肝硬化患者呼出气CO 2 回收率和能量消耗的研究
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中华现代临床医学杂志 2003年 第1卷 第4期
【摘要】 目的 探讨肝硬化患者呼气中CO 2 回收率和能量消耗的变化情况。方法 以13 C-碳酸氢钠(NaH 13 CO 3 )为示踪剂，采用首剂量结合静脉恒速滴注及气体同位素比值质谱技术，分别对11例正常人(对照组)和14例肝硬化患者(肝硬化组)呼气中 13 CO 2 回收率。分别为(80.7±0.26)%和(78.3±0.84)%，差异有显著性(P<0.05)，根据CO 2 产生率计算截止状态下能量消耗，分别为(30.2±2.4)kcal·kg -1 ·d -1 和(28.4±3.5)kcal·kg -1 ·d -1 ，差异无显著性(P>0.05)。结论 所测定结果可为制定肝硬化病人营养治疗方案提供理论依据。
关键词 肝硬化 CO 2 回收率 能量消耗 示踪技术
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)04-0292-02
, 百拇医药
Study on exhale CO 2 recovery and resting energy expenditure in cirrhotic
patients in NaH 13 CO 3 tracer experiment
Shen Hongliang，Xie Jianlin，Dai Tengchang，et al.
Internal Medicine Department，People’s Hospital of Pudong New Zone Shanghai201200.
【Abstract】 Objective The recovery rate of exhale CO 2 and energy expenditure，the potential clinical indicaˉtors for health status in patients with Cirrhosis，were investigated in fourteen patients with Cirrhosis and eleven healthy control subjects using NaH 13 CO 3 tracer experiment.Methods After an overnight fast，all subjects were intravenous given 13 C-bicarbonate(NaH 13 CO 3 )at aprimed constant rate of infusion for two hours after a saturate dose infusion.Amount of 13 CO 2 in exhale air was measured using stable isotope mass spectophotometry technique and the recovery rate of exhale CO 2 and energy expenditure were calculated.Results The recovery rate of exhale CO 2 in patients with Cirrhosis was(80.7±0.26)%，while in healthy control subjects was(78.3±0.84)%，which showed a significantly different between two groups(P<0.05).But the restingenergy expenditures interpreted from the CO 2 expiration rate by dividing the CO 2 recovery，were not different in two groups(P>0.05)(30.2±2.4kcal/kg·d and28.4±3.5kcal/kg·d individually).The study indicates that it would be better to use a different recovery correction factor for 13 C breath tests in patientsand that the fasting rest energy consumption no difference for both groups.Conclusion the results provide one of clinical factors to calculate meals for nutritional therapies in cirrhotic patients.
, 百拇医药
Key words breath CO 2 recovery liver cirrhosis energy expenditure tracer technique
13CO2 呼气试验 [1，2] 正在发展成为一种很有效的临床诊断手段，试验中标记化合物 13 C位于易氧化的部位，在体内氧化生成 13 CO 2 并不能百分之百地呼出体外，有一部分要“滞留”于体内。以往学者研究的都是有关正常人体和动物呼气中CO 2 的回收率(即体内产生CO 2 由呼出气中排出的百分比)，由于方法学不同，正常人体该参数研究结果差异很大，报道范围50%～90%，肝硬化患者该参数是否有变化未见有文献报道，弄清正常人体和肝硬化患者该参数正确值，是用 13 C呼气试验研究肝功能障碍的前提。为此，本实验采用目前认为较好的NaH 13 CO 3 滴注法对肝硬化病人的CO 2 回收率作了观察，NaH 13 CO 3 滴注法也是测定人体静止时能量消耗的一种方法，所以本实验亦同时测定了肝硬化患者和正常人体的能量消耗。
