第八章能量代謝與體溫調節

第一節能量代謝

能量代謝：指體內物質代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉移、貯存和利用的過程。1、機體所需能量的直接來源主要是ATP。

機體能量的直接提供者是腺苷三磷酸（ATP）。ATP既是體內重要的儲能物質，又是直接的供能物質。

體內含有高能磷酸鍵的分子還有肌酸磷酸（creatinephosphate,CP）等。

2、機體能量的來源與轉移、利用(1)ATP能量來源1.糖:主要(70％以上)2.脂肪：次之(30％)3.蛋白質：很少(長期饑餓或極度消耗時，才成為主要能量來源)。二、能量代謝的測定(一)能量代謝測定的基本原理

機體的能量代謝也遵循“能量守恒定律”：即在安靜不作外功時，機體物質代謝過程中所釋放的能量全部轉化為熱能。因此，測定機體在單位時間內發散的總熱量或所消耗的食物量，可測算出整個機體在單位時間內能量代謝的量，即能量代謝率。

(二)能量代謝的測定方法

1.直接測熱法：直接測量從機體體表、呼出氣、尿液和糞便排出的總熱量。這種方法測定準確，但設備復雜，操作繁瑣現已極少應用。

2、間接測熱法：

⑴間接測熱法原理：利用“定比定律”（即反應物的量與生成物的量呈一定的比例關系），測算出一定時間內氧化的糖、脂肪和蛋白質各有多少，再計算出它們所釋放出的熱量。

①食物的熱價:1ｇ食物在氧化時所釋放出來的熱量，稱為食物的熱價。

物理熱價：指食物在體外燃燒時釋放的熱量。

生物熱價：指在體內氧化時所產生的熱量。

糖與脂肪：物理熱價＝生物熱價

蛋白質：物理熱價＞生物熱價②食物的氧熱價：某種食物氧化時,每消耗1L氧所產生的熱量稱為該種食物的氧熱價。

④非蛋白呼吸商(NPRQ):指一定時間內，機體氧化非蛋白食物時的CO2產生量與耗O2量的比值。

整體產生CO2總量－分解蛋白產生CO2量※NPRQ＝─────────────────整體耗O2總量－分解蛋白耗O2量★※分解蛋白產生CO2量=NP×6.25×0.76(L)★

分解蛋白耗O2量=NP×6.25×0.95(L)6.25=每產生1g尿氮(NP)需氧化蛋白6.25g0.76(L)=每氧化1g蛋白的產生CO2量0.95(L)=每氧化1g蛋白的耗O2量非蛋白呼吸商(NPRQ)及氧熱價見:表7-2⑵間接測熱法步驟：①測定CO2產生量和耗O2量：開放式或閉合式。②測定尿氮量：根據尿氮量估算蛋白質氧化的量。③計算出NPRQ：=非蛋白CO2產生量/非蛋白耗O2量。④查出非蛋白食物氧熱價：根據NPRQ在“NPRQ及氧熱價表”查出所對應的氧熱價。⑤計算出非蛋白食物的產熱量：NPRQ表查出的氧熱價×非蛋白耗O2量。⑥能量代謝計算：=非蛋白食物的產熱量+蛋白食物的產熱量。

三、影響能量代謝的主要因素

(一)肌肉活動肌肉活動對能量代謝的影響最大。全身劇烈活動時，短時間內其總產熱量比安靜時高出數十倍。表7-3機體不同狀態時的能量代謝率───────────────

狀態產熱量(KJ/m2.min)───────────────躺臥2.73開會3.40擦窗子8.30洗衣9.89掃地11.37打排球17.05打籃球24.22踢足球24.98持重機槍躍進42.39───────────────(二)

精神活動人在平靜地思考問題時，能量代謝受到的影響不大，其產熱量一般不超過4%。但精神處于緊張狀態(煩躁、恐懼、情緒激動等)時，由于會導致無意識的肌肉緊張性增強、交感神經興奮及促進代謝的內分泌激素釋放增多等原因，產熱量可顯著增加。(三)食物的特殊動力效應人進食后一段時間內(從進食后1h開始,持續7～8h),即使同樣處于安靜狀態，但產熱量卻比進食前有所增加，這些“額外”熱量是由進食引起的。食物能使機體產生“額外”熱量的現象稱為食物的特殊動力效應。(四)環境溫度1、人體安靜時的能量代謝,在20～30℃的環境中較為穩定。2、環境溫度超過30℃，能量代謝率增加。3、當環境溫度低于20℃時，隨著溫度的不斷下降，機體能量代謝率增加。4、艦艇艙內溫度可高達60℃,故艦員的能量代謝率很高。四、基礎代謝(一)概念1、基礎代謝：機體在基礎狀態下的能量代謝稱為基礎代謝。

