高原部隊多維元素類營養補充劑研究進展

鐘延強，魯瑩

·專家論壇·

高原部隊多維元素類營養補充劑研究進展

鐘延強，魯瑩

鐘延強，教授，藥劑學博士，美國Michigan大學博士后。現任第二軍醫大學藥學院藥劑學教研室主任，博士研究生導師，全軍藥劑專業委員會副主任委員，上海市藥學會理事，上海市藥劑專業委員會副主任委員。主要從事生物大分子藥物的控緩釋和靶向給藥系統方面的研究。承擔國家“863”、軍隊科技攻關、上海市科委等研究課題多項，在國內外重要學術刊物發表研究論文80余篇，出版專著4部，獲國家發明專利授權9項，培養研究生33名。獲新藥證書1個，軍隊特需藥物證書、生產批文3個，新藥臨床批文3個。2007年獲明治乳業生命科學獎，2005、2007和2011年先后三次入選第二軍醫大學“5511”學科人才庫。

營養素補充劑是以補充人體所需營養素為目的，由一種或數種經化學合成或從天然動植物中提取的營養素為原料制成的產品，其中維生素和微量元素的補充劑即多維元素類營養補充劑占重要地位。營養補充劑對于營養不良造成的健康問題具有有效的治療作用。孕婦和在特殊環境中生活工作的人群對營養元素的需求顯著高于正常人群，對于他們而言，營養補充劑的作用更為重要。本文在分析目前國內外營養補充劑的應用現狀、比較現有不同營養劑配方的基礎上，結合我國高原地區的地理狀況、氣候特點、軍民飲食習慣以及營養狀況調查分析，闡述適合高原部隊作訓營養補充劑研發的必要性，為高原部隊多維元素類營養補充劑的研究設計和開發應用提供理論依據。

高原部隊；營養補充劑；多維元素

營養補充劑以現代營養學、預防醫學和循證醫學等為理論基礎，通過調整人們飲食中各項營養元素或生物活性物質的攝入量，發揮補充、調節作用，達到增強體質、改善人體功能和代謝平衡、降低疾病發生風險的目的。某些特殊狀態下的人群或患者如孕婦、嬰幼兒、青少年等，由于營養吸收少、消耗或者丟失過多，日常飲食無法滿足其對某些營養物質的需求，需要使用營養補充劑。還有一類人群由于其工作或生活環境的特殊性，也非常需要營養補充劑對某些營養物質或因其所處環境所導致的特定營養元素的缺乏進行補充，以避免環境、飲食、生活習慣所帶來的營養不良問題。這些人群包括高原地區作業人群、艦艇或潛艇工作人員、高強度體力消耗人群等。某些高強度體力消耗人群如運動員、飛行員的營養補充通常由專門的營養人員負責調配補充，而針對高原地區、海島地區、水面部隊等特殊環境下長期工作和生活人群的營養補充劑研究在我國目前基本處于空白狀態，特別是適用于高原部隊的營養補充劑研究未見報道。

我國高原地區(海拔3000m以上)約占國土總面積的1/6，戰略地位十分重要。高原地區低氣壓、低氧、寒冷、風沙、紫外線輻射等多種環境因素，會改變機體的多種蛋白和酶的活性，進而對機體的生理功能、生化代謝和營養代謝產生不同程度的影響[1]。高原地區特殊環境造成的人體維生素缺乏，使得人體中與營養代謝密切相關的消化系統功能發生明顯改變，主要表現為食欲減退、脫水、營養缺乏和體重下降等[2]。有研究表明，高海拔地區藏族兒童整體營養狀況較差，營養不良發生率較高，其遲緩發育和體重過輕與海拔高度有關[3]。隨著海拔升高，人體對能量和各種營養素，尤其是抗氧化營養素的需求量有所增加，而國內目前針對高原居民的膳食指南還大多停留在“八五”期間的高原營養標準水平上，高原人群的營養素攝入量普遍不能滿足機體的需要，營養素缺乏癥時有發生[4]。相較高原地區居民，駐高原部隊大多來自平原地區，惡劣的高原環境、繁重的訓練任務、特殊的飲食習慣所造成的營養缺乏問題已成為高原部隊非戰斗減員、戰斗力下降的重要原因之一[5]，因此研發適用于高原部隊的營養補充劑尤為重要。

