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 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)　　人進食后一段時間內(nèi)(從進食后1h開始,持續(xù)7～8h),即使同樣處于安靜狀態(tài),但產(chǎn)熱量卻比進食前有所增加，這些 “額外” 熱量是由進食引起的。 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,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,

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。 當氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑 　　①不感蒸發(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，當環(huán)境溫度達到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1.5L/h?！　　甙l(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