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1 资料与方法
1.1 一般资料 正常对照组11例，均为正常人，男6例，女5例，年龄48～59岁，平均年龄53岁。肝硬化组14例，均为肝炎后肝硬化病人，其中，child分级A级3例，B级4例，C级7例，男8例，女6例，年龄45～71岁，平均57岁。诊断符合1995年全国病毒性肝炎防治方案的肝炎后肝硬化诊断标准。
1.2 方法 以NaH 13 CO 3 (Tracer Technolgies产品， 13 C丰度87%)为示踪剂，采用首剂量结合静脉恒速滴注法 [2] ，应用气体同位素比值质谱仪(NAT-250气体同位素比值质谱仪)测定呼气中 13 CO 2 丰度。受试者禁食12h后，清晨先空腹给予适当首剂量(4～6μmol/kg)，然后恒速静脉滴注2h，滴注速率3μmol·kg -1 ·h -1 ，测定首剂量前及静脉滴注60、80、100及120min对呼出气体中 13 CO 2 丰度， 13 CO 2 坪段丰度约60min即可到达。在恒速静脉滴注期间，用气体收集袋收集2min通气量，测定通气量及CO 2 分压(Capnograph MarkⅡCO 2 气体分析仪测定)，计算CO 2 产生率，再根据坪段丰度算出 13CO 2 排出速率，除以 13 C滴注速率，得到CO 2 回收率。另根据CO 2 产生率及呼吸商(RO=0.88)计算静息空腹状态下的能量消耗。
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1.3 统计学方法 数据以(ˉx±s)表示，采用t检验分析。
2 结果
肝硬化病人CO 2 的产生率与正常人差异无显著性(P>0.05);测得的肝硬化病人呼出气中CO 2 回收率略低于正 常人，差值虽不大，但组内差异小，t检验有显著性意义(P<0.05);肝硬化病人和正常人静息状态下的能量消耗差异无显著性(P>0.05)(表1)。
表1 正常对照和肝硬化患者呼气中 13 CO 2 回收率和能量消耗测定结果 (ˉx±s)
3 讨论
由于方法学不同，正常人体呼气中标记CO 2 回收率在50%～90%静脉恒速滴注法的呼气中标记CO 2 丰度需7～8h才能到达坪段，而体内真正要达到这种平衡可能需数天甚至数月，临床应用受到限制。一次静脉“弹丸式”注射法存在着复杂的库模型和精确的曲线拟合，而且不能反映示踪物体内真实的生理代谢过程。Seale [3] 首次应用首剂量结合静脉恒滴速注法研究狗的葡萄糖代谢动力学，结果发现同位素平衡时间显著缩短，本文结果显示呼气中CO 2 丰度约60min即可达到坪段，与Allsop等 [4] 结果一致。 13 CO 2 呼气试验时有部分CO 2 “滞留”于体内的具体机制不明，可能与C原子骨组织转移，尿和粪途径“丢失” 13CO2 以及参与体内其他生物合成代谢有关。由于相当部分“丢失”的标记C原子参与了体内代谢，而代谢速率又随机体不同状况而发生改变，因此，认为CO 2 回收率在机体不同的状态下，亦会随着发生变化，Wolf等 [6] 报道实验对象狗在不同的生理状态下该参数无显著性变化，但在运动状态下的人体却发生显著性改变。本实验测得的正常人呼出气CO 2 回收率平均值为80.7%，与目前 13 C-亮氨酸实验中常采用的81%甚为接近 [5] 。肝硬化患者呼出气CO2 回收率均值为78.3%，略低于正常，差值虽不大，但组内差异小，t检验有显著意义，肝硬化是一种复杂的病理生理过程，说明对精密的实验来说，肝硬化患者和正常人的回收率校正应取不同的校正系数。
, 百拇医药
根据CO2 产生率计算静息状态下的能量消耗，病人和 正常人差异无显著性。该结果与Owen等 [6] 和Jhangiani等 [7] 的实验结果相一致。本实验所建立的同位素示踪方法学，也适合于人体其他状态呼气中 13CO2 回收率的测定，所得数据可为物质氧化代谢示踪技术提供参考，能量消耗测定的结果可为制定肝硬化病人营养治疗方案提供理论依据。
参考文献
1 夏宗勤.实验核医学.上海:同济大学出版社，1989，403.
2 Horsmans Y，Lejeune D，Geubl AP，et al.Hepatic 13 C-aminopyrine demethylation capacity after portocaval shunting.Comparative study in patients with and without arterialization of portal vein.Dig Dis Sci，1993，38(12):2177.
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3 Seale HL.Glucosers pool and glucose space in the normal and diabetic dog.Am J Physiol，1954，16:90.
4 Allsop JR，Wolfe RR，amd，Burke JF.Tracerpriming the bicarbonate pool.J Appl Phystol，1978，45(1):137.
5 Wolf RR.Tracers in metabolic research radioisotope and stable isotope.in Alam R，eds.MassSpecirometry Methods New York:Liss，Inco，1984，56.
