生理學(xué)能量代謝與體溫

1、第七章 能量代謝與體溫,第一節(jié) 能 量 代 謝,第二節(jié) 體 溫,第一節(jié) 能量代謝　　 能量代謝:指體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用。一、機體能量的來源與去路(一)能量來源 1.糖:主要(70％以上) 腦組織所需能量則完全來源于糖的有氧氧化。 缺氧和血糖水平過低，均可導(dǎo)致意識障礙、昏迷以及抽搐。 2.脂肪：次之(30％) 3.蛋白質(zhì)：很少(長期饑餓或極度消耗時，才成為主要能量

2、來源)。,(二)能量去路 能源物質(zhì)釋放的能量有50%轉(zhuǎn)化為熱能，其余以自由能形式貯存于ATP中。除骨骼肌運動時所完成的機械外功，其余的自由能最終也轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?二、能量代謝的測定(一)能量代謝測定的基本原理　　 機體的能量代謝也遵循“能量守恒定律”：即在安靜不作外功時，機體物質(zhì)代謝過程中所釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能。 因此，測定機體在單位時間內(nèi)發(fā)散的總熱量或所消耗的食物量，可測算出整個機體在單位時間內(nèi)能量代謝的量，即能

3、量代謝率。,,(二)能量代謝的測定方法　1.直接測熱法：直接測量從機體體表、呼出氣、尿液和糞便排出的總熱量。如果不做外功，該熱量就是機體代謝的全部熱量。這種方法測定準(zhǔn)確，但設(shè)備復(fù)雜，操作繁瑣，現(xiàn)已極少應(yīng)用。 2.間接測熱法： ⑴間接測熱法原理：是利用“定比定律”（即反應(yīng)物的量與生成物的量呈一定的比例關(guān)系），測算出一定時間內(nèi)氧化的糖、脂肪和蛋白質(zhì)各有多少，再計算出它們所釋放出的熱量。 為此，必須先了解與其相關(guān)的幾個概念：

4、食物的熱價、氧熱價和呼吸商。,①食物的熱價:1ｇ食物在氧化時所釋放出來的熱量，稱為食物的熱價。 物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。 生理熱價：指在體內(nèi)氧化時所產(chǎn)生的熱量。 糖與脂肪：物理熱價＝生理熱價 蛋 白 質(zhì)：物理熱價＞生理熱價（∵蛋白質(zhì)在體內(nèi)不能被徹底氧化分解，有一部分以尿素的形式由尿中排泄）。,,②食物的氧熱價：某種食物氧化時,每消耗1L氧所產(chǎn)生的熱量稱為該種食物的氧熱價。,,③呼吸商(RQ)：指一定時

5、間內(nèi)，機體的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。RQ＝CO2產(chǎn)生量/耗O2量 由于各種食物在體內(nèi)氧化時的耗O2量、CO2產(chǎn)生量的不同，故各種食物的氧熱價不同。根據(jù)RQ可估計某一段時間內(nèi)機體氧化各種食物的比例：,三種營養(yǎng)物質(zhì)氧化的幾種數(shù)據(jù)─────────────────────────── 物 質(zhì)　耗氧量 產(chǎn)CO2量 物理熱價 生理熱價 氧熱價 呼吸商　　　　(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (K

6、J/g) (R Q)─────────────────────────── 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白質(zhì) 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.85───────────────────────────

7、,RQ＝1.0 →氧化糖； RQ＝0.70 → 氧化脂肪 RQ＝0.82→一般飲食；RQ＝0.80或＜1.0→長期饑餓,④非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定時間內(nèi)，機體氧化非蛋白食物時的CO2產(chǎn)生量與耗O2量的比值。 整體產(chǎn)生CO2總量－分解蛋白產(chǎn)生CO2量※ NPRQ＝────────────

8、───── 整體耗O2總量－分解蛋白耗O2量※,※ 分解蛋白產(chǎn)生CO2量= NP×6.25×0.76(L),※ 分解蛋白耗O2量= NP×6.25×0.94(L),6.25=每產(chǎn)生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g0.76(L)=每氧化1g蛋白的產(chǎn)生CO2量0.94(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量,非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧熱價見:表7-2,⑵間接測熱法步驟：

