第七章 能量代谢和体温

EnergyMetabolismandTemperature第七章能量代谢和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机体在新陈代谢过程中:

合成代谢：机体不断从周围环境摄取营养物质以合成体内新的物质，贮存能量。分解代谢：机体不断分解自身原有物质，释放能量供给各种生命活动需要。能量代谢概念：指物质代谢过程中相伴随而进行的能量的释放、转移、贮存和利用的过程。

(一)能量来源能量来源：糖、脂肪和蛋白质氧化分解。直接供能物质：三磷酸腺苷（ATP）能量储存物质：三磷酸腺苷(ATP)和磷酸肌酸(CP)

一、食物的能量转化

人体不能直接利用外部环境中的热能、电能、光能和机械能等，唯一能利用的能量是蕴藏在食物中的化学能。

(二)几种主要营养物质的能量转化1.糖:主要来源(70％左右)

脑组织所需能量则完全来源于糖的有氧氧化。缺氧和血糖水平过低，均可导致意识障碍、昏迷以及抽搐。2.脂肪：次要来源(30％)3.蛋白质：很少

长期饥饿或消耗极大而体内糖原、脂肪储备耗竭时，才依靠蛋白质分解供能，以维持必要的生理活动。二、能量代谢的测定(一)能量代谢测定中的有关概念机体的能量代谢也遵循“能量守恒定律”：即在安静不作外功时，机体物质代谢过程中所释放的能量全部转化为热能。因此，测定机体在单位时间内发散的总热量，就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。能量代谢与三种物质的氧化有关。下面介绍能量代谢测定中的几个概念：

1.食物的热价：1ｇ食物氧化（或在体外燃烧）时所释放出来的热量。物理热价：指食物在体外燃烧时释放的热量。生物热价：指在体内氧化时所产生的热量。糖与脂肪：物理热价＝生物热价2.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(可根据机体在一定时间内的耗氧量计算出能量代谢率)。蛋白质：物理热价＞生物热价(因为蛋白质在体内不能被彻底氧化分解,有一部分以尿素的形式由尿中排泄)。分类：关系：3.呼吸商(RQ)：指一定时间内机体呼出的CO2量与吸入的O2量的比值。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───────────────────────────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可估计某一段时间内机体氧化各种食物的比例：RQ＝1.0→糖；RQ＝0.71→脂肪；RQ＝0.80→蛋白质；

RQ＝0.71-1.0→因为几种食物同时分解，所以整体的呼吸商一般在0.85左右。非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定时间内，机体氧化非蛋白食物时的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量在一般情况下,体内能量主要来自糖和脂肪的氧化,蛋白质的因素可忽略不计。为了计算方便，可根据糖和脂肪按不同比例混和氧化时所产生的CO2量计算出相应的呼吸商。能量代谢率：单位时间内机体所消耗的能量。（二）能量代谢的测定原理和方法测定的方法有两种：直接测热法和间接测热法1.直接测热法原理：能量守恒定律单位时间释放的能量＝单位时间消耗的能量＝热能+外功+化学贮备如果在测定时间内，化学贮备能极少而忽略不计，肌肉不对外作功，则测热量就可近似代表能量代谢率。利用特殊的测量装置直接测量整个机体在单位时间内向外界环境散发的总热量。设备复杂，操作繁琐，应用受限。2.间接测热法间接测热法的原理──定比定律：同一化学反应无论中间过程和条件差异多大，释放的能量是一定的。根据化学反应原理，即反应物与反应物之间、反应物与产物之间存在着一定的比例关系，从而计算出一定时间内机体氧化三大营养物质的量。然后再根据有关数据计算该段时间内机体所释放的总热量。

C6H12O6+6O2＝6CO2＋6H2O+ΔH

3.临床应用的简便方法

(1)测定受试者在一定时间内的耗氧量和CO2的产生量，求得呼吸商。用此呼吸商查非蛋白呼吸商表得其相应氧热价。再用氧热价乘以耗氧量，便得到该时间内的产热量。(2)用代谢测定仪测定受试者在一定时间内的耗氧量(VO2)，将混合食物的呼吸商定为0.82，此时的氧热价为20.20kj，用此氧热价乘以所测的耗氧量，即为该时间内的产热量。三、影响能量代谢的主要因素(二)精神活动(一)肌肉活动(三)食物的特殊动力效应：

食物能使机体产生“额外”热量的现象。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％，

糖和脂肪增加4～6％。

混合性食物增加10％，其产生的机制尚不十分清楚，可能与氨基酸在肝脏氧化脱氨基作用有关。(四)环境温度人体安静状态下，环境温度在20～30℃时，的能量代谢最为稳定。当环境温度低于20℃时，由于寒冷刺激反射性引起肌肉紧张度增加和战栗产热；环境温度高于30℃时，可能由于细胞内化学反应速度加快，出汗以及呼吸、心脏功能增强等因素的作用有关。

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：所谓基础状态是指清醒、安静、空腹12小时以上、室温保持在20～25℃时人体的状态。

2.基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。实测值与正常平均值相差的百分比:

实测值-正常平均值

=—————————————×100%

正常平均值一般情况下,基础代谢率实测值与正常平均值比较,相差在±10%～±1５%以内属于正常。相差值超过20%时，才可能有病理变化。第二节体温及其调节1.体温的概念人和高等动物机体都具有一定的温度，但各部分的温度并不相同。人体的温度可分为表层体温和深部体温。一、