1 高原部隊營養狀況調查分析

我國高原地區包括青藏高原、內蒙古高原和云貴高原等，約占陸地面積的26.04%，且邊防線長，駐軍部隊多。高原氣候具有光資源豐富、空氣稀薄、熱量資源不足等特征。高原居民具有獨特的膳食習慣，其傳統食品主要有糌粑、酥油茶、甜茶、牛羊肉、青稞酒等，這些食物中包含了機體生命代謝所需要的蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素和微量元素等，例如酥油茶葉中含有大量的茶堿、咖啡因、維生素B1、B2和維生素C等物質。

由于高原地理環境及交通狀況復雜，新鮮蔬菜供應從品種、數量上都較內地缺乏，采購和貯存難度大，導致維生素供給量不足[6]。高原空氣稀薄、氣壓低，水的沸點低(80～90℃)，食物須用高壓鍋烹飪，大量的維生素類在高溫時易被破壞。高原部隊官兵胃腸道功能減退[7]，維生素吸收率降低。尤其高原駐軍人員多為內地移居高原，飲食習慣不同于藏民，因而進入高原地區后官兵的營養不良問題更為突出，嚴重影響了部隊的健康和戰斗力。

為設計適用于高原部隊的多維元素營養補充劑，我們曾兩赴高原地區基層部隊調研，同時對高原地區各部隊營養調查結果進行了總結分析。

1.1 高原寒區某高炮部隊膳食營養調查 對駐地海拔3700m高寒地區高炮部隊三個連隊的官兵進行連續7d的膳食調查，隨機抽測各類維生素生化指標，結果表明該部官兵的維生素B1、維生素C和鐵元素均超出軍標要求，而維生素A、維生素B2、微量元素鈣的攝入量未達到軍隊營養標準，尤其維生素A的攝取量僅為標準的34.98%，已具營養缺乏病體征(表1)[8]。

表1 高原寒區某高炮連隊官兵每人每日能量及各種營養素攝入量Tab.1 Daily intake of various nutrients of antiaircraft gun troops

1.2 高原某部反恐訓練膳食營養調查 對地處海拔4500m地區的88名接受反恐訓練的戰士進行了連續7d的營養調查，結果顯示該部官兵維生素B1、E和元素鐵、碘的攝取量明顯高于軍隊營養標準，而維生素A、B2、C、D和鈣、鋅、硒攝取量均低于軍標(表2)，此結果除維生素C的攝取量變化較大外，基本與表1結果一致[9]。

表2 高原某部反恐訓練官兵每人每日能量及各種營養素攝入量Tab.2 Daily intake of various nutrients in an anti-terrorism training troops

1.3 某部高原適應性訓練期間膳食營養調查 為了解部隊入駐高原適應性訓練期間的營養供給情況，采用稱重法連續5d對78名入駐高原的官兵進行維生素缺乏癥體檢，并進行問卷調查。依據GJB826A-2000《軍人食物定量》[10]和GJB823A-1998《軍人營養素供給量》[11]評價膳食質量，結果表明該部人員在適應性訓練期間已出現維生素A、B2、B3、C、D及微量元素硒的缺乏(表3)[12]。通過表3中與表1、表2基本類似的結果，可以看出非高原長駐部隊進入高原后因為高原反應、飲食不適等原因很快出現多種營養的缺乏，提示應注意及時對進入高原地區執行緊急任務的人員進行營養補充。

表3 某部高原適應性訓練期間各類營養素每日攝入量與軍標比較Tab.3 Daily intake of various nutrients of plateau adaptability training troops

1.4 高原汽車兵血清半胱氨酸(Hcy)、葉酸和維生素B12的測定及相關性分析 Hcy代謝異常與多種血管疾病密切相關，而葉酸、維生素B12是Hcy代謝的重要輔助成分。葉酸、維生素B12缺乏是高Hcy血癥的原因之一。和平等[13]對36名駐守在海拔3700m高原9個月以上的健康男性汽車兵與40名駐守在海拔1500m的健康男性汽車兵進行了血清中Hcy、葉酸和維生素B12的比較，結果見表4，高原組血清中Hcy顯著高于平原組(P＜0.05)，而葉酸和維生素B12水平均顯著低于平原組(P＜0.05)，表明駐高原地區汽車兵因缺乏葉酸和維生素B12導致Hcy升高，需要進行葉酸和維生素B12的補充。

表4 高原組和平原組汽車兵血清Hcy、葉酸、維生素B12測定結果Tab.4 Comparison of Hcy, folic acid, vitamin B12concentration in serum