6 Owen OE，Trapp VE，Reichard GA，et al.Nature and quantity of fuels consumed in patients with alcoholic cirrhosis.J Clin Invest，1983，72(5):1821.
7 Jhangiani SS，Agarwal N，Holmes R，et al.Energy expenditure in chronic alcoholics with and without liver disease.Am J Clin Nutr，1986，44(3):323.
(收稿日期:2003-06-29) (编辑 小川), 百拇医药(沈洪亮)
关键词 肝硬化 CO 2 回收率 能量消耗 示踪技术
【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)04-0292-02
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Study on exhale CO 2 recovery and resting energy expenditure in cirrhotic
patients in NaH 13 CO 3 tracer experiment
Shen Hongliang，Xie Jianlin，Dai Tengchang，et al.
Internal Medicine Department，People’s Hospital of Pudong New Zone Shanghai201200.
【Abstract】 Objective The recovery rate of exhale CO 2 and energy expenditure，the potential clinical indicaˉtors for health status in patients with Cirrhosis，were investigated in fourteen patients with Cirrhosis and eleven healthy control subjects using NaH 13 CO 3 tracer experiment.Methods After an overnight fast，all subjects were intravenous given 13 C-bicarbonate(NaH 13 CO 3 )at aprimed constant rate of infusion for two hours after a saturate dose infusion.Amount of 13 CO 2 in exhale air was measured using stable isotope mass spectophotometry technique and the recovery rate of exhale CO 2 and energy expenditure were calculated.Results The recovery rate of exhale CO 2 in patients with Cirrhosis was(80.7±0.26)%，while in healthy control subjects was(78.3±0.84)%，which showed a significantly different between two groups(P<0.05).But the restingenergy expenditures interpreted from the CO 2 expiration rate by dividing the CO 2 recovery，were not different in two groups(P>0.05)(30.2±2.4kcal/kg·d and28.4±3.5kcal/kg·d individually).The study indicates that it would be better to use a different recovery correction factor for 13 C breath tests in patientsand that the fasting rest energy consumption no difference for both groups.Conclusion the results provide one of clinical factors to calculate meals for nutritional therapies in cirrhotic patients.
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Key words breath CO 2 recovery liver cirrhosis energy expenditure tracer technique
13CO2 呼气试验 [1，2] 正在发展成为一种很有效的临床诊断手段，试验中标记化合物 13 C位于易氧化的部位，在体内氧化生成 13 CO 2 并不能百分之百地呼出体外，有一部分要“滞留”于体内。以往学者研究的都是有关正常人体和动物呼气中CO 2 的回收率(即体内产生CO 2 由呼出气中排出的百分比)，由于方法学不同，正常人体该参数研究结果差异很大，报道范围50%～90%，肝硬化患者该参数是否有变化未见有文献报道，弄清正常人体和肝硬化患者该参数正确值，是用 13 C呼气试验研究肝功能障碍的前提。为此，本实验采用目前认为较好的NaH 13 CO 3 滴注法对肝硬化病人的CO 2 回收率作了观察，NaH 13 CO 3 滴注法也是测定人体静止时能量消耗的一种方法，所以本实验亦同时测定了肝硬化患者和正常人体的能量消耗。
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1 资料与方法
