生理學能量代謝與體溫內容精要

第七章能量代謝和體溫第一節(jié)能量代謝能量代謝（energymetabolism） 是指物質代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉移、貯存和利用。一、機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，蛋白質少許。能源物質（G、F、P）O2能量釋”{CO2+H2能源物質（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%）,維持體溫化學能（45%）貯存ATP神經(jīng)傳導DP合成與代謝+吸收與分泌Pi其他利用肌肉收縮釋放轉移貯存（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，機體所需的能量70%由糖提供。在機體內，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，但仍難以攝取足夠的02,這時骨骼肌的運動依靠于糖酵解。脂肪體內貯存和供能的主要物質。脂肪是體內各種能源物質貯存的主要形式。貯存在脂質中的能量占體內貯能75%。一般情況下，機體消耗的能源物質約40~50%來自脂肪，是短期饑餓時的主要供能物質。蛋白質分解產(chǎn)物主要是氨基酸。一般情況下，主要用于合成組織、細胞的主要成份，只有在某些特殊情況下，如長期不能進食或體力極度消耗而體內的糖原、脂肪儲備耗竭時，體內蛋白質才被分解供能，以維持必要的生理功能。(二)能量的去路雖然機體所需的能量來源于食物，但機體的組織細胞并不能直接利用食物的能量來進行各種生理活動。機體能量的直接提供者是三磷酸腺苷(ATP)。各種能源物質在體內氧化過程中釋放的能量，50％以上轉化為熱能，其余部分是以化學能的形式儲存于ATP等高能化合物的高能磷酸鍵中。當ATP水解為二磷酸腺苷(adenosinediphosphate，ADP)及磷酸時，同時釋放出大量能量，供機體完成各種生理功能，如肌肉的收縮和舒張，神經(jīng)傳導以及細胞內外各種物質的主動轉運等。所以，ATP既是體內重要的貯能物質，又是機體能量的直接提供者。ATP的合成與分解是能量轉換和利用的關鍵環(huán)節(jié)。二、能量代謝測定(一)與能量代謝測定有關的幾個概念1?食物的熱價(thermalequivalentoffood)：概念：是指1g食物在體內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 體內氧化；物理熱價 體外燃燒三大營養(yǎng)物質的熱價：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：物理卡價：23.4kJ(5.6kCal)；生物卡價：18.0kJ(4.3kCal)在生物體內，糖：脂肪：蛋白質宀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)物質的氧熱價：糖〉脂肪〉蛋白質3?呼吸商（respiratoryquotient;RQ）：①概念：是指各種營養(yǎng)物質在體內同一時間氧化時，一定時間內機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)物質的RQ：糖的RQ=1；脂肪RQ=0.71；蛋白質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)物質的氧化,這就必然導致機體耗氧量f。耗氧量最多可達安靜時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?。ǎ?%）,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（specificdynamiceffect;SDE）由食物引起機體額外產(chǎn)生熱量的作用,稱食物的特殊動力效應進食后1小時開始出現(xiàn)，2~3小時達高峰，持續(xù)7~8小時?？赡軝C制：（1）可能來源于肝臟處理蛋白質分解時額外消耗的能量（2）進食后交感受神經(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不同，其中蛋白質最高，達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果。小于20C則肌寒顫或肌緊張性增高；大于30C體內生物氧化等化學反應增強，這此都使機體能量代謝率增加。此外，能量代謝還受個體因素影響：如年齡?。灸挲g大，男＞女，體表面積大＞體表面積小等。四、基礎代謝(一)基礎代謝和基礎代謝率(basalmetabolicrate;BMR)基礎代謝：是指機體處于基礎狀態(tài)下的能量代謝?；A狀態(tài)(basalstate):是指清晨、清醒、靜臥、空腹(距前一次進餐達12h以上)室溫20°C?25°C，而又極其安靜的狀態(tài)?；A代謝率的概念:是指在基礎狀態(tài)下，單位時間內的能量代謝。測定基礎代謝率必須滿足的條件:(1)清晨、清醒、安靜、空腹：距前一次進餐達12h以上。以排除食物的特殊動力效應的影響(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。基礎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。當人在熟睡時基礎代謝才是最低(比一般安靜時要低8%~10%)?；A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)體溫及其調節(jié)一、正常體溫及其生理變動（bodytemperature）人和動物的機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,使機體深部各個器官的溫度能趨于一致。