能量代謝與體溫課件

第七章能量代謝與體溫

Energymetabolizeandtemperature授課人唐可欣第一節(jié)能量代謝

能量代謝（Energymetabolize）

:指體內(nèi)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。一、機(jī)體能量的來源與利用(一)ATP的生成與分解是體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化和利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。物質(zhì)生物氧化產(chǎn)生的能量，儲存到ATP或CP的高能磷酸鍵中，需要時通過分解供能。（二）三大營養(yǎng)物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化1.糖:主要(50-70％)有氧氧化：葡萄糖1mol產(chǎn)生38molATP無氧酵解：葡萄糖1mol產(chǎn)生2molATP。腦組織所需能量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％)，貯能、供能3.蛋白質(zhì)：很少(長期饑餓或極度消耗時，才成為能量來源)。（三）能量平衡能量代謝的測定

（一）能量代謝測定的基本原理

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)散的總熱量或所消耗的食物量，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。能量代謝的單位：KJ/m2.h(二)與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念

①食物的熱價(thermalequivalentoffood):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。生物熱價：指食物在體內(nèi)氧化所產(chǎn)生的熱量。

糖與脂肪：物理熱價＝生物熱價

蛋白質(zhì)：物理熱價＞生物熱價（∵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(thermalequivalentofoxygen)

：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(respiratoryquotient

RQ)：指一定時間內(nèi)，機(jī)體呼出的CO2量與吸入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，故各種食物的呼吸商不同。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：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量物理熱價生物熱價氧熱價呼吸商(L/g)(L/g)(KJ/g)(KJ/g)(KJ/g)(RQ)───────────────────────────糖0.830.8317.1517.1520.661.00蛋白質(zhì)0.950.7623.4317.9918.930.80脂肪2.031.4339.7539.7519.580.71───────────────────────────

RQ＝1.0→氧化糖；RQ＝0.71→氧化脂肪RQ=0.80→氧化蛋白質(zhì)RQ＝0.85→混合飲食（三）能量代謝的測定方法

1.直接測熱法(Directcalorimetry)

：直接測量從機(jī)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(jī)體代謝的全部熱量。這種方法測定準(zhǔn)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(Indirectcalorimetry)

：

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)機(jī)體的耗氧量、二氧化碳產(chǎn)生量，從而間接推算出產(chǎn)熱量。

⑵間接測熱法步驟：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)尿氮量計算蛋白質(zhì)氧化的量和蛋白質(zhì)氧化的產(chǎn)熱量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。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)其產(chǎn)生的總熱量比安靜時高出數(shù)十倍。

表7-3機(jī)體不同狀態(tài)時的能量代謝率───────────────

狀態(tài)產(chǎn)熱量(KJ/m2.min)───────────────躺臥2.73開會3.40擦窗子8.30洗衣9.89掃地11.37打排球17.50打籃球24.22踢足球24.98持重機(jī)槍躍進(jìn)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)熱量增加一般不超過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(qiáng)、交感神經(jīng)興奮及促進(jìn)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)（specificdynamiceffective

offood）

人進(jìn)食后一段時間內(nèi)(從進(jìn)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(jìn)食前有所增加，這些“額外”熱量是由進(jìn)食引起的。

食物能使機(jī)體“額外”消耗能量的現(xiàn)象稱為食物的特殊動力效應(yīng)。各種營養(yǎng)物質(zhì)的食物特殊動力效應(yīng)不同，進(jìn)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％。

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。

基礎(chǔ)狀態(tài)的條件：

2.基礎(chǔ)代謝率(BMR)：單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝。單位：KJ/m2/h①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20-25℃，排除環(huán)境溫度的影響。表7-4

研究表明,機(jī)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(biāo),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(biāo),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)－0.1529②體表面積測算圖測出。

(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20.19KJ/L。②測出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(shí)測值：BMR實(shí)測值＝20.19×耗氧量/h÷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：BMR相對值＝BMR實(shí)測值-BMR平均值BMR平均值2.BMR正常值：＝±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%一）表層體溫和核心溫度表層體溫：機(jī)體表層的溫度，即體殼的溫度。不穩(wěn)定，各部位之間差異較大。深部溫度：機(jī)體深部內(nèi)臟器官的溫度，即核心溫度。因內(nèi)臟器官代謝水平不同溫度有差異，由于血液循環(huán)的傳遞使其趨于一致。生理學(xué)上講的體溫指機(jī)體深部的平均溫度，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。體溫的測定部位及正常值通常體溫的測量部位為腋窩、口腔和直腸溫。1.直腸溫度：正常為36.9～37.9℃。2.口腔溫度：約比直腸低0.2℃,為36.7-37.7℃。3.腋窩溫度：為36.0-37.4℃。（10min)直腸溫度比較接近機(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（體核溫度）、鼓膜溫度（下丘腦溫度）。

