低身長症の病態

低栄養症の病因は複雑です。病因は多岐にわたりますが、その根底には慢性的なストレス反応があります。これは、多くの疾患や様々な損傷因子への長期曝露において生じる、普遍的な非特異的な病態生理学的反応の一つです。

ストレス要因の影響は、神経内分泌免疫系のあらゆる部位に複雑な変化と複雑な反応を引き起こし、代謝プロセスの根本的な再構築と身体の反応性の変化をもたらします。子どもの基礎代謝率は急激に上昇し、エネルギーと可塑性物質の必要量が大幅に増加します。

病理学を持つ小児におけるタンパク質およびカロリーの必要量の増加

州	臨床症状	必要
		エネルギー、 ％	タンパク質、%
健康	なし	100	100
軽度のストレス	貧血、発熱、軽度の感染症、軽度の手術	100～120	150～180
中程度のストレス	筋骨格系の損傷、慢性疾患の悪化	120～140	200～250
重大なストレス	敗血症、重度の外傷、大手術	140～170	250～300
重度のストレス	重度の火傷、低栄養の場合は迅速なリハビリテーション	170～200	300～400

低栄養症におけるホルモン反応は複合的ですが、プロセスは異化方向に傾いています。カテコールアミン、グルカゴン、コルチゾール（強力な異化ホルモン）のレベルの上昇は、脂肪分解とタンパク質分解の増加、アミノ酸（主に骨格筋から）の動員、および肝臓での糖新生の活性化につながります。さらに、甲状腺ホルモンの活性が高まり、抗利尿ホルモンのレベルの上昇と高アルドステロン症の発症が認められ、低栄養症の子供の体内の電解質バランスが著しく変化します。異化ホルモンに加えて、同化ホルモン、特にSTHの産生も増加しますが、その濃度はソマトメジンとインスリン様成長因子のレベルが低いことを背景に上昇し、その活性は完全に中和されます。低栄養症では、別の同化ホルモンであるインスリンのレベルが通常低下し、さらに受容体レベルと受容体後レベルでの活性が低下します。低栄養症におけるインスリン抵抗性の考えられる原因：

• 抗島ホルモンの活性の顕著な増加。
• 活性化された脂肪分解を背景とした非エステル化脂肪酸の血清レベルの高さ。
• クロム、カリウム、亜鉛のレベル低下という形で現れる電解質の不均衡。

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

水と電解質のバランスの乱れ

低栄養児におけるこのような神経内分泌調節障害は、体の内部環境と体組成に大きな変化をもたらします。全身の水分補給レベルが急激に増加し、体内の水分含有量は20～25％増加して体重の89％に達しますが、小児では通常この数値は60～67％を超えません。水分補給レベルは、細胞内液と（より大きな程度で）細胞外液の両方によって増加します。同時に、体内の体液の再分配が観察されます。主に体液は間質腔に集中し、BCCは急激に減少します（正常レベルの50％まで）。これはおそらく、低栄養児における低アルブミン血症の発症と血漿浸透圧の低下に関連しています。

BCCの減少は腎血漿流量と濾過能の低下を引き起こし、抗利尿ホルモンとアルドステロンの産生がさらに増加し、体内のナトリウムと水分の保持が促進されるという悪循環を引き起こします。低栄養症の小児では、浮腫が認められない場合でも体内のナトリウム濃度が急激に上昇し、主に細胞間隙にナトリウムが蓄積します。低栄養症の小児では、体内の総ナトリウム含有量が約8倍に増加しますが、血清中濃度は正常範囲内にとどまるか、わずかに上昇することもあります。体内の総カリウム濃度は25～30mmol/kgに低下しますが、健康な小児では45～50mmol/kgです。総カリウム濃度の減少は、タンパク質合成の阻害と体内のナトリウム保持に直接関連しています。低栄養症では、マグネシウム（20～30%）、リン、鉄、亜鉛、銅などの他のミネラル濃度も低下します。ほとんどの水溶性および脂溶性ビタミンの欠乏も認められます。

タンパク質代謝の変化

低栄養症では、タンパク質代謝が最も大きく変化します。低栄養症の子供の体内の総タンパク質含有量は20～30％減少します。筋肉（50％）と内臓タンパク質プールの両方の減少が認められます。体内の総アルブミン濃度は50％減少しますが、血管外アルブミンプールは活発に動員され、循環に戻ります。血漿中のほとんどの輸送タンパク質の濃度が低下します：トランスフェリン、セルロプラスミン、レチノール結合タンパク質。フィブリノーゲンとほとんどの血液凝固因子（II、VII、X、V）のレベルが低下します。タンパク質のアミノ酸組成が変化します：必須アミノ酸のレベルは50％減少し、分岐側鎖を持つアミノ酸の割合は減少し、バリンの含有量は8分の1に減少します。リジンとヒスチジンの異化が抑制されるため、それらのレベルは実質的に変化しません。筋肉タンパク質の分解と筋肉組織におけるトランスアミナーゼ活性の増加により、体内のアラニンおよびその他のグリコーゲンアミノ酸の含有量が大幅に増加します。

