生理學(xué)第七版第七章能量代謝與體溫

第七章能量代謝與體溫教學(xué)大綱掌握能量代謝的概念及其影響因素根底代謝率的概念、表示方法及臨床意義。體溫調(diào)節(jié)的根本過程熟悉食物的熱價、氧熱價和呼吸商的定義和臨床應(yīng)用的簡便方法體溫的概念、體溫的正常值及生理波動機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱過程了解機(jī)體能量的來源、能量的轉(zhuǎn)移和利用間接測熱法的原理〔目的要求〕第一節(jié)能量代謝能量代謝：生理學(xué)中將生物體內(nèi)物質(zhì)代謝過程中伴隨發(fā)生的能量的釋放、轉(zhuǎn)移、儲存和利用成為能量代謝〔energymetabolism〕機(jī)體能量的來源和利用能量代謝的測定影響能量代謝的主要因素根底代謝機(jī)體能量的來源磷酸腺苷〔adenosinetriphosphate，ATP)的生成與作用三磷酸腺苷：ATP為體內(nèi)直接的供能物質(zhì)，又是體內(nèi)能量儲存的重要形式，為高能化合物，可釋放一個高能磷酸鍵產(chǎn)生AMP磷酸肌酸〔creatinephosphate，CP〕：高能化合物，主要存在于肌肉組織和腦中，可傳遞高能磷酸鍵給AMP產(chǎn)生ATP，為體內(nèi)ATP的儲存庫三大營養(yǎng)物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化三大營養(yǎng)物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化能量的利用50%以上用于轉(zhuǎn)化為熱能，主要用于維持體溫，小局部通過呼出氣、排泄物被帶出體外。其余局部以化學(xué)能形式儲存于ATP等高能化合物的高能磷酸鍵中供機(jī)體完成各種生理功能

能量平衡定義：人體的能量平衡指機(jī)體攝入的能量與消耗的能量之間的平衡。臨床簡易判斷指標(biāo)：

反映全身性超重和肥胖，我國體重指數(shù)24為超重界限，28為肥胖界限。

b腰圍和腰臀圍比：反映體內(nèi)脂肪總量和脂肪分布情況。能量代謝的測定能量代謝率〔energymetabolismrate〕指單位時間內(nèi)所消耗的能量。與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念1.食物的熱價〔thermalequivalentoffood〕：a定義：1g某種食物氧化時所釋放的能量，焦耳〔J〕為計量單位生物熱價：體內(nèi)氧化釋放時的能量b分類物理熱價：體外燃燒時釋放的能量c蛋白質(zhì)生物熱價小于物理熱價