因此,機體深部血液的溫度可以代表內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結核，風濕 ，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（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。3、 年齡的影響：新生兒（體溫調節(jié)機構發(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、精神緊張等機體活動狀態(tài)影響：運動、情緒緊張、進食等會使體溫升高。所以,測小兒體溫時應防止哭鬧二、機體的產(chǎn)熱與散熱機體體溫的恒定是機體進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節(jié)機構的控制下，機體的產(chǎn)熱和散熱兩大生理過程保持動態(tài)平衡的結果。（一）產(chǎn)熱過程1、 主要產(chǎn)熱器官：人體的主要產(chǎn)熱器官是內臟和骨骼肌。安靜時的主要產(chǎn)熱器官——內臟（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。當機體受寒冷刺激時，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）：由內分泌激素等體液因素的化學性調節(jié)，以加強代謝活動，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)熱活動的調節(jié)（1）體液調節(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)：是指機體以熱射線形式把體熱傳給外界較冷的物體。一般氣溫，機體主要的散熱方式(占60%)。輻射散熱與溫差、輻射的有效面積有關，溫差大，輻射面積廣則散熱量就大傳導散熱(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性能有關。冰塊，溫差大，散熱加快，能降溫。水的導熱性能很好，臨床上根據(jù)傳導散熱原理，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發(fā)散，皮膚接受剌激后，初級可使皮膚毛細血管收縮，繼而擴張，擦浴時又用按摩手法剌激血管被動擴張，因而促進體熱散發(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。與風速有關，風速越大，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，當環(huán)境溫度達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。而當環(huán)境溫度三體溫時，蒸發(fā)是機體唯一的散熱方式。臨床上給高熱病人應用酒精擦浴就是利用酒精蒸發(fā)來達到降溫的目的。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，只補水不補鈉，可導致胞外［Na+H，電解質紊亂，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，應同時補0.2%?0.3%NaCl的飲料。3.汗腺及汗腺活動的調節(jié)發(fā)汗是一種反射活動,人體汗腺受膽堿能纖維支配,當交感神經(jīng)（+）,節(jié)后纖維釋放Ach,—發(fā)汗f（溫熱性發(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）溫熱性發(fā)汗:在溫熱環(huán)境中引起全身小汗腺分泌,主要參與體溫調節(jié)精神性發(fā)汗:指精神緊張或激動時引起的出汗,與體溫調節(jié)意義不大。4、散熱調節(jié)皮膚通過輻射、傳導、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，機體通戰(zhàn)粟及神經(jīng)和體液調節(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、體溫調節(jié)包括行為性體溫調節(jié)和自主性體溫調節(jié)。自主性體溫調節(jié)：機體在下丘腦體溫調節(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，來維持機體產(chǎn)熱和散熱過程的動態(tài)平衡。行為性體溫調節(jié)：機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、內臟等，這些溫度感受器都是游離的神經(jīng)末梢。當局部溫度升高時，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）體溫調節(jié)中樞1、體溫調節(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節(jié)體溫：①通過交感神經(jīng)系統(tǒng)來調節(jié)皮膚的血流量；②通過軀體神經(jīng)來影響骨骼肌活動；③通過影響內分泌激素釋放的途徑，調節(jié)機體代謝活動。2、視前區(qū)下丘腦前部（PO/AH）是體溫調節(jié)中樞整合結構的中心部位。廣泛破壞PO/AH，體溫調節(jié)的產(chǎn)熱和散熱活動減弱或消失；臨床上當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）體溫調定點學說視前區(qū)下丘腦前部（PO/AH）是體溫調節(jié)中樞整合結構的中心部位。來自各方面的溫度變化信息在下丘腦整合后，發(fā)出指令調節(jié)體溫。人體正常體溫為什么能維持在37°C左右呢？調定點學說認為:體溫調節(jié)類似恒溫器的調節(jié)，PO/AH中有熱敏神經(jīng)元和冷敏神經(jīng)元，在體溫調節(jié)中起到調定點作用。人的正常調定點約為37C，當體溫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