生理学 能量及调节 自习报告

1、第七章 能量代谢和体温一 能量代谢新陈代谢是生命最基本的特征之一。 物质代谢（material metabolism）:合成代谢（同化作用） 分解代谢（异化作用）新陈代谢 能量代谢（energy metabolism）：通常将在物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用统称为能量代谢。1. 能量的来源糖：机体所需能量的主要来源，70%，通过有氧氧化和无氧酵解两种途径。脂肪：体内重要的贮能和供能物质，蛋白质2. 能量的转移和利用三磷酸腺苷(ATP) 既是重要的贮能物质，又是直接的供能物质。机体的组织细胞进行各种功能活动时，能量的直接来源是ATP中的贮备能。当体内物质分解生成的能量增多，使

2、形成的ATP浓度升高，ATP将高能磷酸键转移给肌酸，生产磷酸肌酸（CP），将能量储存起来。反之ATP浓度降低时，将能量转移给ADP从而生成新的ATP。 3. 能量代谢的测定 测定原理：机体的能量代谢也遵循能量守恒定律，即在整个能量转化过程中，机体所利用的蕴藏在食物中的化学能与最终转化成的热能和所做的外功，按能量来计算是完全相等的。能量代谢率（energy metabolic rate EMR）：单位时间内机体的全部能量消耗。单位为kJ/(m²·h)。 测定方法：直接测热法：直接测定整个机体在单位时间内向外界环境发出的总热量。总热量与时间的比值就是能量代谢率，即单位时间内所消

3、耗的能量。*如果在测定时间内做一定的外功，应将外功(机械功)折算为热量一并计入。（1kg·m的功相当于0.024kcal或0.1005kJ）间接测热法：间接测热法又称气体代谢测定法。利用定比关系计算出单位时间内整个机体耗氧量和产二氧化碳量，间接推算出同一时间内机体中糖、脂肪、蛋白质的氧化量和产热量，从而计算出能量代谢率。v 定比定律：在一般化学反应中，反应物与产物的量之间呈一定的比例关系。 *与能量代谢测定有关的几个概念1.食物的热价（thermal equivalent of food）：1g食物在体内氧化（或在体外燃烧）时所释放出来的热量。也称食物的卡价（caloric valu

4、e of food）物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。 生物热价：指食物在体内经过生物氧化所产生的热量。 2.食物的氧热价（thermal equivalent of oxygen）：某种营养物质氧化时消耗1 L氧所产生的热量。可以根据机体一定时间内的耗氧量推算出能量代谢率。 3.呼吸商（respiratory quotient，RQ）：一定时间内机体的CO2产生量与耗O2量容积的比值(CO2/O2) 呼吸商比值大小取决于食物的成分，若某人RQ接近于1.00说明说明能量代谢主要来源与糖的氧化，糖尿病患者呼吸商偏低，接近于0.71，说明其糖利用发生障碍。 通常将一定时间内，氧化糖和脂肪产生

5、的二氧化碳量和耗氧量的比值称为非蛋白呼吸商（non-protein respiratory quotient, NPRQ）间接测热法的计算：1.测出机体在一定时间内的耗氧量和二氧化碳产生量，测出尿中尿氮的排出量。 2.根据尿氮排出量计算氧化分解蛋白质量，计算出蛋白质的 产热量，耗氧量和二氧化碳产量。 3.计算NPRQ和非蛋白物质的产热量，并计算出非蛋白代谢的产热量。 4.总产热量=蛋白质代谢的产热量+非蛋白代谢的产热量临床中：产热量（kJ）=耗氧量（L）*20.20kJ/l4. 影响能量代谢的主要因素肌肉活动：影响最为显著精神活动：通过肌紧张及激素的作用增加产热量。机体在惊慌、恐惧、愤怒、焦急

6、等精神紧张状况下，能量代谢将显著升高。食物的特殊动力效应(SDA)：食物能使机体产生“额外”热量的现象环境温度5. 基础代谢 基础代谢（basal metabolism）：机体处于基础状态下的能量代谢。基础状态：人体处在清醒而又非常安静，不受肌肉活动，环境温度，食物及精神紧张等因素影响时的状态。条件：1.在室温2025，排除环境温度影响2.清晨空腹(受试者至少12h未进食)，排除食物的特殊动力效应影响3.静卧(至少半小时)、清醒而又极其安静状态，排除肌肉活动的影响。4消除烦恼，恐惧焦虑等心理活动，排除精神活动的影响。基础代谢率(basal metabolic rate, BMR)：基础状态下单

