能量代谢与体温2013

第七章 能量代谢与体温,第一节 能 量 代 谢,第二节 体 温,第一节 能量代谢伴随体内物质代谢的能量释放、转移、贮存和利用。一、机体能量来源与去路(一)来源 1.糖:主要(50-70) 脑组织所需能量完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，可导致意识障碍、昏迷及抽搐。 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)。,(二)去路,CP-储存于肌肉和脑组织中，不能直接被利用。,二、能量代谢的测定(一) 基本原理 遵循“能量守恒定律”,根据机体在单位时间内发散总热量或所消耗食物量,测算出能量代谢率。（1 cal=4.187J；1 J=0.238 cal）,(二) 测定方法1.直接测热法：直接测量从体表、呼出气、尿液和粪便排出的总热量。准确，但设备复杂，操作繁琐，现极少应用。,2.间接测热法： 利用“定比定律”（反应物与生成物的量呈一定比例关系），测算一定时间内氧化的糖、脂肪和蛋白质各有多少（耗氧量及CO2产生量），计算出它们所释放出的热量。,食物的热价:1食物在氧化时所释放出来的热量。,物理热价：体外燃烧时释放热量。生理热价：体内氧化时产生热量。 糖与脂肪：物理热价生理热价 蛋 白 质：物理热价生理热价(不能完全氧化),食物的氧热价：某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量。,呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQCO2产生量/耗O2量,三种营养物质氧化的几种数据 物 质耗氧量 产CO2量 物理热价 生理热价 氧热价 呼吸商(L/g) (L/g) (KJ/g) (KJ/g) (KJ/L) (RQ) 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.80,根据RQ可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例： RQ1.0 氧化糖； RQ0.70 氧化脂肪 RQ0.85一般饮食；RQ0.80或1.0长期饥饿,非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定时间内，机体氧化非蛋白食物时的CO2产生量与耗O2量的比值。 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, 分解蛋白产生CO2量= NP6.250.76(L), 分解蛋白耗O2量= NP6.250.95(L),6.25=产生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g0.76(L)=每氧化1g蛋白的产生CO2量0.95(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量,间接测热法步骤： 测定CO2产生量和耗O2量：开放式或闭合式。 测定尿氮量：根据尿氮量估算蛋白质氧化的量。 计算出NPRQ：=非蛋白CO2产生量/非蛋白耗O2量。 查出非蛋白食物氧热价：根据NPRQ在“NPRQ及氧热价表”查出所对应的氧热价。 计算出非蛋白食物的产热量：NPRQ表查出的氧热价非蛋白耗O2量。 能量代谢计算：=非蛋白食物的产热量+蛋白食物的产热量。,简易法： 将混合膳食的RQ定为0.82，氧热价=20.20kJ/L； 测定6min的耗O2量； 能量代谢计算：= 耗O2量氧热价。,三、影响能量代谢的因素,(一)肌肉活动影响最大。全身剧烈活动时，短时间内其总产热量比安静时高出数十倍。,(二)精神活动 平静思考问题时，能量代谢受影响不大。 但精神处于紧张状态(烦躁、恐惧、情绪激动等)时，由于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。,(三)食物的特殊动力效应(specific dynamic action, SDA)人进食后一段时间内(从进食后1h开始,持续78h),产热量比进食前有所增加，这些 “额外” 热量是由进食引起的，称为食物的特殊动力效应。 各种营养物质的食物特殊动力效应不同，蛋白质时产热量增加30，混合性食物增加10，糖和脂肪增加46。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。,(四)环境温度 1.2030环境中稳定。 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，能量代谢率增加。,四、基础代谢(一) 概念 1.基础代谢：在基础状态下的能量代谢。 基础状态： 清晨空腹，即禁食1214h，以排除食物特殊动力效应的影响。 平卧，全身肌肉放松，尽力排除肌肉活动的影响。 清醒且情绪安闲，以排除精神紧张的影响。 室温18-25，排除环境温度的影响。 2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。