《能量代谢和体温》PPT课件.ppt

第七章 能量代谢与体温 第一节 能 量 代 谢 第二节 体温及其调节 第一节 能量代谢 能量代谢 （ energy metabolism） 指体内物质代谢过程中所伴随的能量 释放 、 转移 、 贮存和利用 。 一 、 机体能量的来源与利用 (一 )能量的来源 （ 1） .糖 : (70 以上 ) 葡萄糖的有氧氧化 （ 主要 ） 葡萄糖无氧酵解 （ 2） .脂肪：次之 (30 ) （ 3） .蛋白质：很少 (长期饥饿或极度消耗时 ， 才成为主要能量来源 )。 (二 )能量的贮存和利用 ADP +磷酸 +能量 ATP CP 能源物质释放的 能量有 50%转化为 热能 ， 其余以自 由能形式贮存于 ATP中 。 除骨骼肌 运动时所完成的 机械外功 ， 其余 的自由能最终也 转变为热能 。 (三 )能量平衡 二 、 能量代谢的测定 (一 )能量代谢测定的基本原理 “ 能量守恒定律 ” 测定机体在单位时间内发散的总热量或所消耗 的食物量 ， 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 。 为此 ， 必须先了解与其相 关的几个概念： 食物的热价 、 氧热价和呼吸商 。 食物的热价 :1食物在氧化时所释放出 来的热量 ， 称为食物的热价 。 物理热价 ： 指食物在体外燃烧时释放的热量。 生理热价 ： 指在体内氧化时所产生的热量 。 糖与脂肪 ： 物理热价生理热价 蛋 白 质 ： 物理热价生理热价 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。 呼吸商 (RQ)： 指一定时间内，机体的 CO2 产生量与耗 O2量的比值。 RQ CO2产生 量 /耗 O2量 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 计大体推测出能量的主要来源 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) (R Q) 糖 0.83 0.83 17.0 17.0 21.0 1.00 脂 肪 1.98 1.43 39.8 39.8 19.7 0.71 蛋白质 0.95 0.76 23.5 18.0 18.8 0.80 RQ 1.0 氧化糖； RQ 0.70 氧化脂肪 RQ 0.85 一般饮食； RQ 0.80 长期饥饿 非蛋白呼吸商 (NPRQ):指一定时间内 ， 由糖 和脂肪氧化时的 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 分解蛋白产生 CO2量 = NP 6.25 0.76(L) 分解蛋白耗 O2量 = NP 6.25 0.94(L) 6.25=每产生 1g尿氮 (NP)需氧化蛋白 6.25g 0.76(L)=每氧化 1g蛋白的产生 CO2量 0.94(L)=每氧化 1g蛋白的耗 O2量 非蛋白呼吸商 (NPRQ)及氧热价见 :表 7-2 (二 )能量代谢的测定方法 1.直接测热法 ： 直接测量从机体体表 、 呼出气、 尿液和粪便排出的总热量。如果不做外功，该热量 就是机体代谢的全部热量。这种方法测定准确，但 设备复杂，操作繁琐，现已极少应用。 2.间接测热法 ： 间接测热法原理 ： 是利用 “ 定比定律 ”（ 即 反应物的量与生成物的量呈一定的比例关系），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。 间接测热法步骤 ： 测定 CO2产生量和耗 O2量：开放式或闭合 式 。 测定尿氮量：根据尿氮量估算蛋白质氧 化的量 。 计算出 NPRQ： =非蛋白 CO2产生量 /非蛋白 耗 O2量 。 查出非蛋白食物氧热价：根据 NPRQ在 “ NPRQ及氧热价表 ” 查出所对应的氧热价 。 计算出非蛋白食物的产热量： NPRQ表查 出的氧热价 非蛋白耗 O2量 。 能量代谢计算 ： =非蛋白食物的产热量 + 蛋白食物的产热量 。 简易法 ： 将混合膳食的 RQ定为 0.82， 氧热 价 =20.20kJ/L； 测定 6min的耗 O2量； 能量代谢计算： = 耗 O2量 氧热价。 三、影响能量代谢的因素 (一 )肌肉活动 肌肉活动对能量 代谢的影响最大 。 全 身剧烈活动时 ， 短时 间内其总产热量比安 静时高出数十倍 。 表 7-3表明不同劳 动或运动时的能量代 谢率 。 表 7-3 机体不同状态时 的能量代谢率 状态 产热量 (KJ/m2.min) 躺卧 2.73 开会 3.40 擦窗子 8.30 洗衣 9.89 扫地 11.37 打排球 17.05 打篮球 24.22 踢足球 24.98 持重机枪跃进 42.39 (二 )环境温度 1.人体安静时的能量代谢 ,在 20 30 的环 境中较为稳定 。 2.环境温度超过 30 ，能量代谢率增加。 3.当环境温度低于 20 时 ， 随着温度的不断 下降 ， 机体产生寒战和肌紧张增加以御寒 ， 同时增加能量代谢率 。 4.舰艇舱内温度可高达 60 , 故舰员的能量 代谢率很高 。 (三 )食物的特殊动力效应 人进食后一段时间内 (从进食后 1h开始 ,持续 7 8h), 即使同样处于安静状态 ,但产热量却比进食前有所增加 ， 这些 “ 额外 ” 热量是由进食引起的 。 