7、位时间内的基础代谢。以单位时间内每平方米体表面积的产热量为单位，即kJ/（m²·h）(人)和kJ/h·W0.75(动物) 。 衡量标准：一般用体表面积（body surface area, BSA）来衡量。 Stevenson公式：体表面积（m²）=0.0061*身高（cm）+0.0128*体重（kg）-0.1529产热量=20.20*耗氧量（设定呼吸商为0.82）BMR（%）=（实测值-相应年龄的正常值）/相应年龄的正常值*100%临床意义：当其他情况相同时，男子的BMR平均比女子的高；幼年比成人高；年龄越大，BMR值越低。BMR的测量时临床诊断甲状腺

8、疾病的重要辅助方法。其他如糖尿病，红细胞增多症，白血病以及伴有呼吸困难的心脏病等也伴有BMR升高。二 体温及其调节1. 体温（body temperature）的概念：人和动物机体的温度。体核温度(core temperature)：指机体深部，包括心、肺、脑和腹部器官的温度，又称深部温度。比较稳定。 体表温度(shell temperature)：指机体表层，包括皮肤、皮下组织和肌肉等的温度，又称表层温度或体壳温度。最外层皮肤表面的温度称为皮肤温度（skin temperature）。体表温度不稳定。体温测定：肛温：36.937.9。口温：36.737.7。腋温：36.037.4。2. 体温

9、的生理变动昼夜波动：正常人的体温在一昼夜之中呈周期性波动，通常清晨26时体温最低，午后16时最高。体温的这种昼夜周期性波动称为昼夜节律或日节律。年龄：青少年，儿童体温较高，老年人体温较低。性别：成年女性的体温平均比男性高0.3，女性体温随月经周期呈节律性波动，是由于黄体分泌孕激素的生热效应引起。肌肉活动地理气候、精神紧张、采食和环境温度变化、麻醉等因素3. 体热平衡机体产热与散热之间的相对平衡状态称为体热平衡（body heat equipoise）4. 产热 产热器官：安静状态：内脏（肝脏），肝是体内物质代谢最旺盛的器官，产热量最大。 活动状态：骨骼肌。产热方式：基础代谢产热：基础状态下，7

10、0%左右的基础代谢产热量来自于内脏和脑等深部组织器官，他们是基础状态下主要的产热器官。肝脏和脑的代谢水平高，产热多。 食物特殊动力效应产热 骨骼肌运动产热寒冷环境下： 寒战产热（shivering thermogenesis ,ST）:骨骼肌不随意的节律性收缩，节律为9-11次/分。特点：屈肌和伸肌的同时收缩，基本不做外功，产热量很高。寒冷刺激在使机体发生寒战之前，一般先出现温度刺激性肌紧张（thermal muscle tone）或称寒战性肌紧张。有利于维持机体在寒冷环境中的体热平衡。 非寒战产热（non-shivering thermogenesis, NST）：又称代谢产热。在寒冷环境中

11、，机体通过升高代谢率而增加产热的现象。机体所有的组织器官都能进行代谢产热，但以机体褐色脂肪组织（brown adipose tissue, BAT）的代谢产热量最大，约占70%。主要分布于胸腹腔，腹股沟，腋窝，肩胛下区。因新生儿不能发生寒战，所以非寒战产热对新生儿在寒冷环境中维持体温恒定有重要的生理意义。5. 散热过程 机体是通过血液循环和热传导两条途径将深部的热量转移到皮肤，再散发到周围环境中。人体主要散热部位是皮肤。 散热方式： 辐射散热（thermal radiation）：由温度较高的物体表面(一般为皮肤)发射红外线，由温度较低的物体接收的散热方式。辐射散热是机体散热的主要方式，散发的

12、热量约占总散热量的60%。辐射散热量的多少 取决于皮肤与环境间的温度差和机体的有效辐射面积。温差越大，辐射的散热量就越多；机体有效辐射面积越大，散热量就越多。 传导散热（thermal conduction） ：将体热直接传给与机体相接触的较冷的物体。传导散热量与物体接触面积、温差大小和物体的导热性能密切相关。脂肪导热性差，所以肥胖者夏天易出汗。 对流散热（thermal convection） ：紧贴身体的空气由于辐射的结果温度升高，体积膨胀而上升，冷空气接着来补充，体表又与新移动过来的较冷空气进行热量交换，因而不断带走热量。对流散热量多少，受风速影响很大。 蒸发散热（thermal eva