9、 ①測定CO2產(chǎn)生量和耗O2量：開放式或閉合式。 ②測定尿氮量：根據(jù)尿氮量估算蛋白質(zhì)氧化的量。 ③計算出NPRQ：=非蛋白CO2產(chǎn)生量/非蛋白耗O2量。 ④查出非蛋白食物氧熱價：根據(jù)NPRQ在“NPRQ及氧熱價表”查出所對應(yīng)的氧熱價。 ⑤計算出非蛋白食物的產(chǎn)熱量：NPRQ表查出的氧熱價×非蛋白耗O2量?！?⑥能量代謝計算：=非蛋白食物的產(chǎn)熱量+蛋白食物的產(chǎn)熱量。,,⑶簡易法： ①將混合膳食的R

10、Q定為0.82，氧熱價=20.20kJ/L； ②測定6min的耗O2量； ③能量代謝計算：= 耗O2量×氧熱價。,三、影響能量代謝的因素,(一)肌肉活動　　 肌肉活動對能量代謝的影響最大。全身劇烈活動時，短時間內(nèi)其總產(chǎn)熱量比安靜時高出數(shù)十倍。 表7-3表明不同勞動或運動時的能量代謝率。,表7-3 機體不同狀態(tài)時 的能量代謝率─────────────── 狀態(tài) 產(chǎn)熱量(KJ/m2.min)

11、 ───────────────躺臥 2.73開會 3.40擦窗子 8.30洗衣 9.89掃地 11.37打排球 17.05打籃球 24.22踢足球 24.98持重機槍躍進(jìn) 42.39───────────────,(二)精神活動　　人在平靜地思考問題時，能量代謝受到的影響不大，其產(chǎn)熱量一般不超

12、過4%。 但精神處于緊張狀態(tài)(煩躁、恐懼、情緒激動等)時，由于會導(dǎo)致無意識的肌肉緊張性增強、交感神經(jīng)興奮及促進(jìn)代謝的內(nèi)分泌激素釋放增多等原因，產(chǎn)熱量可顯著增加。,(三)食物的特殊動力效應(yīng)　　人進(jìn)食后一段時間內(nèi)(從進(jìn)食后1h開始,持續(xù)7～8h),即使同樣處于安靜狀態(tài),但產(chǎn)熱量卻比進(jìn)食前有所增加，這些 “額外” 熱量是由進(jìn)食引起的。 食物能使機體產(chǎn)生“額外” 熱量的現(xiàn)象稱為食物的特殊動力效應(yīng)。 各種營養(yǎng)物質(zhì)的食物

13、特殊動力效應(yīng)不同，進(jìn)食蛋白質(zhì)時產(chǎn)熱量增加30％，混合性食物增加10％，糖和脂肪增加4～6％。 其產(chǎn)生的機制尚不十分清楚，可能與肝臟處理蛋白分解產(chǎn)物時的額外能量消耗有關(guān)。,(四)環(huán)境溫度 1.人體安靜時的能量代謝,在20～30℃的環(huán)境中較為穩(wěn)定。 2.環(huán)境溫度超過30℃，能量代謝率增加。 3.當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時，隨著溫度的不斷下降，機體產(chǎn)生寒戰(zhàn)和肌緊張增加以御寒，同時增加能量代謝率。 4.艦艇艙內(nèi)溫度可高達(dá)60

14、℃,故艦員的能量代謝率很高。,四、基礎(chǔ)代謝(一) 概念 1.基礎(chǔ)代謝：機體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝。 基礎(chǔ)狀態(tài)的條件如下： ①清晨空腹，即禁食12～14h，前一天應(yīng)清淡、不要太飽的飲食，以排除食物特殊動力效應(yīng)的影響。 ②平臥，全身肌肉放松，盡力排除肌肉活動的影響。 ③清醒且情緒安閑，以排除精神緊張的影響。 ④室溫18-25℃，排除環(huán)境溫度的影響。 2.基礎(chǔ)代謝率(BMR)：單位時

15、間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。,(二)BMR的測定和正常值　　 1.BMR的測定:(通常采用簡易法) ①把基礎(chǔ)狀態(tài)下的呼吸商定為0.82、氧熱價為20.20KJ。　?、跍y出1h內(nèi)(測6min的耗氧量×10)的耗氧量。 ③測出體表面積。 ④按下面公式計算出BMR實測值： BMR實測值＝20.195×耗氧量/體表面積 ⑤對照表7-4的BMR平均值,按下面公式計算出BMR相對值：

16、 BMR相對值＝,BMR實測值-BMR平均值,BMR平均值,2.BMR正常值：＝±10％～±15％,＞±20％→可能是病態(tài),甲亢：+25％～+80%；甲減：-20%～-40%發(fā)燒：體溫每升高1℃，BMR升高13%.,×100%,,表7-4,研究表明,機體能量代謝率與體重相關(guān)性不明顯,而與體表面積基本上成正比。如：以體重為指標(biāo),身材瘦小者的產(chǎn)熱量/Kg顯著高于身材高大者;以體表面積為指標(biāo),