2 高原多元維生素片的處方設計依據

總結分析高原地區部隊營養情況調查數據，發現高原部隊維生素B1、E和鐵元素、碘元素的攝取量可基本滿足我軍現行營養標準，而對維生素A、B2、B3、C、D和鈣、鋅、硒的攝取量均低于軍標。根據高原部隊營養狀況和營養補充劑研究現狀，我們以市售多維元素片21金維他處方為基礎，設計了高原用多維元素片，主要設計依據如下：

2.1 維生素 高原缺氧初期，食欲減退易使維生素攝入量不足，同時機體對缺氧的代償和適應反應會增加維生素的消耗，從而導致維生素缺乏癥狀，降低人體缺氧耐力。維生素、復合維生素及維生素加微量元素均可不同程度提高機體缺氧耐力和缺氧適應力[14-15]。按照高于海平面供給量的標準額外補充維生素，可使高原官兵體內維生素保持較好的水平，提高耐缺氧能力，加快高原習服過程。

高原部隊的維生素A缺乏較典型，夜盲癥發病率高。新型高原多維元素類補充劑通過加入維生素A原即β-胡蘿卜素以增加維生素A劑量。β-胡蘿卜素能根據體內維生素A的營養狀況轉化成維生素A，提高了補充劑食用的安全性和有效性；β-胡蘿卜素不但具有維生素A的功效，而且還具有較強的抗氧化作用，以及對抗紫外線、提高免疫力、預防心血管疾病等作用，適合生活在高原環境下的人群服用。

維生素C具有眾多生物學功能，如機體的氧化還原過程、造血、解毒[16]等。當機體進行大負荷運動或高原運動時，每天補充適量的維生素C可明顯降低訓練引起的氧化應激[17]。Frei等[18]研究發現對多數成年人來說維生素C最佳攝入量為200mg/d，該劑量可最大程度地發揮其有益作用并規避副作用風險。美軍駐寒冷或高原環境部隊人員維生素C攝入量為250mg/d，高于平原和軍人營養素供給量標準。

生物素(維生素H)是合成維生素C的必要物質，在高原補充維生素C的同時補充適量的生物素可進一步保證維生素C的充足供應。維生素P(由柑橘屬生物類黃酮、蕓香素和橙皮素構成)能防止維生素C被氧化而受到破壞，每服用500mg維生素C時，最少應服用100mg維生素P以增強協同作用。

在高原，紅細胞增多會引起血液黏稠度增加，不利于血液循環。針對這種情況，服用適量維生素E可有效抑制血小板聚集，降低血液黏稠度，以促使更多的鐵元素游離至血中，同時還可以提高機體的抗氧化能力[19]。

維生素E與維生素C之間還存在協同作用，同時補充可進一步提高抗氧化能力[20]。大劑量維生素C、維生素E可以對抗氧自由基，對脂質過氧化損傷有明顯保護作用。有研究指出，維生素B12和葉酸與高原肺心病的發病有一定的關系，適量補充可有效預防高原肺心病的發生[21]。

2.2 礦物元素 高原地區機體的造血功能會明顯增加，紅細胞增生和血紅蛋白增加有利于氧的運輸和機體對低氧環境的適應。鐵是血紅蛋白的重要成分，因此鐵的供給量應當充足。高原部隊營養調查結果顯示鐵元素攝取量基本達到軍隊營養標準要求，因而在高原多維營養補充劑中，鐵元素的劑量基本保持不變。

硒是人體必須微量元素，是谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，具有抗氧化作用。硒參與輔酶A和輔酶Q的合成，在機體代謝、電子傳遞中起重要作用。硒還與非特異性免疫、體液免疫、細胞免疫有關。前期調查研究表明高原官兵硒攝入量普遍較少，未達軍隊標準[22]。Duffield等[23]考察不同量的硒對新西蘭成人血液中谷胱甘肽過氧化酶活性的影響，結果顯示90μg/d的硒攝入量可以使血漿谷胱甘肽過氧化酶達到最高活性，39μg/d的攝入量可使其活性達到最高值的2/3[23]。因此產品配方中按軍人日膳食營養素供給量標準(GJB823A－1998)劑量為50μg/d添加硒元素，可以提高駐高原軍人的耐缺氧能力和免疫力。