基礎狀態的條件如下：

①清晨空腹，即禁食12～14h，前一天應清淡、不要太飽的飲食，以排除食物特殊動力效應的影響。②平臥，全身肌肉放松，盡力排除肌肉活動的影響。③清醒且情緒安閑，以排除精神緊張的影響。④室溫20-25℃，排除環境溫度的影響。2、基礎代謝率(BMR)：單位時間內的基礎代謝。

研究表明,機體能量代謝率與體重相關性不明顯,而與體表面積基本上成正比。人體表面積推算:①公式計算：＝0.0061×身高（cm)＋0.0128×體重(kg)－0.1529②體表面積測算圖測出。

復習思考題1.簡述間接測熱法的基本原理。2.臨床常用簡化法測定能量代謝，其應用的根據是什么？3.簡述影響能量代謝的因素。4.何謂基礎代謝？測定基礎代謝率需要控制哪些因素？

第一節正常體溫及其波動范圍

一、體溫相對穩定的意義變溫動物

定義:無脊椎動物及低等脊椎動物體溫隨環境溫度變化而變化。當環境溫度過高或過低時，隱蔽起來或休眠。恒溫動物

定義:鳥類，哺乳類，尤其是人類在不同溫度下都能保持體溫相對穩定。

原因:人類體溫調節機制完善.

意義:體溫恒定使機體各器官,名系統的機能活動穩定保持在較高水平上,增強機體適應環境的能力.二、深部溫度和體表溫度

體溫定義:指身體內部的溫度.37℃1、深部溫度:身體深部平均溫度(心,肺,腹腔內臟),相對穩定均勻.

體溫是指機體深部的血液溫度,即身體內部器官的平均值.

2、體表溫度:機體表層溫度----皮膚溫皮膚溫:體表外層皮膚表面溫度.

特點:a低于深部溫度.b有明溫度梯度.c體表有一定厚度(皮下脂肪)起隔熱作用,維持深部溫度.三、體溫的正常波動

(一)體溫的測量部位：腋窩口腔直腸1、肛溫:正常為36.9-37.9℃2、口溫:約比直腸低0.5℃為36.7-37.7℃3、腋溫:約比口腔低0.4℃為36.0-37.4℃

(二)體溫的正常波動

正常人的體溫可因晝夜，性別，年齡，精神和體力活動等而有所變化.

1、晝夜節律

定義---以晝夜(24h)為周期的波動。人的體溫在一晝夜呈現周期性波動，一般清晨2-6h最低,黎明后開始上升,下午2-6h達一日的高峰。波動幅度一般不超過1℃。

長期夜間工作的人,上述周期性變化可以發生顛倒.

晝夜節律原因:受晝夜節律起搏點---生物鐘的控制。

生物節律控制中心位于下丘腦視上核.

2、性別差異⑴成年女子體溫平均比男子高0.3℃。⑵女子體溫隨月經周期而產生周期性變動。排卵日最低（約1℃）。

4、體力活動與情緒

肌肉活動時，肌肉代謝明顯增強，產熱增加，可使體溫暫時升高1～2℃。所以測體溫時，要先讓受試者安靜一段時間，小兒應防止其哭鬧。

情緒激動、精神緊張、進食等情況，都會影響體溫。

全身麻醉時，會因抑制體溫調節中樞和擴張血管的作用及骨骼肌松弛，使體溫降低，所以全麻時應注意保溫。機體的熱平衡人體正常體溫的維持，是在體溫調節機構的協調和控制下，產熱和散熱過程達到動態平衡的結果。一、產熱過程

(一)能量代謝與產熱1、能量代謝(1)定義:生物體內物質代謝過程中所伴隨著的能量釋放,轉移,貯存與利用的過程.(2)能量的來源:糖、脂肪和蛋白質的氧化

食物氧化時釋放的能量55%以熱量形式----體熱,其余25-45%以化學能貯存于ATP等高分子高能磷酸鍵中直接供給各種生命活動需要.2、產熱器官

主要產熱器官：

安靜狀態，主要產熱器官是內臟（尤其肝臟，其次是腦）。

活動狀態,主要產熱器官是骨骼肌。此外，環境溫度、進食、精神緊張等能夠影響能量代謝的因素，也都可影響機體的產熱量。3、產熱形式⑴寒顫產熱：骨骼肌不隨意的節律性收縮，其特點是屈肌和伸肌同時收縮，不做外功但產熱量很高。實際上，機體在寒冷環境中，通常在戰栗之前，首先出現戰栗前肌緊張，當肌緊張上升到一臨界水平時就轉變為寒顫。⑵非寒顫產熱：又稱代謝產熱，機體所有的組織器官都能進行代謝產熱，但以褐色脂肪組織的產熱量最大（約占70%）。4、產熱活動的調節

