生理學(xué)能量代謝與體溫內(nèi)容精要

第七章能量代謝和體溫第一節(jié)能量代謝能量代謝（energymetabolism） 是指物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用。一、機(jī)體能量的來源與去路（一）能量的來源：主要來源于食物的糖、脂肪，蛋白質(zhì)少許。能源物質(zhì)（G、F、P）O2能量釋”{CO2+H2能源物質(zhì)（G、F、P）O2能量釋”{CO2+H2O未利用的能量（5%）自由能（95%）熱能散發(fā)（50%）,維持體溫化學(xué)能（45%）貯存ATP神經(jīng)傳導(dǎo)DP合成與代謝+吸收與分泌Pi其他利用肌肉收縮釋放轉(zhuǎn)移貯存（1）糖吸收后大部分以糖原的形式貯存于肝和肌肉中。糖類是最基本和最主要的能源物質(zhì)，機(jī)體所需的能量70%由糖提供。在機(jī)體內(nèi)，隨著供氧情況的不同，糖分解供能的途徑也不同。糖的的供能途徑包括有氧氧化和無氧酵解氧充分GS——————CO2+H2O+能量缺氧GS 乳酸（稱無氧酵解），釋放少量能量。劇烈運動，雖呼吸增強(qiáng)，但仍難以攝取足夠的02,這時骨骼肌的運動依靠于糖酵解。脂肪體內(nèi)貯存和供能的主要物質(zhì)。脂肪是體內(nèi)各種能源物質(zhì)貯存的主要形式。貯存在脂質(zhì)中的能量占體內(nèi)貯能75%。一般情況下，機(jī)體消耗的能源物質(zhì)約40~50%來自脂肪，是短期饑餓時的主要供能物質(zhì)。蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物主要是氨基酸。一般情況下，主要用于合成組織、細(xì)胞的主要成份，只有在某些特殊情況下，如長期不能進(jìn)食或體力極度消耗而體內(nèi)的糖原、脂肪儲備耗竭時，體內(nèi)蛋白質(zhì)才被分解供能，以維持必要的生理功能。(二)能量的去路雖然機(jī)體所需的能量來源于食物，但機(jī)體的組織細(xì)胞并不能直接利用食物的能量來進(jìn)行各種生理活動。機(jī)體能量的直接提供者是三磷酸腺苷(ATP)。各種能源物質(zhì)在體內(nèi)氧化過程中釋放的能量，50％以上轉(zhuǎn)化為熱能，其余部分是以化學(xué)能的形式儲存于ATP等高能化合物的高能磷酸鍵中。當(dāng)ATP水解為二磷酸腺苷(adenosinediphosphate，ADP)及磷酸時，同時釋放出大量能量，供機(jī)體完成各種生理功能，如肌肉的收縮和舒張，神經(jīng)傳導(dǎo)以及細(xì)胞內(nèi)外各種物質(zhì)的主動轉(zhuǎn)運等。所以，ATP既是體內(nèi)重要的貯能物質(zhì)，又是機(jī)體能量的直接提供者。ATP的合成與分解是能量轉(zhuǎn)換和利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二、能量代謝測定(一)與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念1?食物的熱價(thermalequivalentoffood)：概念：是指1g食物在體內(nèi)氧化或體外燃燒時所釋放的熱量。其分生物熱價和物理熱價。生物熱價 體內(nèi)氧化；物理熱價 體外燃燒三大營養(yǎng)物質(zhì)的熱價：糖：物理卡價=生物卡價~17.2kJ(4kCal)脂肪：物理卡價=生物卡價~39.8kJ(9.5kCal)蛋白質(zhì)：物理卡價：23.4kJ(5.6kCal)；生物卡價：18.0kJ(4.3kCal)在生物體內(nèi)，糖：脂肪：蛋白質(zhì)宀4：9：42?食物的氧熱價（thermalequivalentofoxygen）：概念：是指某種食物氧化時消耗1升氧所產(chǎn)生的熱量。三大營養(yǎng)物質(zhì)的氧熱價：糖〉脂肪〉蛋白質(zhì)3?