进食导致机体 “ 额外 ” 消耗能量的现象 称为食物的特殊动力效应 。 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 ， 混合性食物增加 10 ， 糖和脂肪增加 4 6 。 氨基酸在肝内 脱氨基反应 中所消耗的 能量，可能是 “ 额外 ” 产热的原因。 (四 )精神活动 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%。 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 的内分泌激素释放增多等原因 ， 产热量可 显著增加 。 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。 基础状态的条件如下 ： 清晨空腹，即禁食 12 14h，前一天应清淡 、 不 要太饱的饮食， 以排除食物特殊动力效应的影响 。 平卧 ， 全身肌肉放松 ， 尽力排除肌肉活动的影响 。 清醒且情绪安闲 ， 以排除精神紧张的影响 。 室温 20-25 ， 排除环境温度的影响 。 2.基础代谢率 (BMR)：单位时间内的基础代谢 。 (二 )BMR的测定及意义 1.BMR的测定 :(通常采用简易法 ) 把基础状态下的呼吸商定为 0.82、 氧热价为 20.20KJ。 测出 1h内 (测 6min的耗氧量 10)的耗氧量 。 测出体表面积 。 按下面公式计算出 BMR实测值： BMR实测值 20.195 耗氧量 /体表面积 对照表 7-4的 BMR平均值 ,按下面公式计算出 BMR相对值： BMR相对值 BMR实测值 -BMR平均值 BMR平均值 2.BMR正常值： 10 15 20 可能是病态 甲亢 ： +25 +80%；甲减 ： -20% -40% 发烧：体温每升高 1 ， BMR升高 13%. 100% 复习思考题 1.简述间接测热法的基本原理。 2.临床常用简化法测定能量代谢，其应用的根 据是什么？ 3.简述影响能量代谢的因素。 4.何谓基础代谢？测定基础代谢率需要控制哪 些因素？ 第二节 体温及其调节 概念 ：指身体深部的平均温 度 ， 即体核温度 。 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 。 体温过高 、 过低都会影响 酶的活性 ， 导致生理功能的障 碍 ， 甚至造成死亡 。 如： T 22 心跳停止； T 43 酶变性而死亡 ; T = 27 低温麻醉。 一 、 人体正常体温及生理变动 （ 一 ） 表层温度和核心温度 1、 表层温度 相对不稳定 2、 核心温度 相对稳定 通常体温的测量部位为腋窝 、 口腔和直肠温 。 （ 1） .直肠温度： 正常为 36.9 37.9 。 （ 2） .口腔温度： 正常为 36.7 37.7 。 （ 3） .腋窝温度： 正常为 36.0 37.4 。 另外 ， 科研中还常用食管温度 （ =体核温度 ） 、 鼓膜温度 （ =下丘脑温度 ） 。 （ 二 ） 体温的正常变动 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.昼夜节律变化 人的体温在一昼夜中呈现周期性波动 ， 称为体温的昼夜节律 。 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 。 2.性别差异 成年女子体温平均比男子高 0.3 。 女子体温随月经周期而产生周期性变动 。 排卵日最低 （ 约 1 ） 。 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.肌肉活动的影响 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 )机体的产热 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 ） 。 活动状态 ,主要产热器官是 骨骼肌 。 此外 ， 环境温度 、 进食 、 精神紧张等能够影响 能量代谢的因素 ， 也都可影响机体的产热量 。 2.产热形式 战栗产热 ：骨骼肌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，产热量很 高。 非战栗产热 ：又称代谢产热，机体所有的组 织都能进行代谢产热，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 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。 寒冷刺激时 交感 -肾上腺髓质 NE、 E 产热量 特点 ： 作用迅速 ， 维持时间短。 下丘脑 运动神 经元 骨骼肌 寒战 代谢产热 (二 )散热过程 1.散热部位 ： 主：皮肤 面积大 与外界接触 血流丰富 有汗腺 次： 肺、尿、粪 2.散热方式 ： 当外界气温低于人体表层温度时，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。 