動物生理學(xué)能量代謝與體溫

動物生理學(xué)能量代謝與體溫第一頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.1Energysources&utilization7.1.1.1Energysources人和動物只能利用食物中蘊(yùn)藏的化學(xué)能TheProductionandfunctionofATP(adenosinetriphosphate)Directdonatorofenergy:ATPReserveformofenergy:CP第二頁，共三十九頁，2022年，8月28日鳥氨酸

第三頁，共三十九頁，2022年，8月28日Glucose(1mol):aerobicoxidationyields38molATP;anaerobicglycolysisyields2molATPFat:1mol6Cfattyacidyield44molATPProtein:rarelyusedasenergydonator

糖是主要供能物質(zhì)，它提供人體所需能量的50%~70%；其余的能量由脂肪提供。脂肪是體內(nèi)能源物質(zhì)貯存的主要形式。在糖和脂肪供能不足時(shí)，蛋白質(zhì)才分解用于提供能量。在被吸收的單糖中，葡萄糖占80%，通常所說的血糖是指血液中的葡萄糖。糖的分解代謝：glycolysis、aerobicrespiration,Oxygendebt腦組織所需能量一般均來自糖的有氧氧化第四頁，共三十九頁，2022年，8月28日FatisthemostconcentratedsourceoffoodenergyFatshavealittlemorethandoublethecaloriesthancarbohydratesandproteinshave.storedinadiposetissue(脂肪組織）andinmusclemuscleusesfattyacidsforfuelproduceATPmoreslowlythanCHOduringrest,provides>?theATP,butlittleduringintenseexerciseitserveswellinemergencies,whenthebodyisinneedofextrafuelFatisoftenassociatedwithcholesterolandhealthproblems.第五頁，共三十九頁，2022年，8月28日第六頁，共三十九頁，2022年，8月28日proteinsplitintoaminoacidsingut,absorbed,andtransportedbybloodfirstroleisprovidingbuildingblocksformetabolicfunctionsandtissuebuildingprovides5-15%offuelforATPproduction第七頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.1.2Energyutilization

Morethan50%transfertoheat,Lessthan50%storeintheATP&CPUtilization:synthesis&growthnerveconductionmuscularcontractionglandularsecretionactiveabsorptionotherfunctions第八頁，共三十九頁，2022年，8月28日第九頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.1.2EnergyBalanceNeutralenergybalanceiswhenthecaloriesyoutakeinisequaltothecaloriesexpended.Weightismaintained.Positiveenergybalanceiswhenthecaloriesyoutakeinisgreaterthanthecaloriesexpended.Weightisgainedandfatstoresareincreased.Negativeenergybalance:caloriesyoutakeinislessthanthecaloriesexpended.Adipose,glycogen,andmusclecanbeusedforenergytomakeupthecaloricdeficiency.第十頁，共三十九頁，2022年，8月28日能量代謝率也稱代謝率（metabolicrate,MR)是指機(jī)體單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量。7.1.2.1能量代謝的測定原理測熱量的產(chǎn)生（機(jī)體不做功）測能量的產(chǎn)生7.1.2Measuringthemetabolicrate第十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.2.2與能量代謝有關(guān)的幾個(gè)概念食物的熱價(jià)(thermalequivalentoffood)

：1g食物分解氧化時(shí)所釋放的熱量。有物理熱價(jià)與生理熱價(jià)，糖與脂肪的物理熱價(jià)與生理熱價(jià)相同，蛋白質(zhì)不同。食物的氧熱價(jià)(thermalequivalentofoxygen)：某種食物分解時(shí)每消耗1L氧所釋放的熱量。如果能夠知道用于氧化分解某種食物的所消耗的氧量，乘以該物質(zhì)的氧熱價(jià)即可得……呼吸商(respiratoryquotient)與非蛋白呼吸商：一定時(shí)間內(nèi)機(jī)體的CO2生成量與耗O2量的比值，稱為呼吸商。糖的呼吸商為1，蛋白質(zhì)約為0.8，脂肪約為0.71。人和動物的呼吸商在0.71-1之間變動。蛋白質(zhì)的消耗量可用測定尿氮的方法求得，在總CO2產(chǎn)量與總O2消耗量中減去蛋白質(zhì)的部分，就是非蛋白呼吸商。由非蛋白呼吸商可知氧化的糖與脂肪的比例。第十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.2.3能量代謝的測定方法測定方法分可分為兩類：直接測熱法和間接測熱法。直接測熱法（directcalorimetry)收集機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)散發(fā)出的總熱量（不常用）第十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日Directcalorimetry第十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日間接測熱法（Indirectcalorimetry）間接測熱法的原理一是“定比定律”二是人我們已知ATP在體內(nèi)貯存量很少。假設(shè)體內(nèi)氧化的全部都是糖，測定單位時(shí)間的耗氧量，根據(jù)下列化學(xué)方程式即可計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生（消耗）的能量