,(二)BMR的测定和正常值 1.BMR的测定:(通常采用简易法) 把基础状态下的呼吸商定为0.82、氧热价为20.20KJ。测出1h内(测6min的耗氧量10)的耗氧量。 测出体表面积。 按下面公式计算出BMR实测值： BMR实测值20.195耗氧量/体表面积 对照表7-4的BMR平均值,按下面公式计算出BMR相对值： BMR相对值,BMR实测值-BMR平均值,BMR平均值,2.BMR正常值：1015,20可能是病态,甲亢：+25+80%；甲减：-20%-40%发烧：体温每升高1，BMR升高13%.,100%,表7-4,研究表明,机体能量代谢率与体重相关性不明显,而与体表面积基本上成正比。如：以体重为指标,身材瘦小者的产热量/Kg显著高于身材高大者;以体表面积为指标,则身材高大或瘦小者的产热量/m2都比较接近。 人体表面积推算: 公式计算：0.0061身高（cm)0.0128体重(kg)0.1529 体表面积测算图测出。,复习思考题 1.简述间接测热法的基本原理。 2.临床常用简化法测定能量代谢，其应用的根据是什么？ 3.简述影响能量代谢的因素。 4.何谓基础代谢？测定基础代谢率需要控制哪些因素？,第二节 体温及其调节Body temperature and its regulation,一、体温(一)表层温度与深部温度 1.表层温度(Shell temperature): 2.深部温度(Core temperature): 深部与表层的区分不是严格解剖学 结构，而是生理学对整个机体体温 所做的模式划分。由表至深存在温 度梯度。,第二节 体温,概念：身体深部平均温度，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。,1.Shell temperature皮肤温度(skin temperature)： A.各部位的温度差别较大; B.受环境温度和衣着影响,不稳定; C.与局部血流量关系密切:环境温 度和精神紧张等影响血管舒缩进 而影响皮肤的温度。体表向深部厚约10mm的一层:在散 热活动中起重要作用。,2.Core temperature 特点: A.相对稳定，各部位温差小； B.因代谢水平不同，内脏器官有温差： 肝最高脑次之肾、胰、12指肠略低 直肠最低。但血液循环可使其趋于一致。 体温：一般指身体深部的平均温度。 测量部位：直肠:平均37.5(36.9-37.9) 口腔:平均37.2(36.7-37.7) 腋窝:平均36.8(36.0-37.4) 鼓膜温代表下丘脑温； 实验研究食管温代表体温,（二）体温的生理变动1.昼夜节律变化 体温在一昼夜中周期性波动。 一般是清晨26时最低，下午16时最高，波动幅度一般不超过1。 与人昼动夜息的生活规律，以及代谢、血液循环、呼吸等机能的相应周期性变化有关。 长期夜间工作的人，上述周期性变化可以发生颠倒。,2.性别差异 成年女性体温平均比男性高0.3。女子体温随月经周期而产生周期性变动。排卵日最低。,3.年龄差异 新生儿体温成年人老年人。 体温随着年龄的增长有逐渐降低的趋势（与代谢率逐渐降低有关），大约每增长10岁，体温约降低0.05。 新生儿（特别是早产儿）由于体温调节机构尚未发育完善、老年人由于调节能力差，易受环境温度的影响。,4.其他 肌肉活动时，肌肉代谢明显增强，产热增加，可使体温暂时升高12。测体温时，要先让受试者安静一段时间，小儿应防止其哭闹。 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，所以全麻时应注意保温。,二、机体的产热和散热 人体正常体温的维持，是在体温调节机构的协调和控制下，产热和散热过程达到动态平衡的结果。,(一)产热 1.主要产热器官： 安静状态，主要产热器官是内脏（尤其肝，其次是脑）。活动状态,主要产热器官是骨骼肌。,2.产热形式 战栗产热：骨骼肌不随意节律性收缩，特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做功，但产热量高。 机体在寒冷环境中，在战栗之前，先出现战栗前肌紧张，当肌紧张上升到一临界水平时就转变为战栗。 非战栗产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热，以褐色脂肪组织的产热量最大（约占70%）。,3.产热活动的调节, 机体在寒冷环境几周后甲状腺T3、T4 代谢率(增加45倍) 产热量特点： 作用缓慢， 维持时间长。,寒冷刺激时交感-肾上腺髓质 NE、E产热量特点： 作用迅速， 维持时间短。,(二)散热1.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,2.散热方式： 当外界气温低于人体表层温度时，人体主要通过辐射、传导和对流方式散热，其散热量约占总量70。 当外界温度接近或高于皮肤温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。,辐射散热（radiation）： 指体热以热射线（红外线）形式传给温度较低的周围环境中的散热方式。 辐射散热量多少取决于 在高温环境中作业（如舰船、炼钢人员）,因环境温度高于皮肤温度，机体不仅不能辐射散热，反而会吸收周围的热量，故易发生中暑。