生理學 能量及調(diào)節(jié) 自習報告

1、第七章 能量代謝和體溫一 能量代謝新陳代謝是生命最基本的特征之一。 物質(zhì)代謝（material metabolism）:合成代謝（同化作用） 分解代謝（異化作用）新陳代謝 能量代謝（energy metabolism）：通常將在物質(zhì)代謝過程中所伴隨的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用統(tǒng)稱為能量代謝。1. 能量的來源糖：機體所需能量的主要來源，70%，通過有氧氧化和無氧酵解兩種途徑。脂肪：體內(nèi)重要的貯能和供能物質(zhì)，蛋白質(zhì)2. 能量的轉(zhuǎn)移和利用三磷酸腺苷(ATP) 既是重要的貯能物質(zhì)，又是直接的供能物質(zhì)。機體的組織細胞進行各種功能活動時，能量的直接來源是ATP中的貯備能。當體內(nèi)物質(zhì)分解生成的能量增多，使

2、形成的ATP濃度升高，ATP將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給肌酸，生產(chǎn)磷酸肌酸（CP），將能量儲存起來。反之ATP濃度降低時，將能量轉(zhuǎn)移給ADP從而生成新的ATP。 3. 能量代謝的測定 測定原理：機體的能量代謝也遵循能量守恒定律，即在整個能量轉(zhuǎn)化過程中，機體所利用的蘊藏在食物中的化學能與最終轉(zhuǎn)化成的熱能和所做的外功，按能量來計算是完全相等的。能量代謝率（energy metabolic rate EMR）：單位時間內(nèi)機體的全部能量消耗。單位為kJ/(m²·h)。 測定方法：直接測熱法：直接測定整個機體在單位時間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)出的總熱量。總熱量與時間的比值就是能量代謝率，即單位時間內(nèi)所消

3、耗的能量。*如果在測定時間內(nèi)做一定的外功，應將外功(機械功)折算為熱量一并計入。（1kg·m的功相當于0.024kcal或0.1005kJ）間接測熱法：間接測熱法又稱氣體代謝測定法。利用定比關系計算出單位時間內(nèi)整個機體耗氧量和產(chǎn)二氧化碳量，間接推算出同一時間內(nèi)機體中糖、脂肪、蛋白質(zhì)的氧化量和產(chǎn)熱量，從而計算出能量代謝率。v 定比定律：在一般化學反應中，反應物與產(chǎn)物的量之間呈一定的比例關系。 *與能量代謝測定有關的幾個概念1.食物的熱價（thermal equivalent of food）：1g食物在體內(nèi)氧化（或在體外燃燒）時所釋放出來的熱量。也稱食物的卡價（caloric valu

4、e of food）物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。 生物熱價：指食物在體內(nèi)經(jīng)過生物氧化所產(chǎn)生的熱量。 2.食物的氧熱價（thermal equivalent of oxygen）：某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時消耗1 L氧所產(chǎn)生的熱量。可以根據(jù)機體一定時間內(nèi)的耗氧量推算出能量代謝率。 3.呼吸商（respiratory quotient，RQ）：一定時間內(nèi)機體的CO2產(chǎn)生量與耗O2量容積的比值(CO2/O2) 呼吸商比值大小取決于食物的成分，若某人RQ接近于1.00說明說明能量代謝主要來源與糖的氧化，糖尿病患者呼吸商偏低，接近于0.71，說明其糖利用發(fā)生障礙。 通常將一定時間內(nèi)，氧化糖和脂肪產(chǎn)生

5、的二氧化碳量和耗氧量的比值稱為非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient, NPRQ）間接測熱法的計算：1.測出機體在一定時間內(nèi)的耗氧量和二氧化碳產(chǎn)生量，測出尿中尿氮的排出量。 2.根據(jù)尿氮排出量計算氧化分解蛋白質(zhì)量，計算出蛋白質(zhì)的 產(chǎn)熱量，耗氧量和二氧化碳產(chǎn)量。 3.計算NPRQ和非蛋白物質(zhì)的產(chǎn)熱量，并計算出非蛋白代謝的產(chǎn)熱量。 4.總產(chǎn)熱量=蛋白質(zhì)代謝的產(chǎn)熱量+非蛋白代謝的產(chǎn)熱量臨床中：產(chǎn)熱量（kJ）=耗氧量（L）*20.20kJ/l4. 影響能量代謝的主要因素肌肉活動：影響最為顯著精神活動：通過肌緊張及激素的作用增加產(chǎn)熱量。機體在驚慌、恐懼、憤怒、焦急

