生理學(xué) 能量及調(diào)節(jié) 自習(xí)報(bào)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(guò)程中所伴隨的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、貯存和利用統(tǒng)稱(chēng)為能量代謝。1. 能量的來(lái)源糖：機(jī)體所需能量的主要來(lái)源，70%，通過(guò)有氧氧化和無(wú)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(jī)體的組織細(xì)胞進(jìn)行各種功能活動(dòng)時(shí)，能量的直接來(lái)源是ATP中的貯備能。當(dāng)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?jī)?chǔ)存起來(lái)。反之ATP濃度降低時(shí)，將能量轉(zhuǎn)移給ADP從而生成新的ATP。 3. 能量代謝的測(cè)定 測(cè)定原理：機(jī)體的能量代謝也遵循能量守恒定律，即在整個(gè)能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)體所利用的蘊(yùn)藏在食物中的化學(xué)能與最終轉(zhuǎn)化成的熱能和所做的外功，按能量來(lái)計(jì)算是完全相等的。能量代謝率（energy metabolic rate EMR）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)機(jī)體的全部能量消耗。單位為kJ/(m²·h)。 測(cè)定方法：直接測(cè)熱法：直接測(cè)定整個(gè)機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)向外界環(huán)境發(fā)出的總熱量?？偀崃颗c時(shí)間的比值就是能量代謝率，即單位時(shí)間內(nèi)所消

3、耗的能量。*如果在測(cè)定時(shí)間內(nèi)做一定的外功，應(yīng)將外功(機(jī)械功)折算為熱量一并計(jì)入。（1kg·m的功相當(dāng)于0.024kcal或0.1005kJ）間接測(cè)熱法：間接測(cè)熱法又稱(chēng)氣體代謝測(cè)定法。利用定比關(guān)系計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)機(jī)體耗氧量和產(chǎn)二氧化碳量，間接推算出同一時(shí)間內(nèi)機(jī)體中糖、脂肪、蛋白質(zhì)的氧化量和產(chǎn)熱量，從而計(jì)算出能量代謝率。v 定比定律：在一般化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物與產(chǎn)物的量之間呈一定的比例關(guān)系。 *與能量代謝測(cè)定有關(guān)的幾個(gè)概念1.食物的熱價(jià)（thermal equivalent of food）：1g食物在體內(nèi)氧化（或在體外燃燒）時(shí)所釋放出來(lái)的熱量。也稱(chēng)食物的卡價(jià)（caloric valu

4、e of food）物理熱價(jià)：指食物在體外燃燒時(shí)釋放的熱量。 生物熱價(jià)：指食物在體內(nèi)經(jīng)過(guò)生物氧化所產(chǎn)生的熱量。 2.食物的氧熱價(jià)（thermal equivalent of oxygen）：某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化時(shí)消耗1 L氧所產(chǎn)生的熱量?？梢愿鶕?jù)機(jī)體一定時(shí)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(shí)間內(nèi)機(jī)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(shuō)明說(shuō)明能量代謝主要來(lái)源與糖的氧化，糖尿病患者呼吸商偏低，接近于0.71，說(shuō)明其糖利用發(fā)生障礙。 通常將一定時(shí)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(chēng)為非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient, NPRQ）間接測(cè)熱法的計(jì)算：1.測(cè)出機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量和二氧化碳產(chǎn)生量，測(cè)出尿中尿氮的排出量。 2.根據(jù)尿氮排出量計(jì)算氧化分解蛋白質(zhì)量，計(jì)算出蛋白質(zhì)的 產(chǎn)熱量，耗氧量和二氧化碳產(chǎn)量。 3.計(jì)算NPRQ和非蛋白物質(zhì)的產(chǎn)熱量，并計(jì)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(dòng)：影響最為顯著精神活動(dòng)：通過(guò)肌緊張及激素的作用增加產(chǎn)熱量。機(jī)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(dòng)力效應(yīng)(SDA)：食物能使機(jī)體產(chǎn)生“額外”熱量的現(xiàn)象環(huán)境溫度5. 基礎(chǔ)代謝 基礎(chǔ)代謝（basal metabolism）：機(jī)體處于基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。基礎(chǔ)狀態(tài)：人體處在清醒而又非常安靜，不受肌肉活動(dòng)，環(huán)境溫度，食物及精神緊張等因素影響時(shí)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(jìn)食)，排除食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)影響3.靜臥(至少半小時(shí))、清醒而又極其安靜狀態(tài)，排除肌肉活動(dòng)的影響。4消除煩惱，恐懼焦慮等心理活動(dòng)，排除精神活動(dòng)的影響?；A(chǔ)代謝率(basal metabolic rate, BMR)：基礎(chǔ)狀態(tài)下單