タンパク質代謝の変化は段階的かつ適応的です。体は体外からのタンパク質流入の大幅な減少に適応し、低栄養症の子供は自身のタンパク質代謝を「維持」します。合成阻害に加えて、アルブミンの分解は平均50%遅くなります。アルブミンの半減期は2倍になります。低栄養症では、体内でのアミノ酸再利用効率が90～95%に上昇しますが、通常はこの数値は75%を超えません。肝臓の酵素活性が上昇し、同時に尿素産生と排泄が抑制されます（正常レベルの最大65～37%）。筋肉タンパク質は、血清と肝臓のタンパク質プールの適切なレベルを維持するために積極的に使用されます。筋肉組織では、合成活性の阻害が起こり、クレアチニン、ヒドロキシプロリン、3-メチルヒスチジンの尿中排泄が増加します。

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

脂肪代謝の変化

脂肪分解の増加により、低栄養児では脂肪組織の容積が3分の1に減少することが観察されます。脂肪は糖新生プロセスに積極的に利用され、血清中のトリグリセリド、コレステロール、リン脂質のレベルが低下します。超低密度リポタンパク質は血漿中にほとんど存在せず、低密度リポタンパク質の濃度は著しく低下しています。アポタンパク質の欠乏、つまり体内のリジン、コリン、カルニチンの不足により、リポタンパク質の合成が阻害されます。必須脂肪酸の顕著な欠乏が認められます。リポタンパク質リパーゼ活性の低下は、組織におけるトリグリセリドの利用を阻害します。トリグリセリドの過剰（含有量が40％増加）と低密度リポタンパク質の不足により、肝機能に悪影響が及び、肝細胞のバルーン化や脂肪変性が生じます。

[ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

消化管の変化

小腸粘膜のジストロフィー性変化は、絨毛萎縮と刷子縁の消失を引き起こします。消化腺の分泌機能が低下し、胃液の酸性度が低下し、消化酵素と胆汁分泌物の産生と活性が阻害されます。腸粘膜のバリア機能が低下し、腸管上皮細胞の細胞間相互作用が阻害され、リゾチームと分泌型免疫グロブリンAの産生が阻害されます。腸壁筋層のジストロフィーにより、腸の運動性が低下し、全身の低血圧と、周期的な逆蠕動波を伴う拡張が起こります。このような消化管の変化は、消化不良、吸収不良、小腸の上行性細菌汚染、腸管粘膜炎（BEM）の悪化を引き起こします。

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ]

心血管系の変化

低栄養症の小児では、心血管系は血液循環の集中化傾向を特徴とします。これは血液量減少を背景に発生し、心筋の過活動反応、肺高血圧、毛細血管前細動脈の痙攣状態、および微小血管における「スラッジ症候群」の徴候を伴う微小血循環障害として現れます。血行動態障害は、慢性ストレス反応と病因的に関連しています。I度およびII度の低栄養症では、交感神経緊張の亢進と中枢調節回路の活動亢進が認められ、III度では「適応不全」、自律レベルへの移行を伴う調節の分散化が認められます。重度の低栄養症では、陰性変時作用、低血圧傾向、徐脈、および低血量性ショックの高リスクが認められます。しかし、組織の水分量の増加、微小循環床の変化、ナトリウム・カリウム不均衡の発生により、心不全が急速に進行し、心静止により突然死症候群が発生するリスクが高いため、点滴療法は細心の注意を払って使用する必要があります。

[ 30 ], [ 31 ], [ 32 ], [ 33 ], [ 34 ], [ 35 ], [ 36 ], [ 37 ]

免疫システムの変化

低栄養症の小児では、一時的な二次免疫不全（代謝性免疫抑制）が発症します。低栄養症における免疫反応性の障害の病因的関連は、可塑性物質（タンパク質）の顕著な欠乏、一過性高血糖のピークを伴う炭水化物代謝の不安定性、および主に脂質代謝への代謝の切り替えに関連する代謝シフトです。自然免疫と獲得免疫の両方の障害が認められます。低栄養症における自然免疫防御の障害は、主に小球性貪食に関係しています。好中球の成熟と骨髄からの動員が損なわれるため、低栄養症の循環好中球数はわずかに減少しますが、その機能活動は著しく低下します。好中球の走化性およびオプソニン活性は抑制され、貪食された細菌および真菌を溶解する能力が低下します。マクロファージの機能はわずかに低下します。低栄養は補体系の重大な機能障害には至りませんが、感染症が併発すると、補体系は急速に枯渇します。NK細胞の数と溶解活性の低下が認められます。獲得免疫においては、低栄養において免疫防御の細胞間連携が最も損なわれます。一次および二次の細胞性免疫応答はともに抑制されます。T細胞、特にCD4の絶対数が減少し、CD4/CD8比が低下します。免疫グロブリンのレベルは通常変化しませんが、これらの抗体は親和性と特異性が低くなります。

[ 38 ], [ 39 ], [ 40 ], [ 41 ]

クワシオルコル

クワシオルコルは特殊なタイプの低栄養症であり、その発症には、タンパク質摂取の大幅な不足を伴う炭水化物中心の食事と、不十分な栄養と適応障害を背景にした二次感染の重層が重要な役割を果たします。これにより、体内の代謝プロセス、特に肝臓のタンパク質合成機能が著しく再構築されます。肝臓では、内臓輸送タンパク質（アルブミン、トランスフェリン、リポタンパク質など）の合成が阻害され、体の炎症反応を確実にするために必要な急性期タンパク質の産生が活性化されます。輸送タンパク質の欠乏を背景に、低浸透圧性浮腫と肝臓の脂肪変性が急速に進行します。クワシオルコルは、他の形態の低栄養症と同様に、典型的なストレス反応の兆候ですが、その進行が加速されるため、上記の恒常性障害はこの形態の低栄養症にも当てはまりますが、より急性で激しいものとなります。