创伤后代谢反应的变化主要由交感神经内分泌系统介导，另外创伤处的炎症介质也起到重要的作用。应激激素的升高和其持续时间通常并不与创伤程度的记分呈正比例，而是当超过一定的应激程度之后，全身的交感神经活动和内分泌反应便全部动员起来。在健康人72h内持续输入3种应激激素(皮质醇、胰高血糖素、肾上腺素)使血浆浓度达到中等程度创伤时的水平，结果可导致高基础代谢率，即高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗、负氮平衡。三者协同作用较任何一种激素单独的作用都强。因而认为创伤反应是由于多种应激激素协同作用的结果。
　　近来的研究发现炎症介质对创伤和感染时代谢反应有重要作用。由创伤部位或炎症部位的巨噬细胞释放的一种多肽(白介素)有促使肌肉蛋白质分解的作用，此作用是通过前列腺素PGE2的途径实现的。
　　创伤(包括创伤骨折)总体代谢反应有2个时相：衰落期和高涨期。代谢衰落期 大白鼠创伤或烧伤后的衰落期大约持续24h。期间氧耗量下降、体温降低，同时伴随着血糖和血乳酸水平升高，有脂肪分解现象，组织中充盈着葡萄糖，但是葡萄糖和乳酸的氧化降低了，说明柠檬酸循环的某个部分受到阻碍。能量产生减少是衰落期的基本特点，这可能是包括下丘脑在内的热调节功能受损的缘故。
　　代谢高涨期 这一时期的特点是①代谢增加，尿氮升高；②脂贮存量降低，体重降低和碳水化合物代谢方面的变化。这期间皮质激素和其他代谢性激素分泌增加，有获得性抗胰岛素能力。这期间的高代谢不像是皮质激素和其他代谢性激素分泌增加的结果，而是所有脊椎动物和无脊椎动物生命本身的一种特征。
　　1. 超代谢
　　衰落期与高涨期之间的过度是不明显的，创伤的第2天到第3天代谢变化导致产生过量的热和过量的耗氧量，同时伴随着轻微发烧。这种状况持续几天或几周，决定于创伤的严重程度或有无细菌感染。这之后基础代谢转入正常，严重烧伤患者比机械创伤患者代谢变化的程度大，持续的时间长，有骨创伤的比没骨创伤的要严重，多发性骨折比正常代谢高出20％-40％，而大面积全层皮烧伤患者，可比正常高出50％-100％，而且持续数周。伴随着代谢的增加，体重降低，脂代谢增加，非蛋白氮(主要是尿素氮)排泄量增加。
　　2. 含氮物质的分解代谢
　　创伤后第2天尿中尿素氮开始增加，并伴之以磷、钙、钾、镁和硫的丧失。过量的磷和过量的硫与过量的氮的比例表明分解代谢累及肌肉。因为氮排泄量的增加大于摄人量，所以病人处于负氮平衡状态。如果负氮平衡持续时间过久，由于体内蛋白质匮乏，可能成为多器官衰竭的一个重要原因。蛋白质丧失可能是蛋白质合成减少或分解增加，或两者共同作用的结果。一般饥饿时所呈现的代谢改变表现为蛋白质的合成受抑制，但蛋白质的分解代谢仍按通常的速度进行；而在严重创伤或感染时，代谢的改变则和饥饿不同，蛋白质的合成和分解代谢均增加，但分解代谢远超出蛋白质的合成。
　　蛋白质约占体重的15％-20％，约半数是属于结构蛋白质。体内蛋白质处于动态平衡状态，原有的不断分解，新的蛋白质不断合成。正常人每天合成300-400g的蛋白质。肌肉分解代谢是在创伤后饥饿时期内源性氨基酸的主要来源。肌肉分解的氨基酸中丙氨 酸占30％-40％。但肌肉本身的氨基酸组成中丙氨酸仅占7％。这些多余的丙氨酸一部分是由支链氨基酸氧化而来，一部分是在肌肉内将从葡萄糖来的丙酮酸经转氨基作用而生成的丙氨酸。丙氨酸再经肝脏的去氨基作用，转化成葡萄糖供周围组织利用。此生理过程称为葡萄糖-丙氨酸循环。