7、位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。以單位時(shí)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(dòng)物) 。 衡量標(biāo)準(zhǔn)：一般用體表面積（body surface area, BSA）來(lái)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(shè)定呼吸商為0.82）BMR（%）=（實(shí)測(cè)值-相應(yīng)年齡的正常值）/相應(yīng)年齡的正常值*100%臨床意義：當(dāng)其他情況相同時(shí)，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(cè)量時(shí)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(xì)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(dòng)物機(jī)體的溫度。體核溫度(core temperature)：指機(jī)體深部，包括心、肺、腦和腹部器官的溫度，又稱(chēng)深部溫度。比較穩(wěn)定。 體表溫度(shell temperature)：指機(jī)體表層，包括皮膚、皮下組織和肌肉等的溫度，又稱(chēng)表層溫度或體殼溫度。最外層皮膚表面的溫度稱(chēng)為皮膚溫度（skin temperature）。體表溫度不穩(wěn)定。體溫測(cè)定：肛溫：36.937.9?？跍兀?6.737.7。腋溫：36.037.4。2. 體溫

9、的生理變動(dòng)晝夜波動(dòng)：正常人的體溫在一晝夜之中呈周期性波動(dòng)，通常清晨26時(shí)體溫最低，午后16時(shí)最高。體溫的這種晝夜周期性波動(dòng)稱(chēng)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(dòng)，是由于黃體分泌孕激素的生熱效應(yīng)引起。肌肉活動(dòng)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(jī)體產(chǎn)熱與散熱之間的相對(duì)平衡狀態(tài)稱(chēng)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(dòng)狀態(tài)：骨骼肌。產(chǎn)熱方式：基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱：基礎(chǔ)狀態(tài)下，7

10、0%左右的基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱量來(lái)自于內(nèi)臟和腦等深部組織器官，他們是基礎(chǔ)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(dòng)力效應(yīng)產(chǎn)熱 骨骼肌運(yùn)動(dòng)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(diǎn)：屈肌和伸肌的同時(shí)收縮，基本不做外功，產(chǎn)熱量很高。寒冷刺激在使機(jī)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(chēng)寒戰(zhàn)性肌緊張。有利于維持機(jī)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(chēng)代謝產(chǎn)熱。在寒冷環(huán)境中

