能量代谢与体温

nullnull第七章 能量代谢与体温李　成　长 生理学与神经生物学教研室 null第一节 能量代谢 ●能量代谢（energy metabolism）：生物体内物质代谢中伴随着的能量的释放、转移、贮存和利用。 能量代谢同化作用 （合成代谢）-- 耗能-- 放能新陈代谢 （物质代谢）异化作用 （分解代谢）生物体的基本特征：新陈代谢null一、能量的来源和去路 二、能量代谢的测定 三、影响能量代谢的因素 四、基础代谢null一、能量的来源和去路 (一) 能量的来源 机体所需的能量来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。 1、糖：机体的主要能源 70%（中国人） （剧烈运动、RBC）（脑、一般情况下）null2、脂肪：贮存和供给能量。提供大约 30%的能量。 3、蛋白质（氨基酸）：主要用于重新合成细胞成分或酶、激素等生物活性物质。 次要功能是提供能量。null● ATP：既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质。 CP： ATP的贮存库。 （二）能量的去路（转移、贮存、利用）null二、能量代谢的测定 (一)与能量代谢测定有关的几个基本概念 1.食物的热价 食物的热价(thermal equivalent of food) ：1g某种食物氧化(或在体外燃烧)时所释放的能量称为该种食物的热价。 热价：生物热价—食物在体内氧化释放的能量 物理热价—食物在体外燃烧释放的能量 蛋白质：生物热价≠物理热价null 2.食物的氧热价 食物的氧热价(thermal equivalent of oxygen)：某种食物氧化时消耗1L氧所产生的能量，称为该种食物的氧热价 。null 3.呼吸商 呼吸商(respiratory quotient，RQ)：一定时间内机体呼出的CO2的量与吸人的O2量的比值，称为呼吸商。RQ影响因素： 1）营养物质之间相互转化 2）额外CO2的产生 3）某些病理状态的影响 null●非蛋白呼吸商(non-protein respiratory quotient，NPRQ)：根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的二氧化碳量以及消耗氧的量计算出相应的呼吸商。nullnull(二)能量代谢的测定原理和方法 原理：能量守恒定律 食物中的化学能＝热能＋所作功 方法：测定整个机体在单位时间内发散的总热量，通常有两类方法：直接测热法与间接测热法。 1.直接测热法 (direct calorimetry) 将被测者置于一特殊的检测环境中，收集被测者在一定时间内发散的总热量，然后换算成单位时间的代谢量，即能量代谢率。 nullnull 2.间接测热法(indirect calorimetry) 原理：定比定律   C6H12O2+6O2→6CO2+6H2O+△H 间接测热法的具体步骤： ①测出机体在一定时间内的O2耗量和CO2产生量，并测出尿氮排出量； ②根据尿氮含量算出蛋白质的氧化量和蛋白质食物的产热量，并求出NPRQ；因体内氧化1g蛋白质可产生0.16g尿氮，所以将测出的尿氮量乘6.25，即体内氧化蛋白质的量； ③查出该NPRQ所对应的氧热价，进而算出非蛋白食物的产热量； ④算出总产热量，即蛋白质食物产热量与非蛋白质食物产热量之和。 null 3.耗氧量与CO2产量的测定方法 闭合式测定法和开放式测定法 （1）闭合式测定法： 临床上通常只使用肺量计来测量耗氧量。null （2）开放式测定法(气体分析法)： 在机体呼吸空气的条件下测定耗氧量和CO2产量的方法，即采取受试者一定时间内的呼出气，通过气量计测出呼出气量并分析呼出气体中氧和CO2容积百分比。null三、影响能量代谢的因素 (一)肌肉活动 null (二)精神活动 null(三)食物的特殊动力效应 (specific dynamic effect) 食物刺激机体产生额外能量消耗的作用，称为食物的特殊动力效应。 null(四)环境温度 人(裸体或只着薄衣)安静时的能量代谢，在20～30℃的情况下最为稳定，主要是因为肌肉保持松弛。 null 基础代谢(basal metabolism)：基础状态下的能量代谢。 基础状态：清晨、清醒、静卧，未作肌肉活动； 前夜睡眠良好，测定时无精神紧张； 测定前至少禁食12小时； 室温保持在20～25℃； 体温正常。 基础代谢率(basal metabolic rate，BMR)：基础状态下，单位时间内的能量代谢。这种状态下体内能量的消耗只用于维持基本的生命活动，能量代谢比较稳定。 四、基础代谢null BMR率随着性别、年龄等不同而有生理变动。男子的BMR值平均比女子的高；儿童比成人高；年龄越大，代谢率越低。 nullBMR的临床意义： 1）BMR与我国人正常的BMR平均值比较： 相差在10-15%之间，均不属病态； 相差之数超过20%时，才可能是病理变化。 体温每升高1℃，BMR将升高13％左右。 2）BMR的测量是临床诊断甲状腺疾病的重要辅助方法。 甲状腺功能低下时，BMR可比正常值低20-40%； 甲状腺功能亢进时BMR可比正常值高出25-80%。 nullnull 第二节 体温及其调节一、 体温 二、 机体的产热与散热 三、 体温调节null一、体温(body temperature) (一)表层体温和深部体温 在研究体温时，把人体分为核心与外壳两个层次。 深部温度 相对稳定，身体各部位之间的温度差异很小。 表层温度：机体外壳的温度。 null ●体温：身体深部的平均温度。由于深部血液温度不易测试，所以临床上通常用直肠、口腔和腋窝等部位的温度来代表体温。 