生理学第七版第七章能量代谢与体温

第七章能量代谢与体温教学大纲•掌握•能量代谢的概念及其影响因素•基础代谢率的概念、表示方法及临床意义。•体温调节的基本过程•熟悉•食物的热价、氧热价和呼吸商的定义和临床应用的简便方法•体温的概念、体温的正常值及生理波动•机体的产热与散热过程•了解•机体能量的来源、能量的转移和利用•间接测热法的原理（目的要求）第一节能量代谢能量代谢：生理学中将生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放、转移、储存和利用成为能量代谢（energymetabolism）•机体能量的来源和利用•能量代谢的测定•影响能量代谢的主要因素•基础代谢机体能量的来源•磷酸腺苷（adenosinetriphosphate，ATP)的生成与作用•三磷酸腺苷：ATP为体内直接的供能物质，又是体内能量储存的重要形式，为高能化合物，可释放一个高能磷酸键产生AMP•磷酸肌酸（creatinephosphate，CP）：•高能化合物，主要存在于肌肉组织和脑中，可传递高能磷酸键给AMP产生ATP，为体内ATP的储存库•三大营养物质的能量转化三大营养物质的能量转化营养物质（能量来源）提供能量方式能量所占比例主要功能糖（carbohydrate）有氧氧化（有O2）无氧酵解（无O2）60%~70%供给生命活动所需能量脂肪（fat）β-氧化，后进入糖代谢途径30%~40%储存和供给能蛋白质（protein）仅在特殊情况下参与氨基酸氧化功能很少重新合成蛋白质，实现组织自我更新能量的利用•50%以上用于转化为热能，主要用于维持体温，小部分通过呼出气、排泄物被带出体外。•其余部分以化学能形式储存于ATP等高能化合物的高能磷酸键中供机体完成各种生理功能能量平衡•定义：人体的能量平衡指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡。•临床简易判断指标：反映全身性超重和肥胖，我国体重指数24为超重界限，28为肥胖界限。b腰围和腰臀围比：反映体内脂肪总量和脂肪分布情况。能量代谢的测定能量代谢率（energymetabolismrate）指单位时间内所消耗的能量。•与能量代谢测定有关的几个概念1.食物的热价（thermalequivalentoffood）：a定义：1g某种食物氧化时所释放的能量，焦耳（J）为计量单位生物热价：体内氧化释放时的能量b分类物理热价：体外燃烧时释放的能量c蛋白质生物热价小于物理热价能量代谢的测定•与能量代谢测定有关的几个概念1.食物的热价（thermalequivalentoffood）2.食物的氧热价（thermalequivalentofoxygen）a定义：某种食物氧化时消耗ILO2所产生的热量。b意义：表示某种物质氧化时的耗氧量和产热量之间的关系3.呼吸商（respiratoryquotient，RQ）a定义：一定时间内机体呼出CO2量与吸入的O2量的比值b意义：反映机体中三大营养物质氧化分解的比例c正常人呼吸商：接近0.85糖尿病患者呼吸商（主要靠脂肪代谢功能）：接近0.71长期饥饿的人（主要来自自身蛋白质的分解）：接近0.80能量代谢的测定方法•直接侧热法（directcalorimetry）•间接侧热法（indirectcalorimetry）•双标记水法（DLW）可在受试者自由活动时进行，用同位素标记法检测结果较为精确，但是由于测试费用高，所需时间较长，测定仪器检测技术的限制，所以不多。直接侧热法受试者居于一个特殊隔热小房间内，收集受试者安静状态下在一定时间内发散的总热量，装置结构复杂，操作繁琐，应用受到很大限制，一般应用于科学研究。间接侧热法•原理：根据化学反应中反应物和产物的量之间呈一定比例的关系，即定比定律，就可知道体内的糖、脂肪和蛋白质氧化分解时的耗氧量和CO2产生量以及释放的热量都有一定的比例。•步骤：1）计算氧化蛋白质食物的产热量（需测定尿氮排放量）2）计算氧化非蛋白食物的产热量（需测定总耗氧量和总的CO2产生量）3）计算出总产热量影响能量代谢的主要因素•肌肉活动肌肉活动对与能量代谢的影响最为显著，机体任何轻微的运动即可提高代谢率。