妊娠期能量消耗測定的研究進展

張馨媛，魏瑗

妊娠是一個“加速饑餓”的狀態(tài)[1]，意味著更多的能量需求以及更復(fù)雜的能量代謝。孕期營養(yǎng)對母體及胎兒結(jié)局至關(guān)重要，孕期能量攝入過量，體重增長過多，巨大兒、剖宮產(chǎn)、產(chǎn)后體重滯留發(fā)生率升高；相反，能量攝入過少，體重增長不足，影響胎兒宮內(nèi)發(fā)育，胎兒生長受限，低出生體重兒的風險增加。適當?shù)哪芰繑z入，適宜的體重增長，是良好妊娠結(jié)局的重要前提；美國醫(yī)學科學研究院提出基于不同孕前BMI的孕期增重范圍[2]，在此之前，我們需要先了解孕期不同的能量代謝水平變化。

1 機體總能量代謝

機體總能量消耗計算包括基礎(chǔ)能量代謝率(basal metabolic rate,BMR,60%～75%)，食物生熱效應(yīng)(diet-induced thermogenesis,DIT,10%)和身體活動(physical activity，PA,25%～30%)所耗能量；理想情況下，總能量消耗是在自由生活條件下用雙標水客觀測量的。雙標水的原理是在攝入規(guī)定劑量的穩(wěn)定同位素試劑后，根據(jù)氘(2H)和氧-18同位素(18O)的不同稀釋率間接評估二氧化碳的產(chǎn)生。攝入水后，2H被稀釋到人體水池中，并通過尿液、汗液和水蒸氣從體內(nèi)排出。相反，氧同位素的排出不僅通過水分的丟失而被排放，而且還以二氧化碳的形式被排放。因此，2H和18O稀釋率的差異與二氧化碳的產(chǎn)生成正比，從而得出二氧化碳生成量。然后，根據(jù)呼吸熵和二氧化碳生產(chǎn)量可算出O2消耗量，最后利用Weir公式計算出單位時間內(nèi)平均能量的消耗量?？捎糜谄胀ㄈ巳旱哪芰看x測定，同時在孕婦中也可應(yīng)用，在2016年的一篇研究單胎妊娠能量攝入和消耗與孕期體重增長關(guān)系的文章中[3]，通過使用雙標水的方法測定孕婦總能量消耗；一項對肥胖婦女妊娠期體重增加的決定因素的研究中，通過雙標水法、間接測熱法和體成分測量來測定孕婦孕期能量消耗，得出孕婦能量攝入不應(yīng)超過能量消耗[4]。雙標水法不僅在單胎妊娠中可使用，在雙胎妊娠中也有應(yīng)用，Gandhi M等[5]在2018年通過雙標水法測定雙胎孕婦早、中、晚孕期總能量消耗，得出孕中晚期比孕早期平均增加700 kcal/d的能量。

穩(wěn)定的同位素是非放射性的，安全的，并且以最低限度干擾正常生理，可用于人體健康評估。國際原子能機構(gòu)[6]支持使用穩(wěn)定同位素技術(shù)來評估機體營養(yǎng)情況，故雙標水的應(yīng)用對機體來說是相對安全的。

雙標水法是測量總能量消耗的金標準，包括了基礎(chǔ)能量代謝、運動能量消耗以及食物生熱效應(yīng)所需要的能量。但因為此方法要求高、操作過程復(fù)雜等特點，主要在實驗室或?qū)ρ芯繑?shù)據(jù)要求高的試驗中進行。因基礎(chǔ)能量代謝占機體總能量代謝大部分比例，所以很多試驗通過測定基礎(chǔ)代謝率來評定能量代謝情況。

2 基礎(chǔ)能量代謝測定

基礎(chǔ)代謝是指人體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝，是維持機體生命活動最基本的能量消耗,是構(gòu)成機體總能量消耗的重要部分。單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝稱為基BMR，是評定基礎(chǔ)代謝的重要參考指標。