6、等精神緊張狀況下，能量代謝將顯著升高。食物的特殊動力效應(SDA)：食物能使機體產(chǎn)生“額外”熱量的現(xiàn)象環(huán)境溫度5. 基礎代謝 基礎代謝（basal metabolism）：機體處于基礎狀態(tài)下的能量代謝?；A狀態(tài)：人體處在清醒而又非常安靜，不受肌肉活動，環(huán)境溫度，食物及精神緊張等因素影響時的狀態(tài)。條件：1.在室溫2025，排除環(huán)境溫度影響2.清晨空腹(受試者至少12h未進食)，排除食物的特殊動力效應影響3.靜臥(至少半小時)、清醒而又極其安靜狀態(tài)，排除肌肉活動的影響。4消除煩惱，恐懼焦慮等心理活動，排除精神活動的影響?；A代謝率(basal metabolic rate, BMR)：基礎狀態(tài)下單

7、位時間內(nèi)的基礎代謝。以單位時間內(nèi)每平方米體表面積的產(chǎn)熱量為單位，即kJ/（m²·h）(人)和kJ/h·W0.75(動物) 。 衡量標準：一般用體表面積（body surface area, BSA）來衡量。 Stevenson公式：體表面積（m²）=0.0061*身高（cm）+0.0128*體重（kg）-0.1529產(chǎn)熱量=20.20*耗氧量（設定呼吸商為0.82）BMR（%）=（實測值-相應年齡的正常值）/相應年齡的正常值*100%臨床意義：當其他情況相同時，男子的BMR平均比女子的高；幼年比成人高；年齡越大，BMR值越低。BMR的測量時臨床診斷甲狀腺

8、疾病的重要輔助方法。其他如糖尿病，紅細胞增多癥，白血病以及伴有呼吸困難的心臟病等也伴有BMR升高。二 體溫及其調(diào)節(jié)1. 體溫（body temperature）的概念：人和動物機體的溫度。體核溫度(core temperature)：指機體深部，包括心、肺、腦和腹部器官的溫度，又稱深部溫度。比較穩(wěn)定。 體表溫度(shell temperature)：指機體表層，包括皮膚、皮下組織和肌肉等的溫度，又稱表層溫度或體殼溫度。最外層皮膚表面的溫度稱為皮膚溫度（skin temperature）。體表溫度不穩(wěn)定。體溫測定：肛溫：36.937.9。口溫：36.737.7。腋溫：36.037.4。2. 體溫

9、的生理變動晝夜波動：正常人的體溫在一晝夜之中呈周期性波動，通常清晨26時體溫最低，午后16時最高。體溫的這種晝夜周期性波動稱為晝夜節(jié)律或日節(jié)律。年齡：青少年，兒童體溫較高，老年人體溫較低。性別：成年女性的體溫平均比男性高0.3，女性體溫隨月經(jīng)周期呈節(jié)律性波動，是由于黃體分泌孕激素的生熱效應引起。肌肉活動地理氣候、精神緊張、采食和環(huán)境溫度變化、麻醉等因素3. 體熱平衡機體產(chǎn)熱與散熱之間的相對平衡狀態(tài)稱為體熱平衡（body heat equipoise）4. 產(chǎn)熱 產(chǎn)熱器官：安靜狀態(tài)：內(nèi)臟（肝臟），肝是體內(nèi)物質(zhì)代謝最旺盛的器官，產(chǎn)熱量最大。 活動狀態(tài)：骨骼肌。產(chǎn)熱方式：基礎代謝產(chǎn)熱：基礎狀態(tài)下，7

10、0%左右的基礎代謝產(chǎn)熱量來自于內(nèi)臟和腦等深部組織器官，他們是基礎狀態(tài)下主要的產(chǎn)熱器官。肝臟和腦的代謝水平高，產(chǎn)熱多。 食物特殊動力效應產(chǎn)熱 骨骼肌運動產(chǎn)熱寒冷環(huán)境下： 寒戰(zhàn)產(chǎn)熱（shivering thermogenesis ,ST）:骨骼肌不隨意的節(jié)律性收縮，節(jié)律為9-11次/分。特點：屈肌和伸肌的同時收縮，基本不做外功，產(chǎn)熱量很高。寒冷刺激在使機體發(fā)生寒戰(zhàn)之前，一般先出現(xiàn)溫度刺激性肌緊張（thermal muscle tone）或稱寒戰(zhàn)性肌緊張。有利于維持機體在寒冷環(huán)境中的體熱平衡。 非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱（non-shivering thermogenesis, NST）：又稱代謝產(chǎn)熱。在寒冷環(huán)境中