　　在主要长骨骨折病人中，严重的负氮平衡要持续1-2周。成人创伤骨折后2周内氮的丢失高于正常4-8g，以后的丢失较少，可再持续2个月。骨折后氮的丢失比选择性截骨术后氮的丢失要多，持续时间要长。这可能是由于骨折通常伴有周围软组织损伤之故。骨折病人氮的丢失，一部分可能归因于固定。正常成人将腿和腰固定，他们的氮排泄量在几天之内升高，2周时达到最大，持续3-4周。每人平均总丢失40g氮，合1．7kR肌肉，大约为骨折病人总丢失量的1／5。
　　伤后的分解代谢，全身的反应是不一致的。脑心肝肾可以幸免，而且可以证明在负氮平衡时，肝和肾是在合成蛋白质。尸检一般可见，烧伤者肝肾增大。烧伤大鼠肝肾利用了标记的氨基酸，还证明烧伤大鼠肝部分切除后，肝的再生率大于正常动物肝部分切除后的再生率。肝的这一生理特性，适应创伤后应激反应的需要，创伤后不但急性时相蛋白质水平升高4倍，而且增加有关凝血、免疫、吞噬、造血、淋巴等内脏蛋白质的合成。这些蛋白质大部分都是肝脏合成的。
　　尽管蛋白质的分解增加了，但是机体的热量的80％仍然来自于脂肪。蛋白质提供的热量在正常人中只有12％～15％，在严重创伤伴有坏血病的患者中也不超过20％。
　　3. 糖代谢
　　创伤后血糖明显升高往往达到高血糖，有时出现糖尿。在大多数情况下这只是暂时的，血糖的暂时来源是肝糖原通过科里循环(乳酸循环)产生，并伴有中等程度的乳酸性血酸升高和血浆碳酸氢根水平降低。这种血糖升高受肾上腺素的触发，可能还包括肾上腺皮质激素和胰高血糖素。在严重创伤和烧伤以后，肝中进行的由非碳水化合物特别是氨基酸合成糖的糖异生作用加强，这与组织蛋白质和脂肪的分解代谢是密切相关的。创伤后的高血糖可能属于一种适应性反应，对机体的恢复有一定的好处，因高血糖可给创伤部位发炎的组织和组织修复提供能量的底物、保证防卫功能的正常进行、有利于抗感染和创伤的愈合。
　　有人发现在危重病人和手术病人中，糖周转和氧化速度高出正常人2倍以上，C02的排出量高出70％以上。计算表明由脱氨基氨基酸合成的糖不超过所合成的60％。这意味着还有其他的糖异生途径。Kinney认为糖原异生被刺激起来，是为了提供一个连续的葡萄糖来源，以维持生命所必须，特别是脑代谢的需要。
　　许多创伤病人会出现相对不耐葡萄糖，在烧伤病人中这种不耐受性可能相当严重，会出现高血糖甚至糖尿，这便是烧伤性糖尿病。这里葡萄糖不耐受性并不是因缺乏胰岛素所致，而是由于分解代谢激素--皮质醇、肾上腺素、致糖尿病垂体激素分泌过剩，注射胰岛素不能缓解。这种伤后胰岛素拮抗作用可能有肝脏和组织两方面原因，也可能与细胞的蛋白质分解代谢的加强有关。
　　Kinney等发现在严重创伤和烧伤病人中，葡萄糖周转和氧化速度均提高到原来的2倍以上。C02排泄提高约70％。计算表明，由脱氨基氨基酸合成的葡萄糖不超过糖异生总量的60％，这说明尚有其他的糖异生通道。Kinney认为糖异生的促进可以为生命基础(如脑代谢)提供连续的葡萄糖，而不动用代谢能源物质。
