河北醫(yī)科大學生理學教研室講稿
教研室：人體生理學 教師姓名：宋士軍
一、概述 生物體的基本特征之一是新陳代謝，是由同化作用，也就是合成代謝，和異化作用，也稱為分解代謝構(gòu)成。比如食入的糖約有30-50%轉(zhuǎn)化為脂肪，成為機體的一部分，這一過程要消耗一定的能量；而體內(nèi)的脂肪每 2 - 3周就更新一次，一部分分解排出到體外，此過程釋放出一定的能量。也就是說，物質(zhì)代謝的過程與能量的轉(zhuǎn)移是密不可分的。從物質(zhì)代謝的角度來看，今天的你，非昨日的你。生理學上把生物體內(nèi)物質(zhì)代謝中伴隨著的能量的釋放、轉(zhuǎn)移和利用，稱為能量代謝。
二、影響能量代謝的因素
㈠能量代謝的衡量標準
能量代謝在每一個個體是相當穩(wěn)定的，但不同的個體差異卻很大，難以比較。體形較小的雞和體形龐大的非洲象之間，按每公斤體重產(chǎn)熱量相差甚遠，但按體表面積則相差不多，這稱為表面積定律。因此，每平方米體表面積的產(chǎn)熱量是衡量能量代謝的良好指標。
㈡影響能量代謝的因素
1、 一般生理性因素
①年齡：隨年齡的增長，能量代謝逐漸下降。
②性別：男性高于女性，與性激素分泌有關(guān)。
③睡眠：睡眠時能量代謝下降。
2、 生理活動因素
①肌肉活動：最為顯著。
勞動或運動時耗氧量和能量代謝顯著增加，可達安靜時的10-20倍，因此能量代謝可作為勞動或運動時肌肉活動強度的指標。
②環(huán)境溫度
環(huán)境溫度在20-30℃時，能量代謝率最為穩(wěn)定，29℃時，能量代謝最低。<20℃能量代謝率開始增加，<10℃時顯著增加，原因是寒冷刺激所引起的寒戰(zhàn)和肌緊張造成的。>30℃能量代謝率也增加，原因是溫度上升體內(nèi)化學反應加快和發(fā)汗活動增加了產(chǎn)熱量。
③食物的特殊動力效應：進食后機體產(chǎn)熱量的額外增加。
進食1H后產(chǎn)熱量比進食前有額外的增加，持續(xù)7-8H，蛋白質(zhì)食物可達30%左右，糖和脂肪為4-6%，混合食物10%左右。這不是消化吸收活動引起的，靜脈注射氨基酸也可以引起類似的產(chǎn)熱量增加，因此有人推測與肝臟對蛋白質(zhì)的處理，主要是脫氨基作用有關(guān)。在補充能量時，一定要考慮到這一能量消耗，補足這一塊。
④精神緊張活動
由與精神活動相關(guān)連的肌肉活動和激素分泌引起。CNS的能量代謝率很高，同重量在安靜時為肌肉的2醫(yī)學全.在線zxtf.net.cn0倍，但變化很小，所以精神活動本身對能量代謝的影響不大。
三、基礎(chǔ)代謝和基礎(chǔ)代謝率
基礎(chǔ)代謝是指機體在基礎(chǔ)狀態(tài)下的能量代謝。單位時間內(nèi)的基礎(chǔ)代謝稱為基礎(chǔ)代謝率（BMR)。基礎(chǔ)狀態(tài)是指室溫18-25℃、清晨空腹、平臥、清醒又極其安靜的狀態(tài)，也就是排除了肌肉活動、環(huán)境溫度、食物及精神緊張等因素的影響時的狀態(tài)�；A(chǔ)代謝的條件下，新陳代謝只維持在心跳、呼吸及一些必要的生理活動的程度上。
判斷標準：正常 < ±15%，只有 >±20%才有可能是病理性的。
男性的BMR高于女性，幼年的BMR高于成年，年齡越大BMR越低。
病理性變化：發(fā)熱1℃，升高13%。內(nèi)分泌疾病，如甲亢時BMR可比正常高25-80%，甲低時BMR可比正常低20-40%，所以BMR的測量時甲狀腺疾病的重要輔助手段。