C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+△H第十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日間接測熱法的步驟測定機(jī)體在一定時(shí)間內(nèi)的耗氧量與CO2排出量測定一定時(shí)間內(nèi)從尿中排出的氮量求蛋白呼吸商計(jì)算總產(chǎn)熱量和能量代謝率臨床應(yīng)用的簡便方法測定耗氧量與CO2產(chǎn)量，忽略蛋白質(zhì)，用總呼吸商去查非蛋白呼吸商表，得相應(yīng)氧熱價(jià)，乘以耗氧量得產(chǎn)熱量。僅測耗氧量，人為將混合膳食者的呼吸商定為0.82,得相應(yīng)氧熱價(jià)為20.20KJ/L,乘以耗氧量，得產(chǎn)熱量。第十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日測定耗氧量和CO2產(chǎn)生量的方法閉合式測定法開放式測定法第十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日Indirectcalorimetry第十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日第十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.3影響能量代謝的因素個(gè)體因素體表面積相同體重，體表面積大者代謝率高性別與年齡男性高于同齡女性，年齡越大，代謝率越低生理活動和環(huán)境因素睡眠熟睡時(shí)的代謝率比安靜清醒時(shí)低8-10%肌肉活動對代謝率影響最明顯,耗氧量最多可達(dá)安靜時(shí)的20倍環(huán)境溫度在20-30C的環(huán)境中，人在安靜時(shí)的代謝率最為穩(wěn)定食物的特殊動力效應(yīng)進(jìn)食后一段時(shí)間代謝率上升，蛋白質(zhì)食物最明顯。原因不明，目前認(rèn)為主要與肝臟處理吸收的營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)，特別是與氨基酸在肝臟中的氧化脫氨基作用有關(guān)精神緊張激動、恐懼、焦慮其他因素體溫、疾病等第二十頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.1.4基礎(chǔ)代謝basalmetabolism基礎(chǔ)代謝的定義基礎(chǔ)代謝是指人體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。單位時(shí)間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝稱為基礎(chǔ)代謝率（RMR）。在動物實(shí)驗(yàn)中常用靜止代謝率（RMR）基礎(chǔ)代謝率的測定與表示方法測定表示方法用實(shí)測值與正常平均值相差百分比表示，甲狀腺功能改變對基礎(chǔ)代謝的影響最明顯。通常以單位體表面積的產(chǎn)熱量為單位第二十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.2體溫及其調(diào)節(jié)7.2.1人體的正常體溫及其波動體溫的概念表層溫度（變化大）體核溫度（較穩(wěn)定）體溫的測定體溫的正常值及其生理波動正常體溫

直腸溫度，口腔（舌下）溫度的平均值比直腸溫度低，腋窩溫度比口腔溫度低，即體溫的生理波動晝夜變化<1C晝夜節(jié)律（circadianrhythm)性別成年女性比高0.3年齡情緒和體力活動季節(jié)和地區(qū)影響第二十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.2.2機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱體熱平衡

機(jī)體產(chǎn)熱和散熱之間的相對平衡狀態(tài)，稱為體熱平衡機(jī)體熱含量平均體溫產(chǎn)熱體內(nèi)物質(zhì)分解代謝釋放的能量，除肌肉作的機(jī)械外功部分外，其余部分最終均轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱量就是維持體溫的體熱的來源。（問題：環(huán)境溫度高于體溫時(shí)？）人體內(nèi)產(chǎn)熱的基本方式基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱內(nèi)臟和腦食物特殊動力效應(yīng)產(chǎn)熱骨骼肌運(yùn)動產(chǎn)熱（表7-4）寒戰(zhàn)產(chǎn)熱與非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱第二十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日散熱人體的散熱途徑（表7-5）85%是通過皮膚散發(fā)的，這一部分可以調(diào)節(jié)機(jī)體深層熱量到達(dá)皮膚的途徑熱傳導(dǎo)皮膚血液循環(huán)皮膚散熱方式皮膚散熱方式輻射傳導(dǎo)熱導(dǎo)率對流風(fēng)速，衣著蒸發(fā)不感蒸發(fā)(600-800ml/d)發(fā)汗第二十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日發(fā)汗大汗腺分布范圍小，不受神經(jīng)支配血中AD可刺激其分泌小汗腺分布廣，受交感能神經(jīng)支配，掌心和足底的汗腺也受腎上腺素能神經(jīng)支配。主動分泌溫?zé)嵝园l(fā)汗精神性發(fā)汗味覺性發(fā)汗汗液的成分（表7-6）循環(huán)系統(tǒng)在散熱中的作用第二十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日7.2.3體溫調(diào)節(jié)恒溫動物具有體溫調(diào)節(jié)機(jī)制溫度感受器