机体耗氧量的增加和肌肉活动的强度呈正比关系•精神活动•食物的特殊动力效应特殊动力效应（specificdynamiceffect）：进食能刺激机体额外消耗能量的作用，其中三大营养物质中蛋白质最显著，可能主要与肝脏处理氨基酸或合成糖原过程有关。•环境温度肌肉活动精神活动安静状态下脑组织耗氧量比肌肉组织高20倍，但在不同精神活动状态下（睡眠与精神活动活跃）脑组织的能量代谢率却变化不大。但当人处于紧张状态时，如烦恼、恐惧或强烈情绪激动时，能量代谢率显著增高。这是由于随之出现的无意识的肌紧张，以及交感神经兴奋，甲状腺激素、肾上腺激素等刺激代谢的激素释放增多所致。环境温度环境温度能量代谢率增加原因10℃显著增加寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度增加等因素有关10℃~20℃开始增加20℃~30℃最为稳定30℃增加体内化学反应速度加快，发汗功能旺盛以及呼吸、循环功能加强等因素有关基础代谢•基础代谢（basalmetabolism）：基础状态下的能量代谢•基础代谢率（basalmetabolismrate，BMR）：基础状态下单位时间内的能量代谢•基础状态：人体处在清醒而又非常安静，不受肌肉活动、精神紧张、食物及环境温度等因素影响时的状态能量代谢率的高低与体重不成比例关系，而是与体表面积成正比。因此能量代谢率常以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位，即用kJ/(m2•h)来表示。体表面积的测算•体表面积计算用stevenson公式：体表面积（m2）=0.0061×身高（cm）+0.0128×体重（kg）-0.1529•直接在体表面积测算图上读取体表面积测算图具体做法为在图中分别找出受试者的身高体重，这两点的连线与体表面积标尺交点的读数，就是受试者的体表面积基础代谢率基础代谢率随性别、年龄的不同而有差异。当其他情况相同时，男性的基础代谢率平均值比同年龄组的女性高；儿童比成人高；年龄越大，代谢率越低。•基础代谢率临床意义：甲状腺激素疾病时，基础代谢率会有明显变化（甲亢增高），另外，糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏病和发热时，基础代谢率都会增高。基础代谢率临床意义第二节体温和调节•核心温度（coretemperature）：机体核心部分的温度•表层温度（shelltemperature)：机体表层部分的温度•体温（bodytemperature）：机体核心部分的平均温度•根据体温是否恒定，可将生物分为恒温动物与变温动物表层温度机体表层的温度低于核心温度，而且由表层向深部存在着比较明显的温度梯度。皮肤温度与局部血流量之间有密切的关系。核心温度不同部位温度正常值/℃测量方法直肠温度（rectaltemperature）36.9~37.9温度计插入直肠6cm以上口腔温度（oraltemperature）36.7~37.7将温度计含于舌下腋窝温度（axillarytemperature）36.0~37.4将上臂紧贴胸廓形成人工体腔后将温度计插入腋下5~10min核心温度相对稳定，各部位之间的温度差异很小。机体深部血液温度可代表内脏器官温度的平均值体温的正常变动•体温的昼夜变化：体温在一昼夜之间的波动，清晨低，午后高，由生物节律所决定。•性别的影响：女性体温平均比男性高0.3℃。女性的体温会随月经周期变动。•年龄的影响：儿童青少年体温高，老年人体温低•肌肉活动的影响：肌肉活动可让体温升高。•其他因素：情绪激动、精神紧张、进食等情况。女性体温随生理周期的变化机体的产热与散热•主要产热器官体内的热量是由三大营养物质在组织细胞中进行分解代谢时产生的，其中对体温影响较大的主要产热器官是肝和骨骼肌。几种组织器官在不同状态下的产热量组织器官重量（占体重的%）产热量（占机体总产热量的%）安静状态运动或劳动脑2.5161内脏34568肌肉、皮肤561890其他7.5101产热的形式通常，机体产热量大部分来自全身各组织器官的基础代谢，其中内脏器官和脑组织的产热量约占基础代谢产热量的70%。