能量代谢与体温

这是一篇关于能量代谢与体温的思维导图，能量代谢是指生物体内物质在合成与分解过程中伴随的能量转化、释放、转移、贮存和利用的过程。主要内容包括：体温调节，基础代谢率（BMR），能量代谢。

能量代谢与体温

• 能量代谢
  • 定义：生物体内物质代谢过程中伴随发生的能量的释放，转移，储存和利用
  • 来源
    • 直接来源：ATP
    • 间接来源：三大营养物质
      • 糖类：50%~70%（主要）
      • 脂肪：30~50%（次要）
      • 蛋白质：极少，长期饥饿时才供能
  • 去路
    • 维持生命活动
      • 物质的的跨膜主动转运
      • 对外界物体做功（骨骼肌运动）
        • 产生的能量不转化为热能，变为外界物体的动能
      • 物质合成，腺体的分泌
      • 心脏射血
      • 产生生物电，参与动作电位的传导
  • 测定
    • 相关概念
      • 能量代谢率：
        • 机体在单位时间内的能量消耗量
      • 食物的热价：
        • 1g某种食物氧化时释放的热量
        • 生物热价：机体内能量代谢中释放的热量
          • 此处主要注意蛋白质/氨基酸，由于体内产物中生成尿素，尿酸等体外可继续燃烧的物质，生物热价较物理热价低
        • 物理热价：体外完全燃烧释放的热量
      • 氧热价：
        • 某种食物氧化时消耗1L氧气所产生的能量
      • 呼吸商（RQ）：
        • 核心是物质的C/O比
        • RQ = CO2呼出量 / O2吸入量
        • 常见物质RQ
          • 糖类：1
          • 脂肪：0.7
          • 蛋白质：0.8
          • 混合食物：0.85
          • 非蛋白呼吸商：0.82
        • 病理影响
          • 糖尿病——糖利用障碍 —— 脂肪：0.71
          • 长期饥饿 —— 蛋白质分解代谢 —— 蛋白质0.8
          • 酸中毒/过度通气 —— CO2呼出增多 —— 呼吸商升高且＞1
            • 碱中毒，通气不足则相反 注意呼吸商只看呼出吸入的气体，通过间接反应体内的代谢水平，而气体很容易被影响，不能只看代谢水平
          • 体内物质转化过程：如糖转脂，相当于提供了额外的氧气，从而使从外界吸入的氧气减少，呼吸商升高，反之亦然
    • 间接测定法
      • 直接测定用于科学研究，较少见
      • 根据的定受试者一定时间的吸入呼出气体量，推算出能量物质的分解情况，再查表推算出产热量
      • 通常使用非蛋白呼吸商（NPRQ），仅测量一定时间的耗氧量，进食混合食物时的NPRD视为0.82，查表得氧热价为 20.20 KJ/ L，相乘即可
  • 影响因素
    • 肌肉活动（最主要的因素）：
    • 环境温度：
      • 注意，只有在20~30℃的舒适环境下才较为稳定，无论偏高偏低代谢水平都会升高
      • ＜20：产热增加以御寒，＜10显著升高
      • ＞30：酶促反应加快，呼吸循环功能升高
        • 这点比较反直觉，必须注意
    • 精神活动：平静思考时产热不多，精神焦虑时可导致交感中枢兴奋，引起代谢升高/自发性肌紧张，产热升高
    • 食物的特殊促进作用：
      • 蛋白质（最强，约30%）＞混合食物 ＞糖类＞脂肪
• 基础代谢率（BMR）
  • 定义：机体在基础状态（清醒，安静，不受四大因素影响）下的能量消耗
  • 单位：单位时间内单位体表面积的产热量
  • 计算：经验参数：氧耗量×系数 20.20 / 体表面积
  • 测定条件
    • 清醒：安静＞熟睡
    • 静卧（不是静坐）
    • 排除四大因素：
      • 无肌肉运动/肌肉放松至少2h
      • 无精神紧张
      • 餐后12~14h
      • 室温在最是范围内：20~25℃
  • 影响因素
    • 首先是两个激素，甲状腺激素和肾上腺激素，以甲状腺为主，升高降低都会导致代谢率改变 非疾病因素： 体温，升高降低都会导致代谢升高 病理性饥饿：代谢下降 疾病因素 升高：红细胞增多症，白血病，淋巴瘤，糖尿病，心脏疾病 降低：肾病综合症，垂体性肥胖
    • 升高：甲亢（甲状腺激素），糖尿病，红细胞增多症，白血病，心脏疾病，体温升高，库欣病（肾上腺激素）
    • 降低：甲减，肾上腺皮质功能减退（Addison病）（糖皮质激素？），垂体性肥胖，肾病综合征，病理性饥饿
• 体温调节
  • 体温
    • 正常体温
      • 体核温度：
        • 肝，脑：代谢旺盛，温度最高，约38℃、
        • 其余内脏：约37.5
        • 测量：
          • 通常采用腋下，直肠，口腔进行测量
          • 目前也有使用电子鼓膜温度计进行脑组织测量（下丘脑）
    • 生理性波动：
      • 日节律
        • 夜间低（2~6时体温最低），午后高（1~6时体温最高）
        • 受下丘脑视上核控制
      • 性别影响
        • 常态体温：女性较男性高0.3℃
          • 孕激素作用升高代谢
          • 平均体脂率较男性高
        • 月经周期的影响：卵泡期较低，排卵日最低，排卵后回升
          • 黄体期孕激素作用于下丘脑，体温高于平常
      • 年龄影响
        • 老年人：基础代谢低，体温也较低
        • 儿童青少年：体温较高，生长代谢旺盛
        • 新生儿：体温调节能力低
    • 正常范围
      • 发热程度
        • 低热：37.6~38℃
        • 中热：38~39℃
        • 高热：＞39℃
      • 改变
        • 体温升高：42℃脑电反应消失，脑功能严重受损 ，45℃蛋白质变性死亡
        • 体温降低：34℃意识障碍，30℃神经反射消失，心室纤颤，28℃心脏停跳直接投胎
