生理学 能量代谢与体温

1、机体能量的来源与利用机体能量的来源与利用 （一）能量的来源 l直接来源：ATP 水解为ADP释放能量，也是能量储存的重要形式 l磷酸肌酸（CP）：体内ATP的储存库 l三大营养物质 l糖：人体能量的50%-70%由糖类氧化分解提供，以有氧氧化功能为主 糖酵解：剧烈运动时骨骼肌氧债；红细胞等无有氧氧化酶系的细胞 脑组织主要依赖糖的有氧氧化供能，缺氧和低血糖会引起头晕、抽搐甚至昏迷 l脂肪：主要功能为储存和供给能量。肝糖原耗尽后，脂肪在脂肪酶作用下分解为甘 油和脂肪酸，甘油和脂肪酸经一系列变化进入糖的氧化途径供能 l蛋白质：长期不进食或体力极度消耗时，蛋白质才分解氨基酸供能 机体能量的来源与利用机

2、体能量的来源与利用 （二）能量的利用 l各能源物质氧化释 放的能量50%以上 转化为热能，其余 以化学能形式储存 在ATP等的高能磷 酸键中，供机体完 成各种生理活动 l除骨骼肌收缩对外 界物体做外功之外， 其他自由能最终都 转化为热能 l热能是最低形式的 能量，主要用于维 持体温，不能做功 机体能量的来源与利用机体能量的来源与利用 （三）能量平衡 l人体能量平衡指机体摄入的能量与消耗的能量之间的平衡 l能量消耗：基础代谢、食物的特殊动力效应、运动、其他 能量代谢的测定能量代谢的测定 l原理：能量守恒定律 l能量代谢率：单位时间内所消耗的能量 l测定机体单位时间内产热量或消耗的食物量 l与能量

3、代谢测定有关的几个概念 l食物的热价：1g某种食物氧化时释放的能量称为这种食物的热价 l单位：焦耳（J） l分为：生理性热价-体内氧化；物理热价-体外燃烧 l糖和脂肪的生理热价与物理热价相等，蛋白质生理热价小于物理热价 l三大营养物质热价：脂肪蛋白质糖 与能量代谢测定有关的几个概念与能量代谢测定有关的几个概念 l食物的氧热价：某种食物氧化时消耗1LO2所产生的热量称为这种食物 的氧热价 l呼吸商（RQ）：一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的 比值 lRQ=CO2产生量（mol）/O2消耗量（mol） = CO2产生量（ml）/O2消耗量（ml） l糖的呼吸商=1.00，蛋白质=0.80

4、，脂肪=0.71 l正常人呼吸商=0.85 l非蛋白呼吸商（NPRQ）：糖和脂肪氧化时产生的CO2量和消耗的O2量的比值 l氧债：机体剧烈运动时，骨骼肌氧耗量猛增，但由于循环等功能活动只能逐渐 加强，不能迅速满足机体对氧的需要，骨骼肌因此而处于相对缺氧的状态，这种 现象称为氧债。此情况下，只能通过动用储备的高能磷酸键和进行无氧酵解供能 能量代谢的测定能量代谢的测定 l能量代谢的测定方法 l直接测热法 l间接测热法 l定比定律：化学反应中反应物与产物的量之间呈一定比例关系 l间接测热法：利用“定比定律” ，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。 l步骤：

5、l计算氧化蛋白质食物的产热量：需测机体在一定时间内尿氮排出量（1g蛋白质产 生0.16g尿氮），估算蛋白质氧化量 l计算氧化非蛋白食物的产热量：需测机体在一定时间内的总耗氧量和总CO2产量， 计算NPRQ l计算总产热量 能量代谢的测定能量代谢的测定 l简化 l测得一定时间内的总耗氧量和总CO2产量，将求得的呼吸商视为NPRQ，查表 l将NPRQ视为0.82，测定一段时间内耗氧量，乘以相应的氧热价20.20kJ/L l测定耗氧量和CO2产生量的方法 l闭合式测定法：肺量计 l开放式测定法：即气体分析法 l双标记水法 影响能量代谢的主要因素影响能量代谢的主要因素 （一）肌肉活动 l影响能量代谢最

6、明显的因素 l机体耗氧量的增加与肌肉活动的强度呈正比关系 l能量代谢率可作为评估肌肉活动强度的指标 （二）精神活动 l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%。 l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激素（甲状腺激素、肾上腺素）释放增多 等原因，能量代谢率可增高，产热量可显著增加。 影响能量代谢的主要因素影响能量代谢的主要因素 （三）食物的特殊动力效应 l进食能刺激机体额外消耗能量的作用称为食物的特殊动力效应 l进食1小时左右开始，延续7-8个小时 l蛋白质：30%，糖：6%，脂肪：4%，混合性

