解剖生理学 第九章 能量代谢和体温调节.ppt

人体解剖和生理学HumanAnatomyandPhysiology 教学课件之九 第九章能量代谢与体温调节 能量代谢 指体内物质代谢过程中所伴随的能量释放 转移 贮存和利用 第一节能量代谢 一 机体能量的来源和去路 一 来源1 糖 主要 70 以上 脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化 2 脂肪 次之 30 3 蛋白质 很少 长期饥饿或极度消耗时 才成为主要能量来源 ATP ADP 能量 生物合成分泌神经传导 肌肉收缩 热能 外功 50 能量 二 去路 糖脂肪蛋白质 维持体温 二 能量代谢的测定 一 能量代谢测定的基本原理机体的能量代谢也遵循 能量守恒定律 营养物质分解释放的总能量 应等于机体产生的热量和肌肉对外做功消耗的能量之和 如果能避免机体做功 然后测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗的食物量 可测算出整个机体在单位时间内能量代谢的量 即能量代谢率 二 能量代谢的测定方法1 直接测热法 主要用来研究肥胖和内分泌系统障碍2 间接测热法间接测热法原理 是利用 定比定律 即食物在氧化分解时 氧气的消耗量和二氧化碳的产生量与机体热能释放量有一定的定比关系 我们先测出耗氧量和二氧化碳产生量 再间接推出各类食物的氧化量和产热量从而推算出能量代谢率 为此 必须先了解与其相关的几个概念 食物的热价 氧热价和呼吸商 食物的热价 1g食物在氧化时所释放出来的热量 单位 kJ或kcal糖4 1kcal g17 15kJ g蛋白质4 3kcal g17 99kJ g脂肪9 0kacl g39 75kJ g 食物的氧热价 某种食物氧化时 每消耗1L氧所产生的热量称为该种食物的氧热价 糖5 0kcal L20 66KJ L蛋白质4 5kcal L18 93KJ L脂肪4 7kcal L19 58KJ L 糖 1 0 脂肪 0 71 蛋白质 0 80 呼吸商 RQ 指一定时间内 机体的CO2产生量与耗O2量的比值 RQ CO2产生量 耗O2量 RQ 1 0 氧化糖 RQ 0 70 氧化脂肪RQ 0 85 一般饮食 RQ 0 80或 1 0 长期饥饿 三种营养物质氧化时的几种数据 营养物质糖蛋白质脂肪物理热价 kJ g 17 1523 4339 75生物热价 kJ g 17 1517 9939 75营养学热价 kJ g 16 7416 7437 66耗氧量 L g 0 830 952 03CO2产量 L g 0 830 761 43氧热价 kJ L 20 6618 9319 58呼吸商 RQ 1 000 800 71 由于我们摄入的食物中蛋白质不能完全氧化 而且组成人体的结构蛋白在正常情况下不能被氧化 所以蛋白质产热量可以忽略不计 将一定时间内 机体氧化非蛋白食物时的CO2产生量与耗O2量的比值称为非蛋白呼吸商 nonproteinrespiratoryquotient NPRQ 整体产生CO2总量 分解蛋白产生CO2量NPRQ 整体耗O2总量 分解蛋白耗O2量 简易法 测定单位时间内的耗O2量和CO2产生量 算出RQ 算出的RQ作为NPRQ查表得相应的氧热价 一般我们认为混合膳食的NPRQ为0 82 产热量 耗O2量 氧热价 三 影响能量代谢的因素 一 肌肉活动对能量代谢的影响最大运动或劳动的强度消耗的能量能量代谢值可作为评价劳动强度的指标 二 环境温度1 人体安静时的能量代谢 在20 30 的环境中较为稳定 2 环境温度超过30 能量代谢率增加 3 当环境温度低于20 时 随着温度的不断下降 机体产生寒战和肌紧张增加以御寒 同时增加能量代谢率 三 食物的特殊动力效应人进食后一段时间内 从进食后1h开始 持续7 8h 即使同样处于安静状态 但产热量却比进食前有所增加 食物能使机体产生 额外 热量的现象称为食物的特殊动力效应 四 精神活动人在平静地思考问题时 能量代谢受到的影响不大 其产热量一般不超过4 但精神处于紧张状态 烦躁 恐惧 情绪激动等 时 由于会导致无意识的肌肉紧张性增强 