2010年执业医师基础二第11讲讲义.doc

临床执业医师基础综合(二)精讲班第11讲讲义考纲要求第六章 能量代谢和体温【考纲要求】 1.能量代谢（1）影响能量代谢的因素（2）基础代谢和基础代谢率2.体温（1）体温的概念及其正常变动（2）体热平衡：产热和散热（3）体温调节：温度感受器，体温调节中枢，调定点学说 内容及考点： (新陈代谢是机体生命活动的基本特征，新陈代谢包括物质代谢与相传伴的能量代谢，简称代谢。 糖、脂肪、蛋白质三种营养物质，经消化转变成为可吸收的小分子营养物质而被吸收入血。在细胞中，这些营养物质经过同化作用（合成代谢），构筑机体的组成成分或更新衰老的组织；同时经过异化作用（分解代谢）分解为代谢产物。合成代谢和分解代谢是物质代谢过程中互相联系的、不可分割的两个侧面。 在分解代谢过程中，营养物质蕴藏的化学能便释放出来。这些化学能经过转化，便成了机体各种生命活动的能源，所以说分解是代谢的放能反应。而在合成代谢过程中，需要供给能量，因此是吸能反应。可见，在物质代谢过程中，物质的变化与能量的代谢是紧密联系着的。生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用等，称为能量代谢（energy metabolism）。机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能，在氧化过程中碳氢键断裂，生成CO2和 H2O，同时释放出蕴藏的能。这些能量的50%以上迅速转化为热能，用于维持体温，并向体外散发。其余不足50%则以高能磷酸键的形式贮存于体内，供机体利用。体内最主要的高能磷酸键化学物是三磷酸腺苷（ ATP）。此外，还可有高能硫酯键等。机体利用ATP去合成各种细胞组成分子、各种生物活性物质和其他一些物质；细胞利用ATP去进行各种离子和其它一些物质的主动转运，维持细胞两侧离子浓度差所形成的势能；肌肉还可利用ATP所载荷的自由能进行收缩和舒张，完成多种机械功。总的看来，除骨骼肌运动时所完成的机械功（外功）以外，其余的能量最后都转变为热能。例如心肌收缩所产生的势能（动脉血压）与动能（血液流速），均于血液在血管内流动过程中，因克服血流内、外所产生的阻力而转化为热能。在人体内，热能是最“低级”形式的能，热能不能转化为其它形式的能，不能用来作功。 通用的法定计量的热量单位为焦耳（Joules.J）。过去热量单位是卡或千卡，1卡=4.187焦耳，1千卡=4.187千焦耳（kJ）。1焦耳/s为1瓦特。热力学第一定律指出：能量由一种形式转化为另一种形式的过程中，既不能增加，也不减少。这是所有形式的能量（动能、热能、电能入化学能）互相转化的一般规律，也就是能量守恒定律。机体的能量代谢也遵循这一规律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功，按能量来折算是完全相等的。因此，测定在一定时间内机体所消耗的食物，或者测定机体所产生的热量与所做的外功，都可测算出整个机体的能量代谢率单位时间内所消耗的能量第一节 能量代谢 （一）影响能量代谢的因素1肌肉活动：对能量代谢的影响最显著，耗氧量增加，与肌肉活动强度成正比；机体任何轻微的活动都可提高代谢率。人在运动或劳动时耗量显著增加，因为肌肉活动需要补给能量，而能量则来自大量营养物质的氧化，导致机体耗氧量的增加。机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系，耗氧量最多达安静时的10-20倍。肌肉活动的强度称为肌肉工作的强度，也就是劳动强度。劳动强度通常用单位时间内机体的产热量来表示，也就是说，可以把能量代谢率作为评估劳动强度的指标。2精神活动：紧张状态肌紧张增强刺激代谢的激素释放增多；脑的重量只占体重的2%，但在安静状态下，却有15%左右的循环血量进入脑循环系统，这说明脑组织的代谢水平是很高的。据测定。