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2014-01-26T14:32:42Z

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在经济建设与军事上常需要人潜入水中在水下工作，在水中每下潜10m静水压就增加1个大气压。由于静水压的存在，人在水下必须[[呼吸]]与潜水深度压强相等的压缩气体，否则人将受挤压，这样机体便处于[[高气压]]环境中。[[高压]]环境对机体产生一定的影响，主要是潜水浓度与呼吸气体的成分这两个主要因素影响机体。潜水深度愈深，人所受的压力也愈大。当潜水深度超过150～250m时，易出现高压[[神经]][[综合征]]。而呼吸气体中氧或氮分压太高时，可发生氧[[中毒]]或氮[[麻醉]]等。在60m以上深潜水时，呼吸气体中要用氦替换氮以防止发生氮麻醉，而氦的导热系数为空气的6.23倍，故呼吸氦氧混合气体时，人体将丧失更多的热能。人体处于这种高气压特殊环境中如何保护良好的状态，是许多研究工作中所要解决的问题。70年代以后陆续发表了高压环境[[中热]]能[[代谢]]及某些营养素代谢的研究报告，但系统地研究各营养素代谢变化尚少见。由于[[饱和]]潜水在水中停留时间较普通潜水长，因此所见到的资料大多数是饱和潜水条件下的营养素代谢研究结果。

'''41.2.1　热能代谢'''

进行潜水作业后，大多数潜水员体重都下降。有人观察到在5[[ATA]]（ATA为绝对压即，静水压加水面上的1个大气压）条件下呼吸压缩空气时，潜水员的氧耗量明显大于常压下的氧耗量。在7ATA条件下呼吸氦混合气体时，氧耗量较在常压下增加20%。潜水员的[[基础代谢]]在常压下与其他人相近为6048KJ，然而在26ATA时上升为6720KJ，31ATA时为10500KJ。在18.6ATA氦[[氧饱和]]潜水时，24h连续测定发现，当环境温度为31℃（[[舒适温度]]）时，潜水员能量消耗较加压前增加12%，而当环境温度为27℃（有凉意的温度）时，潜水员的能量消耗较加压前增加26%。若只测定白天休息时的能量消耗则较加压前分别增加了11及54%。另一作者报告，在43ATA舒适的温度中，休息时的能量消耗较加压前增加12%。但有人观察到潜水员的基础代谢较正常值低，在观察40名潜水员在加压后于常压环境中测定，70%的人基础代谢低于正常值的4～33%。8%的人在正常值范围，也有22%的人高于正常值。总的说来，潜水浓度愈深，呼吸气体为氦氧混合气，作业环境温度低时热量消耗增加愈多。

在高压环境中热能消耗虽然增加，但潜水员摄入的热量却难以达到消耗的水平。在常压下潜水员摄入的热量为13230KJ，16ATA时只能维持此水平，在21ATA时即下降为12180KJ。在另一实验观察到，常压下潜水员摄入热量为12180KJ，26ATA时即减少为10080KJ，31ATA时进一步减少为8400KJ，即仅为加压前摄入量的69%，而此时基础代谢却为加压前的1.7倍，摄入的热量远不能满足热能消耗的需要。

'''41.2.2　[[蛋白质]]代谢'''

在较浅的潜水中就能观察到潜水员的蛋白质代谢变化。如在1.83ATA空气饱和潜水巡潜到4.1ATA、2.5ATA空气空气饱和潜水巡潜到4.1ATA以及7ATA[[氮氧]]饱和潜水中，都观察到潜水员[[血清]][[尿素氮]]含量在潜水时增加，尿中[[尿酸]]、[[尿素]]排出量皆增加，这些变化被认为是高压环境引起蛋白质[[分解代谢]]增加。在我国进行的模拟36.5m氮氧饱和潜水26天的实验中，在高压环境中潜水员摄入蛋白质量减少，尿氮排出量随之下降。而在另一模拟200m氦氧饱和潜水实验中，蛋白质摄入量明显低于常压环境，而尿氮排出量未见明显变化。在减压过程中，4名潜水员有2人尿氮排出量超过了氮的摄入量呈[[负氮平衡]]。并且经高压暴露后，血清游离[[氨基酸]]含量下降，其中[[必需氨基酸]]下降较多。有人报告，在43ATA氦氧饱和潜水实验中，潜水员摄取固定的膳食，随着气压增高尿氮排出量进行性地增加，[[血浆]]中[[甘氨酸]]含量显著上升，[[赖氨酸]]与[[缬氨酸]]含量也稍增加，这表明高气压对蛋白质分解代谢产生的影响。在动物实验中观察到，在高压环境中，蛋白质的消化吸收率为95.6～98.2%与常压环境相近，补充蛋白质有利于补偿高压[[应激]]，可使生长良好。