temperaturereceptor溫度感受器是感受機(jī)體各個(gè)部位溫度變化的特殊結(jié)構(gòu)。按其感受的刺激可分為冷感受器和熱感受器兩種；按其分布的位置又可分為外周溫度感受器(peripheraltemperaturereceptor)和中樞溫度感受器(centraltemperaturereceptor)peripheraltemperaturereceptors外周溫度感受器泛指分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的溫度感受器，廣泛分布于全身皮膚、粘膜、內(nèi)臟和肌肉等處。皮膚上冷感受器較多，約為熱感受器的4－10倍。centraltemperaturereceptors中樞溫度感受器指分布于脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及下丘腦等處的與體溫調(diào)節(jié)有關(guān)的溫度敏感神經(jīng)元。第二十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日下丘腦視前區(qū)－下丘腦前部(preopticanteriorhypothalamusPO/AH)溫度敏感神經(jīng)元，有熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元，對溫度變化十分敏感，0.1C的變化就可引起這兩種神經(jīng)元放電頻率發(fā)生改變。中樞和外周溫度感受器的信息都會會聚于這些神經(jīng)元。致熱原(pyrogen)、單胺類物質(zhì)（如多巴胺和5－羥色胺）及多種肽類物質(zhì)都可以直接作用于這些神經(jīng)元，引起體溫的變化。第二十八頁，共三十九頁，2022年，8月28日第二十九頁，共三十九頁，2022年，8月28日第三十頁，共三十九頁，2022年，8月28日第三十一頁，共三十九頁，2022年，8月28日第三十二頁，共三十九頁，2022年，8月28日體溫調(diào)節(jié)中樞與調(diào)定點(diǎn)

thermotaxiccenterandset-point調(diào)節(jié)體溫的中樞結(jié)構(gòu)存在于從脊髓到大腦的整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，但體溫調(diào)節(jié)的基本中樞在下丘腦。PO/AH區(qū)是體溫調(diào)節(jié)中樞整合的關(guān)鍵部位。由PO/AH區(qū)發(fā)出的指令性傳出信號可通過不同途徑調(diào)節(jié)效應(yīng)器的活動，以住持體溫的穩(wěn)定。這些途徑包括（1）通過軀體神經(jīng)引起行為性體溫調(diào)節(jié)活動，和骨骼肌緊張性的改變（2）通過交感神經(jīng)調(diào)節(jié)皮膚血流量、汗腺分泌和無寒戰(zhàn)產(chǎn)熱；（3）通過內(nèi)分泌腺活動調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝水平。關(guān)于體溫中樞維持體溫相對穩(wěn)定的機(jī)制，有的生理學(xué)者用“調(diào)定點(diǎn)”學(xué)說給予解釋。該學(xué)說認(rèn)為在下丘腦PO/AH區(qū)中有一個(gè)控制體溫的調(diào)定點(diǎn)(set-point)，并認(rèn)為PO/AH區(qū)的溫度敏感神經(jīng)元可能是起調(diào)定點(diǎn)作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第三十三頁，共三十九頁，2022年，8月28日第三十四頁，共三十九頁，2022年，8月28日體溫調(diào)節(jié)反應(yīng)

