第七章 能量代謝和體溫

EnergyMetabolismandTemperature第七章能量代謝和體溫第一節(jié)能量代謝第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)第一節(jié)能量代謝機(jī)體在新陳代謝過程中:

合成代謝：機(jī)體不斷從周圍環(huán)境攝取營養(yǎng)物質(zhì)以合成體內(nèi)新的物質(zhì)，貯存能量。分解代謝：機(jī)體不斷分解自身原有物質(zhì)，釋放能量供給各種生命活動需要。能量代謝概念：指物質(zhì)代謝過程中相伴隨而進(jìn)行的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用的過程。

(一)能量來源能量來源：糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解。直接供能物質(zhì)：三磷酸腺苷（ATP）能量儲存物質(zhì)：三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP)

一、食物的能量轉(zhuǎn)化

人體不能直接利用外部環(huán)境中的熱能、電能、光能和機(jī)械能等，唯一能利用的能量是蘊(yùn)藏在食物中的化學(xué)能。

(二)幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化1.糖:主要來源(70％左右)

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：次要來源(30％)3.蛋白質(zhì)：很少

長期饑餓或消耗極大而體內(nèi)糖原、脂肪儲備耗竭時，才依靠蛋白質(zhì)分解供能，以維持必要的生理活動。二、能量代謝的測定(一)能量代謝測定中的有關(guān)概念機(jī)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(jī)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(jī)體在單位時間內(nèi)發(fā)散的總熱量，就可測算出整個機(jī)體在單位時間內(nèi)能量代謝的量，即能量代謝率。能量代謝與三種物質(zhì)的氧化有關(guān)。下面介紹能量代謝測定中的幾個概念：

1.食物的熱價：1ｇ食物氧化（或在體外燃燒）時所釋放出來的熱量。物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。生物熱價：指在體內(nèi)氧化時所產(chǎn)生的熱量。糖與脂肪：物理熱價＝生物熱價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(可根據(jù)機(jī)體在一定時間內(nèi)的耗氧量計算出能量代謝率)。蛋白質(zhì)：物理熱價＞生物熱價(因?yàn)榈鞍踪|(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)。分類：關(guān)系：3.呼吸商(RQ)：指一定時間內(nèi)機(jī)體呼出的CO2量與吸入的O2量的比值。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)(KJ/g)(RQ)───────────────────────────

糖0.830.8317.017.021.01.00

脂肪1.981.4339.839.819.70.71

蛋白質(zhì)0.950.7623.518.018.80.80───────────────────────────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(jī)體氧化各種食物的比例：RQ＝1.0→糖；RQ＝0.71→脂肪；RQ＝0.80→蛋白質(zhì)；

RQ＝0.71-1.0→因?yàn)閹追N食物同時分解，所以整體的呼吸商一般在0.85左右。非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定時間內(nèi)，機(jī)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＝───────────────────

整體耗O2總量－分解蛋白耗O2量在一般情況下,體內(nèi)能量主要來自糖和脂肪的氧化,蛋白質(zhì)的因素可忽略不計。為了計算方便，可根據(jù)糖和脂肪按不同比例混和氧化時所產(chǎn)生的CO2量計算出相應(yīng)的呼吸商。能量代謝率：單位時間內(nèi)機(jī)體所消耗的能量。（二）能量代謝的測定原理和方法測定的方法有兩種：直接測熱法和間接測熱法1.直接測熱法原理：能量守恒定律單位時間釋放的能量＝單位時間消耗的能量＝熱能+外功+化學(xué)貯備如果在測定時間內(nèi)，化學(xué)貯備能極少而忽略不計，肌肉不對外作功，則測熱量就可近似代表能量代謝率。利用特殊的測量裝置直接測量整個機(jī)體在單位時間內(nèi)向外界環(huán)境散發(fā)的總熱量。設(shè)備復(fù)雜，操作繁瑣，應(yīng)用受限。2.間接測熱法間接測熱法的原理──定比定律：同一化學(xué)反應(yīng)無論中間過程和條件差異多大，釋放的能量是一定的。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，即反應(yīng)物與反應(yīng)物之間、反應(yīng)物與產(chǎn)物之間存在著一定的比例關(guān)系，從而計算出一定時間內(nèi)機(jī)體氧化三大營養(yǎng)物質(zhì)的量。然后再根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計算該段時間內(nèi)機(jī)體所釋放的總熱量。

C6H12O6+6O2＝6CO2＋6H2O+ΔH

3.臨床應(yīng)用的簡便方法

(1)測定受試者在一定時間內(nèi)的耗氧量和CO2的產(chǎn)生量，求得呼吸商。用此呼吸商查非蛋白呼吸商表得其相應(yīng)氧熱價。再用氧熱價乘以耗氧量，便得到該時間內(nèi)的產(chǎn)熱量。(2)用代謝測定儀測定受試者在一定時間內(nèi)的耗氧量(VO2)，將混合食物的呼吸商定為0.82，此時的氧熱價為20.20kj，用此氧熱價乘以所測的耗氧量，即為該時間內(nèi)的產(chǎn)熱量。三、影響能量代謝的主要因素(二)精神活動(一)肌肉活動(三)食物的特殊動力效應(yīng)：