'''41.2.3　[[脂肪代谢]]'''

在19.2ATA氦氧饱和潜水条件下，潜水员血中[[胆固醇]]先增加后逐渐下降，而血中[[游离脂肪酸]]减少，并持续到减压后。

'''41.2.4　[[维生素]]代谢'''

多种维生素是[[辅酶]]的组成部分，对物质代谢有重要的作用。在高压环境中机体处于应激状态时，它们有何变化也是人们所感兴趣的。潜水员生活在27ATA模拟氦氧饱和潜水巡潜到31.5ATA22天中，24h尿中维生素排出量的变化按每g[[肌酐]]计算，[[核黄素]]、N′-甲基尼克酰胺、[[尼克酸]]，[[叶酸]]和[[吡哆醇]]在第7天前后都有一过性的增加，而[[硫胺素]]在加压后却持续地减少，[[红细胞]]转酮酶活力下降。血中[[维生素A]]、[[胡萝卜素]]及[[抗坏血酸]]未见明显变化。在模拟36.5m氮氧饱和潜水26天中，尿中维生素排出量也见到类似的变化。在高压环境中停留较短时，维生素代谢的变化有所不同，潜水员在11ATA条件下4.5h后，24h尿中硫胺素、核黄素和N′-甲基尼克酰胺排出量较加压前显著增加，而4-[[吡哆酸]]与抗坏血酸的排出量都明显减少，在加压后6个月复查时，除4-吡哆酸排出量恢复到加压前水平外，其余与开始的变化相似。在大白鼠的实验中发现，[[饲料]]中维生素量较普通饲料增加1倍时，对在11ATA氦氧条件下的大白鼠生长无益，但能使在浓度较深的21ATA氦氧条件下的大白鼠生长较快。若维生素的量仅增加25和50%时，能使于11ATA氦氧条件下的大白鼠生长良好，而不能使在21ATA氦氧环境中的动物维持正常的生长。这些结果表明要使动物在高压环境中生长良好，必须增加维生素的供给量，且深度愈深增加的量愈多。特别是若不增加硫胺素、[[泛酸]]、[[生物素]]或[[维生素K]]中任何一种，则动物不能维持正常生长，若不增加维生素A、D和E中任何一种，则使动物处于不能维持正常生长的边缘。

'''41.2.5　水盐代谢'''

在高压环境中水盐代谢有明显的变化。在加压过程中[[尿量]]明显增加，即高压利尿。这在空气饱和潜水、氮氧饱和潜水以及氦氧饱和潜水中均可观察到，在18.6ATA氦氧饱和潜水中进行体液平衡实验时观察到，潜水员尿量在高压条件下长期增加，海平面时每天排出尿量2000ml，在18.6ATA氦氧环境下及温度为31℃时，尿量为2600ml。此时每天摄取水量或身体总水量皆无明显变化，而不显性失水明显减少，较1ATA时低35%。在18ATA时血浆[[醛固酮]]浓度及尿醛固酮排出量明显增加，而[[抗利尿激素]]排出量明显减少，因此认为高压利尿主要是由于抗利尿激素减少而抑制了不显性失水。进一步的实验表明，当气压增加时，通过呼吸的不显性失水减少很小，而从[[皮肤]]丧失的不显性失水激烈减少。许多研究者都观察到钠、钾排出量增加，但钠与钾之比在高压下较常压时为小，即虽然尿中钠、钾排出量都增加，但钾排出量增加较多。观察在4、10.2、23.8ATA氦氧环境中，潜水员尿中除钠、钾、氯排出增加外，磷的排出量也增加，并持续到减压的早期。[[血液]]中矿物质的浓度比较稳定，如观察到在36～40.5ATA氦氧环境中，潜水员血中钠、钾、钙、镁、铜和锌等在加压前后皆未见明显的变化。在43ATA氦氧环境中进行钙平衡实验中未见有何明显变化。