散熱調(diào)節(jié)反應(yīng)血管調(diào)節(jié)反應(yīng)發(fā)汗減少產(chǎn)熱量產(chǎn)熱調(diào)節(jié)反應(yīng)寒戰(zhàn)交感神經(jīng)興奮AD和NE引起氧化磷酸化解耦聯(lián)（非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱）腎上腺能受體阻斷劑可阻斷此甲狀腺激素分泌增多寒泠刺激→下丘腦TRH→腺垂體TSH→甲狀腺T3＆T4第三十五頁，共三十九頁，2022年，8月28日發(fā)熱是怎么形成的？人體的產(chǎn)熱和散熱在正常健康情況下，這一對矛盾經(jīng)常保持著動態(tài)平衡。當(dāng)患某些疾病時(shí)，此相對平衡的關(guān)系發(fā)生障礙，使產(chǎn)熱過多，散熱過少，則引起發(fā)熱。根據(jù)體溫上升的機(jī)理不同，發(fā)熱可分為兩大類：一、致熱原性發(fā)熱大多數(shù)患者的發(fā)熱系由致熱原所引起的，如各種病原體、細(xì)菌、細(xì)菌內(nèi)毒素、病毒、抗原抗體復(fù)合物、滲出液中的“激活物”、某些類固醇、異種蛋白等，在體內(nèi)產(chǎn)生致熱原，稱為內(nèi)生性致熱原。目前認(rèn)為這些致熱原作用于血液中的中性粒細(xì)胞和大單核細(xì)胞，使其被激活而生成和釋放出白細(xì)胞致熱原，通過血液循環(huán)作用于體溫調(diào)節(jié)中樞而改變其功能狀態(tài)，從而影響產(chǎn)熱和散熱過程，使產(chǎn)熱增加，散熱降低，引起體溫上升，出現(xiàn)發(fā)熱反應(yīng)。致熱原性發(fā)熱可見于下列情況：

(1)炎癥性發(fā)熱疾病時(shí)，病灶充血明顯，致熱原吸收較快，滲出液中中性粒細(xì)胞越多，滲出范圍越大，則發(fā)熱來的越快，熱度越高；而增生性炎癥(如結(jié)核病)致熱原來自大吞噬單核細(xì)胞，其數(shù)量不多，產(chǎn)生致熱原較少，再因吸收進(jìn)入血液的速度也較慢，故發(fā)熱較慢，熱度較低。

第三十六頁，共三十九頁，2022年，8月28日(2)炎癥病灶內(nèi)雖有滲出液的中性粒細(xì)胞及致熱原積聚，若周圍組織增生形成包囊或機(jī)化，則致熱原的吸收較慢，表現(xiàn)為中度發(fā)熱、低熱，甚至無熱。但是當(dāng)囊內(nèi)壓力增加(如滲出液增多)或屏障被破壞(如擠壓癤癰等)時(shí)，則可由無熱或低熱轉(zhuǎn)為高熱。反之，由急性滲出性炎癥轉(zhuǎn)為慢性增生性炎癥時(shí)，則可由高熱轉(zhuǎn)為低熱。致病微生物從病灶大量進(jìn)入血液中，可激活血液中的中性粒細(xì)胞，引起大量內(nèi)生性致熱原的產(chǎn)生和釋放，也可出現(xiàn)弛張熱或消耗熱。

(3)無菌炎癥的發(fā)熱，是由于某種損傷(如機(jī)械性、物理性、化學(xué)性等)和因供血障礙，引起組織壞死時(shí)，發(fā)生白細(xì)胞浸潤的炎癥，炎性滲出物中的蛋白質(zhì)和白細(xì)胞吞噬組織碎片后，均能激活白細(xì)胞并生成和釋放白細(xì)胞致熱原，而產(chǎn)生發(fā)熱。(4)變態(tài)反應(yīng)性疾病的發(fā)熱，因抗原抗體復(fù)合物激活中性粒細(xì)胞而釋放內(nèi)生性致熱原，故致發(fā)熱。第三十七頁，共三十九頁，2022年，8月28日

(5)致熱類固醇的發(fā)熱，是由于類固醇致熱原引起的發(fā)熱，如周期熱、腎上腺性征異常癥、腎上腺腫瘤、慢性肝炎、肝功不全以及應(yīng)用原膽烷醇酮治療等，均可使體內(nèi)游離原膽烷醇酮增高，在血漿中的游離型增高(正常血漿中原膽烷醇酮呈結(jié)合狀態(tài)，游離部分濃度低)，能使中性粒細(xì)胞釋放內(nèi)生性致熱原，而引起發(fā)熱。

(6)腫瘤病人的發(fā)熱，可能是組織損傷部位的炎癥反應(yīng)形成白細(xì)胞釋