目前，對于BMR的測量方法主要有3種，直接測熱法、間接測熱法及公式法。

2.1 直接測熱法

直接測熱法是指將被測者置于一特殊的檢測環(huán)境中，收集被測者在一定時間內(nèi)通過輻射、傳導(dǎo)、對流及蒸發(fā)4個方面發(fā)散的總熱量，然后換算成單位時間的代謝量，即能量代謝率(energy metabolic rate，EMR)。直接測熱法操作比較困難，裝置較為復(fù)雜，需要在特殊的檢測環(huán)境中進行，主要用于研究肥胖和內(nèi)分泌系統(tǒng)障礙等。一般人群的測量主要采取后兩種方法,也未見孕婦用此種方法測量的文獻報道。

2.2 間接測熱法

間接測熱法相對于直接測熱法較簡單，是目前使用最多的。近年來出現(xiàn)的氣體代謝分析儀(又名心肺功能測試儀) 所用的分析系統(tǒng)是目前國際通用的一種無創(chuàng)間接測熱法系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用于實驗和臨床研究。間接測熱法不是計算實際的熱量，而是通過計算能量底物被氧化時釋放的能量來評估能量消耗。Weir提出總熱量輸出[kcal]=3.9×所用氧氣[L]+1.11×所產(chǎn)生的二氧化碳[L]，因此可以通過相對簡單的氧氣消耗量和二氧化碳生產(chǎn)量來估算能量消耗，可以用于人體營養(yǎng)需要的研究。間接測熱法對基礎(chǔ)能量的測定有以下要求[7]：① 在測量之前和測量期間，受試者應(yīng)完全處于休息狀態(tài)，保持平臥且完全清醒的狀態(tài)； ② 在測量之前，受試者應(yīng)禁食至少10～12 h；③ 進行測量的環(huán)境應(yīng)該是熱中性的(22℃～26℃)，以便對熱量產(chǎn)生沒有溫度調(diào)節(jié)作用；④ 受試者應(yīng)完全放松，避免情緒緊張，并熟悉所用器械。在這種情況下的代謝水平比較穩(wěn)定，但對于達不到以上要求的情況，通常進行靜息能量消耗(resting energy expenditure,REE)測定，即在安靜狀態(tài)下維持機體組織細胞正常功能活動所消耗的能量。測定時受試者需禁食2 h以上，在合適的溫度下平臥或安坐30 min以上。一般靜息能量消耗比基礎(chǔ)代謝水平高10%左右。

間接測熱法在妊娠期代謝研究中也廣泛使用，在涉及基礎(chǔ)能量測定的實驗中，基本使用這種方法。2018年一項對患有或未患有糖尿病的日本孕婦REE和身體成分縱向變化的研究中，應(yīng)用氣體交換間接測熱法得出葡萄糖耐量正常的日本孕婦在孕晚期的REE顯著增加，血糖控制良好的女性的REE低于控制不良的女性[8]。Butte NF等[9]對不同孕前BMI的孕婦的能量測定中，通過間接測熱法得出健康孕婦需要額外的能量攝入以支持適當?shù)娜焉矬w重增加和BMR的增加，其不能通過孕期運動能量消耗的降低完全抵消。2016年Gilmore LA等[3]對45名孕婦早、中、晚期通過間接測熱法及Wire公式得出BMR與妊娠體重增加成正比。在雙胎妊娠中，間接能量測定法也有重要應(yīng)用。Shinagawa S等[10]對非孕、單胎妊娠及雙胎妊娠孕晚期婦女通過間接測熱法進行基礎(chǔ)能量測定得出，雙胎妊娠孕婦的基礎(chǔ)代謝量比單胎妊娠孕婦的基礎(chǔ)代謝量增加約10%。Gandhi M等[5]也通過間接測熱法對雙胎孕婦孕早、中、晚期基礎(chǔ)能量代謝進行測定。

間接測熱法最常用于臨床研究環(huán)境中的能量消耗評估，這主要是由于連續(xù)的能量消耗測量具有很高的精度，以及設(shè)備設(shè)計適應(yīng)各種實驗環(huán)境的靈活性。 間接測熱法中耗氧量與二氧化碳生成量的比率也表明碳水化合物和脂肪的氧化，通常從24 h尿液排出量得出蛋白質(zhì)氧化數(shù)據(jù)，以便深入了解常量營養(yǎng)素利用的平衡。