能量代謝的測定與能量代謝測定有關(guān)的幾個概念1.食物的熱價〔thermalequivalentoffood〕2.食物的氧熱價〔thermalequivalentofoxygen〕a定義：某種食物氧化時消耗ILO2所產(chǎn)生的熱量。b意義：表示某種物質(zhì)氧化時的耗氧量和產(chǎn)熱量之間的關(guān)系3.呼吸商〔respiratoryquotient，RQ〕a定義：一定時間內(nèi)機(jī)體呼出CO2量與吸入的O2量的比值b意義：反映機(jī)體中三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的比例c正常人呼吸商：接近0.85糖尿病患者呼吸商〔主要靠脂肪代謝功能〕：接近0.71長期饑餓的人〔主要來自自身蛋白質(zhì)的分解〕：接近0.80能量代謝的測定方法直接側(cè)熱法〔directcalorimetry〕間接側(cè)熱法〔indirectcalorimetry〕雙標(biāo)記水法〔DLW〕可在受試者自由活動時進(jìn)行，用同位素標(biāo)記法檢測結(jié)果較為精確，但是由于測試費用高，所需時間較長，測定儀器檢測技術(shù)的限制，所以不多。直接側(cè)熱法受試者居于一個特殊隔熱小房間內(nèi)，收集受試者安靜狀態(tài)下在一定時間內(nèi)發(fā)散的總熱量，裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，應(yīng)用受到很大限制，一般應(yīng)用于科學(xué)研究。間接側(cè)熱法原理：根據(jù)化學(xué)反響中反響物和產(chǎn)物的量之間呈一定比例的關(guān)系，即定比定律，就可知道體內(nèi)的糖、脂肪和蛋白質(zhì)氧化分解時的耗氧量和CO2產(chǎn)生量以及釋放的熱量都有一定的比例。步驟：1〕計算氧化蛋白質(zhì)食物的產(chǎn)熱量〔需測定尿氮排放量〕2〕計算氧化非蛋白食物的產(chǎn)熱量〔需測定總耗氧量和總的CO2產(chǎn)生量〕3〕計算出總產(chǎn)熱量影響能量代謝的主要因素肌肉活動肌肉活動對與能量代謝的影響最為顯著，機(jī)體任何輕微的運動即可提高代謝率。機(jī)體耗氧量的增加和肌肉活動的強(qiáng)度呈正比關(guān)系精神活動食物的特殊動力效應(yīng)特殊動力效應(yīng)〔specificdynamiceffect〕：進(jìn)食能刺激機(jī)體額外消耗能量的作用，其中三大營養(yǎng)物質(zhì)中蛋白質(zhì)最顯著，可能主要與肝臟處理氨基酸或合成糖原過程有關(guān)。環(huán)境溫度肌肉活動精神活動安靜狀態(tài)下腦組織耗氧量比肌肉組織高20倍，但在不同精神活動狀態(tài)下〔睡眠與精神活動活潑〕腦組織的能量代謝率卻變化不大。但當(dāng)人處于緊張狀態(tài)時，如煩惱、恐懼或強(qiáng)烈情緒沖動時，能量代謝率顯著增高。

這是由于隨之出現(xiàn)的無意識的肌緊張，以及交感神經(jīng)興奮，甲狀腺激素、腎上腺激素等刺激代謝的激素釋放增多所致。環(huán)境溫度根底代謝根底代謝〔basalmetabolism〕：根底狀態(tài)下的能量代謝根底代謝率〔basalmetabolismrate，BMR〕：根底狀態(tài)下單位時間內(nèi)的能量代謝根底狀態(tài)：人體處在清醒而又非常安靜，不受肌肉活動、精神緊張、食物及環(huán)境溫度等因素影響時的狀態(tài)能量代謝率的上下與體重不成比例關(guān)系，而是與體外表積成正比。因此能量代謝率常以單位時間內(nèi)每平方米體外表積的產(chǎn)熱量為單位，即用kJ/(m2?h)來表示。體外表積的測算體外表積計算用stevenson公式：體外表積〔m2〕=0.0061×身高〔cm〕+0.0128×體重〔kg〕-0.1529直接在體外表積測算圖上讀取體外表積測算圖具體做法為在圖中分別找出受試者的身高體重，這兩點的連線與體外表積標(biāo)尺交點的讀數(shù)，就是受試者的體外表積根底代謝率根底代謝率隨性別、年齡的不同而有差異。當(dāng)其他情況相同時，男性的根底代謝率平均值比同年齡組的女性高；兒童比成人高；年齡越大，代謝率越低。根底代謝率臨床意義：甲狀腺激素疾病時，根底代謝率會有明顯變化〔甲亢增高〕，另外，糖尿病、紅細(xì)胞增多癥、白血病以及伴有呼吸困難的心臟病和發(fā)熱時，根底代謝率都會增高。根底代謝率臨床意義第二節(jié)體溫和調(diào)節(jié)核心溫度〔coretemperature〕：機(jī)體核心局部的溫度表層溫度〔shelltemperature)：機(jī)體表層局部的溫度體溫〔bodytemperature〕：機(jī)體核心局部的平均溫度根據(jù)體溫是否恒定，可將生物分為恒溫動物與變溫動物表層溫度機(jī)體表層的溫度低于核心溫度，而且由表層向深部存在著比較明顯的溫度梯度。皮膚溫度與局部血流量之間有密切的關(guān)系。核心溫度