当外界温度接近或高于皮肤温度时，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 : 辐射散热 ： 指体热以 红外线 形式传给温度较低的周 围环境中的散热方式 。 辐射散热量的多少取决于 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 。 机体有效的辐射面积 皮肤与环境的温度差 传导散热 ： 指体热直接传给与机体相接触的低温物体 的散热方式 。 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 。 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 对流散热 ： 指体热凭借空气流动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 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。 气温 风速 蒸发散热 ： （ 分不感蒸发和可感蒸发 ） 指体表水分由液态转化为气态 ， 同时带走 大量热量的散热方式 。 每 1.0水蒸发可带走热量 2.43KJ。 当气温 体温时 ， 蒸发是唯一的散热途径 不感蒸发 ：又称不显汗 。 指体液的水分 直接透出皮肤和粘膜表面 ， 在未聚成明显水滴前蒸 发掉的散热形式 。 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） 。 临床上给病人补液时应考虑到由不感 蒸发丢失的体液量 。 发汗： 又称可感蒸发 。 是由汗腺分泌汗液的活动，在皮肤表面形成 汗滴被蒸发从而带走机体热量的一种散热方 式。 炎热的气候 ， 短时间内发汗量可达 1.5L/h。 发汗速度受环境温度的影响 ， 环境温度越高 ， 发汗速度越快 。 汗液 ： 水分 ： 99 汗液流经汗腺管腔的起始部时，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 aCl。 固体 ： 大部分为 NaCl 其余为 KCl、 尿素 、 乳酸等 无葡萄糖和蛋白质 温热性发汗 精神性发汗 汗腺 全身绝大部分汗腺分泌 (手掌、足跖除外） 手掌、足跖、前额等部位汗腺 神经 支配 交感神经的胆碱能节后 纤维 肾上腺素能神经纤维 刺激 温热刺激 情绪激动或精神紧张 意义 加强散热，对体温调节 有重要作用。 与体温调节无关，可能与湿润 手掌和足跖，增加摩擦力有关。 发汗的调节： 发汗是反射性活动 。 支配汗腺 的神经纤维的不同 ， 发汗分为： 3.循环系统散热中的作用 机体通过交感 N调控着皮肤血管的口径 ， 以改变其血流量 ， 改变皮肤温度 ， 从 而影响辐射 、 对流和传导散热量 。 四肢深部的伴行动 、 静脉之间的热量 逆流交换也能减少热量的散失 。 三 、 体温调节 体温的相对稳定 ， 是通过许多与体温调节有关 的生理功能 ， 相互协调 ， 达到产热和散热相对平衡 而实现的 。 (一 )温度感受器 1.外周温度感受器 分布 ： 全身皮肤 、 某些粘膜和腹腔内脏等处 。 类型 ：热感受器和冷感受器 这两种感受器各自对一定范围的温度敏感 。 2.中枢性温度敏感神经元 分类 ： 热敏神经元和冷敏神经元 局部温度 热敏神经元冲动发放频率 局部温度 冷敏神经元冲动发放频率 分布 ：下丘脑 、 脑干网状结构和脊髓等处 在视前区 -下丘脑前部 (PO/AH)分布较多的热敏 神经元和少量冷敏神经元 。 (二 )体温调节中枢 1、 体温调节中枢的部位 从恒温动物脑的分段切除实验证明 ， 只要保留下丘 脑及其以下神经结构的完整 ， 动物仍具有维持体温 相对恒定的能力 。 说明 :调节体温的基本中枢位于下 丘脑 。 进一步研究还证明： PO/AH还能对中脑 、 延髓 、 脊髓 、 皮肤等处传入的温度信息发生反应 ， 以及能直接对 致热物质 、 5-HT、 NE等物质发生反应 ， 广泛破坏 PO/AH区 ， 体温调节的散热和产热都明显减弱或消失； 说明 ： PO/AH具有体温调节整合中枢的地位 。 机体维持体温相对恒定的机理： 环境温度变化 皮 肤 热觉 冷觉 感受器 躯体传入神经 脊 髓 PO/AH(整合 ) 血液 深部温度变化 延髓 脑干网状结构 PO/AH(整合 ) 交感 神经 皮肤血管 舒缩反应 汗腺 分泌 躯体 神经 改变 骨骼肌 活动 (寒战 ) 甲状腺 肾上腺 髓质 甲状腺 激素 去 甲 肾 上 腺 激 素 肾 上 腺 激 素 调节机体 代谢率 2、 体温调定点学说 籍于前述，体温自动调节的机制提出了 “ 调定点 ” 学说：即 体温调节类似恒温器的调节； PO/AH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。 干扰因素： 致热原使 调定点 孕激素使 调定点 复习思考题 1.体温的生理变动表现在哪些方面？ 2.人体有哪些散热途径？皮肤的散热方式有哪 些？各有何意义？ 3.试以体温调定点学说解释体温调节机制。 4.根据散热原理，应如何降低高热病人的体温？ 5.恒温动物在剧烈运动和寒冷环境中是如何维 持体温相对恒定的？ 80 6 0 40 千 卡 m2 h 0 10 20 30 40 ( C ) 环境温度