呼吸商（respiratoryquotient;RQ）：①概念：是指各種營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)同一時間氧化時，一定時間內(nèi)機(jī)體呼出的二氧化碳量與耗氧量的比值。（CO2/O2）計算：RQ=VCO2/VO2三大營養(yǎng)物質(zhì)的RQ：糖的RQ=1；脂肪RQ=0.71；蛋白質(zhì)RQ=0.80；測定呼吸商可以推斷能量的主要來源。如果RQ趨向于1，說明該人的能量主要來自于糖的氧化；RQ趨向于0.71，說明該人的能量主要來自于脂肪。一般膳食RQ~0.85。三、影響能量代謝的主要因素（一）肌肉活動（最顯著）機(jī)體任何輕微的活動都可提高代謝率。人在運動或勞動時耗氧量f-代謝率f。因為肌肉活動需要能量,而能量則來自大量營養(yǎng)物質(zhì)的氧化,這就必然導(dǎo)致機(jī)體耗氧量f。耗氧量最多可達(dá)安靜時10~20倍。（二） 精神活動腦組織的代謝水平雖然很高，但睡眠中及一般精神活動（平靜思考問題）,能量代謝影響較小（＜4%）,而精神緊張,如激動、憤怒、恐懼及焦慮、思考問題等都可引起能量代謝率升高?？赡艿脑蚴洽倬o張時使肌肉緊張性增加；②精神活動引起交感神經(jīng)興奮，使兒茶酚胺分泌增多及加強(qiáng)代謝活動。值接近安靜時肌肉組織耗氧量的20倍。（三） 食物的特殊動力效應(yīng)（specificdynamiceffect;SDE）由食物引起機(jī)體額外產(chǎn)生熱量的作用,稱食物的特殊動力效應(yīng)進(jìn)食后1小時開始出現(xiàn)，2~3小時達(dá)高峰，持續(xù)7~8小時?？赡軝C(jī)制：（1）可能來源于肝臟處理蛋白質(zhì)分解時額外消耗的能量（2）進(jìn)食后交感受神經(jīng)興奮及腎上腺素和去甲腎上腺素釋放f不同食物的特殊動力效應(yīng)不同，其中蛋白質(zhì)最高，達(dá)30%，糖和脂肪分別為6%和4%。（四）環(huán)境溫度安靜時，在環(huán)境溫度為20°C?30°C時能量代謝最穩(wěn)定，主要是由于肌肉松馳的結(jié)果。小于20C則肌寒顫或肌緊張性增高；大于30C體內(nèi)生物氧化等化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，這此都使機(jī)體能量代謝率增加。此外，能量代謝還受個體因素影響：如年齡小＞年齡大，男＞女，體表面積大＞體表面積小等。四、基礎(chǔ)代謝(一)基礎(chǔ)代謝和基礎(chǔ)代謝率(basalmetabolicrate;BMR)基礎(chǔ)代謝：是指機(jī)體處于基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。基礎(chǔ)狀態(tài)(basalstate):是指清晨、清醒、靜臥、空腹(距前一次進(jìn)餐達(dá)12h以上)室溫20°C?25°C，而又極其安靜的狀態(tài)。基礎(chǔ)代謝率的概念:是指在基礎(chǔ)狀態(tài)下，單位時間內(nèi)的能量代謝。測定基礎(chǔ)代謝率必須滿足的條件:(1)清晨、清醒、安靜、空腹：距前一次進(jìn)餐達(dá)12h以上。以排除食物的特殊動力效應(yīng)的影響(2)平臥、全身肌肉放松，排除肌肉活動和精神緊張的影響。室溫保持20C?25C，以排除環(huán)境溫度的影響?；A(chǔ)代謝率比一般安靜時的代謝率要低些，但不是最低的能量代謝。當(dāng)人在熟睡時基礎(chǔ)代謝才是最低(比一般安靜時要低8%~10%)?；A(chǔ)代謝率的生理變動男〉女幼兒〉成人〉老人(3)與體表面積近似成正比關(guān)系人體發(fā)熱時，BMRf(體溫每增高1°C,BME將增高13%左右)(二)基礎(chǔ)代謝率的正常值和臨床意義1、 正常值：與同齡同性別的基礎(chǔ)代謝率比較，相差(±10~15%)屬正常范圍。＞±20% 病理。