第七章 能量代谢和体温

第七章能量代谢与体温第一节：能量代谢第二节：体温目的要求:掌握内容：基础代谢与基础代谢率；体温的概念；产热器官和主要产热方式；皮肤的散热方式；体温调节中枢。熟悉内容：影响能量代谢的主要因素；人体正常体温及体温生理变动；体温调节机制。了解内容：机体能量的来源和去路；能量代谢的测定。授课时间：2学时第一节能量代谢概念：指物质代谢过程中所伴随的能量的释放、转移、贮存和利用的过程。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。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。 一、机体能量的来源与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。(一)能量来源主要来源于糖、脂肪和蛋白质氧化分解。1.糖：占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：占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)能量转移和利用1.转移:热能(50%以上)三磷酸腺苷（ATP）：是体内重要的储能物质，又是机体能量的直接提供者。磷酸肌酸（CP）：是ATP的贮存库。2.利用：肌肉收缩、腺体分泌、合成代谢和神经传导等转变热能、机械功二、能量代谢的测定（一）测定原理：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。（二）测定方法：直接测热法、间接测热法、简便测算法三、影响能量代谢的主要因素影响能量代谢的因素包括如下几个方面：（一）肌肉活动：骨骼肌活动对能量代谢的影响最为显著。运动或体力劳动可使能量代谢升高，产热量增加。（二）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。(三)食物的特殊动力效应　　概念：由食物引起机体产生“额外”热量的现象称为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。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，使能量代谢增加。 四、基础代谢(一)基础代谢的概念：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、静卧半小时、空腹12小时以上、室温保持在20～25℃时人体的状态。基础代谢率(BMR)：单位时间内的基础代谢。　代谢率的高低与体表面积成正变关系。体表面积的计算方法:公式：体表面积（m2）=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(cm)－0.1529体表面积测算图:（二）基础代谢率的衡量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 实测值与正常平均值相差的百分比: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。      第二节体温一、人体正常体温及其生理变动（一）体温的概念及其正常值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。人体的温度可分为体表温度和体核温度。体表温度：外周组织即表层，包括皮肤、皮下组织和肌肉的温度。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。体核温度：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。血液是体内传递热量的重要途径，由于血液不断循环，可使深部各个器官温度经常趋于一致。体核温度范围和体表温度范围的相对比例，可随环境温度的变化而发生改变。在寒冷的环境中，体核温度范围缩小；在炎热的环境中，体核温度范围可扩展到四肢。体温：概念：指机体深部的平均温度。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。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。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：直肠温度：36.9～37.9℃。口腔温度：36.7～37.7℃。腋窝温度：36.0～37.4℃。直肠温度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（等于体核温度）、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称为昼夜节律。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℃。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：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、老年人由于基础代谢率低，易受环境温度的影响。4.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。5.其他因素：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1.主要产热器官：安静状态，主要产热器官是内脏和脑（尤其肝脏，其次是脑）。劳动或运动时，主要产热器官是骨骼肌。2.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寒战产热：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。发生寒战时,代谢率可增加4～５倍。⑵非寒战产热：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。以褐色脂肪组织的产热量最大（约占70%）。(二)散热1.散热部位：皮肤2.散热方式：当环境温度＜体表温度时，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≥体表温度时，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:　⑴辐射散热：人体以热射线（红外线）形式将热量传给外界较冷物质的散热形式，称为辐射散热。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%。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。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。当环境温度≥皮肤温度时，蒸发是唯一的散热途径。　　形式：①不感蒸发：又称不显汗。指体中水分直接透出皮肤和呼吸道黏膜，在未形成明显的水滴之前就蒸发的现象。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：又称可感蒸发。发汗是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；炎热的气候，短时间内发汗量可达1.5L/h。　　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.散热的调节：机体的散热调节反应主要通过发汗和皮肤血流量改变来调节。（1）发汗的调节：人体汗腺有大汗腺和小汗腺。与蒸发散热有关的是小汗腺。分类：温热性发汗、精神性发汗。温热性发汗：概念：环境温度升高或剧烈运动时通过乙酰胆碱促进全身各部位小汗腺分泌汗液称为温热性发汗。机制：下丘脑→交感胆碱能纤维→小汗腺→发汗。精神性发汗：概念：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。（2）皮肤血流量改变：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概念：自主性体温调节（反射性体温调节）：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构。1.外周温度感受器：（1）分布：指分布于中枢神经系统以外如皮肤、粘膜、内脏和肌肉的温度感受器。（2）类型：可分为热觉感受器和冷觉感受器皮肤温度＜30℃时→冷觉感受器+→冷觉皮肤温度≈35℃时→温觉感受器+→温觉（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。　2.中枢温度感受器⑴分布：指分布于脊髓、延髓、下丘脑和脑干网状结构等处对温度变化敏感的神经元。⑵分类：热敏神经元和冷敏神经元　局部组织温度↑→热敏神经元神经冲动发放频率↑　局部组织温度↓→冷敏神经元神经冲动发放频率↑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。提示PO/AH中的温度感受器主要是感受体温升高刺激。(二)体温调节中枢广泛分布于从脊髓到大脑皮质的整个中枢神经系统内。调节体温的基本中枢：下丘脑。其中，P0／AH是体温调节中枢的关键部位。研究证明：视前区—下丘脑前部是中枢温度感受器的部位，同时也起着体温调节器的作用。具有体温调节整合中枢的地位。（三）体温调节机制体温调定点学说认为，在P0／AH区有一个控制体温的调定点，而P0／AH区的温度敏感神经元（热敏神经元和冷敏神经元）可能是起调定点作用的结构基础。体温调定点是将机体温度设定在一个温度值，正常为37℃。当体温高于调定点设定数值时机体就可反射性地促进散热过程，抑制产热过程，使体温下降。反之则促进产热、抑制散热，使体温回升。体温超过370C（低于370C）：P0／AH的温度敏感神经元→散热过程↑↓、产热过程↓↑→体温保持370C。通过上述调整，体温能维持在调定点设定的温度水平。任何原因引起调定点水平的改变,热敏神经元和冷敏神经元的活动就发生相应的改变，使机体的产热和散热活动发生变化，从而引起体温的变化。当细菌感染后,致热原可使调定点上移而引起发热。临床上由致热原所引起的体温过高可能就是由于热敏神经元兴奋性下降，调定点温度上移的结果。如调定点温度由原来37℃上移至39℃时，机体产热增加，出现战栗，直至温度升至39℃，战栗停止，产热与散热过程在此高水平上达到新的平衡；直至致热原被清除后，调定点温度下降，散热过程加强。