7、食物：10% （四）环境温度 l温度低于20 时，寒冷刺激反射性地引起寒战以及肌肉紧张度 的增强，代谢率随温度下降增加 l20-30，肌肉较松弛，能量代谢率最低、最稳定 l超过30 ,时，体内化学反应速度加快、发汗功能旺盛、呼吸循 环功能增强，代谢率逐渐增加 基础代谢基础代谢 l基础代谢（basal metabolism）：基础状态下的能量代谢 l基础代谢率（BMR）：基础状态下单位时间内的能量代谢 l基础代谢率的测定条件：清醒、静卧，未作肌肉活动，无精神紧张， （基础状态） 食后12-14h、室温保持在20-25 l基础代谢率常作为评价机体能量代谢水平的指标 l基础代谢率是人体在清醒时最低的

8、能量代谢水平，熟睡时可能更低 l能量代谢率与体重不成比例，与体表面积成正比 l单位：单位时间内每平方米体表面积的产热量，kJ/(m2h) l体表面积计算：Stevenson公式；体表面积测算图 l简化法测定BMR：NPRQ=0.82，氧热价=20.20kJ/L，在基础状态下测定一定时间内耗 氧量和体表面积，即可计算出基础代谢率 基础代谢基础代谢 lBMR正常值：平均值1015 平均值20可能是病态 l基础代谢率的临床意义 lBMR升高 甲亢：+25+80； 发烧：体温每升高1，BMR升高13%； 糖尿病、红细胞增多症、白血病、伴有呼吸困难的心脏病时BMR也升高。 lBMR降低 甲减：-20-4

9、0 ； 肾上腺皮质功能低下、脑垂体功能低下、肾病综合征、病理性饥饿时BMR也降低。 第二节第二节 体温及其调节体温及其调节 l一 体温 l二 机体的产热与散热 l三 体温调节体温调节 体温体温 l体温：机体核心部分的平均温度 l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。 （一）表层温度和核心温度 l核心温度：机体核心部分的温度 l表层温度：机体表层部分的温度 l表层温度低于核心温度，由表层到深部存在明显温度梯度 l皮肤温度：机体表层的最外层即皮肤的温度 l23时，四肢末梢皮肤温度最低，越近躯干、头部，皮肤温度越高 l32 以上时，披风温度的部位差别变小 l寒冷环境下，随气温

10、下降，手、足部温度降低最明显，头部皮肤温度 变动较小 l皮肤温度与局部血流量密切相关，能影响皮肤血管舒缩的因素（环境 温度变化、精神紧张等）都能改变皮肤温度 不同环境温度下人体体温分布 体温体温 l核心温度相对稳定各部位间温度差异很小 l肝脏是温度最高的器官：38 l直肠温度：正常值：36.9-37.9 l口腔温度：正常值：36.7-37.7 l腋窝温度：正常值：36.0-37.4 l食管温度：比直肠温度低0.3 左右，可作为深部温度指标 l鼓膜温度：与下丘脑温度相近，常作脑组织温度指标 体温体温 （二）体温的正常变动 l生理情况下，体温变动不超过1 l昼夜变化 l清晨2-6时最低，午后1-6

11、时最高，这种昼夜周期性波动称为体温的昼夜 节律或日节律日节律，由内在生物节律所决定，由体内生物钟控制 l性别影响：成年女性体温平均高于男性0.3 l女性基础体温随月经周期变动 卵泡期体温较低，排卵日最低 通过每天测定基础体温， 有助于了解有无排卵和排卵日期 体温体温 l年龄影响 l儿童和青少年体温较高，老年人体温偏低 l新生儿特别是早产儿，体温易受环境因素的影响而变动，对婴幼儿应加 强保温护理 l肌肉活动的影响 l肌肉活动时，代谢增强、产热增加，体温升高 l其他 l情绪激动、精神紧张、进食等情况对体温也会产生影响 机体的产热与散热机体的产热与散热 l人体正常 体温的维 持，是在 体温调节 机构