人体正常体温及其生理变动(一)体温的概念及其正常值表层体温：是指体表及其以下结构(如皮肤、皮下组织等)的温度。易受环境温度或机体散热的影响,所以，波动幅度较大，且各部分温度差也大。深部体温：是指人体深部(如内脏)的温度。比体表温度高，且相对稳定，但由于代谢水平不同，各内脏器官的温度也略有差异：肝脏温度为38℃左右，在全身中最高；脑产热较多，温度也接近38℃；肾、胰腺及十二指肠等温度略低；直肠温度则更低些。生理学所指的体温：指身体深部的平均温度意义：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。

T＜22℃→心跳停止；

T＞43℃→酶变性而死亡;T=27℃→低温麻醉。2．测量部位及正常值

测量部位：腋窝、口腔和直肠温度。正常值：肛温：正常为36.9～37.9℃。口温：约比直肠低0.2℃,为36.7～37.7℃。腋温：约比口腔低0.3℃,为36.0～37.4℃。肛温比较接近机体深部的温度，但由于测试不便，临床常用口温和腋温。测定腋温时要注意夹紧体温计和测量时间(约需10min)。

另外，科研中还常用食管温度(等于深部体温)、鼓膜温度(等于下丘脑温度)。(二)体温的生理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.昼夜波动

昼夜节律：体温的昼夜周期性波动。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℃。机制：生物钟控制（下丘脑视交叉）2．性别：女子体温平均比男子高0.3℃。女性体温月节律：女子基础体温随月经周期而变动，排卵前体温较低，排卵后体温升高。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.情绪和体力活动

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)产热过程

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)。劳动或运动时，主要产热器官是肌肉。

2.机体的产热形式人在寒冷的环境中,散热明显增加,机体要维持体温的相对稳定,必需增加产热量：

⑴战栗产热：骨骼肌同时发生不随意的节律性收缩，其特点是屈肌和伸肌同时收缩，不做外功但产热量很高。发生战栗时,代谢率可增加4～５倍。

⑵非战栗产热：指机体处于寒冷环境中时，体内发生广泛的代谢产热增加的现象。又称代谢产热。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

包括体液调节和神经调节(1)体液调节:甲状腺素是调节产热活动的最重要的体液因素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。(2)神经调节寒冷刺激可通过兴奋机体的中枢神经系统，特别是交感神经系统，继而引起肾上腺素、去甲肾上腺素激素分泌增加，增加产热。此外寒冷刺激还能引起骨胳肌紧张性增加，从而增加产热。寒冷刺激时↓

交感-肾上腺髓质活动↑↓肾上腺素、去甲肾上腺素分泌↑↓产热量↑特点：作用迅速，维持时间短。

(二)散热过程主：皮肤面积大与外界接触血流丰富有汗腺次：呼出的气体、尿、粪

2.散热方式：当环境温度＜皮肤温度时，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％。当环境温度≥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:1.散热部位：⑴辐射散热：人体以热射线（红外线）形式将体热传给外界的散热形式。辐射散热是机体在常温和安静状态下的最主要的散热方式，大约占总散热量的60%。

机体的有效辐射面积辐射散热量的多少取决于皮肤与环境的温度差在高温环境中作业（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。

⑵传导散热：指体热直接传给与机体相接触的较冷物体的散热方式。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。⑶对流散热：指通过气体或液体的流动来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空气(液体)对流速度和温度。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。⑷蒸发散热:指机体通过体表水分蒸发来散失体热的散热方式

当气温≥体温时，蒸发是唯一的散热途径

形式：①不感蒸发(不显汗)：指体中水分直接渗透到体表汽化蒸发的现象。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)。所以临床上给病人补液时应考虑到由不感蒸发丢失的体液量。②发汗(可感蒸发):通过汗腺主动分泌汗液的过程。人在安静状态下，当环境温度达到30℃左右时，便开始发汗;如果空气湿度大、衣着又多时,气温达25℃便可发汗;机体活动时,由于产热量↑,虽然环境温度低于20℃亦可发汗。

因为发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的,所以若将汗液擦掉则不能起到蒸发散热的效果;汗腺缺乏(如烧伤病人)或汗腺分泌障碍者,在热环境中就可导致体温升高危及生命。3.汗液：

水分：＞99％

∵汗液流经汗腺排出管的起始部时，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ＮaCl。固体：＜１％大部分为NaCl其余为KCl、尿素、乳酸等无葡萄糖和蛋白质汗腺与汗腺活动的调节：人体内有大汗腺和小汗腺,与蒸发散热有关的是小汗腺分类温热性发汗：环境温度升高或剧烈运动时通过乙酰胆碱促进汗腺分泌的作用称为温热性发汗。其部位见于全身。机制：下丘脑→交感胆碱能纤维→小汗腺→发汗精神性发汗：指当情绪和精神紧张时引起的发汗。其部位见于手、足及前额等处的汗腺（与体温调节无关）。机制：大脑皮质运动前区→交感肾上腺素能纤维→手、足及前额等处的汗腺→发汗。5.循环系统在散热中的作用：机体可通过交感神经系统调节皮肤血管的口径，改变皮肤血流量，以改变皮肤温度来控制散热。在炎热环境中，交感神经紧张性降低，皮肤血管舒张，动-静脉吻合支开放，皮肤血流量增加，皮肤温度升高，散热作用增强；反之，散热作用减弱。环境温度↑↓→交感神经紧张性↓↑→血管舒张(收缩)→动-静脉吻合支开放(关闭)→血流↑↓→散热↑↓

三、体温调节方式：自主性体温调节和行为性体温调节自主性体温调节：指在体温调节机制的控制下，通过增减皮肤的血流量、发汗、战栗等生理调节反应，使体温在正常情况下能维持在一个相对稳定的水平。行为性体温调节：指机体通过一定的行为来保持体温的相对恒定。(一)温度感受器

温度感受器是感受机体各个部位温度变化的特殊结