主要由两种方式•寒战产热：机体在寒冷环境下骨骼肌发生不随意的节律性收缩，此时肌肉收缩不做外功，能量全部转化为热量，代谢率也可随之增加，有利于维持机体在寒冷环境中体热平衡•非寒战产热：通过提高组织代谢率来增加产热的形式，非寒战产热最强的组织为棕色脂肪组织？？在人类棕色脂肪组织只存在在新生儿内产热活动的调节•体液调节：甲状腺激素、肾上腺素、去甲肾上腺素、生长激素•神经调节：寒冷刺激可使位于下丘脑后部的寒战中枢兴奋散热过程•散热的部位人体主要散热器管为皮肤，小部分体热随呼出气，尿，粪等排泄物排出体外•散热的形式•辐射放热（thermalradiation）：人体以热射线的形式将体热传给外界较冷物质的一种散热方式，约有60%的热量是通过辐射方式发散的散热过程•散热的形式传导散热（thermalconduction）：机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的一种散热方式，临床上应用于利用冰帽冰袋等给高热患者降温对流散热（thermalconvection）：通过气体流动进行热量交换的一种散热方式。取决于皮肤与周围环境之间的温度差和机体有效散热面积外，受风速的影响也较大散热过程•散热的形式•蒸发散热（evaporation）：水分从体表汽化时吸收能量而散发体热的一种方式。分为不感蒸发和发汗两种形式1）不感蒸发（insensibleperspiration）：体液的水分从皮肤和黏膜（主要是呼吸道黏膜）表面不断渗出而被汽化的形式。这种方式不易被察觉，且与汗腺活动无关。狗的不感蒸发为热喘呼吸（panting）2）发汗（sweating）/可感蒸发（sensibleevaporation）：•循环系统在散热的作用：迂回通路、动脉吻合支、交感神经紧张性活动发汗汗腺主动分泌汗液的过程。通过汗液蒸发可有效带走大量体热。汗腺的分泌功能以躯干和四肢最强•汗液的性质：水分约占99%，固体成分约占1%，汗液不是简单的血浆滤出物，而是汗腺细胞的主动分泌物。汗液是低渗溶液。•高渗性脱水：由于机体大量发汗造成的缺水•发汗的主要形式发汗的主要形式湿热性发汗精神性发汗汗腺全身各处手掌、足趾、前额等处神经支配交感神经的胆碱能节后纤维肾上腺素能纤维刺激因素湿热刺激精神紧张意义散发体热，主要参与体温调节？？发汗中枢下丘脑大脑皮层运动区体温调节人体通过自主性体温调节（autonomicthermoregulation）和行为性体温调节（behavioralthermoregulation）共同维持体温的恒定。•自主性体温调节：在体温调节中枢的控制下，通过增减皮肤的血液量、发汗或寒战等生理调节反应，维持产热和散热平衡，使体温保持相对稳定的水平•行为性体温调节：有意识的调节体热平衡的活动，即通过在不同环境中采取的姿势和发生的行为来调节体热的平衡自主性体温调节温度感受器•外周温度感受器（peripheralthermoreceptor）：存在于皮肤、黏膜和内脏表面的对温度变化敏感的游离神经末梢。温度感受器在皮肤中呈点状分布，冷感受器比热感受器多。皮肤的温度感受器对温度的变化速率更为敏感。•中枢温度感受器（centralthermoreceptor）：存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元。在视前区-下丘脑前部（preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH），热敏神经元居多，而在脑干网状结构和下丘脑的弓状核，则冷敏神经元居多。体温调节中枢•体温调节中枢的部位：PO/AH是体温调节中枢整合机构的中心部位。•体温调定点学说：a大致内容：PO/AH可通过某种机制决定体温调定点（setpoint），根据实际体温与体温调定点的差距来决定产热和散热，从而达到体热平衡。b发热（fever）：当机体在病理或生理状态下因为某种原因使体温调定点向高温侧移动。属于调节性体温升高，是体温调节活动的结果。C非调节性活动：由于环境温度过高而引起机体中暑时，也可出现体温升高，但是在这种情