甲低:-20%~-40% 甲亢:+25%~80%2、 臨床意義：BMR的測定可協(xié)助診斷某些疾病，主要是對甲狀腺疾病的重要輔助診斷。>20%時，見于甲亢、糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病、發(fā)熱病人（每升1°C能量代謝增加13%）等。<20%時，見于甲低、腎病綜合征、腦垂體功能低下等。第二節(jié)體溫及其調(diào)節(jié)一、正常體溫及其生理變動（bodytemperature）人和動物的機(jī)體都具有一定的溫度，這就是體溫。體溫又分為表層溫度和體核（深部）溫度兩種。人和高等動物的深部溫度都是相對穩(wěn)定的，故稱為恒溫動物。（一）表層溫度（shelltemperature）和核心（深部）溫度（coretemperature）人體外周組織（表層，包括皮膚、皮下組織和肌肉等）溫度稱為表層溫度。皮膚溫度（skintemperature）是指機(jī)體最外層的溫度。表層溫度不穩(wěn)定，各部位差異大，四肢末梢皮膚溫度最低，越近軀干、頭部，皮膚溫度越高。機(jī)體深部（心、腦、肺、腹等）的溫度稱為核心溫度。核心溫度比體表溫度高，且穩(wěn)定，各部位差異小，一般變動小于1C。如安靜時，肝臟溫度最高（38C）,其次到腦組織（也接近38C），再到心臟和消化腺，直腸溫度更低些，四肢深部溫度最低。由于血液循環(huán)的作用,使機(jī)體深部各個器官的溫度能趨于一致。因此,機(jī)體深部血液的溫度可以代表內(nèi)臟器官溫度的平均值。1、體溫---指人體深部的平均溫度。2、測量部位正常值直腸36.9-37.9C口腔36.7-37.7C腋窩36.0-37.4C低熱：〈38C結(jié)核，風(fēng)濕 ，中度熱:38―-38.9C,—般感染性疾??；高熱:39--40C急性感染（二）體溫的正常變動一般生理情況下,人體體溫受很多因素的影響，但波動幅度一般不超過1C1、體溫的晝夜變化：白天〉晚上；凌2~6時最低，午后1~6時最高。任何情況下一天內(nèi)體溫變動范圍V1C。長期夜班工作人員，周期性波動常出現(xiàn)夜間體溫高,白天體溫低。2、性別的影響：女〉男約0.3°C。婦女體溫隨月經(jīng)周期而產(chǎn)生周期性變動。排卵前低，排卵后升高約0.5°C,女性在排卵日體溫最低。女性正常體溫的這種周期性波動與血中孕激素周期性變化有關(guān)（排卵后形成黃體,黃體可分泌黃體酮---升溫）。女性體溫略高于男性,可能與皮下脂肪較厚,散熱較少有關(guān)。3、 年齡的影響：新生兒（體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)發(fā)育不完善）體溫較低,老年人體溫較低（由于代謝率低,體溫偏低）,兒童體溫較高（由于代謝率高）。早產(chǎn)兒由于體溫調(diào)節(jié)中樞不成熟，故受環(huán)境溫度影響最大，出生時要做好保溫措施。新生兒，即使天氣很熱，也要注意保溫。4、 其他凡影響能量代謝的因素,均可影響體溫。如激動、運動、精神緊張等機(jī)體活動狀態(tài)影響：運動、情緒緊張、進(jìn)食等會使體溫升高。所以,測小兒體溫時應(yīng)防止哭鬧二、機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱機(jī)體體溫的恒定是機(jī)體進(jìn)行新陳代謝和正常生命活動的必要條件，而正常體溫的相對恒定是在體溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的控制下，機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱兩大生理過程保持動態(tài)平衡的結(jié)果。（一）產(chǎn)熱過程1、 主要產(chǎn)熱器官：人體的主要產(chǎn)熱器官是內(nèi)臟和骨骼肌。安靜時的主要產(chǎn)熱器官——內(nèi)臟（特別是肝臟）；運動時——骨骼肌。