  • 产热－散热调节
    • 产热反应
      • 主要器官
        • 肝脏：代谢活跃，较血液高0.4~0.6℃
        • 骨骼肌：肌丝运动产热
      • 寒冷状态下产热增强
        • 颤栗产热：
          • 骨骼肌伸肌－缩肌同时发生的不随意性收缩
          • 运动不对外做功，全部转化为热量
          • 是寒冷状态下主要的产热模式
        • 非颤栗产热：
          • 褐色脂肪组织，在甲状腺激素等作用下激活线粒体内膜上的解偶联蛋白（UCP），导致线粒体中大量产热
          • 成人较少，但对新生儿意义重大
            • 新生儿颤栗产热不成熟，体温调节能力差
      • 产热调节
        • 神经调节：
          • 主要是颤栗调节，通过下丘脑后部的颤栗中枢作用于脊髓前角运动神经元引起颤栗
          • 也可通过内分泌轴系刺激甲状腺素分泌，进而起调节作用
        • 体液调节
          • 甲状腺激素（最重要的体温调节激素）
            • 增强线粒体功能，强化钠钾泵活性等方式，可增强20~30的基础代谢
          • 肾上腺轴系，生长激素等可通过增强代谢的方式增强产热
            • 注意生长激素！也具有提升产热的作用 糖皮质激素不参与调节体温，甚至降低基础代谢率
    • 散热反应
      • 散热部位：主要是皮肤，小部分伴随呼吸和排泄
      • 散热方式
        • 辐射散热
          • 主要取决于机体 － 环境的温差，其次为体表有效散热面积（主要是四肢）
        • 蒸发散热
          • 高温条件下（环境温度高于体温）时唯一的散热方式
          • 方式
            • 不感散热：
              • 水分从皮肤黏膜（主要是呼吸道）不断蒸发和气化的过程
                • 与汗腺无关，蒸发散热不一定要汗腺参与
              • 正常为恒定值：1000 ml/d
                • 即补液的自然蒸发量，600皮肤400呼吸道 婴幼儿的自然蒸发量大，应注意补液
            • 出汗：汗腺主动分泌汗液的行为
              • 汗腺：
                • 大汗腺：腋窝阴部附近，开口于毛根。与性活动有关，与体温调节无关
                  • 可能类似皮脂腺？主要分泌部分信息素物质
                • 小汗腺：
                  • 分布于全身，躯干数目最少但功能最强
                  • 汗液成分
                    • 等渗液：胃肠消化液，近曲小管小管液 低渗液：唾液，汗液（与醛固酮作用位点相对应）
                    • 不含蛋白质
                    • 水分：99%
                    • 固体成分：1%，主要是NaCl，也有少部分KCl和尿素
                    • 分泌机制
                      • 刚分泌的汗液为等渗液，流经汗腺管腔的时候在醛固酮的作用下重吸收Nacl变为低渗液
                        • 醛固酮的作用位点 远曲小管，集合管主细胞 唾液腺，汗腺的腺管上皮 作用机制 增加线粒体的能量产生 加强钠钾泵的表达，合成与功能
                      • 出汗较快时来不及重吸收，汗液中的NaCl含量升高，补充水分同时应补盐
                    • 神经支配
                      • 温热性出汗：体温升高时，通过下丘脑体温调节中枢的交感胆碱能神经纤维引起出汗
                        • 传说中的副交感舒血管神经纤维？
                      • 神经性出汗：紧张焦虑时，通过大脑皮层的交感肾上腺素能神经引起汗液分泌
                      • 味觉性出汗：进食辛辣食物刺激口腔痛觉神经，反射性引起头面部的汗液分泌
        • 传导散热：洗冷水澡散热法
        • 对流散热：即电风扇散热
      • 散热调节
        • 皮肤血流量
          • 主要通过调节微循环中的动静脉吻合支开放来调节血容量
          • 寒冷状态下，交感神经兴奋，收缩皮肤血管
          • 四肢的深动脉静脉伴行，可在中途进行热量交换以保暖（相当于动脉刚出体核就有部分热量被静脉带回去了）
        • 蒸发量：
          • 主要表现为受下丘脑体温调节中枢的胆碱能神经纤维调控汗腺分泌，固定蒸发量变化不大
          • 长期处于高温环境可导致汗腺疲劳而分泌减少
    • 体温调节
      • 自主体温调节
        • 调节中枢：下丘脑 PO/AH
        • 感受器
          • 外周温度感受器：
            • 分布于皮肤，黏膜，内脏，冷感受器，热感受器均存在，且冷感受器远较热感受器多（5~11倍），故对冷感更敏感
          • 中枢温度感受器：
            • 中枢神经系统内对温度变化敏感的神经元
        • 体温调定点学说
          • 正常下丘脑中枢内存在冷敏神经元 － 热敏神经元互相争夺控制权（放电频率），其斜率直线的相交点即为体温调定点
      • 特殊条件下的体温调节
        • 热习服：机体长期/反复暴露在高温环境后产生的适应性变化
          • 引起出汗的阈值降低，潜伏期缩短，出汗量增加，汗液中的Na离子减少，皮肤血流量增加
        • 冷习服：同上
          • 基础代谢增加
          • 非颤栗性产热增加
          • 细胞骨架重建
          • 皮下脂肪层增厚
          • 钠钾泵活性升高