食物能使機(jī)體產(chǎn)生“額外”熱量的現(xiàn)象。各種營養(yǎng)物質(zhì)的食物特殊動力效應(yīng)不同：進(jìn)食蛋白質(zhì)時產(chǎn)熱量增加30％，

糖和脂肪增加4～6％。

混合性食物增加10％，其產(chǎn)生的機(jī)制尚不十分清楚，可能與氨基酸在肝臟氧化脫氨基作用有關(guān)。(四)環(huán)境溫度人體安靜狀態(tài)下，環(huán)境溫度在20～30℃時，的能量代謝最為穩(wěn)定。當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時，由于寒冷刺激反射性引起肌肉緊張度增加和戰(zhàn)栗產(chǎn)熱；環(huán)境溫度高于30℃時，可能由于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度加快，出汗以及呼吸、心臟功能增強(qiáng)等因素的作用有關(guān)。

四、基礎(chǔ)代謝(一)概念1.基礎(chǔ)代謝：機(jī)體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝稱為基礎(chǔ)代謝?；A(chǔ)狀態(tài)：所謂基礎(chǔ)狀態(tài)是指清醒、安靜、空腹12小時以上、室溫保持在20～25℃時人體的狀態(tài)。

2.基礎(chǔ)代謝率(BMR)：單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。實(shí)測值與正常平均值相差的百分比:

實(shí)測值-正常平均值

=—————————————×100%

正常平均值一般情況下,基礎(chǔ)代謝率實(shí)測值與正常平均值比較,相差在±10%～±1５%以內(nèi)屬于正常。相差值超過20%時，才可能有病理變化。第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)1.體溫的概念人和高等動物機(jī)體都具有一定的溫度，但各部分的溫度并不相同。人體的溫度可分為表層體溫和深部體溫。一、

人體正常體溫及其生理變動(一)體溫的概念及其正常值表層體溫：是指體表及其以下結(jié)構(gòu)(如皮膚、皮下組織等)的溫度。易受環(huán)境溫度或機(jī)體散熱的影響,所以，波動幅度較大，且各部分溫度差也大。深部體溫：是指人體深部(如內(nèi)臟)的溫度。比體表溫度高，且相對穩(wěn)定，但由于代謝水平不同，各內(nèi)臟器官的溫度也略有差異：肝臟溫度為38℃左右，在全身中最高；腦產(chǎn)熱較多，溫度也接近38℃；腎、胰腺及十二指腸等溫度略低；直腸溫度則更低些。生理學(xué)所指的體溫：指身體深部的平均溫度意義：體溫的相對恒定是機(jī)體新陳代謝和一切生命活動正常進(jìn)行的必需條件。

T＜22℃→心跳停止；

T＞43℃→酶變性而死亡;T=27℃→低溫麻醉。2．測量部位及正常值

測量部位：腋窩、口腔和直腸溫度。正常值：肛溫：正常為36.9～37.9℃。口溫：約比直腸低0.2℃,為36.7～37.7℃。腋溫：約比口腔低0.3℃,為36.0～37.4℃。肛溫比較接近機(jī)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)。

另外，科研中還常用食管溫度(等于深部體溫)、鼓膜溫度(等于下丘腦溫度)。(二)體溫的生理變動正常人的體溫可因晝夜、性別、年齡和機(jī)體的活動等而有所變動。1.晝夜波動

晝夜節(jié)律：體溫的晝夜周期性波動。一般是清晨2～6h時最低，下午1～6h最高，波動幅度一般不超過1℃。機(jī)制：生物鐘控制（下丘腦視交叉）2．性別：女子體溫平均比男子高0.3℃。女性體溫月節(jié)律：女子基礎(chǔ)體溫隨月經(jīng)周期而變動，排卵前體溫較低，排卵后體溫升高。3.年齡差異新生兒體溫＞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(jī)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.情緒和體力活動

肌肉活動時，肌肉代謝明顯增強(qiáng)，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(jī)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(jī)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)熱過程

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)。勞動或運(yùn)動時，主要產(chǎn)熱器官是肌肉。

2.機(jī)體的產(chǎn)熱形式人在寒冷的環(huán)境中,散熱明顯增加,機(jī)體要維持體溫的相對穩(wěn)定,必需增加產(chǎn)熱量：

⑴戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：骨骼肌同時發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮，其特點(diǎn)是屈肌和伸肌同時收縮，不做外功但產(chǎn)熱量很高。發(fā)生戰(zhàn)栗時,代謝率可增加4～５倍。

⑵非戰(zhàn)栗產(chǎn)熱：指機(jī)體處于寒冷環(huán)境中時，體內(nèi)發(fā)生廣泛的代謝產(chǎn)熱增加的現(xiàn)象。又稱代謝產(chǎn)熱。但以棕色脂肪組織的產(chǎn)熱量最大（約占70%）。3.產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)