2.3 其他營養素 高原缺氧的特殊環境使駐軍官兵進行訓練或運動后易產生疲勞感且不易恢復。研究表明，服用一定量的氨基酸維生素制劑能明顯提升高原官兵軍事作業能力，有效對抗疲勞引起的彈跳力和握力下降，從而發揮預防和快速消除疲勞的作用[24]。郭長江等[25]根據人體營養需要以及高原營養代謝特點設計了復合氨基酸、維生素、礦物質配方，灌胃給予小鼠20d后，通過急性耐缺氧試驗觀察小鼠缺氧后生存時間變化，結果證明復合維生素、礦物質配方具有抗缺氧效果；在喀喇昆侖山海拔3700～5100m處調查了某單位飲食的膳食營養狀況，發現含有16種維生素、8種礦物質的復合營養素制劑——高原維康制劑對官兵的營養狀況和耐低氧能力均有改善作用。有研究認為復合營養補充劑的抗疲勞機制可能與增加糖原儲備和提高機體抗氧化能力有關[26]。肖立寧等[27]研制了氨基酸維生素制劑并探討其對力竭運動大鼠的抗疲勞作用，發現復方氨基酸維生素制劑可增加肌糖原和肝糖原含量，減少大鼠疲勞運動時多種代謝產物的生成，從而發揮抗疲勞作用。相關研究發現，復方氨基酸維生素制劑可通過減輕下丘腦超微結構改變和降低神經遞質水平來提高中樞抗疲勞能力[28]。Elango等[29]對氨基酸氧化實驗相關數據進行分析研究，認為健康成年男性的亮氨酸最高耐受攝入量以500mg/(kg·d)為宜。因此我們在設計新型高原部隊多維元素補充劑時，添加了一定量的氨基酸，以達到提高官兵軍事作業能力、有效對抗疲勞的效果。

高原脫發和指甲凹陷癥是西藏、青海、新疆等高原地區的常見病，生物素具有維持皮膚正常功能的作用，補充生物素可能減輕高原指甲凹陷癥的癥狀。因此本品配方中參照中國居民膳食營養推薦攝入量的標準30μg/d添加生物素，而軍人日膳食營養素供給量標準(GJB823A－1998)中尚未有生物素的推薦攝入量。

3 展 望

目前經國家食品藥品監督管理局(SFDA)審批的系列多維元素制劑配方多數是針對老年、兒童和孕婦等人群的營養缺乏現狀設計的，對特殊環境和特殊人群缺乏針對性。高原部隊官兵維生素和礦物質缺乏的原因復雜，包括飲食狀況、高原惡劣氣候以及高負荷訓練等。針對高原部隊研制的多維元素類營養補充劑——高原多維元素片，較相應民用產品更加適合高原部隊在缺氧作業環境下的維生素、礦物質補充，對預防營養缺乏，提高軍人對高原低氧環境的適應能力，增強部隊生存力和戰斗力具有重要意義。該產品本身有較強的抗氧化作用，還能起到對抗紫外線、提高免疫力、預防心血管疾病等作用，適合高原環境下的人群服用，且在提高我軍衛生裝備能力和水平同時還可向民用轉化，從而提高高原地區居民營養水平。

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Progress in the study of multivitamins and minerals nutritional supplements for troops stationed in high altitude regions

ZHONG Yan-qiang, LU Ying
Department of Pharmaceutical Science, College of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China
This work was supported by the “11th Five-year Plan” National Science-Technology Special Foundation (2008ZXJ09013-001)

Nutritional supplements are products intended to supplement and improve the diet, and they contain one or more dietary ingredients (including vitamins, minerals herbs or other botanicals, amino acids, protein and other substances) or their constituents. Supplement of vitamins and trace elements play an important role in the nutritional supplements. Supplements play a direct role in health by filling the nutritional gap and preventing diseases caused by nutritional deficiencies, especially for certain groups of the population who require higher than normal requirements, for example, pregnant women and people working in special environment. We reviewed the use of dietary supplements at home and abroad, and compared the formulations of different kinds of dietary supplements in the market. Based on the investigation of dietary habits and nutritional status of the residents and troops stationed in high altitude regions, the necessity of nutritional supplements suitable for troops stationed in high altitude area is discussed, considering the plateau geography and climate characteristics in China. Meanwhile, a theoretical guidance for the formula and the production of multivitamin dietary supplements suitable for troops stationed in high altitude area is provided.

plateau troops; dietary supplements; multivitamin

R82

A

0577-7402(2013)11-0873-06

10.11855/j.issn.0577-7402.2013.11.001

2013-05-14；

2013-09-13)

(責任編輯：李恩江)

200433 上海 第二軍醫大學藥學院藥劑學教研室(鐘延強、魯瑩)