第七章能量代谢和体温

第七章能量代谢与体温 第一节能量代谢 第二节体温及其调节 第一节能量代谢能量代谢 energymetabolism 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 一 机体能量的来源与利用 一 能量的来源 1 糖 70 以上 葡萄糖的有氧氧化 主要 葡萄糖无氧酵解 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 能量的贮存和利用 ADP 磷酸 能量 ATP CP 能源物质释放的能量有50 转化为热能 其余以自由能形式贮存于ATP中 除骨骼肌运动时所完成的机械外功 其余的自由能最终也转变为热能 三 能量平衡 二 能量代谢的测定 一 能量代谢测定的基本原理 能量守恒定律 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 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 1 食物在氧化时所释放出来的热量 称为食物的热价 物理热价 指食物在体外燃烧时释放的热量 生理热价 指在体内氧化时所产生的热量 糖与脂肪 物理热价 生理热价蛋白质 物理热价 生理热价 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 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量由于各种食物在体内氧化时的耗O2量 CO2产生量的不同 故各种食物的氧热价不同 根据RQ可估计大体推测出能量的主要来源 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 g RQ 糖0 830 8317 017 021 01 00脂肪1 981 4339 839 819 70 71蛋白质0 950 7623 518 018 80 80 RQ 1 0 氧化糖 RQ 0 70 氧化脂肪RQ 0 85 一般饮食 RQ 0 80 长期饥饿 非蛋白呼吸商 NPRQ 指一定时间内 由糖和脂肪氧化时的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 NP 6 25 0 76 L 分解蛋白耗O2量 NP 6 25 0 94 L 6 25 每产生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 94 L 每氧化1g蛋白的耗O2量 非蛋白呼吸商 NPRQ 及氧热价见 表7 2 二 能量代谢的测定方法1 直接测热法 直接测量从机体体表 呼出气 尿液和粪便排出的总热量 如果不做外功 该热量就是机体代谢的全部热量 这种方法测定准确 但设备复杂 操作繁琐 现已极少应用 2 间接测热法 间接测热法原理 是利用 定比定律 即反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系 测算出一定时间内氧化的糖 脂肪和蛋白质各有多少 再计算出它们所释放出的热量 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 肌肉活动肌肉活动对能量代谢的影响最大 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 表7 3表明不同劳动或运动时的能量代谢率 表7 3机体不同状态时的能量代谢率 状态产热量 KJ m2 min 躺卧2 73开会3 40擦窗子8 30洗衣9 89扫地11 37打排球17 05打篮球24 22踢足球24 98持重机枪跃进42 39 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 4 舰艇舱内温度可高达60 故舰员的能量代谢率很高 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 这些 额外 热量是由进食引起的 进食导致机体 额外 消耗能量的现象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 进食蛋白质时产热量增加30 混合性食物增加10 糖和脂肪增加4 6 氨基酸在肝内脱氨基反应中所消耗的能量 可能是 额外 产热的原因 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 一 概念1 基础代谢 机体在基础状态下的能量代谢称为基础代谢 基础状态的条件如下 清晨空腹 即禁食12 14h 前一天应清淡 不要太饱的饮食 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20 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的测定及意义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 10 15 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 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 概念 指身体深部的平均温度 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 体温过高 过低都会影响酶的活性 导致生理功能的障碍 甚至造成死亡 如 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 表层温度和核心温度1 表层温度相对不稳定2 核心温度相对稳定通常体温的测量部位为腋窝 口腔和直肠温 1 直肠温度 正常为36 9 37 9 2 口腔温度 正常为36 7 37 7 3 腋窝温度 正常为36 0 37 4 另外 科研中还常用食管温度 体核温度 鼓膜温度 下丘脑温度 二 体温的正常变动正常人的体温可因昼夜 性别 年龄和机体的活动等而有所变动 1 昼夜节律变化人的体温在一昼夜中呈现周期性波动 称为体温的昼夜节律 一般是清晨2 6h时最低 下午1 6h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 女子体温随月经周期而产生周期性变动 排卵日最低 约1 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 与代谢率降低逐渐有关 大约每增长10岁 体温约降低0 05 14 16岁的青年人体温与成年人相近 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 肌肉活动的影响肌肉活动时 肌肉代谢明显增强 产热增加 可使体温暂时升高1 2 所以测体温时 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 机体的产热1 主要产热器官 安静状态 主要产热器官是内脏 尤其肝脏 其次是脑 活动状态 主要产热器官是骨骼肌 此外 环境温度 进食 精神紧张等能够影响能量代谢的因素 也都可影响机体的产热量 2 产热形式 战栗产热 骨骼肌不随意的节律性收缩 其特点是屈肌和伸肌同时收缩 不做外功 产热量很高 非战栗产热 又称代谢产热 机体所有的组织都能进行代谢产热 但以棕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4 5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 下丘脑 运动神经元 骨骼肌寒战 代谢产热 二 散热过程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 机体散热方式有以下几种 辐射散热 指体热以红外线形式传给温度较低的周围环境中的散热方式 辐射散热量的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 机体有效的辐射面积 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 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 与皮肤接触物体的温差 与皮肤接触面积的大小 与皮肤接触物体的导热性 对流散热 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 蒸发散热 分不感蒸发和可感蒸发 指体表水分由液态转化为气态 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 43KJ 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 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 人体不感蒸发量约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 发汗 又称可感蒸发 是由汗腺分泌汗液的活动 在皮肤表面形成汗滴被蒸发从而带走机体热量的一种散热方式 炎热的气候 短时间内发汗量可达1 5L h 发汗速度受环境温度的影响 环境温度越高 发汗速度越快 汗液 水分 99 汗液流经汗腺管腔的起始部时 有一部分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 发汗的调节 发汗是反射性活动 支配汗腺的神经纤维的不同 发汗分为 3 循环系统散热中的作用机体通过交感N调控着皮肤血管的口径 以改变其血流量 改变皮肤温度 从而影响辐射 对流和传导散热量 四肢深部的伴行动 静脉之间的热量逆流交换也能减少热量的散失 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 热感受器和冷感受器这两种感受器各自对一定范围的温度敏感 2 中枢性温度敏感神经元 分类 热敏神经元和冷敏神经元局部温度 热敏神经元冲动发放频率 局部温度 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在视前区 下丘脑前部 PO AH 分布较多的热敏神经元和少量冷敏神经元 二 体温调节中枢1 体温调节中枢的部位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 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 广泛破坏PO AH区 体温调节的散热和产热都明显减弱或消失