17、則身材高大或瘦小者的產(chǎn)熱量/m2都比較接近。 人體表面積推算: ①公式計算：＝0.0061×身高（cm)＋0.0128×體重(kg)－0.1529 ②體表面積測算圖測出。,復(fù)習(xí)思考題 1.簡述間接測熱法的基本原理。 2.臨床常用簡化法測定能量代謝，其應(yīng)用的根據(jù)是什么？ 3.簡述影響能量代謝的因素。 4.何謂基礎(chǔ)代謝？測定基礎(chǔ)代謝率需要控制哪些因素？,第二節(jié) 體溫,概念：指身

18、體深部的平均溫度，即體核溫度。意義：體溫的相對恒定是機體新陳代謝和一切生命活動正常進(jìn)行的必需條件。 體溫過高、過低都會影響酶的活性，導(dǎo)致生理功能的障礙，甚至造成死亡。如：,T ＜ 22℃→心跳停止；T ＞ 43℃→酶變性而死亡;T = 27℃→低溫麻醉。,一、人體正常體溫及生理變動（一）正常體溫　　通常體溫的測量部位為腋窩、口腔和直腸溫。 1.肛溫：正常為36.9～37.9℃。 2.口溫：約比直腸低0.2℃

19、,為36.7～37.2℃。 3.腋溫：約比口腔低0.3℃,為36.7～37.2℃。 肛溫比較接近機體深部的溫度，但由于測試不便，臨床常用口溫和腋溫。測定腋溫時要注意夾緊體溫計和測量時間（約需10min）?！　×硗?，科研中還常用食管溫度（=體核溫度）、鼓膜溫度（=下丘腦溫度）。,（二）體溫的生理變動 正常人的體溫可因晝夜、性別、年齡和機體的活動等而有所變動。 1.晝夜節(jié)律變化 人的體溫在一晝夜中呈現(xiàn)周期性

20、波動，稱為體溫的晝夜節(jié)律。 一般是清晨2～6h時最低，下午2～8h最高，波動幅度一般不超過1℃。 體溫的晝夜節(jié)律是生物節(jié)律的表現(xiàn)之一。與人晝動夜息的生活規(guī)律，以及代謝、血液循環(huán)、呼吸等機能的相應(yīng)周期性變化有關(guān)。 長期夜間工作的人，上述周期性變化可以發(fā)生顛倒。,2.性別差異 ⑴成年女子體溫平均比男子高0.3℃。 ⑵女子體溫隨月經(jīng)周期而產(chǎn)生周期性變動。排卵日最低（約1℃）。,3.年齡差異 新生兒體溫＞

21、成年人＞老年人。 體溫隨著年齡的增長有逐漸降低的趨勢（與代謝率降低逐漸有關(guān)），大約每增長10歲，體溫約降低0.05℃。14～16歲的青年人體溫與成年人相近。 新生兒（特別是早產(chǎn)兒）由于體溫調(diào)節(jié)機構(gòu)尚未發(fā)育完善、老年人由于調(diào)節(jié)能力差，易受環(huán)境溫度的影響。,4.其他●　肌肉活動時，肌肉代謝明顯增強，產(chǎn)熱增加，可使體溫暫時升高1～2℃。所以測體溫時，要先讓受試者安靜一段時間，小兒應(yīng)防止其哭鬧。● 情緒激動、精神緊張、進(jìn)食

22、等情況，都會影響體溫?！?全身麻醉時，會因抑制體溫調(diào)節(jié)中樞和擴(kuò)張血管的作用及骨骼肌松弛，使體溫降低，所以全麻時應(yīng)注意保溫。,二、機體的產(chǎn)熱和散熱　　 人體正常體溫的維持，是在體溫調(diào)節(jié)機構(gòu)的協(xié)調(diào)和控制下，產(chǎn)熱和散熱過程達(dá)到動態(tài)平衡的結(jié)果。,(一)產(chǎn)熱 1.主要產(chǎn)熱器官： 安靜狀態(tài)，主要產(chǎn)熱器官是內(nèi)臟（尤其肝臟，其次是腦）。 活動狀態(tài),主要產(chǎn)熱器官是骨骼肌。 此外，環(huán)境溫度、進(jìn)食、精神緊張等能夠影響能量代