1.1 一般资料 正常对照组11例，均为正常人，男6例，女5例，年龄48～59岁，平均年龄53岁。肝硬化组14例，均为肝炎后肝硬化病人，其中，child分级A级3例，B级4例，C级7例，男8例，女6例，年龄45～71岁，平均57岁。诊断符合1995年全国病毒性肝炎防治方案的肝炎后肝硬化诊断标准。
1.2 方法 以NaH 13 CO 3 (Tracer Technolgies产品， 13 C丰度87%)为示踪剂，采用首剂量结合静脉恒速滴注法 [2] ，应用气体同位素比值质谱仪(NAT-250气体同位素比值质谱仪)测定呼气中 13 CO 2 丰度。受试者禁食12h后，清晨先空腹给予适当首剂量(4～6μmol/kg)，然后恒速静脉滴注2h，滴注速率3μmol·kg -1 ·h -1 ，测定首剂量前及静脉滴注60、80、100及120min对呼出气体中 13 CO 2 丰度， 13 CO 2 坪段丰度约60min即可到达。在恒速静脉滴注期间，用气体收集袋收集2min通气量，测定通气量及CO 2 分压(Capnograph MarkⅡCO 2 气体分析仪测定)，计算CO 2 产生率，再根据坪段丰度算出 13CO 2 排出速率，除以 13 C滴注速率，得到CO 2 回收率。另根据CO 2 产生率及呼吸商(RO=0.88)计算静息空腹状态下的能量消耗。
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1.3 统计学方法 数据以(ˉx±s)表示，采用t检验分析。
2 结果
肝硬化病人CO 2 的产生率与正常人差异无显著性(P>0.05);测得的肝硬化病人呼出气中CO 2 回收率略低于正 常人，差值虽不大，但组内差异小，t检验有显著性意义(P<0.05);肝硬化病人和正常人静息状态下的能量消耗差异无显著性(P>0.05)(表1)。
表1 正常对照和肝硬化患者呼气中 13 CO 2 回收率和能量消耗测定结果 (ˉx±s)
3 讨论
由于方法学不同，正常人体呼气中标记CO 2 回收率在50%～90%静脉恒速滴注法的呼气中标记CO 2 丰度需7～8h才能到达坪段，而体内真正要达到这种平衡可能需数天甚至数月，临床应用受到限制。一次静脉“弹丸式”注射法存在着复杂的库模型和精确的曲线拟合，而且不能反映示踪物体内真实的生理代谢过程。Seale [3] 首次应用首剂量结合静脉恒滴速注法研究狗的葡萄糖代谢动力学，结果发现同位素平衡时间显著缩短，本文结果显示呼气中CO 2 丰度约60min即可达到坪段，与Allsop等 [4] 结果一致。 13 CO 2 呼气试验时有部分CO 2 “滞留”于体内的具体机制不明，可能与C原子骨组织转移，尿和粪途径“丢失” 13CO2 以及参与体内其他生物合成代谢有关。由于相当部分“丢失”的标记C原子参与了体内代谢，而代谢速率又随机体不同状况而发生改变，因此，认为CO 2 回收率在机体不同的状态下，亦会随着发生变化，Wolf等 [6] 报道实验对象狗在不同的生理状态下该参数无显著性变化，但在运动状态下的人体却发生显著性改变。本实验测得的正常人呼出气CO 2 回收率平均值为80.7%，与目前 13 C-亮氨酸实验中常采用的81%甚为接近 [5] 。肝硬化患者呼出气CO2 回收率均值为78.3%，略低于正常，差值虽不大，但组内差异小，t检验有显著意义，肝硬化是一种复杂的病理生理过程，说明对精密的实验来说，肝硬化患者和正常人的回收率校正应取不同的校正系数。
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根据CO2 产生率计算静息状态下的能量消耗，病人和 正常人差异无显著性。该结果与Owen等 [6] 和Jhangiani等 [7] 的实验结果相一致。本实验所建立的同位素示踪方法学，也适合于人体其他状态呼气中 13CO2 回收率的测定，所得数据可为物质氧化代谢示踪技术提供参考，能量消耗测定的结果可为制定肝硬化病人营养治疗方案提供理论依据。
参考文献
1 夏宗勤.实验核医学.上海:同济大学出版社，1989，403.
2 Horsmans Y，Lejeune D，Geubl AP，et al.Hepatic 13 C-aminopyrine demethylation capacity after portocaval shunting.Comparative study in patients with and without arterialization of portal vein.Dig Dis Sci，1993，38(12):2177.
, http://www.100md.com
3 Seale HL.Glucosers pool and glucose space in the normal and diabetic dog.Am J Physiol，1954，16:90.
4 Allsop JR，Wolfe RR，amd，Burke JF.Tracerpriming the bicarbonate pool.J Appl Phystol，1978，45(1):137.
5 Wolf RR.Tracers in metabolic research radioisotope and stable isotope.in Alam R，eds.MassSpecirometry Methods New York:Liss，Inco，1984，56.
6 Owen OE，Trapp VE，Reichard GA，et al.Nature and quantity of fuels consumed in patients with alcoholic cirrhosis.J Clin Invest，1983，72(5):1821.
7 Jhangiani SS，Agarwal N，Holmes R，et al.Energy expenditure in chronic alcoholics with and without liver disease.Am J Clin Nutr，1986，44(3):323.
(收稿日期:2003-06-29) (编辑 小川), 百拇医药(沈洪亮)