能量代谢

考研生理学第七章能量代谢与体温笔记，包括能量代谢的来源、利用、能量平衡、测定等，体温的体表温度、生理性波动等。

能量代谢

• 能量的来源与利用
  • 来源
    • 可利用的能量形式
      • 能量来源于糖、脂肪和蛋白质分子结构中蕴藏的化学能
      • ATP
        • 直接的供能物质，也是能量储存的重要形式
        • 通过高能磷酸基团的转移生成UTP、CTP、GTP
        • 30.4kJ/mol (7.3kCal/mol)
      • CP
        • 肌肉和脑组织
        • 体内ATP的储存库
    • 三大营养物质的能量转换
      • 糖
        • 定义
          • 占食物总量1/2以上，能量的主要来源
        • 主要功能
          • 供给能量
            • 总耗能的50%~70%
            • 机体饥饿1-2d仍可以糖氧化供能为主
        • 主要供能物质
          • GLU
        • 代谢方式(GLU)
          • 有氧氧化
            • 30~32molATP
          • 无氧氧化
            • 2molATP
            • 能源物质唯一不需氧的供能途径
        • 储存形式
          • Gn
            • 主要在肝和肌组织
        • 特殊组织
          • 脑
            • 缺氧耐受力
              • 大脑3-5min
              • 小脑10-15min
              • 延髓20-30min
              • 脊髓
            • 特点
              • Gn储存少
              • 血糖依赖性大
              • 有氧氧化为主
                • 对氧极敏感
            • 症状
              • 缺氧或低血糖可引起脑功能活动障碍，甚至意识丧失
      • 脂肪
        • 主要功能
          • 储存和供给能量
            • 占体重的20%
            • 总耗能的30%-50%
        • 体内形式
          • 组织脂类
            • PL,CHOL
          • 储存脂类
            • TG
        • 主要供能物质
          • 甘油
            • 糖异生，有氧氧化
          • 脂肪酸
            • 心、肝、骨骼肌等
          • 酮体
            • 缺糖时的脑组织的主要能源物质
            • 酮症酸中毒
        • 特点
          • 产能多
            • 1g脂肪在体内完全氧化时可释放出38kJ(9.3kcal)
              • 糖的2倍
          • 供应时间长
            • 10余天至2个月
          • 短期饥饿时的主要供能物质
      • 蛋白质
        • 主要功能
          • 更新细胞，组织成分
          • 合成酶、激素等生物活性物质
        • 次要功能
          • 供能
        • 条件
          • 长期不能进食或体力极度消耗
  • 利用
    • 50%以上——热能
      • 维持体温
      • 体表散发
        • 主要
      • 呼出气、排泄物
  • 平衡
    • 类型
      • 能量的负平衡
      • 能量的正平衡
    • 简易诊断指标
      • 体质指数
        • 体重(kg)除以身高(m)的平方的商
        • 反映全身性超重和肥胖
        • 24——超重界限；28——肥胖界限
      • 腰围
        • 反映腹部脂肪的分布
        • 男性≤85cm；女性≤80cm
    • 病症
      • 过度消瘦
        • 抵抗各种不利因素刺激的能力降低
      • 肥胖
        • 引发多种疾病，如心脑血管疾病、高脂血症、糖尿病等
• 能量代谢的测定
  • 测定原理
    • 评价指标
      • 能量代谢率
    • 方式
      • 测定在一定时间内所消耗的营养物质量，按照热价计算出能量
      • 测定机体在一定时间内产生的热量与所做的外功量
  • 测定方法
    • 直接测热法
      • 直接测定受试者安静状态下在一定时间内的散热量
      • 特点
        • 操作复杂
        • 限制性大
        • 主要用于科学研究
    • 间接测热法
      • 定义
        • 安静状态一定时间内的耗氧量和CO2产生量→消耗的能源物质的量→产热量
        • 依据
          • 定比定律
        • 食物的热价
          • 1g某种食物氧化时释放的能量
          • 分类
            • 生物热价
              • 体内氧化
            • 物理热价
              • 体外燃烧
        • 食物的氧热价
          • 某种食物氧化时消耗1L氧气产生的热量
          • 表示耗氧量和产热量之间的关系
        • 呼吸商
          • 机体一定时间内呼出的CO2量与吸入的O2量的比值
          • 经典
            • 糖=1.00
            • 蛋白质=0.80
            • 脂肪=0.71
          • 病症
            • 糖尿病患者≈0.71
              • 脂肪供能为主
            • 长期饥饿≈0.80
              • 蛋白质的分解供能
            • 正常人≈0.85
              • 混合食物
          • 非蛋白呼吸商NPRQ
            • 糖和脂肪氧化时产生的CO2量和消耗的O2量的比值
            • 体内能量主要来自糖和脂肪的氧化，蛋白质忽略不计
      • 步骤
        • 蛋白质氧化的产热量
          • 步骤
            • 测定机体在一定时间内的尿氮排出量
              • 蛋白质的含氮量为16%