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。排卵前1日最低，排卵日升高0.3-0.60C。

3.年齡差異兒童體溫＞成年人＞老年人。

體溫隨著年齡的增長有逐漸降低的趨勢（與代謝率逐漸降低有關(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。(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(jìn)食、精神緊張等能夠影響能量代謝的因素，也都可影響機(jī)體的產(chǎn)熱量。2.產(chǎn)熱形式

⑴寒戰(zhàn)產(chǎn)熱（shiveringthermogenesis）

：骨骼肌不隨意的節(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。實(shí)際上，機(jī)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(dāng)肌緊張上升到一臨界水平時就轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)栗?？墒箼C(jī)體的代謝率提高4-5倍。⑵非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱（non-shiveringthermogenesis）

：又稱代謝產(chǎn)熱，機(jī)體所有的組織器官都能進(jìn)行代謝產(chǎn)熱，但以褐色脂肪組織的產(chǎn)熱量最大（約占70%）。褐色脂肪組織分布于腹股溝、腋窩、肩胛下區(qū)及頸部大血管周圍。3.產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)

⑵機(jī)體在寒冷環(huán)境幾周↓甲狀腺↓T3、T4↑↓代謝率↑(增加20-30%)↓產(chǎn)熱量↑特點(diǎn)：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(diǎn)：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(dāng)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。當(dāng)外界溫度接近或＞高于皮膚溫度時，機(jī)體的依靠蒸發(fā)方式散熱。機(jī)體散熱方式有以下幾種:

⑴輻射散熱（thermalradiation）

：指人體以熱射線的形式將體熱傳給外界較冷物體的散熱方式。

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(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。

機(jī)體的有效輻射面積皮膚與環(huán)境的溫度差

⑵傳導(dǎo)散熱（thermalconduction）

：

指體熱直接傳給與機(jī)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（thermalconvection）

：

指通過氣體流動進(jìn)行熱量交換的散熱方式。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。風(fēng)速⑷蒸發(fā)散熱（thermalevaporation；指水分從體表汽化時吸收熱量而散發(fā)體熱的一種散熱形式。體溫條件下，1ｇ水蒸發(fā)可帶走熱量2.43KJ。

當(dāng)氣溫≥體溫時，蒸發(fā)是唯一的散熱途徑

①不感蒸發(fā)（insensibleevaporation）

：又稱不顯汗。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(jìn)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(bǔ)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)（sensibleevaporation）

。指汗腺主動分泌汗液的過程。發(fā)汗速度受環(huán)境溫度和濕度的影響。

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。

∵發(fā)汗散熱是通過汗液蒸發(fā)吸收體表熱量實(shí)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?！鄼C(jī)體大量出汗可造成高滲性脫水，要補(bǔ)充大量的水分和適量的ＮaCl。固體：１％大部分為NaCl，低于血漿其余為KCl、尿素、乳酸等無葡萄糖和蛋白質(zhì)溫?zé)嵝园l(fā)汗精神性發(fā)汗汗腺全身絕大部分汗腺分泌手掌、足跖、前額和腋窩等部位汗腺神經(jīng)支配交感神經(jīng)的膽堿能節(jié)后纖維腎上腺素能神經(jīng)纖維刺激溫?zé)岽碳で榫w激動或精神緊張意義加強(qiáng)散熱，對體溫調(diào)節(jié)有重要作用。與體溫調(diào)節(jié)無關(guān)，。

3.散熱的調(diào)節(jié)：⑴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：

（2）皮膚循環(huán)的調(diào)節(jié)：機(jī)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。三、體溫調(diào)節(jié)體溫的相對穩(wěn)定，是在體溫調(diào)節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚血流量、發(fā)汗、寒戰(zhàn)等生理調(diào)節(jié)反應(yīng)，達(dá)到產(chǎn)熱和散熱相對平衡而實(shí)現(xiàn)的。稱為自主性體溫調(diào)節(jié)。另外，機(jī)體在不同環(huán)境溫度時為保溫或降溫所采取的措施，如增減衣著等則屬于行為性體溫調(diào)節(jié)，是對自主神經(jīng)性體溫調(diào)節(jié)的補(bǔ)充。

以下主要討論自主性體溫調(diào)節(jié)(一)溫度感受器

1.外周溫度感受器

⑴分布：分布于皮膚、粘膜和內(nèi)臟等處。⑵類型：熱覺感受器和冷覺感受器皮溫≈20℃時→冷覺感受器+→冷覺皮溫≈35℃時→溫覺感受器+→溫?zé)嵊X

⑶作用：溫度感受器傳入沖動到達(dá)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.中樞溫度感受器

⑴分類：熱敏神經(jīng)元（warm-sensitiveneuron）