　　创伤后机体的基础代谢率升高，且往往处于饥饿状态。在饥饿状态下机体将消耗自身的组织成分，以提供生命过程所必需的能量。碳水化合物以糖原的形式贮存，但其量甚微，一般在12h内耗尽；骨骼肌是体内蛋白质的主要贮存库，但蛋白质也是维持组织的结构与功能的重要成分，如果大量消耗时，可影响机体各方面的功能，甚至危及生命。
　　4． 脂肪代谢
　　创伤后，通过脂肪组织的交感神经支配、循环肾上腺素、胰高血糖素、皮质醇的作用，脂肪分解便立即增加，即使创伤后有高血糖症和高胰岛素水平，亦未能抑制脂肪组织分解。但血浆中游离脂肪酸水平似与创伤程度之间无直接关系。
　　脂肪是体内贮存最多的能源，平均占体内燃料贮存总量的80％以上。在饥饿状态下身体每天约消耗75-100g的脂肪，严重创伤时每天可消耗500g的脂肪。
　　创伤后脂肪组织是能量的主要来源。如大手术后1周内，病人体重每天可下降500g，其中蛋白质与脂肪的比例是1：1。由蛋白质分解提供能量是很不经济的。但是脂肪的完全氧化必须同时有少量的碳水化合物才能完成，当缺乏碳水化合物的外源性提供时，糖则来自体内蛋白质的分解和糖异生。因此当只能以脂肪组织作为热能来源时，亦伴有组织蛋白质的分解和负氮平衡。如果在一般情况下每天给予100g葡萄糖时，则可使组织蛋白质的分解降低至最低限度，此种效应称为葡萄糖的节约蛋白质作用。
　　5. 骨折和固定对钙丢失的影响
　　骨折患者尿钙增加，在1个月的时间内达到最高值。只有当病人开始活动时，尿钙才开始降低。不论是创伤还是骨折，每天大约排出500mg钙，最大排出量发生在氮丢失降低时。上述健康受试者在固定后发现氮和钙的排出量之间有一致性，这些人中钙排出量在固定后第4周达到最大范围是140-600mg/d(平均340mg)，健康成年男子每天排出的钙大约是180mg。骨折病人中超额的钙丢失，是由于肢体的固定引起的。
　　骨折后血浆钙水平保持正常或稍有升高，虽然在大面积烧伤后血浆钙可能明显降低(有时达到6-7mg／100ml)，但这只是血浆蛋白质水平降低的次级反应。它反应着白蛋白结合钙的明显降低。
　　6. 体重的丢失
　　从临床观点来看，创伤后体重的丢失一半是由于进食少，一半是由于基础能量消耗的增加和氮的长期丢失。体重的丢失比按氮丢失计算的肌肉丢失的量要大，在大多数择期手术后体重丢失5％-10％，在严重创伤或脓毒症体重丢失10％-20％，严重烧伤者体重丢失20％-30％，体重丢失1／3以上时，将严重危及生命。因为这时病人极度虚弱，并有呼吸道严重感染的危险。丧失的重量大部分是水分(75％-80％)，其余的一半是脂肪，蛋白质仅占其中的10％-20％。因此无论是脂肪的氧化还是肌肉的崩解都不足以解释体重的丧失。因为丧失的水分超过了组织的氧化，一部分水分可能停留一段时间，形成水肿，当分解代谢过程改善时随着利尿而消失。
　　7. 饮食的影响
　　骨折后的负氮平衡能否通过饮食来减缓或消除，还没有得到最后结论。增加饮食中蛋白质含量，将增加尿素氮的绝对排出量，但是动物实验和饮食经验证明增加蛋白质摄入量负氮平衡和组织消耗减弱了，而且补充碳水化合物可能是有价值的，实验发现它可使大鼠烧伤后分解代谢后期氮丢失减少。许多研究者支持用一种高蛋白高能量饮食来适应创伤后高能量的要求，以节省蛋白质的崩解。建议严重烧伤者饮食热量25 000-34 000kJ，而原来的要求仅为该数的一半，而后者往往会出现烧伤性糖尿。13 000-17 000kJ热量对骨折病人来说较为合适。