核心溫度相對穩(wěn)定，各部位之間的溫度差異很小。機(jī)體深部血液溫度可代表內(nèi)臟器官溫度的平均值體溫的正常變動體溫的晝夜變化：體溫在一晝夜之間的波動，清晨低，午后高，由生物節(jié)律所決定。性別的影響：女性體溫平均比男性高0.3℃。女性的體溫會隨月經(jīng)周期變動。年齡的影響：兒童青少年體溫高，老年人體溫低肌肉活動的影響：肌肉活動可讓體溫升高。其他因素：情緒沖動、精神緊張、進(jìn)食等情況。女性體溫隨生理周期的變化機(jī)體的產(chǎn)熱與散熱主要產(chǎn)熱器官

體內(nèi)的熱量是由三大營養(yǎng)物質(zhì)在組織細(xì)胞中進(jìn)行分解代謝時產(chǎn)生的，其中對體溫影響較大的主要產(chǎn)熱器官是肝和骨骼肌。幾種組織器官在不同狀態(tài)下的產(chǎn)熱量產(chǎn)熱的形式通常，機(jī)體產(chǎn)熱量大局部來自全身各組織器官的根底代謝，其中內(nèi)臟器官和腦組織的產(chǎn)熱量約占根底代謝產(chǎn)熱量的70%。主要由兩種方式寒戰(zhàn)產(chǎn)熱：機(jī)體在寒冷環(huán)境下骨骼肌發(fā)生不隨意的節(jié)律性收縮，此時肌肉收縮不做外功，能量全部轉(zhuǎn)化為熱量，代謝率也可隨之增加，有利于維持機(jī)體在寒冷環(huán)境中體熱平衡非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱：通過提高組織代謝率來增加產(chǎn)熱的形式，非寒戰(zhàn)產(chǎn)熱最強(qiáng)的組織為棕色脂肪組織？？在人類棕色脂肪組織只存在在新生兒內(nèi)產(chǎn)熱活動的調(diào)節(jié)體液調(diào)節(jié)：甲狀腺激素、腎上腺素、去甲腎上腺素、生長激素神經(jīng)調(diào)節(jié)：寒冷刺激可使位于下丘腦后部的寒戰(zhàn)中樞興奮散熱過程散熱的部位人體主要散熱器管為皮膚，小局部體熱隨呼出氣，尿，糞等排泄物排出體外散熱的形式輻射放熱〔thermalradiation〕：人體以熱射線的形式將體熱傳給外界較冷物質(zhì)的一種散熱方式，約有60%的熱量是通過輻射方式發(fā)散的散熱過程散熱的形式傳導(dǎo)散熱〔thermalconduction〕：機(jī)體的熱量直接傳給與之接觸的溫度較低物體的一種散熱方式，臨床上應(yīng)用于利用冰帽冰袋等給高熱患者降溫對流散熱〔thermalconvection〕：通過氣體流動進(jìn)行熱量交換的一種散熱方式。取決于皮膚與周圍環(huán)境之間的溫度差和機(jī)體有效散熱面積外，受風(fēng)速的影響也較大散熱過程散熱的形式蒸發(fā)散熱〔evaporation〕：水分從體表汽化時吸收能量而散發(fā)體熱的一種方式。分為不感蒸發(fā)和發(fā)汗兩種形式1〕不感蒸發(fā)〔insensibleperspiration〕：體液的水分從皮膚和黏膜〔主要是呼吸道黏膜〕外表不斷滲出而被汽化的形式。這種方式不易被覺察，且與汗腺活動無關(guān)。狗的不感蒸發(fā)為熱喘呼吸〔panting〕2〕發(fā)汗〔sweating〕/可感蒸發(fā)〔sensibleevaporation〕：