,有效辐射面积,皮肤与环境温度差,传导散热（conduction）： 指体热直接传给与机体相接触的低温物体的散热方式。传导散热量取决于 水的导热性好，因此临床上常利用冷水袋或冰袋为高热患者降温。 脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。,温差,接触面积,与皮肤接触物体导热性,对流散热（convection） ： 指体热凭借空气流动交换热量的散热方式。 对流散热是传导散热的一种特殊形式。 对流散热量主要取决于 衣服覆盖于体表，不易实现对流；棉、毛纤维间的空气不易流动，因此增加衣着可以保温御寒。 若在较密闭的高温环境中（如船舱内）或闷热气候，因空气对流差，易发生中暑。,气温,风速,蒸发（evaporation）散热:（不感蒸发和可感蒸发） 指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。 每1.0水蒸发可带走热量2.44KJ。 当气温体温时，蒸发是唯一的散热途径,又称不显汗。指体液的水分直接透出皮肤和粘膜表面，在未聚成明显水滴前蒸发掉的散热形式。 不感蒸发是持续进行的，约1000ml/日（皮肤约占2/3,肺占1/3）。临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。,不感蒸发：,发汗：又称可感蒸发。 人在安静状态下，当环境温度达到30左右时，便开始发汗；如果空气湿度大、衣着又多时，气温达25便可发汗；机体活动时，由于产热量，环境温度低于20亦可发汗。,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,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,汗液流经汗腺排出管的起始部时，部分NaCl可被重吸收，从而使最终排出的汗液成为低渗。机体大量出汗时，要补充大量的水份和适量的aCl。,3.散热的调节： 皮肤循环的调节：交感N调控着皮肤血管口径及其血流量，改变皮肤温度，从而影响辐射、对流和传导散热量。 发汗的调节：发汗是反射性调节。支配汗腺的神经纤维的不同，发汗分为：,三、体温调节体温的相对稳定，是通过许多与体温调节有关的生理功能，相互协调，达到产热和散热相对平衡而实现的。(一)温度感受器 1.外周温度感受器 分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。 类型：温觉、冷觉感受器 皮温30时冷觉感受器+冷觉 皮温35时温觉感受器+温觉 作用：温度感受器传入冲动到达中枢后，除产生温觉之外，还能引起体温调节反应。,2.中枢性温度敏感神经元 分类：热敏、冷敏神经元血温热敏神经元冲动发放频率血温冷敏神经元冲动发放频率 分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处 对视前区-下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus,PO/AH) 加温或冷却（局部脑温变动0.1）： 加温PO/AH PO/AH的热敏N元+ 散热反应产热反应 冷却PO/AH PO/AH的冷敏N元+ 散热反应产热反应说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温的变化。,Preoptic anterior hypothalamus, PO/AH,(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。 但从恒温动物脑的分段切除实验证明，只要保留下丘脑及其以下神经结构的完整，动物仍具有维持体温相对恒定的能力。说明:调节体温的基本中枢位于下丘脑。 除前述对视前区-下丘脑前部(PO/AH)加温或冷却的研究说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温的变化外；进一步研究还证明：PO/AH还能对中脑、延髓、脊髓、皮肤等处传入的温度信息发生反应，以及能直接对致热物质、5-HT、NE等物质发生反应，说明：PO/AH具有体温调节整合中枢的地位。,(三)体温调节机制-调定点学说PO/AH中的某些温敏N元可能起着“调定点”的作用； “调定点”所规定的温度值决定着体温的高低。,干扰因素：致热原使调定点孕激素使调定点,PO/AH中某些温敏N元,干扰,调定点(set point)学说,1.PO/AH区神经元的活动设定了调定点:37 当脑温37:机体产热、散热平衡； 当脑温37:中枢的调节活动使产热活 动，散热活动 当脑温37:中枢的调节活动使产热活 动，散热活动2.调定点是由PO/AH区温度敏感神经元的工作特性决定的。,热敏和冷敏神经元的单位放电频率对局部脑温变化的半对数曲线,冷敏,热敏,3.致热原引起的发热是调定点重调定(resetting)而上移的结果： WSN温度反应阈值(3739, 斜率变小)散热反应推迟。致热原 CSN温度反应阈值(3739, 斜率变大)产热反应提前。 两类