23、謝的因素，也都可影響機體的產(chǎn)熱量。,2.產(chǎn)熱形式 ⑴戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮， 其特點是屈肌和伸肌同時收縮，不做外功但產(chǎn)熱量很高。 實際上，機體在寒冷環(huán)境中，通常在戰(zhàn)栗之前，首先出現(xiàn)戰(zhàn)栗前肌緊張，當(dāng)肌緊張上升到一臨界水平時就轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)栗。 ⑵非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：又稱代謝產(chǎn)熱，機體所有的組織器官都能進(jìn)行代謝產(chǎn)熱，但以褐色脂肪組織的產(chǎn)熱量最大（約占70%）。,3.產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié),⑵ 機體在寒冷環(huán)境幾周后↓

24、甲狀腺↓T3、T4 ↑↓代謝率↑(增加4～5倍)↓ 產(chǎn)熱量↑特點： 作用緩慢， 維持時間長。,⑴寒冷刺激時↓交感-腎上腺髓質(zhì)↓ NE、E↑↓產(chǎn)熱量↑特點： 作用迅速↑， 維持時間短。,(二)散熱　1.散熱部位：,,,主：皮膚,面積大與外界接觸血流豐富有汗腺,次：肺、尿、糞,,2.散熱方式： 當(dāng)外界氣溫＜低于人體表層溫度時，人體主要通過輻射、傳導(dǎo)和對流方式散熱，其散

25、熱量約占總量70％。 當(dāng)外界溫度＝接近或＞高于皮膚溫度時，機體的散熱是依靠蒸發(fā)方式散熱。 機體散熱方式有以下幾種:,⑴輻射散熱： 指體熱以熱射線形式傳給溫度較低的周圍環(huán)境中的散熱方式。 輻射散熱量的多少取決于 在高溫環(huán)境中作業(yè)（如艦船、煉鋼人員）,因環(huán)境溫度高于皮膚溫度，機體不僅不能輻射散熱，反而會吸收周圍的熱量，故易發(fā)生中暑。,,,機體的有效輻射面積,皮膚

26、與環(huán)境的溫度差,⑵傳導(dǎo)散熱： 指體熱直接傳給與機體相接觸的低溫物體的散熱方式。傳導(dǎo)散熱量取決于 水的導(dǎo)熱性好，因此臨床上常利用冷水袋或冰袋為高熱患者降溫。 脂肪的導(dǎo)熱性差，因而肥胖者炎熱的天氣易出汗。,與皮膚接觸物體的溫差,與皮膚接觸面積的大小,與皮膚接觸物體的導(dǎo)熱性,,⑶對流散熱： 指體熱憑借空氣流動交換熱量的散熱方式。 對流散熱是傳導(dǎo)散熱的一種特殊形式。 對流散熱量主要取決

27、于 衣服覆蓋于體表，不易實現(xiàn)對流；棉、毛纖維間的空氣不易流動，因此增加衣著可以保溫御寒。 若在較密閉的高溫環(huán)境中（如船艙內(nèi)）或悶熱氣候，因空氣對流差，易發(fā)生中暑。,,氣溫,風(fēng)速,⑷蒸發(fā)散熱：（分不感蒸發(fā)和可感蒸發(fā)） 指體液的水分在皮膚和粘膜表面由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時帶走大量熱量的散熱方式。 每1.0ｇ水蒸發(fā)可帶走熱量2.44KJ。 當(dāng)氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑 　?、俨桓姓舭l(fā)：又稱不顯汗

28、。指體液的水分直接透出皮膚和粘膜表面，在未聚成明顯水滴前蒸發(fā)掉的散熱形式。 不感蒸發(fā)是持續(xù)進(jìn)行的。人體不感蒸發(fā)量約1000ml/日（皮膚約占2/3,肺占1/3）。 ∴臨床上給病人補液時應(yīng)考慮到由不感蒸發(fā)丟失的體液量。,②發(fā)汗：又稱可感蒸發(fā)。 人在安靜狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到30℃左右時，便開始發(fā)汗；如果空氣濕度大、衣著又多時，氣溫達(dá)25℃便可發(fā)汗；機體活動時，由于產(chǎn)熱量↑，雖然環(huán)境溫度低于20℃亦可發(fā)汗。