　　Einhom等观察了食物中蛋白质和钙对骨折愈合的影响，对骨折大鼠喂以比计算量多和不足的食物蛋白质和钙，结果表明，喂过量的蛋白质和钙对骨折既没好处也没坏处。早期骨痂的硬度不因食物中蛋白质和钙的变化而变化，后期骨痂的强度对无机物的依赖性还没有对蛋白质的依赖性大，因为低蛋白质饮食骨痂的扭力和抗再骨折强度都明显降低。可见骨折病人饮食中有充足量的蛋白质和无机物即可，过量也没有更多的好处。
　　8. 代谢高涨期的生理意义
　　关于创伤后出现代谢高涨期的生理意义有多种解释：Cothbeason提出，过量的蛋白质分解是一种原始应急反应，因为在原始受伤的动物不能猎取食物，因此只能靠分解自身贮存来提供能量以维持生命，提供氨基酸以愈合伤口。增加的产热量是为了适应蛋白质氧化的需要，与尿中丧失的过量的氮相当。这一概念不能解释碳水化合物与脂代谢的变化。
　　Croft等提出，蛋白质的分解为愈合提供一种或几种氨基酸，非蛋白氮排泄的增加是费用氨基酸的消耗，蛋氨酸被认为是特殊需要的氨基酸，但是在早期抱有希望的在食物中增加蛋氨酸的实验，没有得到预想的结果。
　　Kinney等也认为组织蛋白质的破坏为机体提供了一些基本物质，不过这只是代谢重新分布的一部分，碳水化合物代谢向着糖异生方向移动，利用脂肪作为能源，以便为脑提 供葡萄糖，并且为各种目的的合成提供中间产物，这一概念认为脂肪和蛋白质分解代谢是产生中间代谢产物和增加糖异生的需要。
　　中枢神经热调节失控假说 创伤后中枢神经热调节失控，中枢对周围温度的感觉比实际温度要低，因此代谢增强。将烧伤、创伤病人或动物放于周围温度30℃-32℃的环境中，氧耗量和蛋白质分解都降低，这一事实支持上述假设。
　　合成时相 代谢高涨期以后，出现一段时间的合成时相。在这段时间内，尿氮降低到正常以下，氮保留下来用于蛋白质合成，丧失的体重得到恢复。这叫创伤后恢复期，这段时间蛋白质合成代谢可能非常强烈，甚至局部蛋白质分解产物可以用于蛋白质重建。
　　整体代谢与骨折愈合的关系 骨折后大约1周开始生骨，而软组织增生和血管长入在生骨之前。这段时间是尿素氮丧失的峰值期。因此骨折愈合贯穿于分解时相的大部分时间甚至持续到合成时相，创伤愈合也可能是如此，创伤后胶原合成在伤口闭合之后还要持续数周。因此，蛋白质分解可能对修复是一种营养作用。虽然这只是一种想象的目的论，而且向烧伤的动物的饮食中加入蛋氨酸不能改善负氮平衡，但是据报道，加入含硫氨基酸可能加速蛋白质耗竭的动物的伤口愈合，因此还要进行深入的研究。
　　伤后分解代谢在全身是不一致的，脑、心、肝、肾可以幸免。而且可以证明在氮丢失时，肾和肝是在合成蛋白质的。尸检一般可见，烧伤者肝肾增大，烧伤大鼠的肝肾利用了标记的甘氨酸，说明在进行着合成。Levenson证明这些动物中肝肾的合成程度相当于正常动物的合成程度，他们还证明，烫伤大鼠肝部分切除后肝的再生率大于正常动物肝部分切除后的再生率。这一点与烧伤后皮肤再创伤的愈合减慢形成鲜明对照。