循環(huán)系統(tǒng)在散熱的作用：

迂回通路、動脈吻合支、交感神經(jīng)緊張性活動發(fā)汗

汗腺主動分泌汗液的過程。通過汗液蒸發(fā)可有效帶走大量體熱。汗腺的分泌功能以軀干和四肢最強(qiáng)汗液的性質(zhì)：水分約占99%，固體成分約占1%，汗液不是簡單的血漿濾出物，而是汗腺細(xì)胞的主動分泌物。汗液是低滲溶液。高滲性脫水：由于機(jī)體大量發(fā)汗造成的缺水發(fā)汗的主要形式發(fā)汗的主要形式體溫調(diào)節(jié)

人體通過自主性體溫調(diào)節(jié)〔autonomicthermoregulation〕和行為性體溫調(diào)節(jié)〔behavioralthermoregulation〕共同維持體溫的恒定。自主性體溫調(diào)節(jié)：在體溫調(diào)節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚的血液量、發(fā)汗或寒戰(zhàn)等生理調(diào)節(jié)反響，維持產(chǎn)熱和散熱平衡，使體溫保持相對穩(wěn)定的水平行為性體溫調(diào)節(jié)：有意識的調(diào)節(jié)體熱平衡的活動，即通過在不同環(huán)境中采取的姿勢和發(fā)生的行為來調(diào)節(jié)體熱的平衡自主性體溫調(diào)節(jié)溫度感受器外周溫度感受器〔peripheralthermoreceptor〕：存在于皮膚、黏膜和內(nèi)臟外表的對溫度變化敏感的游離神經(jīng)末梢。溫度感受器在皮膚中呈點狀分布，冷感受器比熱感受器多。皮膚的溫度感受器對溫度的變化速率更為敏感。中樞溫度感受器〔centralthermoreceptor〕：存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的對溫度變化敏感的神經(jīng)元。在視前區(qū)-下丘腦前部〔preoptic-anteriorhypothalamusarea，PO/AH〕，熱敏神經(jīng)元居多，而在腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和下丘腦的弓狀核，那么冷敏神經(jīng)元居多。體溫調(diào)節(jié)中樞

體溫調(diào)節(jié)中樞的部位：PO/AH是體溫調(diào)節(jié)中樞整合機(jī)構(gòu)的中心部位。體溫調(diào)定點學(xué)說：a大致內(nèi)容：PO/AH可通過某種機(jī)制決定體溫調(diào)定點〔setpoint〕，根據(jù)實際體溫與體溫調(diào)定點的差距來決定產(chǎn)熱和散熱，從而到達(dá)體熱平衡。

b發(fā)熱〔fever〕：當(dāng)機(jī)體在病理或生理狀態(tài)下因為某種原因使體溫調(diào)定點向高溫側(cè)移動。屬于調(diào)節(jié)性體溫升高，是體溫調(diào)節(jié)活動的結(jié)果。

C非調(diào)節(jié)性活動：由于環(huán)境溫度過高而引起機(jī)體中暑時，也可出現(xiàn)體溫升高，但是在這種情況并非因為體溫調(diào)節(jié)中樞調(diào)定點的上移，而是由于體溫調(diào)節(jié)中樞本身的功能障礙所致。體溫調(diào)定點學(xué)說問題與討論機(jī)體的精神性發(fā)汗對于機(jī)體的意義何在？與體溫調(diào)節(jié)無關(guān)，可能與濕潤手掌和足跖，增加摩擦力有關(guān)【2】假設(shè)精神性發(fā)汗過于強(qiáng)烈，那么會引起多汗癥問題與討論人體內(nèi)的能量絕大多數(shù)是經(jīng)過糖代謝產(chǎn)生的.人肝臟以及肌肉中的糖原被轉(zhuǎn)化為單糖后進(jìn)入三羧酸循環(huán),經(jīng)過一系列復(fù)雜的生化過程后,單糖被轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸?在這過程中,AMP在由激酶參與的步驟中結(jié)合一個磷酸生成ATP,同時產(chǎn)生的還有GTP(也是一種含有高能磷酸鍵的物質(zhì)).而脂肪作為能力儲藏物質(zhì),在釋放其能量時需要先經(jīng)過脂代謝的過程,脂代謝主要是經(jīng)過氧化