            • 计算体内蛋白质的氧化量
            • 计算产热量
        • 非蛋白物质氧化的产热量
          • 步骤
            • 测定机体在一定时间内的总的耗氧量和总的CO2产生量
            • 计算蛋白质氧化的耗氧量和CO2产生量
            • 相减得NPRQ
            • 计算出非蛋白物质氧化的产热量
        • 总产热量/能量代谢率
          • 将蛋白质氧化的产热量与非蛋白物质氧化的产热量相加
      • 测定耗氧量和CO2产生量的方法
        • 开放式测定法/气体分析法
          • 步骤
            • 受试者自然呼吸空气
            • 收集一定时间内的呼出气
            • 分析O2和CO2的容积百分比
        • 闭合式测定法
          • 用肺量计来测定耗氧量及CO2产生量
            • 测试6分钟
          • 耗氧量
            • 基线下降的高度与容器的换算系数的乘积
• 影响因素
  • 整体水平
    • 肌肉活动
      • 定义
        • 对能量代谢的影响十分显著，任何轻微的活动即可提高代谢率
      • 特点
        • 耗氧量的增加与活动强度呈正比
          • 安静时占总产热量25%
          • 剧烈运动或高强度劳动增加10-20倍
          • 轻微劳动时增加25-60%
          • 中等强度增加1-2倍
        • 能量代谢率
          • 评估肌肉活动强度的指标
    • 环境温度
      • 特点
        • 安静时，20-30℃最稳定
        • <20℃
          • 代谢率增加
        • <10℃
          • 代谢率显著增加
            • 寒颤
        • >30℃
          • 代谢率逐渐增加
            • 酶活性↑→化学反应速度↑
            • 呼吸、循环功能↑
        • 体温↑1℃，代谢率↑12-13%
    • 精神活动
      • 特点
        • 脑占体重的2%
          • 血流量达到15%
        • 安静时，脑组织耗氧量为3.5ml/min·100g
          • 肌肉组织的20倍
        • 精神处于紧张状态时，促代谢激素（E,NE、糖皮质激素、甲状腺素等）↑，产热↑
          • 增高10%以上
        • 不同精神活动状态下，脑组织本身的能量代谢率却变化不大
          • 睡眠和活跃时几乎无变化
        • 平静思考时，产热量增加一般≤4%
    • 食物的特殊动力效应
      • 定义
        • 食物使机体产生（额外）热量增加的现象
      • 特点
        • 蛋白质30%
        • 糖类或脂肪4%-6%
        • 混合食物约10%
        • 机制不明
          • 与食物在消化道内的消化和吸收无关
      • 这种额外增加的热量只用于维持体温
      • 发生
        • 进食后1h开始，延续7-8小时
  • 神经和体液因素
    • 下丘脑对摄食行为的调控
      • 能量平衡的维持与下丘脑摄食中枢和饱中枢对摄食行为的调控有关
      • 影响因素
        • 体内血糖水平
        • 胃的牵张刺激程度
    • 激素对能量代谢过程的调节
      • 糖代谢
        • 胰岛素、胰高血糖素、GH、糖皮质激素和E
      • 脂肪和蛋白质代谢
        • 糖皮质激素、胰岛素、GH、甲状腺激素和性激素
      • 其他物质
        • 解耦联蛋白，瘦素、NPY等
• 基础代谢
  • 定义
    • 机体在基础状态下的能量代谢
    • 基础代谢率BMR
      • 机体在基础状态下单位时间内的能量消耗量
      • 特点
        • <一般安静时的代谢率
          • 清醒时的最低能量代谢水平
        • 与体重不成比例
        • 与体表面积成正比
          • 体表面积=0. 0061x身高(cm)+0. 0128x体重(kg)-0.1529
            • Stevenson公式
              • 略小于真实值
      • 单位
        • 每小时，每平方米体表面积的产热量
          • kJ/m2·h或kCal/m2·h
      • 其他影响因素
        • 性别、年龄
          • 男性>同年龄组的女性
          • 儿童>成人
    • 基础状态
      • 人体处在清醒，安静，不受肌肉活动、环境温度、精神紧张及食物等因素影响时的状态
      • 特点
        • 清晨空腹，禁食12～14h
          • 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
        • 清醒且情绪安定
          • 排除精神紧张的影响
        • 室温18-25℃
          • 排除环境温度的影响
  • 计算
    • 一般定义基础状态下的NPRQ=0.82
      • 简化的能量代谢测定法
    • 产热量 = 20.20 × 耗O2量
    • BMR = 产热量 / 体表面积
    • 临床常用百分法：BMR（%）=（实测值-正常值）/ 正常值 × 100%
      • 正常范围在15%之内
      • >20%，可能有病理性变化
  • 临床意义
    • 主要用来协助诊断甲状腺疾病
      • 甲亢
        • 高出正常25-80%
      • 甲低
        • 低于正常20-40%
    • 糖尿病、红细胞增多症、白血病、肾上腺皮质功能亢进
      • BEM↑
    • 肾病综合征、垂体性肥胖、肾上腺皮质功能减退、病理性饥饿
      • BEM↓
    • 人体发热→BEM↑
      • T 1℃↑→BMR↑13%
  • 其他
    • 静息能量消耗REE
      • 用途
        • 对重症患者在制定营养支持方案时需要掌握实时能量的消耗情况，以避免出现营养过度或不足
      • 定义
        • 静息下维持机体组织细胞正常功能活动所消耗的能量
      • 测定
        • 禁食>2h
        • 合适的温度下平卧或安坐>30min
      • 特点
        • >BEM10%