimilor atunci când aporturile de glucoză au fost> 12,6 mg • kg -1 • min -1 .

Este bine cunoscut faptul că conversia glucozei în grăsimi ridică RQ și reflectă proporția utilizării substratului în organism. NpRQ reprezintă raportul dintre utilizarea glucozei și a grăsimilor prin excluderea participării proteinelor și variază ca valoare de la 0,70-1,0, cu valori> 1,0 care indică biosinteza netă a grăsimilor din glucoză (lipogeneza). Studiile efectuate pe adulți și copii bolnavi în mod critic au arătat că modificările stării metabolice sau aportul excesiv de energie sub formă de glucoză modifică valoarea npRQ (14, 15, 35, 36). În studiul nostru, 84% dintre subiecții hipermetabolici au avut o valoare npRQ de 1,0.

Acest răspuns metabolic acut este, de asemenea, caracterizat prin creșterea lipolizei și oxidarea acizilor grași în raport cu oxidarea glucozei. Utilizarea emulsiei lipidice a fost susținută pentru a evita creșterea producției de dioxid de carbon, care se observă atunci când glucoza este administrată în exces față de necesarul de energie (12, 35, 37), dar și pentru că pacienții cu boli critice utilizează grăsimea preferențial ca substrat (36, 38). Rezultatele noastre arată că pacienții hipermetabolici au o rată semnificativ mai mare de oxidare a grăsimilor. Anchetatorii care au efectuat studii pe sugari și adulți bolnavi critici au ajuns la concluzia că emulsiile intravenoase de grăsime sunt metabolizate eficient și reduc semnificativ producția de dioxid de carbon (39, 40). În studiul de față s-a observat o rată mai mică de oxidare a grăsimilor la subiecții cu lipogeneză și la cei care au primit energie care depășește nevoile de energie măsurate.

Starea hipercatabolică de leziune sau sepsis se caracterizează printr-un echilibru negativ marcat al azotului. S-a raportat că creșterea aportului de azot la pacienții adulți septici are ca rezultat un echilibru crescut de azot pe o gamă largă de aporturi de azot (41). Cu toate acestea, alți anchetatori au descoperit că aporturile de azot> 200 mg • kg -1 • d -1 au un efect suplimentar redus (42). În studiul de față, subiecții au fost, în medie, într-un bilanț negativ de azot, cu un aport mediu de azot de 334 mg • kg -1 • d -1 (95% CI: 279, 388) cu toți subiecții într-un bilanț negativ de azot primind un aport mediu de azot de 270 mg • kg −1 • d −1 .

Mai multe studii au raportat îmbunătățirea echilibrului de azot la pacienții cu probleme critice care primesc soluții de nutriție parenterală îmbogățite cu 45-50% aminoacizi cu lanț ramificat (43-45) în comparație cu pacienții care primesc o soluție nutrițională care conține 15-25% aminoacizi cu lanț ramificat. În acest studiu nu am observat diferențe semnificative în echilibrul de azot între pacienții care au primit 30% comparativ cu concentrațiile de aminoacizi cu lanț ramificat de 24,6%, posibil deoarece diferența de conținut nu a fost suficientă pentru a reflecta o diferență semnificativă în echilibrul azot.

Echilibrul azotului este o funcție atât a aportului de proteine, cât și al consumului de energie. Subiecții cu un bilanț pozitiv de azot au avut, în medie, un raport mai mare între consumul de energie și consumul de energie (1,7) și un aport mai mare de proteine ​​(2,8 mg • kg -1 • d -1). Aceste descoperiri susțin ideea că aportul de proteine ​​compensează parțial utilizarea crescută a proteinelor. Sunt necesare cantități adecvate de energie pentru a utiliza în mod eficient proteina suplimentată. Din studiile adulților și copiilor bolnavi în critică, se pare că ratele de sinteză a proteinelor sunt crescute atunci când sunt furnizate proteine ​​și energie (43, 47, 53-56), dar descompunerea proteinelor nu este afectată. Rotația proteinelor este ridicată și echilibrul proteinelor este îmbunătățit, dar în detrimentul sintezei proteice mai mari. Rezultatele noastre arată o oxidare mai mare a proteinelor la subiecții cu un echilibru negativ de azot, cu o scădere a oxidării proteinelor la aporturi mai mari, sugerând că natura substratului energetic livrat pacienților hrăniți parenteral poate afecta metabolismul proteinelor.

În rezumat, copiii cu afecțiuni critice, ventilate mecanic, care au primit nutriție parenterală, au fost hipermetabolici cu un indice metabolic mediu de 1,2 și au avut un bilanț negativ de azot de 88 mg • kg −1 • d −1. Copiii cu un indice metabolic> 1,1 au folosit în principal grăsimi pentru oxidare. Un aport mai mare de carbohidrați în această populație promovează lipogeneza și o oxidare mai mică a grăsimilor. Bilanțul negativ de azot a fost asociat cu rate ridicate de oxidare a proteinelor, implicând o utilizare crescută în condiții catabolice. Un aport ridicat de proteine, în medie 2,8 g • kg -1 • d -1, a fost asociat cu un bilanț pozitiv de azot.