13、poration）：体液的水分在皮肤和粘膜(主要是呼吸道粘膜)表面由液态转化为气态，带走大量热量的一种散热方式。可分为不感蒸发和发汗两种。当环境温度升高到等于或高于皮肤温度时，蒸发散热是机体唯一的散热方式。不感蒸发（insensible perspiration）: 体液中少量水分直接从皮肤和呼吸道粘膜等表面渗出，在未聚集成明显的汗滴之前即被蒸发的一种持续性的散热形式，又称不显汗。发汗（sweating）：汗腺主动分泌汗液的活动过程，汗液的蒸发可有效地带走热量又称为可感蒸发（sensible evaporation）,也可称为显汗。6. 发汗及汗液分泌的调节发汗是一种反射活动。调控发汗的反射中

14、枢以下丘脑最为主要。流入中枢的血液温度和皮肤温觉感受器的传入冲动能刺激发汗中枢，引起发汗。指汗腺分泌汗液的活动。分为大汗腺和小汗腺。大汗腺：主要集中于腋窝、乳头和阴部等处，开口于毛根。大汗腺不受神经支配。其分泌不被阿托品阻断。小汗腺：分布于全身皮肤，掌心和脚底最多，其次是头部，躯干和四肢比较稀少。 小汗腺受交感胆碱能神经的支配，末梢释放的乙酰胆碱对小汗腺有促进分泌的作用。掌心和足底的汗腺也受肾上腺能神经支配。临床上用阿托品治疗多汗症温热性发汗（thermal sweating）:由体内外温热性刺激引起的汗腺分泌，称为温热性发汗。是一种全身的小汗腺都分泌汗液的现象，其生理意义在于蒸发散热，调节体

15、温。下丘脑的发汗中枢起重要作用。精神性发汗（mental sweating）:由精神紧张或情绪激动引起的发汗称为精神性发汗。与体温调节无关,主要发生于掌心、足底和腋窝。精神性发汗的中枢可能在大脑皮质运动区 7. 体温调节（温度感受器）行为性体温调节：人体有意识地通过改变行为活动而调节产热和散热的方式。 自主性体温调节：人和其他恒温动物能通过体温调节机制调节皮肤血流量、出汗、寒颤等生理反应，在正常情况下能维持产热和散热过程的动态平衡，保持相对恒定的体温。温度感受器（temperature receptor）：感受机体体温变化的神经元或神经纤维。 外周温度感受器：指位于中枢神经系统以外的感受器。(

16、1) 分布：皮肤、粘膜、内脏和肌肉(2) 类型：热感受器和冷感受器(3) 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。 中枢温度感受器：指位于中枢系统内的对温度变化敏感的神经元。(1)分布:在脊髓、延髓、脑干网状结构、下丘脑及大脑皮质运动区(2)类型： 热敏神经元：温度升高时放电频率增多冷敏神经元：温度降低时放电频率增多 视前区-下丘脑前部（PO/AH）C存在着约30%的热敏神经元和10%冷敏神经元。PO/AH中热敏神经元兴奋可引起机体散热反应，冷敏神经元兴奋可引起机体产热反应。8. 体温调节中枢，调定点学说PO/AH区是体温调节中枢整合机构的关键部位。PO/AH

17、 区热敏神经元和冷敏神经元既能感受它们所在部位的温度变化，又能将传入的温度信息进行整合，分别调节散热和产热反应。脊髓中也存在低级的体温调节中枢。调定点学说：下丘脑的PO/AH 区中的中枢温度敏感神经元在体温调节中起调定点作用，这些神经元感受温度的阈值为37，这个阈值称为体温的调定点。当体温超过37时，热敏神经元活动增强，使散热增强，产热减少，温度降至正常。当体温低于37时，冷敏神经元神经活动兴奋，产热增多，使体温回升至正常水平。因此, 发热开始前先出现恶寒战栗等产热反应, 直到体温升高到39以上时才出现散热反应。只要致热因素不消除, 产热和散热过程就继续在此新的体温水平上保持平衡。这就是说,

18、发热时体温调节功能并无障碍, 而只是由于调定点上移, 体温才升高到发热的水平的。当机体中暑时, 体温升高则是由于体温调节功能失调引起的。9. 对产热和散热过程的调节产热的调节：受神经和体液因素的调节。交感神经兴奋可使肌紧张活动增强以增加产热，皮肤血管收缩以减少散热。甲状腺激素，肾上腺激素和去甲肾上腺素可使产热增加。散热的调节：皮肤循环的调节，机体主要的散热部位是皮肤。不同环境下，交感神经紧张性的改变，改变动一静脉吻合支开放和关闭。问题：1.冬眠的机理和生物学意义2.为什么用测定热量的方法来测定能量代谢率3.如何根据散热原理，降低高热患者的体温4.皮肤在维持体温相对恒定中有哪些作用5.总结下PO/AH都有哪些作