12、的协 调和控制 下，产热 和散热过 程达到动 态平衡的 结果。 机体的产热与散热机体的产热与散热 （一）产热过程 l主要产热器官：肝、骨骼肌 l安静时主要内脏产热，肝产热量最高 l运动或劳动时：肌肉成为主要产热器官，占总产热量90% 机体的产热与散热机体的产热与散热 l产热的形式 l基础代谢产热、骨骼肌运动产热、食物的特殊动力效应产热、寒 战和非寒战产热 l通常，机体产热量大部分来自各组织器官的基础代谢，其中以内脏器官与脑组织 为主 l机体安静时在寒冷环境中主要靠寒战产热和非寒战产热增加产热量 l寒战产热：寒冷环境中骨骼肌发生不随意的节律性收缩。代谢率增加4-5倍 特点：屈肌和伸肌同时收缩，不

13、做外功，能量全部转化为热量 l非寒战产热：通过提高组织代谢率增加产热，又称代谢产热 l棕色脂肪组织代谢产热量约占非寒战产热总量的70% l棕色脂肪组织只存在于新生儿肩胛下区、颈部大血管周围、腹股沟等处 机体的产热与散热机体的产热与散热 l产热活动的调节 l体液调节： l甲状腺激素最重要，催进机体代谢，增加产热，作用缓慢、持续时间长 l肾上腺素、去甲肾上腺素、生长激素，可刺激产热，起效较快，维持时间短 l神经调节 l寒冷刺激下，寒战中枢（下丘脑后部）兴奋引起寒战 l寒冷环境使交感神经系统兴奋，引起肾上腺髓质活动增强，肾上腺素和去甲肾上 腺素等激素释放增加，产热增加 l寒冷引起下丘脑释放促甲状腺激

14、素释放激素，刺激腺垂体释放促甲状腺激素，加 强甲状腺的活动 机体的产热与散热机体的产热与散热 （一）散热过程 l散热部位：主要：皮肤；次要：呼出气、尿、粪 l散热的方式： l当外界气温低于表层温度时，主要通过辐射、传导和对流方式散热；当外界温度 高于表层温度时，机体的散热是依靠蒸发方式散热。 l辐射散热：人体以热射线的形式将体热传给外界较冷物质的散热方式 l散热量的多少取决于皮肤与周围环境间的温度差。 l皮肤温度高于环境温度时，温度差越大散热量越多 l环境温度高于皮肤温度时，不仅不散热，反而吸收环境热量 l辐射散热还取决于机体的有效散热面积 l有效散热面积越大，散热量越多 l四肢表面积较大，在

15、辐射散热中起重要作用 机体的产热与散热机体的产热与散热 l传导散热：机体的热量直接传给与之接触的温度较低物体的散热方式 l散热量取决于：皮肤温度与接触物体之间的温度差、接触面积、接触物的导热性能 l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。 l脂肪的导热性差，因而肥胖者炎热的天气易出汗。 l对流散热：通过气体流动进行热量交换的散热方式 l散热量取决于：皮肤与周围环境间的温度差、机体的有效散热面积、风速 l风速越大，散热量越多 l蒸发散热：蒸发是指水分从体表汽化时吸收热量而散发体热的一种方式 l正常体温条件下，蒸发1g水可散发2.43kJ热量 l环境温度等于或高于皮肤温度时，蒸发

16、成为唯一有效地散热形式 l无汗症患者，冷环境中与常人无异；热环境中，不能借汗液蒸发散热，易中暑 l蒸发散热分不感蒸发和发汗两种形式 机体的产热与散热机体的产热与散热 l不感蒸发：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 l不被人体察觉，与汗腺无关，其水分从皮肤表面的蒸发又称不显汗 l人体24h内不感蒸发量一般约1000ml，不显汗占600-800ml l肌肉活动或发热状态下，不显汗增加 l婴儿不感蒸发速率大于成人，缺水状态下，易出现严重脱水 l发汗：汗腺主动分泌汗液的过程，可被意识到，又称可感蒸发 l大汗腺：腋窝、阴部，大汗腺与体温调节无关；小汗腺：手掌、足部最多，四肢躯

17、干最少 l四肢躯干的汗腺分泌能力最强 l发汗速度快时，注意补充水和食盐 l发汗是一种反射性活动，最主要的发汗中枢在下丘脑 l温热性发汗：温热性刺激引起，传出神经：交感神经；递质：乙酰胆碱；效应器：小汗腺 l精神性发汗：精神紧张或情绪激动引起，中枢：大脑皮层运动区；在体温调节中作用不大 l发汗速度和发含量受环境温度、湿度、机体活动的影响 机体的产热与散热机体的产热与散热 温热性发汗温热性发汗精神性发汗精神性发汗 汗腺汗腺全身绝大部分汗腺分泌全身绝大部分汗腺分泌( ( 手掌、足跖除外）手掌、足跖除外） 手掌、足跖、前额和腋窝等部位手掌、足跖、前额和腋窝等部位 汗腺汗腺 神经神经 支配支配 交感神经