交感神经兴奋及促进代谢的内分泌激素释放增多等原因 产热量可显著增加 四 基础代谢1 概念基础代谢 指基础状态下的能量代谢基础代谢率 BMR 单位时间内的基础代谢 基础状态 人体处于清晨 清醒 静卧 未作肌肉活动 前夜睡眠良好 无精神紧张 禁食12小时 室温20 250C 体温正常 能量消耗只用于维持心跳 呼吸等维持生命所必需的基本生理活动 2 测定条件 1 禁食12 14h 2 清晨空腹 3 平卧使肌肉放松 排除精神及心理影响 4 室温保持在20 25度之间基础代谢率与年龄 性别及身材大小有关 我国人正常的基础代谢率平均值 kJ h 基础代谢率 肺活量 肾小球滤过率 心输出量 主动脉和气管的横截面积都与体表面积呈比例关系体表面积 m2 0 0061 身高 cm 0 0128 体重 kg 0 1529 体表面积测算图 3 基础代谢率的测定和其正常值 基础代谢率 耗氧量 氧热价 体表面积 100 呼吸商为0 82时的氧热价为20 19KJ 4 基础代谢率的临床意义有助于诊断某些疾病甲低 40 20 甲亢 25 80 基础代谢率 发热 糖尿病 红细胞增多症 白血病 伴呼吸困难的心脏病等 基础代谢率 阿狄森病 肾病综合征 病理性饥饿 垂体性肥胖等 第二节体温调节 概念 指机体深部的平均温度 即体核温度 意义 体温的相对恒定是机体新陈代谢和一切生命活动正常进行的必需条件 T 22 心跳停止 T 43 酶变性而死亡 T 27 低温麻醉 一 人体正常体温及生理变动 一 正常体温1 肛温 正常为36 9 37 9 2 口温 约比直肠低0 2 为36 7 37 7 3 腋温 约比口腔低0 3 为36 0 37 4 临床常用口温和腋温 测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间 约需10min 二 体温的正常变动 1 昼夜节律 一般是清晨2 6时最低 下午1 6时最高 波动幅度一般不超过1 2 性别差异 成年女子体温平均比男子高0 3 女子基础体温随月经周期而产生周期性变动 排卵前日最低 排卵后升高0 3 0 6 3 年龄差异新生儿体温 成年人 老年人 4 其他肌肉活动时 肌肉代谢明显增强 产热增加 癫痫病人发作后T 小儿哭闹时T 情绪激动 精神紧张 进食等情况 都会影响体温 全身麻醉时 会因抑制体温调节中枢和扩张血管的作用及骨骼肌松弛 使体温降低 二 机体的产热和散热机体能够维持体温相对恒定 是由于在体温调节机制下 产热和散热取得相对平衡的结果 二 机体的产热和散热 一 产热过程1 主要产热器官 内脏器官 骨骼肌 脑安静时 内脏器官 特别是肝脏运动或劳动时 骨骼肌占90 2 产热方式1 基础代谢产热2 额外代谢产热 细胞代谢 的各种激素3 肌肉活动产热 骨骼肌活动 产热 寒战 骨骼肌活动 产热 机体在寒冷环境中的产热方式 1 寒战产热 寒冷性肌紧张 战栗前肌紧张 骨骼肌紧张性增强的基础上发生的不随意的节律性收缩 频率为9 11次 分 机制 冷感觉器 传入神经 战栗的初级运动中枢 下丘脑后部背外侧靠近第三脑室壁 脑干 前角运动神经元 传出神经 战栗 特点 屈肌和伸肌同时收缩 不做外功 产热量增加很高 代谢率增加4 5倍意义 有利于维持机体在寒冷环境中的体热平衡 2 非寒战产热 又称代谢产热 能量代谢的多环节 特点 褐色脂肪组织 brownfattissue 产热量占70 耗氧量多 新生儿不发生战栗部位 腹股沟 腋窝 肩胛下区 颈部大血管周围 3 产热活动的调节 1 体液调节 甲状腺激素 作用缓慢 持久 E NE GH 作用迅速 时间短 2 神经调节 寒冷刺激 交感神经兴奋 肾上腺髓质活动 肾上腺素 去甲肾上腺素释放 产热 二 散热散热部位 主 皮肤 面积大与外界接触血流丰富有汗腺 次 肺 尿 粪 1 散热方式 辐射 对流 传导和蒸发 辐射散热 指体热以热射线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式 条件 体表温度高于环境温度影响因素 机体的有效辐射面积 皮肤与环境的温度差 传导散热 