体温的测定： 临床：直肠温度：36.9-37.90C （插入直肠6cm以上） 口腔温度：36.7-37.70C （不能配合的病人，不适宜用） 腋窝温度：36.0-37.40C （形成人工体腔；至少10min） 人类的体温范围： 35 - 410C null(二)体温的正常变动 在生理情况下，体温可随昼夜、年龄、性别等因素而有所变化，但这种变化的幅度一般不超过1℃。 1.体温的昼夜变化 体温在一昼夜之间有周期性的波动：清晨2～6时体温最低，午后1～6时最高。这种昼夜周期性波动称为昼夜节律(circadian rhythm)或日节律。 nullnull 2.性别的影响 成年女子的体温平均比男子的高0.3℃，而且其体温随月经周期而发生变动。 女子的基础体温(basal body temperature，指在早晨醒后起床前测定的体温)在月经期和月经后的前半期较低，排卵前日最低，排卵日升高0.3～0.6℃。 每天测定基础体温可有助于了解有无排卵和排卵的日期，即基础体温突然升高的一天。排卵后体温升高，可能是孕激素作用的结果。 null 3.年龄的影响 新生儿，特别是早产儿：体温容易受环境因素的影响。 老年人因基础代谢率低，体温也偏低。 4.肌肉活动 代谢增强，产热量增加，体温升高 5.其它 情绪激动、精神紧张、进食等情况对体温都会发生影响。null二、 机体的产热与散热 恒温动物之所以能维持相对稳定的体温，就是因为在体温调节机构的控制下，产热和散热两个生理过程能取得动态平衡的结果。 (一)产热过程 1.主要的产热器官 人体主要的产热器官是肝脏和骨骼肌。 安静—肝脏 运动—骨骼肌 2.机体的产热形式 基础代谢产热 高 产热量高, 低 产热低 食物特殊动力效应产热 骨骼肌运动产热（随意运动）轻度运动 3-5倍 剧烈运动 40倍 战栗产热(shivering thermogenesis) 非战栗产热(non-shivering thermogenesis) null3.产热活动的调节 (1)体液调节： 甲状腺激素是调节产热活动的最重要的体液因素。代谢率增加20％～30％。甲状腺激素作用的特点：作用缓慢但持续时间长。 肾上腺素、去甲肾上腺素以及生长激素等也可刺激产热，特点是作用迅速，但维持时间短。 (2)神经调节： 寒冷刺激→交感神经系统→肾上腺髓质→肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多→产热增加。 寒冷刺激→下丘脑释放促甲状腺激素释放激素(TRH) →腺垂体释放促甲状腺激素(TSH) →甲状腺→甲状腺激素→产热增加。null(二)散热过程 主要散热途径：皮肤（85%）呼吸道（15%）尿、粪等排泄物（1.5%） 1.散热的几种方式 四种方式：辐射、传导、对流和蒸发 null(1)辐射散热(thermal radiation) ： 辐射散热：人体以发射红外线的形式将体热传给外界的一种散热形式。 影响因素： 皮肤与周围环境的温度差 机体的有效散热面积 null(2)传导散热(thermal conduction) ： 传导散热：机体的热量直接传给与机体接触的温度较低的物体的一种散热方式。 影响因素：与之接触的物体的导热性 null (3)对流散热(thermal convection) ： 对流散热：通过气体进行热量交换的一种散热方式。体热先传导给空气，然后通过对流将热量带走。 影响因素：风速 辐射、传导和对流，只有在皮肤温度高于环境温度时才有意义。 null(4)蒸发散热 ： 蒸发散热：机体通过体表水分的蒸发而散失体热的一种形式。 null3.汗腺与汗腺活动的调节 两种汗腺：大汗腺和小汗腺 大汗腺：腋窝和阴部等处，开口于毛根附近。它由青春期开始活动，可能和性功能有关。 小汗腺：全身皮肤null与体温调节无关，可能与湿润手掌和足跖，增加摩擦力有关。加强散热，对体温调节有重要作用。意义情绪激动或精神紧张温热刺激刺激肾上腺素能神经纤维交感神经的胆碱能节后纤维神经支配手掌、足跖、前额和腋窝等部位汗腺全身绝大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）汗腺精神性发汗温热性发汗null降温措施： （1）冰囊、冰帽：增加传导散热 （2）通气、减衣：增加辐射、对流散热 （3）酒精擦浴：增加蒸发散热null 4.循环系统在散热中的作用 机体可以通过改变皮肤血管的舒缩状态来调节体热的散失量。 炎热→交感神经紧张活动降低→皮肤小动脉舒张，动-静脉吻合支开放→皮肤血流量增加→散热量增加。 炎热→汗腺的活动增强→蒸发散热增强。 nullnull三、体温调节 (一)温度感受器 外周温度感受器：游离的神经末梢 中枢温度感受器：神经元 温度感受器：冷感受器、热感受器 1.外周温度感受器 分布：皮肤、粘膜和内脏。局部温度升高时，热感受器兴奋；温度降低时冷感受器兴奋。皮肤的温度感受器对温度的变化速率更为敏感。 null 2.中枢温度感受器 中枢温度感受器：存在于中枢神经系统内的对温度变化敏感的神经元。 热敏神经元(warm-sensitive neuron)：局部组织温度升高时冲动发放频率增加。 冷敏神经元(cold-sensitive neuron)：局部组织温度降低时冲动发放频率增加。 null中枢温度感受器的特点:中枢温度感受器的特点:对温度变化敏感. 局部脑组织温度变动0.1℃，这两种神经元的放电频率就会发生变化 不出现适应现象。 nullnull(二)体温调节中枢 体温调节中枢：下丘脑 体温调节中枢整合的关键部位： PO／AH null(三)体温调定点学说 体温调定点学说认为，体温的调节类似于恒温器的调节，PO／AH神经元的活动设定了一个调定点(set point)，即规定的温度值，如37℃。 调定点是由PO／AH温度敏感神经元的工作特性决定的。 nullnullnullThanks!