⑵機體在寒冷環境幾周后↓甲狀腺↓T3、T4↑↓代謝率↑(增加4～5倍)↓產熱量↑特點：作用緩慢，維持時間長。⑴寒冷刺激時↓交感-腎上腺髓質↓NE、E↑↓產熱量↑特點：作用迅速↑，維持時間短。

二、散熱過程

生理調節前有一個散熱行為，天氣熱時，走在樹陰下，房間內用空調，衣服少穿些，睡覺時手腳伸開，為“大”.

散熱部位

主：皮膚(散熱占90%)

大面積與外界接觸血流豐富有汗腺次：肺、尿、糞(一)散熱方式：主要是物理方式.

當外界氣溫低于人體表層溫度時（30℃以下），人體主要通過輻射、傳導和對流方式散熱，其散熱量約占總量70％。

當外界溫度接近或高于皮膚溫度時（30℃以上），機體的散熱是依靠蒸發方式熱。機體散熱方式有以下幾種:⑴輻射散熱

指體熱以發射紅外線的方式傳給周圍環境中溫度較低的物體的散熱方式(冬天取暖)。

機體的有效輻射面積皮膚與環境的溫度差影響輻射的因素

⑵傳導散熱：

定義:指體熱直接傳給與機體相接觸的低溫物體的散熱方式。傳導散熱量取決于

與皮膚接觸物體的溫差與皮膚接觸面積的大小

與皮膚接觸物體的導熱性⑶對流散熱：

定義:指體熱借空氣流動交換熱量的散熱方式。對流散熱是傳導散熱的一種特殊形式。

對流散熱量主要取決于

溫差大,對流快,散熱快風速大，對流快，散熱快人⑷蒸發散熱：（分不感蒸發和可感蒸發）

定義:指體液的水分在皮膚和粘膜表面由液態轉化為氣態，同時帶走大量的熱量。1ml水蒸發可帶走熱量2.32kJ。當氣溫≥體溫時，蒸發是唯一的散熱途徑.

①不感蒸發：又稱不顯汗,指體液的水分直接透出皮膚和粘膜表面，在未聚成明顯水滴前蒸發掉的散熱形式。不感蒸發是持續進行的。人體不感蒸發量約500ml/日（皮膚約占2/3,肺占1/3）。散出熱量1160kJ.

②發汗又稱可感蒸發：人在安靜狀態下，當環境溫度超過30℃時，便開始發汗,在蒸發表面聚集成汗滴.如果空氣濕度大、衣著又多時，氣溫達25℃便可發汗；機體活動時，由于產熱量↑，雖然環境溫度低于20℃亦可發汗。炎熱的氣候，短時間內發汗量可達1.6L/h。如全部蒸發可帶走3600kJ熱量,所以供給充分水和鹽。影響蒸發的因素:a空氣濕度:濕度大,蒸發慢;濕度小,蒸發快.b風速:風速越大,蒸發越快.

臨床上高燒病人:

1、用酒精擦澡，因酒精揮發帶走大量熱，這是蒸發散熱。2、發汗藥(阿斯匹林)是出汗降溫。

總結:

散熱是個物理過程。這四種情況下，所占百分比不同。一般說與當時環境溫度有關，溫度低(30℃以下)主要靠輻射散熱，其次傳導散熱及對流散熱。溫度高(30℃以上)蒸發是唯一的散熱方式。

(二)散熱調節:

神經體液因素對血管,汗腺的調節作用1、皮膚血管運動:皮膚血流量的調節

寒冷→

刺激皮膚溫度感受器→交感神經興奮性增加→皮膚小動脈收縮，動-靜脈吻合支閉合→皮膚血流量下降，皮膚溫下降→散熱減少。

高溫→

刺激皮膚溫度感受器→

交感神經興奮性下降→

皮膚小動脈舒張，動-靜脈吻合支開放→皮膚血流量升高，皮膚溫升高→散熱增加。2、汗腺分泌與汗液：熱刺激,汗腺分泌活動增加,汗液分泌↑。出汗分類

a.溫熱性出汗-由溫熱刺激出汗，全身出汗.