18、的胆碱能节后交感神经的胆碱能节后 纤维纤维 肾上腺素能神经纤维肾上腺素能神经纤维 刺激刺激温热刺激温热刺激情绪激动或精神紧张情绪激动或精神紧张 意义意义加强散热，对体温调节加强散热，对体温调节 有重要作用。有重要作用。 与体温调节无关，可能与湿润手与体温调节无关，可能与湿润手 掌和足跖，增加摩擦力有关掌和足跖，增加摩擦力有关 机体的产热与散热机体的产热与散热 l循环系统在散热中的作用 体温调节体温调节 l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 流量、发汗或寒战等生 理调节反应，维持产热 和散热过程的动态平衡， 使体温保持相对稳定的 水平。依靠负反馈控制 系统实现。 l行为

19、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平 衡。 体温调节体温调节 (一)温度感受器 l外周温度感受器 l分布：全身皮肤、某些粘膜和腹腔内脏等处。 l类型：温觉感受器和冷觉感受器 皮肤温度30时冷觉感受器+冷觉 皮肤温度35时温觉感受器+温觉 l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。 l特点：冷觉感受器在皮肤的分布密度为温觉感受器的410倍，因此外周温度 感受器的作用主要是监测皮肤温度的降低 体温调节体温调节 l中枢温度感受器（温度敏感神经元） l分布：下丘脑、脑干网状结构和脊髓等处 l分类：分为热

20、敏神经元和冷敏神经元 血液温度，热敏神经元冲动发放频率 血液温度，冷敏神经元冲动发放频率 l视前区-下丘脑前部（PO/AH）脑温变动时： PO/AH温度升高0.1PO/AH的热敏N元+散热反应产热反应 PO/AH温度降低0.1PO/AH的冷敏N元+散热反应产热反应 体温调节体温调节 （二）体温调节中枢 l部位：主要位于下丘脑 l调定点学说（体温调节机制） l体温调节类似恒温器的调节；PO/AH（视前区下丘脑前部）中的 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。 l视前区 下丘脑前部（PO/AH）的热敏神经元和冷敏神经元的 放电水平的平衡决定调定点。 l热敏

21、神经元的反应阈值升高，冷敏神经元的反应阈值下降，则调 定点的温度值上移，反之则下移。 调定点学说调定点学说 调定点学说调定点学说 调定点学说调定点学说 调定点学说调定点学说 l发热 发热初期由于体温低于调高了的调定点水平，所以出现一系列类似在冷 环境中所发生的体温调节反应，即产热过程加强，出现皮肤血管收缩、 寒战等表现。当体温升高到新的调定点后，产热和散热在新的水平上趋 于平衡，使体温维持在调高的调定点水平上。 l退热 当致热原在体内消失后，调定点先恢复正常，退热开始时，由于体温这 时高于已调低的调定点，故出现散热大于产热，出现发汗、皮肤血管舒 张等反应。致热原对热敏神经元的作用途径，现在认为

22、可能是通过前 列腺素E这一中间环节。某些退热药(如阿斯匹林)可抑制前列腺素E的合 成，因而能阻断致热原的作用，使调定点回降，产生退热效果 温度习服温度习服 l机体在低温或高温环境下，逐渐产生适应性变 化，使机体最大调节能力增强的现象 l分类：热习服；冷习服 基础代谢基础代谢 l基础代谢（basal metabolism）：基础状态下的能量代谢 l基础代谢率（BMR）：基础状态下单位时间内的能量代谢 l基础代谢率的测定条件：清醒、静卧，未作肌肉活动，无精神紧张， （基础状态） 食后12-14h、室温保持在20-25 l基础代谢率常作为评价机体能量代谢水平的指标 l基础代谢率是人体在清醒时最低的能

23、量代谢水平，熟睡时可能更低 l能量代谢率与体重不成比例，与体表面积成正比 l单位：单位时间内每平方米体表面积的产热量，kJ/(m2h) l体表面积计算：Stevenson公式；体表面积测算图 l简化法测定BMR：NPRQ=0.82，氧热价=20.20kJ/L，在基础状态下测定一定时间内耗 氧量和体表面积，即可计算出基础代谢率 机体的产热与散热机体的产热与散热 l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。 机体的产热与散热机体的产热与散热 （一）产热过程 l主要产热器官：肝、骨骼肌 l安静时主要内脏产热，肝产热量最高 l运动或劳动时：肌肉成为主