包括體液調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)(1)體液調(diào)節(jié):甲狀腺素是調(diào)節(jié)產(chǎn)熱活動的最重要的體液因素機(jī)體在寒冷環(huán)境幾周后↓甲狀腺↓T3、T4↑↓代謝率↑(增加4～5倍)↓產(chǎn)熱量↑

特點(diǎn)：作用緩慢，維持時間長。(2)神經(jīng)調(diào)節(jié)寒冷刺激可通過興奮機(jī)體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是交感神經(jīng)系統(tǒng)，繼而引起腎上腺素、去甲腎上腺素激素分泌增加，增加產(chǎn)熱。此外寒冷刺激還能引起骨胳肌緊張性增加，從而增加產(chǎn)熱。寒冷刺激時↓

交感-腎上腺髓質(zhì)活動↑↓腎上腺素、去甲腎上腺素分泌↑↓產(chǎn)熱量↑特點(diǎn)：作用迅速，維持時間短。

(二)散熱過程主：皮膚面積大與外界接觸血流豐富有汗腺次：呼出的氣體、尿、糞

2.散熱方式：當(dāng)環(huán)境溫度＜皮膚溫度時，人體主要通過輻射、傳導(dǎo)和對流方式散熱，其散熱量約占總量70％。當(dāng)環(huán)境溫度≥皮膚溫度時，機(jī)體的散熱是依靠蒸發(fā)方式散熱。機(jī)體散熱方式有以下幾種:1.散熱部位：⑴輻射散熱：人體以熱射線（紅外線）形式將體熱傳給外界的散熱形式。輻射散熱是機(jī)體在常溫和安靜狀態(tài)下的最主要的散熱方式，大約占總散熱量的60%。

機(jī)體的有效輻射面積輻射散熱量的多少取決于皮膚與環(huán)境的溫度差在高溫環(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(jī)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。

⑵傳導(dǎo)散熱：指體熱直接傳給與機(jī)體相接觸的較冷物體的散熱方式。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。⑶對流散熱：指通過氣體或液體的流動來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于空氣(液體)對流速度和溫度。衣服覆蓋于體表,不易實(shí)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。⑷蒸發(fā)散熱:指機(jī)體通過體表水分蒸發(fā)來散失體熱的散熱方式

當(dāng)氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑

形式：①不感蒸發(fā)(不顯汗)：指體中水分直接滲透到體表汽化蒸發(fā)的現(xiàn)象。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)。所以臨床上給病人補(bǔ)液時應(yīng)考慮到由不感蒸發(fā)丟失的體液量。②發(fā)汗(可感蒸發(fā)):通過汗腺主動分泌汗液的過程。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(jī)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。

因?yàn)榘l(fā)汗散熱是通過汗液蒸發(fā)吸收體表熱量實(shí)現(xiàn)的,所以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。3.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(jī)體大量出汗可造成高滲性脫水，要補(bǔ)充大量的水份和適量的ＮaCl。固體：＜１％大部分為NaCl其余為KCl、尿素、乳酸等無葡萄糖和蛋白質(zhì)汗腺與汗腺活動的調(diào)節(jié)：人體內(nèi)有大汗腺和小汗腺,與蒸發(fā)散熱有關(guān)的是小汗腺分類溫?zé)嵝园l(fā)汗：環(huán)境溫度升高或劇烈運(yùn)動時通過乙酰膽堿促進(jìn)汗腺分泌的作用稱為溫?zé)嵝园l(fā)汗。其部位見于全身。機(jī)制：下丘腦→交感膽堿能纖維→小汗腺→發(fā)汗精神性發(fā)汗：指當(dāng)情緒和精神緊張時引起的發(fā)汗。其部位見于手、足及前額等處的汗腺（與體溫調(diào)節(jié)無關(guān)）。機(jī)制：大腦皮質(zhì)運(yùn)動前區(qū)→交感腎上腺素能纖維→手、足及前額等處的汗腺→發(fā)汗。5.循環(huán)系統(tǒng)在散熱中的作用：機(jī)體可通過交感神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)皮膚血管的口徑，改變皮膚血流量，以改變皮膚溫度來控制散熱。在炎熱環(huán)境中，交感神經(jīng)緊張性降低，皮膚血管舒張，動-靜脈吻合支開放，皮膚血流量增加，皮膚溫度升高，散熱作用增強(qiáng)；反之，散熱作用減弱。環(huán)境溫度↑↓→交感神經(jīng)緊張性↓↑→血管舒張(收縮)→動-靜脈吻合支開放(關(guān)閉)→血流↑↓→散熱↑↓

三、體溫調(diào)節(jié)方式：自主性體溫調(diào)節(jié)和行為性體溫調(diào)節(jié)自主性體溫調(diào)節(jié)：指在體溫調(diào)節(jié)機(jī)制的控制下，通過增減皮膚的血流量、發(fā)汗、戰(zhàn)栗等生理調(diào)節(jié)反應(yīng)，使體溫在正常情況下能維持在一個相對穩(wěn)定的水平。行為性體溫調(diào)節(jié)：指機(jī)體通過一定的行為來保持體溫的相對恒定。(一)溫度感受器

溫度感受器是感受機(jī)體各個部位溫度變化的特殊結(jié)