29、 炎熱的氣候，短時間內(nèi)發(fā)汗量可達(dá)1.5L/h。　　∵發(fā)汗散熱是通過汗液蒸發(fā)吸收體表熱量實現(xiàn)的，∴若將汗液擦掉則不能起到蒸發(fā)散熱的效果；汗腺缺乏(如燒傷病人)或汗腺分泌障礙者，在熱環(huán)境中就可導(dǎo)致體溫升高危及生命。,汗液：,水分：＞99％,∵汗液流經(jīng)汗腺排出管的起始部時，有一部分NaCl可被重吸收，從而使最終排出的汗液成為低滲。 ∴機體大量出汗可造成高滲性脫水，要補充大量的水份和適量的ＮaCl。,,固體：＜１％,大部分為Na

30、Cl,其余為KCl、尿素、乳酸等,無葡萄糖和蛋白質(zhì),,3.散熱的調(diào)節(jié)： ⑴皮膚循環(huán)的調(diào)節(jié)：機體通過交感N調(diào)控著皮膚血管的口徑，以改變其血流量，改變皮膚溫度，從而影響輻射、對流和傳導(dǎo)散熱量。 ⑵發(fā)汗的調(diào)節(jié)：發(fā)汗是反射性調(diào)節(jié)?！咧浜瓜俚纳窠?jīng)纖維的不同，∴發(fā)汗分為：,三、體溫調(diào)節(jié)　　體溫的相對穩(wěn)定，是通過許多與體溫調(diào)節(jié)有關(guān)的生理功能，相互協(xié)調(diào)，達(dá)到產(chǎn)熱和散熱相對平衡而實現(xiàn)的。(一)溫度感受器 1.外周溫度感受器 ⑴

31、分布：全身皮膚、某些粘膜和腹腔內(nèi)臟等處。 ⑵類型：溫覺感受器和冷覺感受器 皮溫≈30℃時→冷覺感受器+→冷覺 皮溫≈35℃時→溫覺感受器+→溫覺 ⑶作用：溫度感受器傳入沖動到達(dá)中樞后，除產(chǎn)生溫覺之外，還能引起體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)。,2.中樞性溫度敏感神經(jīng)元 ⑴分類：熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元　　　血溫↑→熱敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率↑　　　血溫↓→冷敏神經(jīng)元沖動發(fā)放頻率↑ ⑵分布：下丘腦、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和脊髓等處

32、 在視前區(qū)-下丘腦前部(PO/AH)分布較多的熱敏神經(jīng)元和少量冷敏神經(jīng)元。通過對PO/AH加溫或冷卻（局部腦溫變動0.1℃）的研究發(fā)現(xiàn)：加溫PO/AH → PO/AH的熱敏N元+ → 散熱反應(yīng)↑產(chǎn)熱反應(yīng)↓冷卻PO/AH → PO/AH的冷敏N元+ → 散熱反應(yīng)↓產(chǎn)熱反應(yīng)↑ 說明：PO/AH中的某些溫敏N元能感受局部腦溫的變化。,(二)體溫調(diào)節(jié)中樞　　雖然從脊髓到大腦皮層的整個CNS中都存在調(diào)節(jié)體溫的中樞結(jié)構(gòu)。

33、但從恒溫動物腦的分段切除實驗證明，只要保留下丘腦及其以下神經(jīng)結(jié)構(gòu)的完整，動物仍具有維持體溫相對恒定的能力。說明:調(diào)節(jié)體溫的基本中樞位于下丘腦。 除前述對視前區(qū)-下丘腦前部(PO/AH)加溫或冷卻的研究說明：PO/AH中的某些溫敏N元能感受局部腦溫的變化外；進(jìn)一步研究還證明：PO/AH還能對中腦、延髓、脊髓、皮膚等處傳入的溫度信息發(fā)生反應(yīng)，以及能直接對致熱物質(zhì)、5-HT、NE等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，說明：PO/AH具有體溫調(diào)節(jié)整合中樞的地

34、位。,,(三)體溫調(diào)節(jié)機制　　籍于前述，體溫自動調(diào)節(jié)的機制提出了“調(diào)定點”學(xué)說：即體溫調(diào)節(jié)類似恒溫器的調(diào)節(jié)；PO/AH中的溫敏N元可能起著“調(diào)定點”的作用； “調(diào)定點”所規(guī)定的溫度值決定著體溫的高低。,干擾因素：致熱原使調(diào)定點↑孕激素使調(diào)定點↑,,復(fù)習(xí)思考題 1.體溫的生理變動表現(xiàn)在哪些方面？ 2.人體有哪些散熱途徑？皮膚的散熱方式有哪些？各有何意義？ 3.試以體溫調(diào)定點學(xué)說解釋體溫調(diào)節(jié)機制。 4.根據(jù)散