11、，機(jī)體通過(guò)升高代謝率而增加產(chǎn)熱的現(xiàn)象。機(jī)體所有的組織器官都能進(jìn)行代謝產(chǎn)熱，但以機(jī)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(duì)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(guò)程 機(jī)體是通過(guò)血液循環(huán)和熱傳導(dǎo)兩條途徑將深部的熱量轉(zhuǎn)移到皮膚，再散發(fā)到周?chē)h(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(jī)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(jī)體的有效輻射面積。溫差越大，輻射的散熱量就越多；機(jī)體有效輻射面積越大，散熱量就越多。 傳導(dǎo)散熱（thermal conduction） ：將體熱直接傳給與機(jī)體相接觸的較冷的物體。傳導(dǎo)散熱量與物體接觸面積、溫差大小和物體的導(dǎo)熱性能密切相關(guān)。脂肪導(dǎo)熱性差，所以肥胖者夏天易出汗。 對(duì)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(lái)補(bǔ)充，體表又與新移動(dòng)過(guò)來(lái)的較冷空氣進(jìn)行熱量交換，因而不斷帶走熱量。對(duì)流散熱量多少，受風(fēng)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(dāng)環(huán)境溫度升高到等于或高于皮膚溫度時(shí)，蒸發(fā)散熱是機(jī)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(chēng)不顯汗。發(fā)汗（sweating）：汗腺主動(dòng)分泌汗液的活動(dòng)過(guò)程，汗液的蒸發(fā)可有效地帶走熱量又稱(chēng)為可感蒸發(fā)（sensible evaporation）,也可稱(chēng)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(dòng)。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(jué)感受器的傳入沖動(dòng)能刺激發(fā)汗中樞，引起發(fā)汗。指汗腺分泌汗液的活動(dòng)。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(kāi)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(duì)小汗腺有促進(jìn)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?zé)嵝园l(fā)汗（thermal sweating）:由體內(nèi)外溫?zé)嵝源碳ひ鸬暮瓜俜置?，稱(chēng)為溫?zé)嵝园l(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(dòng)引起的發(fā)汗稱(chēng)為精神性發(fā)汗。與體溫調(diào)節(jié)無(wú)關(guān),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(yùn)動(dòng)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(shí)地通過(guò)改變行為活動(dòng)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(dòng)物能通過(guò)體溫調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)節(jié)皮膚血流量、出汗、寒顫等生理反應(yīng)，在正常情況下能維持產(chǎn)熱和散熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡，保持相對(duì)恒定的體溫。溫度感受器（temperature receptor）：感受機(jī)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(lèi)型：熱感受器和冷感受器(3) 作用：溫度感受器傳入沖動(dòng)到達(dá)中樞后，除產(chǎn)生溫覺(jué)之外，還能引起體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)。 中樞溫度感受器：指位于中樞系統(tǒng)內(nèi)的對(duì)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(yùn)動(dòng)區(qū)(2)類(lèi)型： 熱敏神經(jīng)元：溫度升高時(shí)放電頻率增多冷敏神經(jīng)元：溫度降低時(shí)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(jī)體散熱反應(yīng)，冷敏神經(jīng)元興奮可引起機(jī)體產(chǎn)熱反應(yīng)。8. 體溫調(diào)節(jié)中樞，調(diào)定點(diǎn)學(xué)說(shuō)PO/AH區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合機(jī)構(gòu)的關(guān)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(jìn)行整合，分別調(diào)節(jié)散熱和產(chǎn)熱反應(yīng)。脊髓中也存在低級(jí)的體溫調(diào)節(jié)中樞。調(diào)定點(diǎn)學(xué)說(shuō)：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(diǎn)作用，這些神經(jīng)元感受溫度的閾值為37，這個(gè)閾值稱(chēng)為體溫的調(diào)定點(diǎn)。當(dāng)體溫超過(guò)37時(shí)，熱敏神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng)，使散熱增強(qiáng)，產(chǎn)熱減少，溫度降至正常。當(dāng)體溫低于37時(shí)，冷敏神經(jīng)元神經(jīng)活動(dòng)興奮，產(chǎn)熱增多，使體溫回升至正常水平。因此, 發(fā)熱開(kāi)始前先出現(xiàn)惡寒戰(zhàn)栗等產(chǎn)熱反應(yīng), 直到體溫升高到39以上時(shí)才出現(xiàn)散熱反應(yīng)。只要致熱因素不消除, 產(chǎn)熱和散熱過(guò)程就繼續(xù)在此新的體溫水平上保持平衡。這就是說(shuō),

18、發(fā)熱時(shí)體溫調(diào)節(jié)功能并無(wú)障礙, 而只是由于調(diào)定點(diǎn)上移, 體溫才升高到發(fā)熱的水平的。當(dāng)機(jī)體中暑時(shí), 體溫升高則是由于體溫調(diào)節(jié)功能失調(diào)引起的。9. 對(duì)產(chǎn)熱和散熱過(guò)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(dòng)增強(qiáng)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(jī)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(dòng)一靜脈吻合支開(kāi)放和關(guān)閉。問(wèn)題：1.冬眠的機(jī)理和生物學(xué)意義2.為什么用測(cè)定熱量的方法來(lái)測(cè)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(duì)恒定中有哪些作用5.總結(jié)下PO/AH都有哪些作