動物按其體溫的變化程度可分為變溫動物和恒溫動物，人和鳥類以上的高等動物屬于恒溫動物，其體溫24H內(nèi)變化一般不超過2℃。維持體溫的相對穩(wěn)定是機體進行新陳代謝和正常生命活動的必要條件，因此，體溫是生命的重要指標之一。
一、 人體正常體溫及其生理波動
㈠正常體溫
1.定義：體溫一般指的是機體深部的平均溫度
體表溫度：機體表層的溫度。皮膚溫度：機體表層的最外層，既皮膚的溫度。
額部 > 軀干 > 手> 足。
機體的表層包括皮膚、皮下組織和肌肉，而非解剖結(jié)構(gòu)，大致是從體表向內(nèi)10mm。從外向內(nèi)有溫度梯度存在，體表溫度的變動大，各部位的差異也大，易受影響。這些結(jié)構(gòu)參與體溫調(diào)節(jié)，與機體的散熱活動有關(guān)，在維持體溫中有重要作用。比如，皮膚血流的變化和汗腺的分泌都可以顯著改變皮膚溫度。
深部溫度： 機體深部包括心、肺、腦和腹腔器官，他們的溫度比體表溫度高，相對穩(wěn)定均勻（<1℃，肝臟的溫度最高)。由于血流的不斷循環(huán)，使得深部的溫度經(jīng)常趨于一致，因此深部的血液溫度可代表體核溫度的平均值。由于深部的血液溫度測量上的不便，常常以食道中段的溫度和鼓膜的溫度來代表右心和下丘腦的溫度，而臨床上常常以口腔、直腸和腋下的溫度作為體溫的指標。
體溫一般指的是機體深部的平均溫度。
2.正常值：
腋下溫度（36.8℃)< 口腔溫度（37.2℃)< 直腸溫度（37.5℃)。
㈡體溫的生理波動
1、晝夜波動：清晨2-6時最低，午后1-6時最高，與生物節(jié)律有關(guān)。
體溫的晝夜節(jié)律源于下丘腦視交叉上核的生物鐘，與季節(jié)和日�；顒訜o關(guān)。生物鐘的日節(jié)律稍長于24小時，同步于自然界。這一特性使人對時間有預知的能力。
2、性別：女性體溫高于男性。女性的月周期 -- 月經(jīng)后期體溫升高。
基礎(chǔ)體溫為清晨起床前，未作任何活動的狀態(tài)下測得的體溫。通過測量女性的基礎(chǔ)體溫發(fā)現(xiàn)，在女性存在著與月經(jīng)周期一致的體溫變化。女性體溫的月周期與其性周期中的激素分泌有關(guān)，在將排卵前有一0.2℃的體溫降低，其后至月經(jīng)期前體溫比排卵前期高0.1-0.4℃。
3、年齡：小兒體溫高且不穩(wěn)定，老年人體溫低。
新生兒由于體溫調(diào)節(jié)功能不完善、體表面積相對較大，汗腺發(fā)育不全、皮下脂肪薄和肌肉不發(fā)達等原因，體溫高且不穩(wěn)定，老年人由于BMR低體溫也低。
4、其他：肌肉活動、情緒、進食、環(huán)境溫度等
劇烈的肌肉活動使能量代謝增加，產(chǎn)熱量加大，可使體溫上升1.5℃。
二、 產(chǎn)熱和散熱過程
㈠產(chǎn)熱過程
產(chǎn)熱部位機體的產(chǎn)熱器官有內(nèi)臟器官、骨骼肌和腦。
安靜時，肝腎腸占50%、肌肉占20%、腦占20%、呼吸肌占10%。
1、 產(chǎn)熱部位
機體的產(chǎn)熱器官有內(nèi)臟器官、骨骼肌和腦。
主要產(chǎn)熱器官：安靜時，內(nèi)臟器官（肝臟)。
運動時，肌肉，90%。
2、 產(chǎn)熱調(diào)節(jié)
增加產(chǎn)熱的主要途徑是提高能量代謝率。