在劇烈運動時，產(chǎn)熱量可增加40倍之多。2、 機(jī)體的產(chǎn)熱形式（1） 戰(zhàn)粟產(chǎn)熱：是骨骼肌發(fā)生的不隨意的節(jié)律性收縮。肌肉寒戰(zhàn)，是人體在寒冷環(huán)境中的主要產(chǎn)熱方式。當(dāng)機(jī)體受寒冷刺激時，首先表現(xiàn)為肌緊張（稱為溫度刺激性肌緊張，寒戰(zhàn)前肌緊張），然后肌肉才出現(xiàn)寒戰(zhàn)，使產(chǎn)熱量大大增加，以維持寒冷環(huán)境中的體熱平衡。（2） 非戰(zhàn)粟產(chǎn)熱（代謝產(chǎn)熱）：由內(nèi)分泌激素等體液因素的化學(xué)性調(diào)節(jié)，以加強(qiáng)代謝活動，是在一般冰涼環(huán)境時就出現(xiàn)。如兒茶酚胺可引起短暫的產(chǎn)熱；甲狀腺激素可維持較長時間的產(chǎn)熱，其使代謝率增加20~30%。3、 產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)（1）體液調(diào)節(jié)：甲狀腺激素、兒茶酚胺類激素、生長素一產(chǎn)熱f.(2)神經(jīng)調(diào)節(jié)：寒冷一交感神經(jīng)(+)—產(chǎn)熱仁(二)散熱過程散熱的主要部位是皮膚，其次是通過呼吸道、消化道和泌尿道。1、散熱方式輻射散熱(thermalradiation)：是指機(jī)體以熱射線形式把體熱傳給外界較冷的物體。一般氣溫，機(jī)體主要的散熱方式(占60%)。輻射散熱與溫差、輻射的有效面積有關(guān)，溫差大，輻射面積廣則散熱量就大傳導(dǎo)散熱(thermalconduction)：是體熱直接傳給同它接觸的較冷物體的一種散熱方式。其與溫差、接觸面積和和接觸物的傳導(dǎo)性能有關(guān)。冰塊，溫差大，散熱加快，能降溫。水的導(dǎo)熱性能很好，臨床上根據(jù)傳導(dǎo)散熱原理，利用冰帽、冰袋降溫。溫水擦浴降溫(32?34°C),可將皮膚溫度通過傳導(dǎo)發(fā)散，皮膚接受剌激后，初級可使皮膚毛細(xì)血管收縮，繼而擴(kuò)張，擦浴時又用按摩手法剌激血管被動擴(kuò)張，因而促進(jìn)體熱散發(fā)。對流散熱(thermalconvection)：是指通過氣體或液體的流動來交換熱量的一種方式。機(jī)體將熱量傳給周圍接觸的空氣，通過空氣不斷流動，將體熱散發(fā)到空間。與風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，對流散熱就越多。增加衣著御寒，減少對流散熱，就是這個緣故。如吹電風(fēng)扇時加快空氣對流，對流散熱加快而感覺涼爽些。蒸發(fā)散熱(thermalevaporate)：指機(jī)體通過體表水分的蒸發(fā)來散失體熱的一種散熱方式。包括不感蒸發(fā)(insensibleperspiration)和發(fā)汗兩種。不感蒸發(fā)：發(fā)汗：溫度越高，發(fā)汗速度越快；濕度越大，汗液不易蒸發(fā)，體熱不易散失，反射性引起大量出汗。人在安靜狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)30C左右時便開始發(fā)汗。運動或勞動時，溫度低也可引起發(fā)汗。而當(dāng)環(huán)境溫度三體溫時，蒸發(fā)是機(jī)體唯一的散熱方式。臨床上給高熱病人應(yīng)用酒精擦浴就是利用酒精蒸發(fā)來達(dá)到降溫的目的。2、汗液水分(99%)外，主要是NaCl(0.2%?0.3%),其少量KCl。大量出汗時，NaCl不能完全重吸收，因此大量出汗時易出現(xiàn)高滲性脫水。丟水也丟失大量的NaCl,所以，只補(bǔ)水不補(bǔ)鈉，可導(dǎo)致胞外［Na+H，電解質(zhì)紊亂，影響神經(jīng)系統(tǒng)和骨骼肌等組織的興奮性，發(fā)生熱痙攣，即肌肉痙攣收縮，伴惡心、嘔吐、頭痛、無力等，所以，應(yīng)同時補(bǔ)0.2%?0.3%NaCl的飲料。