'''41.2.6　高气压环境中工作人员的营养保证问题'''

从上所述可以看到，高气压条件能影响营养素的代谢，如热能消耗增加，蛋白质分解代谢增加，某些[[维生素需要]]量增多，一些矿物质损失较多，总的说来营养素需要量增加。一些作者提出了热量、蛋白质、脂肪和[[碳水化]]物的供给量，热量多为16800KJ。为维持体重，研究者提出摄入的热量应为该环境中基础代谢的1.7～1.8倍。也有人提出若在海中作业要考虑到在水中失热，供给的热量还应增加。蛋白质的供给量为120～200g，脂肪为160～178g，碳水化物为400～500g。在膳食供给时，要注意供给充足的必需氨基酸、[[不饱和脂肪酸]]和[[微量元素]]，维生素供给量要较一般环境中多，每天至少给硫胺素、核黄素各2.5mg，尼克酰胺25mg和抗坏血酸100mg。

要考虑到在高气压条件下人们[[食欲减退]]的问题，为了使潜水员能摄入足够的营养素，要照顾到各人的喜好与口味。在供给食物的品种方面，许多人都强调应供给充足的果蔬与饮料，少给产气的食物。在加压前2～3h供给高碳水化物，低脂肪的易[[消化]]的膳食较好，加压中给含糖的点心可快速供给热量，由于加压时尿量较多，有人提出每天每人至少要给水和饮料2L，但饮料中不含[[酒精]]饮料。在大白鼠实验中看到，在减压前2.5～3h内摄入含脂肪多的食物与大量进食，对动物体内气泡生成过程有很大的影响，多脂[[血症]]在压力剧降时对人，动物都是非常危险的。

在高气压环境中可因作业不当等原因引起潜水[[疾病]]，如由于气压改变而发生的[[减压病]]，或由于呼吸气体中气体成分分压变化而发生的氧中毒、氮麻醉等。近来也开始注意到减压病、氧中毒与营养素的关系。

减压病的发病机制尚未完全了解，但血液浓缩，[[血管收缩]]及[[血管]]内[[凝血]]在减压病中都可见到。在狗的实验中观察到，加压后狗的血浆容量减少，若在加压前和减压后静脉注射尼克酸（每kg体重给15mg），可使[[血容量]]减少明显减轻。

对预防氧中毒曾进行一些实验，用等热量而蛋白质含量不同的饲料喂饲大白鼠6天或12天，然后将动物置于98%氧中，吃25%[[酪蛋白]]者生存时间比吃3%酪蛋白者长，喂饲6天者生存时间延长29%，喂饲12天者延长34%。用标准饲料，高[[饱和脂肪酸]]（氢化可可油）及[[多不饱和脂肪酸]]三种饲料喂饲大白鼠33天，然后暴露于100%氧中，食高饱和脂肪酸者[[死亡率]]大大增加，68h内全部死亡，而食其它两种饲料者，于96h后仅死亡54%。食高饱和脂肪酸者肺中双键脂肪酸含量也较其它两组少得多，说明食物中饱和脂肪酸使肺中饱和脂肪酸含量增加，以致增加了对氧[[毒性]]的敏感性。另外有实验表明，大白鼠置于6ATA100%氧的环境中，22min即出现氧[[中毒症状]]（[[痉挛]]），若喂给[[淀粉]]饲粉饲料48h后放在同样条件下，发生痉挛的时间延迟10min，而且死亡率也明显下降，表明糖负荷后增加了对高压氧的耐受力。氧中毒痉挛时，脑中[[糖原]]由93μg/g脑组织下降为21μg/g脑组织。若在加压前36h给15%[[葡萄糖]]加钾的水溶液，可使痉挛发生的时间推迟20min，死亡率由75%下降为25%。另外，在饲料中补充[[硒]]喂饲动物4周以上，可减轻由于持续暴露于1ATA氧引起的肺部中毒的严重程度。饲料中补给[[维生素E]]12周，对氧中毒也有对抗作用，但效果不如硒。
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营养学/高气压环境对营养素代谢的影响 - 版本历史

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