在安静状态下，100g脑组织的耗氧量为3.5ml/min（氧化的葡萄糖量为4.5mg/min），此值接近安静肌肉组织耗氧量的20倍，脑组织的代谢率虽然如此之高，但据测定，在睡眠中和在活跃的精神活动情况下，脑中葡萄糖的代谢率却几乎没有差异。可见，在精神活动中，中枢神经系统本身的代谢率即使有些增强，其程度也是可以忽略的。 人在平静地思考问题时，能量代谢受到的影响并不大，产热量增加一般不超过4%.但在精神处于紧张状态，如烦恼、恐惧或强烈情绪激动时，由于随之出现的无意识的肌紧张以及刺激代谢的激素释放增多等原因，产热量可以显著增加。因此，在测定基础代谢率时，受试者必须摒除精神紧张的影响。 食物的特殊动力效应3食物的特殊动力效应：刺激机体产生额外能量消耗，蛋白质类食物的特殊动力效应最大，额外增加的热量只能用于维持体温；在安静状态下摄入食物后，人体释放的热量比摄入的食物本身氧化后所产生的热量要多。例如摄入能产100kJ热量的蛋白质后，人体实际产热量为130kJ，额外多产生了30kJ热量，表明进食蛋白质后，机体产热量超过了蛋白质氧化后产热量的30%.食物能使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力作用（specific dynamic action）。糖类或脂肪的食物特殊动力作用为其产热量的4%-6%，即进食能产100kJ热量的糖类或脂肪后，机体产热量为104-106kJ.而混合食物可使产热量增加10%左右。这种额外增加的热量不能被利用来作功，只能用于维持体温。因此，为了补充体内额外的热量消耗，机体必须多进食一些食物补充这份多消耗的能量。食物特殊动力作用的机制尚未完全了解。这种现象在进食后1h左右开始，并延续到7-8h.有人将氨基酸注入静脉内，可出现与经口给予相同的代谢率增值现象，这些事实使人们推想，食后的“额外”热量可能来源于肝处理蛋白质分解产物时“额外”消耗的能量。因此，有人认为肝在接脱氨基反应中消耗了能量可能是“额外”热量产生的原因。4环境温度，在2030的环境温度中，能量代谢最为稳定，温度过高或过低都增加代谢率。人（裸体或只着薄衣）安静时的能量代谢，在20-30的环境中最为稳定。实验证明，当环境温度低于20时，代谢率开始有所增加，在10以下，代谢率便显著增加。环境温度低时代谢率增加，主要是由于寒冷刺激反射地引起寒战以及肌肉紧张增强所致。在20-30时代谢稳定，主要是由于肌肉松驰的结果。当环境温度为30-45时，代谢率又会逐渐增加。这可能是因为体内化学过程的反应速度有所增加的缘故，这时还有发汗功能旺盛及呼吸、循环功能增强等因素的作用。 基础代谢率（二）基础代谢率1基础代谢：基础状态下的能力代谢基础状态是指人体处在清醒而又非常安静、不受肌肉活动、环境温度、食物及精神紧张等因素的影响时的状态。测定基础代谢率，要在清晨未进餐以前（即食后12-14h）进行。前一日晚餐最好是清淡菜肴，而且不要吃得太饱，这样，过了12-14h ，胃肠的消化和吸收活动已基本完毕，也排除了食物的特殊动力作用的影响。测定之前不应做剧烈的活动，而且必须静卧半小时以上。测定时平卧，全身肌肉要松驰，尽量排除肌肉活动的影响。这时还应要求受试者排除精神紧张的影响，如摒除焦虑、烦恼、恐惧等心理活动。室温要保持在20-25之间，以排除环境温度的影响。基本条件下的代谢率，比一般安静时的代谢率可低些（比清醒安静时低8%-10%）。基础状态：清晨、清醒、静卧、无肌肉活动、睡眠良好，无精神紧张，禁食12小时，室温2025，体温正常2基础代谢率BMR单位时间内的基础代谢,即基础状态下，单位时间内的能量代谢基础代谢率以每小时，每平方米体表面积的产热量为单位，通常以kJ/m2.h来表示。要用每平方米体表面积而不用每公斤体重的产热量来表示，是因为基础代谢率的高低与体重并不成比例关系，而与体表面积基本上成正比。