3.汗腺及汗腺活動的調(diào)節(jié)發(fā)汗是一種反射活動,人體汗腺受膽堿能纖維支配,當(dāng)交感神經(jīng)（+）,節(jié)后纖維釋放Ach,—發(fā)汗f（溫?zé)嵝园l(fā)汗）手、足、前額等處的汗腺也有一些受腎上腺素能纖維支配（精神性發(fā)汗有關(guān)）溫?zé)嵝园l(fā)汗:在溫?zé)岘h(huán)境中引起全身小汗腺分泌,主要參與體溫調(diào)節(jié)精神性發(fā)汗:指精神緊張或激動時引起的出汗,與體溫調(diào)節(jié)意義不大。4、散熱調(diào)節(jié)皮膚通過輻射、傳導(dǎo)、對流方式散熱的多少取決于皮膚與環(huán)境之間的溫度差,而皮膚溫度的高低是由流經(jīng)皮膚的血流量多少來調(diào)控的.因此,皮膚的血流量對體熱的發(fā)散有重要的作用。炎熱環(huán)境一交感神經(jīng)緊張性（一小動脈舒張一散熱仁以防止體溫升高。炎熱環(huán)境一出汗一蒸發(fā)散熱f一維持體溫恒定寒冷環(huán)境，機(jī)體通戰(zhàn)粟及神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)使產(chǎn)熱f，同時皮膚血流量和出汗（一散熱/,以維持體溫。三、體溫調(diào)節(jié)包括行為性體溫調(diào)節(jié)和自主性體溫調(diào)節(jié)。自主性體溫調(diào)節(jié)：機(jī)體在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚血流量、出汗、戰(zhàn)栗及改變代謝率等生理反應(yīng)，來維持機(jī)體產(chǎn)熱和散熱過程的動態(tài)平衡。行為性體溫調(diào)節(jié)：機(jī)體通過有意識的行為維持體溫相對恒定.如增減衣著、跑步等御寒行為。（一）溫度感受器1、 外周溫度感受器：存在于皮膚、粘膜、內(nèi)臟等，這些溫度感受器都是游離的神經(jīng)末梢。當(dāng)局部溫度升高時，熱感受器興奮，反之，冷感受器興奮。2、 中樞溫度感受器：（1）熱敏神經(jīng)元：溫度f,發(fā)放頻率f（2）冷敏神經(jīng)元：溫度（，發(fā)放頻率f（二）體溫調(diào)節(jié)中樞1、體溫調(diào)節(jié)的基本中樞位于下丘腦。下丘腦可通過以下三條主要途徑調(diào)節(jié)體溫：①通過交感神經(jīng)系統(tǒng)來調(diào)節(jié)皮膚的血流量；②通過軀體神經(jīng)來影響骨骼肌活動；③通過影響內(nèi)分泌激素釋放的途徑，調(diào)節(jié)機(jī)體代謝活動。2、視前區(qū)下丘腦前部（PO/AH）是體溫調(diào)節(jié)中樞整合結(jié)構(gòu)的中心部位。廣泛破壞PO/AH，體溫調(diào)節(jié)的產(chǎn)熱和散熱活動減弱或消失；臨床上當(dāng)病人受損及下丘腦時，患者的體溫將發(fā)生異常，不能維持相對恒定。（三）體溫調(diào)定點學(xué)說視前區(qū)下丘腦前部（PO/AH）是體溫調(diào)節(jié)中樞整合結(jié)構(gòu)的中心部位。來自各方面的溫度變化信息在下丘腦整合后，發(fā)出指令調(diào)節(jié)體溫。人體正常體溫為什么能維持在37°C左右呢？調(diào)定點學(xué)說認(rèn)為:體溫調(diào)節(jié)類似恒溫器的調(diào)節(jié)，PO/AH中有熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元，在體溫調(diào)節(jié)中起到調(diào)定點作用。人的正常調(diào)定點約為37C，當(dāng)體溫V37C，剌激冷敏神經(jīng)元，引起產(chǎn)熱大于散熱，使降低了的體溫回到37C，爾后產(chǎn)熱與散熱