第8章 能量代谢与体温.ppt

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1、第八章 能量代谢与体温,第四节 体温调节,第三节 机体的热平衡,第二节 正常体温及其波动范围,第一节 能量代谢,第一节 能量代谢,一、能量代谢与产热 1.能量代谢 (1)定义:生物体内物质代谢过程中所伴随着的能量释放、转移、贮存与利用。 (2)能量的来源 : 食物中的糖、脂肪、蛋白质的碳氢键断裂释放能量 糖：主要（50%-70%）供能,脂肪：次之（30%-50%），短期饥饿供能 蛋白质：很少，长期饥饿消耗,乙酰CoA,糖异生,糖异生,血糖调节示意图,营养物质的分解代谢及能量的产生,食物氧化时释放的能量55%以热量形式-体热,其余25-45 %以化学能贮存于ATP等高分子高能磷酸键中直接供给各种

2、生命活动需要。,2.能量代谢的测定 测定机体单位时间所消耗的能量，即能量代谢率。 任何一种物质在其定量氧化时的耗O2量与产热量有恒定比例。 食物的氧热价:某种食物氧化时,每消耗1L氧所产生的热量,称为该物质的氧热价。 食物的卡价：1g食物在体内氧化（或体外燃烧）所释放出的能量,呼吸商(RQ)：指一定时间内，机体的CO2产生量与耗O2量的比值。RQCO2产生量/耗O2量 非蛋白呼吸商（NPRQ）是指忽略蛋白质代谢后，非蛋白质氧化时产生的CO2量与消耗的O2量之比。,三种营养物质氧化的几种数据 物 质耗氧量 产CO2量 产热量(营养学) 氧热价 呼吸商 (L/g) (L/g) (KJ/g) (KC

3、/g) (RQ) 糖 0.81 0.81 16.4 5.0 1.00 脂 肪 1.96 1.39 37.7 4.7 0.71 蛋白质 0.94 0.75 16.4 4.5 0.80 ,二、影响能量代谢的因素,1.肌肉活动 (1) 安静状态：主要是内脏（肝脏、脑）产热 （2）运动状态： 肌肉活动对能量代谢的影响最大是骨骼肌,使产热量增加几倍,占总产热量75-80%。 步行时较安静状态,产热量增加3倍.剧烈运动时可增加10-20倍。从事繁忙脑力劳动时,通过神经调节,使骨骼肌肌紧张加强,肾上腺分泌激素,产热增加。,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

4、 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 ,2.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78h),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。 食物能使机体产生“额外” 热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46。以蛋白质食物增加最多,额外产热最多。 其产生的机制尚不十分清楚，可能与肝脏处理蛋白分解产物时的额外能量消耗有关。,3.环

5、境温度 （1）人体安静时的能量代谢,在2030的环境中较为稳定。 （2）环境温度超过30，能量代谢率增加。30-45由于汗腺活动增加,呼吸、循环机能增强,体内化学反应速度加快。,（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。寒战时产热增加4-5倍。,4.精神活动 精神紧张，甲状腺素、肾上腺素释放增加，产热量显著增加。 5. 内分泌活动 甲状腺素能促使细胞氧化代谢增强。 肾上腺素,去甲肾上腺素使细胞内氧化反应增强,并使血糖升高,血糖利用增强,使产热量迅速加快。 糖皮质激素、生长激素也有影响,三、基础代谢 概念 1.基础代谢：机体在基础状态下的

6、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1214h，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18-25，排除环境温度的影响。,基础代谢数值与性别,年龄,身高,体重,健康情况有关,为了比较不同个体的能量代谢用基础代谢率来表示。 2.基础代谢率(BMR): 基础状态下机体每小时,每平方米体表面积散发的热量(KJ/h.m2) 。,研究表明,机体能量代谢率与体重相关性不明显,而与体表面积基本上成正比。如：以体重为指标,身材瘦小者的产热量/Kg显著高于身材高大者;以体表面

7、积为指标,则身材高大或瘦小者的产热量/m2都比较接近。 人体表面积推算: 公式计算：0.0061身高（cm)0.0128体重(kg)0.1529 体表面积测算图测出。,BMR的测定和正常值 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20.19KJ。 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20.19耗氧量/体表面积 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：1015,20可能是病态,甲亢：+25+80%；甲减：-20%-40%