指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式 影响因素 温度差 接触面积 导热性能临床应用 水的比热大 导热性能好 用冰帽 冰袋等给高热病人降温 脂肪的导热性差 因而肥胖者炎热的天气易出汗 对流散热 指体热凭借空气流动交换热量的散热方式 影响因素 风速当环境温度升高到接近或等于皮肤温度时 蒸发便成了唯一有效的散热形式 蒸发散热 指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态 同时带走大量热量的散热方式 蒸发1g水散热2 43kJ分不感蒸发和可感蒸发两种形式当气温 体温时 蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发 又称不显汗 皮肤和呼吸道水分渗出而被蒸发掉 这种水分蒸发不被觉察 称为不感蒸发 与汗腺的活动无关 不感蒸发是持续进行的 人体不感蒸发量约1000ml 日 临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量 皮肤 0 6 0 8L d呼吸 0 2 0 4L d 1L d 可感蒸发 又称发汗 是汗腺分泌的汗液形成可见汗滴后从体表蒸发带走热量的一种散热形式 受环境温度和湿度的影响寒冷或温暖情况 无汗液分泌或少量安静状态 环境温度30 时开始出汗 速度取决于参加活动汗腺数量和活动强度 影响因素 劳动强度 环境温度 湿度 风速 炎热的气候 短时间内发汗量可达1 5L h 发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的 若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果 汗腺缺乏 如烧伤病人 或汗腺分泌障碍者 在热环境中就可导致体温升高危及生命 汗液 水分 99 最终排出的汗液成为低渗 机体大量出汗可造成高渗性脱水 要补充大量的水份和适量的 aCl 固体 大部分为NaCl 其余为KCl 尿素 乳酸等 无葡萄糖和蛋白质 皮肤血管口径的调节与散热 2 散热的调节 皮肤血流量的调节 交感神经调控皮肤血管口径 改变皮肤血流量和温度 影响辐射 对流和传导散热量 环境温度20 30 且产热量无明显变化时的主要调节反应 2 发汗调节 反射性调节 发汗中枢 下丘脑 三 体温调节行为性体温调节自主性体温调节 自主性体温调节 机体在下丘脑体温调节中枢的控制下增减皮肤血液 出汗 战栗及改变代谢率 维持产热 散热过程的动态平衡 行为性体温调节 机体在不同的温度环境中的姿势和行为 特别是人为了保温或降温所采取的措施 通过增减衣着 开电扇 空调等行为维持体温稳定的调节 后者以前者为基础 是对前者的补充 一 温度感受器1 外周温度感受器 皮肤 粘膜 腹腔 内脏热感受器冷感受器2 中枢温度感受器 下丘脑 脑干网状结构和脊髓热敏神经元 温度升高其放电频率增加冷敏神经元 温度下降其放电频率增加 二 体温调节中枢虽然从脊髓到大脑皮层的整个CNS中都存在调节体温的中枢结构调节体温的基本中枢位于下丘脑视前区 下丘脑前部 PO AH 在体温调节中起着调定点的作用 三 体温调节机制 调定点 学说正常情况下 PO AH起着调定点的作用 把体温设定在37 左右 此时产热和散热保持平衡 体温热敏神经元散热 产热体温回到调定点体温冷敏神经元产热 散热体温回到调定点 疟疾三部曲 恶寒 高烧 出汗致热源引起发热的机制使PO AH上移 使产热和散热在新的调定点达到平衡 即只有在更高的温度下热敏神经元才兴奋开始散热 因此发热开始前先出现恶寒战栗等产热反应 直到体温升高到39 才出现散热反应 临床上发热的病人如何降低体温 降温措施理论依据冰袋 冰帽增强传导散热电扇 通风增强对流散热降低室温 减衣增强辐射散热酒清擦浴增加蒸发散热用阿司匹林下调调定点用抗菌药物消除致热原 体温的调节 寒冷 体温的调节 寒冷 皮肤冷觉感受器兴奋 下丘脑体温调节中枢的分析综合 刺激 传入神经 皮肤血管收缩 血流量减少 散热减少 皮肤立毛肌收缩 产生 鸡皮疙瘩 骨骼肌不自主战栗 产热量增加