b.精神性出汗-由情緒緊張,恐慎等精神因素引起發汗.汗液見額頭,手掌,足底.散熱作用小。運動勞動時這兩種發汗形式混合出現,所以散熱量大。溫熱性發汗精神性發汗汗腺全身絕大部分汗腺分泌(手掌、足跖除外）手掌、足跖、前額和腋窩等部位汗腺神經支配交感神經的膽堿能節后纖維腎上腺素能神經纖維刺激溫熱刺激情緒激動或精神緊張意義加強散熱，對體溫調節有重要作用。與體溫調節無關，可能與濕潤手掌和足跖，增加摩擦力有關。發汗分為：汗液的成分：

水分：＞99％

∵汗液流經汗腺排出管的起始部時，有一部分NaCl可被重吸收，從而使最終排出的汗液成為低滲。∴機體大量出汗可造成高滲性脫水，要補充大量的水份和適量的ＮaCl。固體：＜１％大部分為NaCl其余為KCl、尿素、乳酸等無葡萄糖和蛋白質

汗腺分泌的調節(發汗調節):神經調節和體液調節1.神經調節:發汗是反射活動.外界溫熱刺激精神因素→皮膚熱傳入(皮膚溫度感受器)→血液溫度↑→發汗中樞⊕交感膽堿能神經⊕(末梢釋放Ach)→汗腺→出汗↑↑運動時皮膚血流量增加

發汗中樞從脊髓-大腦均存在，主要在下丘腦。在體溫調節中樞中或在附近。用解熱藥，運動，睡眠使發汗中樞興奮性增加。2、體液調節:注射Ach,毛果云香堿→汗腺分泌↑→出汗↑.

阿托品→汗腺分泌抑制.

腎上腺素加強Ach對汗腺的刺激作用→汗腺分泌↑第三節體溫調節體溫的相對穩定，是通過許多與體溫調節有關的生理功能，相互協調，達到產熱和散熱相對平衡而實現的。

一、溫度感受器

定義:對溫度敏感的感受器.1、外周溫度感受器:⑴分布：全身皮膚、某些粘膜和腹腔內臟等處。⑵類型：溫覺感受器和冷覺感受器皮溫≤30℃時→冷覺感受器+→冷覺皮溫≥35℃時→溫覺感受器+→溫覺⑶作用：溫度感受器傳入沖動到達中樞后，除產生溫覺之外，還能引起體溫調節反應。

2、中樞性溫度感受器

⑴分類：溫敏神經元和冷敏神經元血溫↑→溫敏神經元沖動發放頻率↑血溫↓→冷敏神經元沖動發放頻率↑

⑵分布：下丘腦、腦干網狀結構和脊髓等處在視前區-下丘腦前部(PO/AH)分布較多的溫敏神經元和少量冷敏神經元。二、體溫調節中樞(一)下丘腦的體溫調節中樞

雖然從脊髓到大腦皮層的整個神經系統中都存在調節體溫的中樞結構。但從恒溫動物腦的分段切除實驗證明，只要保留下丘腦及其以下神經結構的完整，動物仍具有維持體溫相對恒定的能力。

說明:調節體溫的基本中樞位于下丘腦。另發現：PO/AH具有體溫調節整合中樞的作用.

(二)調定點學說及體溫調節過程1、調定點學說:體溫如何維持在37℃?提出了“調定點”學說：即體溫調節類似恒溫器的調節，視前區—下丘腦前部(PO/AH)中溫敏神經元和冷敏神經元，功能除具有感溫以外，可能起著“調定點”的作用。“調定點”所規定的溫度值決定體溫的高低。正常人的的溫度為37℃.

當體溫高于37℃→調定點血液溫度↑(超過37℃,下丘腦局部溫度↑)→調定點中

溫敏神經元活動↑散熱↑冷敏神經元活動↓產熱↓體溫下降至37℃.

當體溫低于37℃→調定點血液溫度↓(低于37℃,下丘腦局部溫度↓)→調定點中溫敏神經元活動↓產熱↑冷敏神經元活動↑散熱↓體溫升高至37℃.

正常情況下，調定點的變動范圍窄，可因生活，活動，病理反應發生變化。

細菌感染導致發熱：致熱原→溫敏神經元,冷敏神經元→調定點閾值↑(38℃)，產熱，散熱在較高水平上達平衡。體溫從37℃升高到38℃病人發冷顫抖，發熱可持續一周。可用解熱鎮痛藥治療，使調定點溫度下降，體溫恢復正常。2.體溫調節過程:

體溫↑(超過調定點溫度)→視前區-下丘腦前部調定點血液溫度升高(信號傳出)