8、 发烧：体温每升高1，BMR升高13%.,100%,第二节 正常体温及其波动范围,一.体温定义:指机体具有一定的温度；体温包括体核温度和表层温度。 1.深部温度定义:身体深部平均温度(心,肺,腹腔内脏),相对稳定均匀。由于代谢不同,各脏器的温度不同:肝38,脑38，肾、胰腺、十二指肠略低。由于血液不断循环,使深部各器官温度趋于一致。体温是指机体深部的血液温度,即身体内部器官的平均值。 2.表层温度定义:机体表层温度 皮肤温定义:体表外层皮肤表面温度。 特点:a.低于深部温度； b.有明显温度梯度； c.体表有一定厚度(皮下脂肪)起隔热作用,维持深部温度。,二.体温的正常波动(一)体温的测量部位

9、,1.肛温:正常为36.9-37.9 2.口温:约比直肠低0.2 为36.7-37.7 3.腋温:约比口腔低0.3 为36.0-37.2 肛温比较接近机体深部温度,但由于测量不便临床常用口温和腋温。,1.昼夜节律 定义-以昼夜(24h)为周期的波动。,(二)体温的正常波动 正常人的体温可因昼夜、性别、年龄、精神和体力活动等而有所变化。,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。,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。1416岁的青年人体温与成

10、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.体力活动与情绪 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12。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。,第三节 机体的热平衡 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.产热器官 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）

11、。 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，不做外功但产热量很高。 实际上，机体在寒冷环境中，通常在战栗之前，首先出现战栗前肌紧张，当肌紧张上升到一临界水平时就转变为战栗。 非战栗产热：又称代谢产热，机体所有的组织器官都能进行代谢产热，但以褐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45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

12、NE、E 产热量 特点： 作用迅速， 维持时间短。,二. 散热过程 生理调节前有一个散热行为,天气热时,走在树荫下,房间内用空调,衣服少穿些，睡觉时手脚伸开。,散热部位：,主：皮肤(散热占90%),大面积 与外界接触 血流丰富 有汗腺,次：肺、尿、粪,(一)散热方式：主要是物理方式. 当外界气温低于人体表层温度时(30以下)，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(30以上)，机体的散热是依靠蒸发方式散热。, 辐射散热，指体热以发射红外线的方式传给周围环境中温度较低的物体的散热方式。 辐射散热量的多少取决于 (影响辐射的因素) 有效面积大,

13、辐射量大,散热快。 温差大,辐射量大,散热快,当二个物体温度相等时,才停止辐射。,机体的有效辐射面积,皮肤与环境的温度差,辐射是一种主要散热方式。外界温度在15-23,40%热量从皮肤辐射散热。 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。, 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。(例：高热病人头上放冰袋降温) 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。,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： 指体热借空气流动交换热量的散

14、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。,温差大,对流快,散热快。,风速大,对流快,散热快。,蒸发散热： 定义:指体液的水分在皮肤和粘膜表面由液态转化为气态(液体汽化需要的热量)，同时带走大量的热量。 1ml水,蒸发可带走热量2.32KJ。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。无论外界环境高低人体皮肤,粘膜不断渗出水份

15、。不形成汗液,不被人察觉，与汗腺无关。 不感蒸发是持续进行的。人体不感蒸发量约500ml/日（皮肤约占2/3,肺占1/3）。散出热量1160KJ。 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。人在安静状态下，当环境温度超过30时，便开始发汗,在蒸发表面聚集成汗滴。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。 炎热的气候，短时间内发汗量可达1.6L/h。如全部蒸发可带走3600KJ热量。发汗散热是通过汗液蒸发吸收体表热量实现的，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

16、境中就可导致体温升高危及命。 影响蒸发的因素:a.空气湿度:湿度大,蒸发慢;湿度小,蒸发快。b.风速:风速越大,蒸发越快。,汗腺分泌汗液： 成分,水分：99,出汗分类 a.温热性出汗-由温热刺激出汗。全身出汗。 b.精神性出汗-由情绪紧张,恐慎等精神因素引起发汗。汗液见额头,手掌,足底。散热作用小。 运动劳动时这两种发汗形式混合出现,所以散热量大。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NaCl。,固体：,大部分为NaCl,其余为KCl、尿素、乳酸等,无葡萄糖和蛋白质,发汗分为：,临床上高烧病人: a.用酒精擦澡,因酒精挥发带走大量热,这是蒸发散热。 b.发汗药(阿斯匹林)是出汗降

17、温。 总结:散热是个物理过程。这四种情况下,所占百分比不同。一般说与当时环境温度有关。温度低(30以下)主要靠辐射散热,其次传导散热及对流散热。温度高(30以上)蒸发是唯一的散热方式。,(二)散热调节:神经体液因素对血管,汗腺的调节作用 1.皮肤血管运动:皮肤血流量的调节 寒冷 刺激皮肤温度感受器交感神经紧张性增加 皮肤小动脉收缩,动-静脉吻合支闭合 皮肤血流量下降,皮肤温下降 散热减少。 高温 刺激皮肤温度感受器 交感神经紧张性下降 皮肤小动脉舒张,动-静脉吻合支开放皮肤血流量升高,皮肤温升高 散热增加。,2.汗腺分泌的调节(发汗调节): 1.神经调节:发汗是反射活动。 外界温热刺激 或精神