11、，機體通過升高代謝率而增加產(chǎn)熱的現(xiàn)象。機體所有的組織器官都能進行代謝產(chǎn)熱，但以機體褐色脂肪組織（brown adipose tissue, BAT）的代謝產(chǎn)熱量最大，約占70%。主要分布于胸腹腔，腹股溝，腋窩，肩胛下區(qū)。因新生兒不能發(fā)生寒戰(zhàn)，所以非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱對新生兒在寒冷環(huán)境中維持體溫恒定有重要的生理意義。5. 散熱過程 機體是通過血液循環(huán)和熱傳導兩條途徑將深部的熱量轉(zhuǎn)移到皮膚，再散發(fā)到周圍環(huán)境中。人體主要散熱部位是皮膚。 散熱方式： 輻射散熱（thermal radiation）：由溫度較高的物體表面(一般為皮膚)發(fā)射紅外線，由溫度較低的物體接收的散熱方式。輻射散熱是機體散熱的主要方式，散發(fā)的

12、熱量約占總散熱量的60%。輻射散熱量的多少 取決于皮膚與環(huán)境間的溫度差和機體的有效輻射面積。溫差越大，輻射的散熱量就越多；機體有效輻射面積越大，散熱量就越多。 傳導散熱（thermal conduction） ：將體熱直接傳給與機體相接觸的較冷的物體。傳導散熱量與物體接觸面積、溫差大小和物體的導熱性能密切相關。脂肪導熱性差，所以肥胖者夏天易出汗。 對流散熱（thermal convection） ：緊貼身體的空氣由于輻射的結(jié)果溫度升高，體積膨脹而上升，冷空氣接著來補充，體表又與新移動過來的較冷空氣進行熱量交換，因而不斷帶走熱量。對流散熱量多少，受風速影響很大。 蒸發(fā)散熱（thermal eva

13、poration）：體液的水分在皮膚和粘膜(主要是呼吸道粘膜)表面由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，帶走大量熱量的一種散熱方式?？煞譃椴桓姓舭l(fā)和發(fā)汗兩種。當環(huán)境溫度升高到等于或高于皮膚溫度時，蒸發(fā)散熱是機體唯一的散熱方式。不感蒸發(fā)（insensible perspiration）: 體液中少量水分直接從皮膚和呼吸道粘膜等表面滲出，在未聚集成明顯的汗滴之前即被蒸發(fā)的一種持續(xù)性的散熱形式，又稱不顯汗。發(fā)汗（sweating）：汗腺主動分泌汗液的活動過程，汗液的蒸發(fā)可有效地帶走熱量又稱為可感蒸發(fā)（sensible evaporation）,也可稱為顯汗。6. 發(fā)汗及汗液分泌的調(diào)節(jié)發(fā)汗是一種反射活動。調(diào)控發(fā)汗的反射中

14、樞以下丘腦最為主要。流入中樞的血液溫度和皮膚溫覺感受器的傳入沖動能刺激發(fā)汗中樞，引起發(fā)汗。指汗腺分泌汗液的活動。分為大汗腺和小汗腺。大汗腺：主要集中于腋窩、乳頭和陰部等處，開口于毛根。大汗腺不受神經(jīng)支配。其分泌不被阿托品阻斷。小汗腺：分布于全身皮膚，掌心和腳底最多，其次是頭部，軀干和四肢比較稀少。 小汗腺受交感膽堿能神經(jīng)的支配，末梢釋放的乙酰膽堿對小汗腺有促進分泌的作用。掌心和足底的汗腺也受腎上腺能神經(jīng)支配。臨床上用阿托品治療多汗癥溫熱性發(fā)汗（thermal sweating）:由體內(nèi)外溫熱性刺激引起的汗腺分泌，稱為溫熱性發(fā)汗。是一種全身的小汗腺都分泌汗液的現(xiàn)象，其生理意義在于蒸發(fā)散熱，調(diào)節(jié)體