表 2 人体产热量和体表面积的关系 测定人数平均体重（kg）体重范围kJ/m224h648.740-5038604153.450-60382716464.560-7038812474.770-803868883.780-903868平均 3860 若以每公斤体重的产热量进行比较，则小动物每公斤体重的产热量要比大动物高得多。若以每平方米体表面积的产热量进行比较，则不论机体的大小，各种动物每平方米每24小时的产热量很相近。在人体上测定的结果也表明了这一事实（表2）。因此，用每平方米体表面积标准来衡量能量代谢是比较合适的。 实际测定结果表明，基础代谢率随性别、年龄等不同而有生理变化。当甚情况相同时，男子的基础代谢率平均比女子的高；幼年人比成年人的高；年龄越大，代谢率越低，但是，同一个体的基础代谢率，只在测定时的条件完全符合前述的要求，则有不同时日重复测定的结果基本上无差异。这就反映了正常人的基础代谢率是相当稳定的。关于我国正常人基础代谢率的水平，男女各年龄组的平均值如表 3 所示。 呼吸商 机体依靠呼吸功能从外界摄取氧，以供各种营养物质氧化分解的需要，同时也将代谢终生物CO2呼出体外，一定时间内机体的CO2产量与耗O2量的比值称为呼吸商（respiratory quotient， RQ）。各种营养物质在细胞内氧化供能属于细胞呼吸过程，因而将各种营养物质氧化时的CO2产量与耗氧量的比值称为某物质的呼吸商。严格说来，应该以CO2和O2的克分子（mol）比值来表示呼吸商。但是，因为在同一温度和气压条件下，容积相等的不同气体，其分子数都是相等的，所以通常都用容积数（ml或L）来计算CO2与O2的比值，即：糖、脂肪和蛋白质氧化时，它们的CO2产量与耗氧量各不相同，三者的呼吸商也不一样。因为各种营养物质无论在体内或体外氧化，它们的耗氧量与CO2产量都取决于各该物质的化学组成，所以，在理论上任何一种营养物质的呼吸商都可以根据它的氧化成终产物（CO2和H20）化学反应式计算出来的。测定整个机体单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法和间接测热法。表 1 三种营养物质氧化时的几种数据 营养 物质产热量（kJ/g）耗O2量CO2产量氧热价呼吸商物理热价（用弹式热量计测得）生物热价（体内生物氧化什）营养学热价* （L/g）（L/g）（kJ/J）（RQ） 糖171716.70.830.83211.00蛋白质23.51816.70.950.7618.80.80脂肪39.839.837.72.031.4319.70.71 摄取混合食物的呼吸商正常值是0.82。测定：简化计算法，基础状态下测得受试者一定时间的耗氧量（Vo2），将基础状态下的非蛋白呼吸商定0.82，相应的氧热价为20.2KJ/L公式：产热量（KJ/h）=20.2(KJ/L)X Vo2(L),再除以体表面积=基础代谢率为了消除性别，年龄的影响，通常用相对值来表示基础代谢率=（实测值-正常平均值）X100% 正常平均值 一般来说，基础代谢率的实际数值现上述正常的平均值比较，相差10%-15%之内，无论较高或较低，都不属病态。当相差之数超过20%时，才有可能是病理变化。在各种疾病中，甲状腺功能的改变总是伴有基础代谢率异常变化。甲状腺功能低下时，基础代谢率将比正常值低20%-40%；甲状腺功能亢进时的基础代谢率将比正常值高出25%-80%。因此，基础代谢率的测量是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。其它如肾上腺皮质和垂体的功能低下时，基础代谢率也要降低。 表3 我国人正常的基础代谢率平均值（kJ/m2h） 年龄11-1516-1718-1920-3031-4041-5051以上男性195.5193.4166.2157.8158.7154.1149.1女性172.5181.7154.1146.4142.4142.4138.6 当人体发热时，基础代谢率将升高。一般说来，体温每升高1，基础代谢率可升高13%.其它如甲亢、糖尿病、红细胞增多症、白血病以及伴有呼吸困难的心脏病等，也伴有基础代谢率升高。当机