18、因素 皮肤热传入 (皮肤温度感受器)血液温度发汗中枢交感胆碱能神经(末梢释放Ach) 汗腺出汗,发汗中枢位于从脊髓-大脑均存在,主要在下丘脑。在体温调节中枢中或在附近。 用解热药,运动,睡眠使发汗中枢兴奋性增加。,2.体液调节: Ach,毛果云香碱汗腺分泌出汗。 阿托品汗腺分泌抑制。 肾上腺素加强Ach对汗腺的刺激作用汗腺分泌,第四节 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 定义:对温度敏感的感受器. 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 皮温30时冷感受器+冷

19、觉 皮温35时热感受器+热觉 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。,2.中枢性温度感受器 分类：热敏神经元和冷敏神经元 血温热敏神经元冲动发放频率 血温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。,通过对PO/AH加温或冷却（局部脑温变动0.1）的研究发现： 加温PO/AH PO/AH的热敏N元+ 散热反应产热反应 冷却PO/AH PO/AH的冷敏N元+ 散热反应产热反应 说明：PO/AH中的某些温敏N元能感受局部脑温度的变化。,二.体温调节中枢 (一)下丘脑的体温调

20、节中枢 虽然从脊髓到大脑皮层的整个CNS中都存在调节体温的中枢结构。 但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。另发现：PO/AH具有体温调节整合中枢的作用。,通过三条途径将信息传到中枢,又经三条途径发出整合指令,调节体温. 外界温度改变 - 血液温度改变 脊髓 ,下丘脑以外中枢温 度感受器 皮肤的温,冷觉感受器 深部温度改变 躯体传入神经 脊髓 下丘脑前部(体温调节中枢) 信息经下丘脑前部和后部整合作用 交感神经系统 躯体神经 甲状腺.肾上腺髓质(分泌激素) 皮肤血管舒缩反应 骨骼肌活动改变

21、调节机体代谢 汗液分泌 调节产热,散热,使之达平衡,体温维持正常.,(二)调定点学说及体温调节过程 1.调定点学说:体温调节机制:体温如何维持在37? 提出了“ 调定点”学说:即体温调节类似恒温器的调节,视前区下丘脑前部(PO/AO)中热敏N元和冷敏N元,功能除具有感温以外,可能起着“ 调定点”的作用.“ 调定点”所规定的温度值决定体温的高低。,正常人的的温度为37,当体温高于37调定点血液温度(超过37,下丘脑局部温度)调定点中 热敏神经元活动 散热 冷敏神经元活动 产热 当体温低于37调定点血液温度(低于37,下丘脑局部温度)调定点中 热敏神经元活动 产热 冷敏神经元活动 散热,体温升高至

22、37.,体温降低至37.,正常情况下,调定点的变动范围窄,可因生活,活动,病理反应发生变化。 细菌感染导致发热 :致热原热敏神经元,冷敏神经元调定点阈值(38),产热,散热在较高水平上达平衡.体温从37 升高到38病人发冷颤抖,发热可持续一周。可用解热镇痛药治疗,使调定点温度下降,体温恢复正常。,2.体温调节过程: 体温(超过调定点温度)视前区-下丘脑前部调定点血液温度升高(信号传出) 骨骼肌肌紧张 甲状腺分泌甲状腺素 产热 肾上腺分泌Adr 皮肤血管扩张,皮肤血流量 散热 汗腺分泌汗液,体温降至正常调节点,(三)体温调节机制 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

23、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,三.体温异常 人体体温调节能力有一定限度,当环境温度长久剧烈变化或机体调节发生障碍,产热,散热不能保持平衡出现体温异常. (一)中暑和发热 1.中暑 高温或炎热夏天产生大量体热,不能散发体热蓄积,体温失调而产生中暑.表现:体温升高可达40,头痛,头昏,脉搏细弱,血压下降,甚至意识丧失.长时间体温过高-体温调节中枢机能哀竭,造成严重后果。,2.发热 是疾病伴随的症状.eg.细菌毒素机体使调定点温度发热体温达38以上,引起不适感,心脏负担增加.,体温适当降低可使基础代谢率,组织耗氧量,可减少缺氧对人的损伤。因此临床用人工低温麻醉方法进行大型外科手术(注射氯丙嗪) 使体温。也可用人工低温方法保存组织器,供临床器官移植。,(二)体温过低 低温环境中如体温中枢的调节使产热量 不能抵偿散热量时,正常体温不能维持而下降.,