15、溫。下丘腦的發(fā)汗中樞起重要作用。精神性發(fā)汗（mental sweating）:由精神緊張或情緒激動引起的發(fā)汗稱為精神性發(fā)汗。與體溫調(diào)節(jié)無關,主要發(fā)生于掌心、足底和腋窩。精神性發(fā)汗的中樞可能在大腦皮質(zhì)運動區(qū) 7. 體溫調(diào)節(jié)（溫度感受器）行為性體溫調(diào)節(jié)：人體有意識地通過改變行為活動而調(diào)節(jié)產(chǎn)熱和散熱的方式。 自主性體溫調(diào)節(jié)：人和其他恒溫動物能通過體溫調(diào)節(jié)機制調(diào)節(jié)皮膚血流量、出汗、寒顫等生理反應，在正常情況下能維持產(chǎn)熱和散熱過程的動態(tài)平衡，保持相對恒定的體溫。溫度感受器（temperature receptor）：感受機體體溫變化的神經(jīng)元或神經(jīng)纖維。 外周溫度感受器：指位于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的感受器。(

16、1) 分布：皮膚、粘膜、內(nèi)臟和肌肉(2) 類型：熱感受器和冷感受器(3) 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。 中樞溫度感受器：指位于中樞系統(tǒng)內(nèi)的對溫度變化敏感的神經(jīng)元。(1)分布:在脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、下丘腦及大腦皮質(zhì)運動區(qū)(2)類型： 熱敏神經(jīng)元：溫度升高時放電頻率增多冷敏神經(jīng)元：溫度降低時放電頻率增多 視前區(qū)-下丘腦前部（PO/AH）C存在著約30%的熱敏神經(jīng)元和10%冷敏神經(jīng)元。PO/AH中熱敏神經(jīng)元興奮可引起機體散熱反應，冷敏神經(jīng)元興奮可引起機體產(chǎn)熱反應。8. 體溫調(diào)節(jié)中樞，調(diào)定點學說PO/AH區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合機構(gòu)的關鍵部位。PO/AH

17、 區(qū)熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元既能感受它們所在部位的溫度變化，又能將傳入的溫度信息進行整合，分別調(diào)節(jié)散熱和產(chǎn)熱反應。脊髓中也存在低級的體溫調(diào)節(jié)中樞。調(diào)定點學說：下丘腦的PO/AH 區(qū)中的中樞溫度敏感神經(jīng)元在體溫調(diào)節(jié)中起調(diào)定點作用，這些神經(jīng)元感受溫度的閾值為37，這個閾值稱為體溫的調(diào)定點。當體溫超過37時，熱敏神經(jīng)元活動增強，使散熱增強，產(chǎn)熱減少，溫度降至正常。當體溫低于37時，冷敏神經(jīng)元神經(jīng)活動興奮，產(chǎn)熱增多，使體溫回升至正常水平。因此, 發(fā)熱開始前先出現(xiàn)惡寒戰(zhàn)栗等產(chǎn)熱反應, 直到體溫升高到39以上時才出現(xiàn)散熱反應。只要致熱因素不消除, 產(chǎn)熱和散熱過程就繼續(xù)在此新的體溫水平上保持平衡。這就是說,

18、發(fā)熱時體溫調(diào)節(jié)功能并無障礙, 而只是由于調(diào)定點上移, 體溫才升高到發(fā)熱的水平的。當機體中暑時, 體溫升高則是由于體溫調(diào)節(jié)功能失調(diào)引起的。9. 對產(chǎn)熱和散熱過程的調(diào)節(jié)產(chǎn)熱的調(diào)節(jié)：受神經(jīng)和體液因素的調(diào)節(jié)。交感神經(jīng)興奮可使肌緊張活動增強以增加產(chǎn)熱，皮膚血管收縮以減少散熱。甲狀腺激素，腎上腺激素和去甲腎上腺素可使產(chǎn)熱增加。散熱的調(diào)節(jié)：皮膚循環(huán)的調(diào)節(jié)，機體主要的散熱部位是皮膚。不同環(huán)境下，交感神經(jīng)緊張性的改變，改變動一靜脈吻合支開放和關閉。問題：1.冬眠的機理和生物學意義2.為什么用測定熱量的方法來測定能量代謝率3.如何根據(jù)散熱原理，降低高熱患者的體溫4.皮膚在維持體溫相對恒定中有哪些作用5.總結(jié)下PO/AH都有哪些作