2.3 公式法

公式法相較于前兩種方法都比較簡單，只需要簡單的人體測量即可計算基礎(chǔ)代謝，可用于大樣本的人體研究，不同國家發(fā)表了不同的參考公式，據(jù)Sabounchi NS等[11]的統(tǒng)計，截至2011年3月，文獻中一共有248個不同的BMR預(yù)測公式 ，涉及的變量包括身高、體重、年齡、瘦體重、腰臀比、BMI等；張佳月等[12]對幾種國際和國內(nèi)被廣泛參考的BMR公式進行比較得出，Liu公式、Yang公式及Singapore公式對于我國適重人群(BMI為18.0～23.9 kg/m2)的預(yù)測值較好；超重和肥胖人群(BMI≥24 kg/m2)Singapore公式預(yù)測準確性最高，但仍需大樣本數(shù)據(jù)支持更適合我國人群的BMR測量。在對一些特殊人群(腸衰竭患者、植物人狀態(tài)的患者、運動員、青少年)等的研究中發(fā)現(xiàn)公式預(yù)測的BMR與用間接測熱法實測的差別較大，需要建立新的公式，而目前尚沒有對孕婦進行BMR預(yù)測的公式。

3 孕期基礎(chǔ)能量代謝測定的研究現(xiàn)狀

妊娠期母體需要獲得足夠的能量來保證胎兒的生長發(fā)育、胎盤和相關(guān)的母體組織的生長以及為妊娠期間母體的BMR的變化提供能量；在單胎妊娠中，整個孕期BMR逐漸增加，平均(10.7±5.4)kcal/孕周，總能量消耗增加(5.2±12.8)kcal/孕周[8]；葡萄糖耐量正常的孕婦在孕晚期的REE顯著增加，與非妊娠相比，正常單胎孕婦的孕晚期母體BMR提高了10%～20%[13]；孕期能量需求相較于非孕婦女大約增加17%，相當于一個正常體重的孕婦需要額外補充300 kcal/d 的能量[14]。孕期需要額外的能量補充來維持母體能量平衡以及胎兒的生長發(fā)育，但由于不同人群的身材、生活方式和基本營養(yǎng)狀況的差異，孕婦的能量攝入建議應(yīng)因人群而異，我們應(yīng)特別關(guān)注體重過輕或超重的女性能量攝入。一項關(guān)于肥胖孕婦能量攝入的研究估計，在體重增長位于IOM的推薦范圍內(nèi)，妊娠中、晚期的能量攝入需求相較于妊娠初期并未增加[15];Eto E等[8]的一項研究指出，在正常BMI人群中，妊娠初期的能量需求增加可忽略不計，中期需增加350 kcal/d，妊娠晚期需增加500 kcal/d，與DRIs推薦的妊娠中、晚期需額外增加340 kcal/d、452 kcal/d相差不大；但一項薈萃分析指出，盡管孕婦生理上體重迅速增加，孕婦的膳食報告指出在懷孕期間能量攝入幾乎沒有變化，因此，當前建議將能量攝入增加1 000 kJ/d(約240 kcal/d)可能會導(dǎo)致體重增長過多以及增加不良妊娠結(jié)局的發(fā)生率[15]。

相對于單胎妊娠，雙胎妊娠意味著子宮、胎盤體積增加以及母體體重及血流量的變化，因此需要更多的能量來滿足母體與胎兒的需要，Singagawa S等[10]的研究表明在孕晚期，雙胎妊娠孕婦的基礎(chǔ)代謝量比單胎妊娠孕婦的基礎(chǔ)代謝量增加約10%，這些增加的REE可能導(dǎo)致雙胎妊娠的熱量需求較單胎增加40%[16]；對雙胎而言，盡管尚未指出準確的能量需求值，但是建議在單胎妊娠的基礎(chǔ)上每個胎兒額外增加300 kcal的能量和10 g蛋白質(zhì)。有研究指出雙胎孕婦的能量需求從理論上講是單胎妊娠孕婦所需能量300 kcal的雙倍[17]；Gandhi M等[5]的研究表明，在雙胎妊娠中，相較于早期，孕中期和孕晚期平均需增加約700 kcal/d的能量攝入來滿足孕期體重以及能量消耗的增加。

孕期能量攝入平衡對妊娠結(jié)局有重要影響，生命早期1 000 d學說的提出讓我們更關(guān)注能量攝入，從國際范圍來看，目前對于雙胎妊娠研究資料仍較少，尚不能形成指南或者專家共識，亟需更多的大樣本研究。