寒冷環(huán)境下，首先肌肉出現(xiàn)肌緊張增強，然后出現(xiàn)寒戰(zhàn)。寒戰(zhàn)的特點是伸肌和屈肌同時收縮，不作外功，但產(chǎn)熱量很高。寒戰(zhàn)指骨骼肌發(fā)生的不隨意的節(jié)律性收縮，9 - 11次/分，能量代謝率增加 4 - 5倍。
寒冷刺激可使兒茶酚氨的分泌增加，促進代謝，可使產(chǎn)熱量迅速增加，但維持的時間短暫。
寒冷刺激可使促甲狀腺素釋放而導致甲狀腺激素釋放增加，可使產(chǎn)熱緩慢增加，但維持時間長。寒冷環(huán)境中數(shù)周后，甲狀腺激素分泌量可增加2倍以上，代謝率可增加20-30%。
㈡散熱過程
散熱部位：主要是皮膚，其次有呼吸、尿和糞便。
1、 散熱方式
① 輻射：由機體發(fā)散的熱射線。約占安靜時總散熱量的60%。
影響因素：皮膚溫度與環(huán)境氣溫的溫度差、有效輻射面積。
② 傳導：體熱直接傳給與之接觸的較冷的物體。約占3%。
傳導散熱的多少與溫度差、有效接觸面積、和與之接觸的物體的導熱性有關(guān)。
③ 對流：一種特殊的傳導散熱。約占12%。對流散熱量受風速的影響極大。
④ 蒸發(fā)
在正常的皮膚溫度條件下，蒸發(fā)1克水分可使機體散發(fā)2.34KJ的熱量，因此體表水分的蒸發(fā)是一種有效的散熱途徑，尤其是在環(huán)境溫度高于機體皮膚溫度時。
不感蒸發(fā)：指體液中的水分直接滲透出皮膚和呼吸道粘膜等表面而蒸發(fā)，并不為人們察覺，持續(xù)進行的一種散熱途徑。每天1000ml，皮膚600 - 800ml，呼吸道200- 400ml。不感蒸發(fā)的水分散失為強制性的，臨床上補液時一定要考慮到。
發(fā)汗：汗腺分泌汗液的活動。是環(huán)境溫度高于體溫時的機體唯一有效的散熱途徑。
汗腺分布： 手掌、足底 > 額、手背 > 四肢> 軀干
發(fā)汗能力： 手掌、足底 < 額、手背 < 四肢< 軀干
&n高級職稱考試網(wǎng)bsp; 汗液：水分99%，固體成分主要是NaCl。
安靜狀態(tài)下，環(huán)境溫度達到30℃時，人體開始發(fā)汗。勞動時，環(huán)境溫度低于20℃亦可發(fā)汗，汗量較多。人體皮膚上約有200 - 500萬個汗腺，成人有分泌能力的汗腺約為230萬個。汗腺的活動數(shù)目多少與成年前所處的環(huán)境有關(guān)。汗腺分泌的量，寒冷時為零，炎熱時可達1.5l/h以上。汗液是低滲的，大量發(fā)汗時，如果不能及時補液或補液不正確，就有可能造成高滲性脫水。
2、 散熱調(diào)節(jié)
① 皮膚血流量改變
皮膚血液循環(huán)的特點是：有豐富的動靜脈網(wǎng)、動靜脈吻合和異常彎曲的毛細血管。體溫調(diào)節(jié)中樞通過交感神經(jīng)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)皮膚的血流量從而改變皮膚溫度，控制物理散熱的多少。皮膚血液循環(huán)的特點是血流量可以大范圍的變化。
熱環(huán)境下，交感神經(jīng)緊張性降低，小動脈舒張、吻合支開放，皮膚的血流量增加，使得皮膚溫度升高，并有利于發(fā)汗。此時代謝率并不降低，而以減少熱儲為主。
冷環(huán)境下，交感神經(jīng)緊張性升高，血管收縮、吻合支閉合，皮膚的血流量下降，使得皮膚溫度降低，形成絕熱層。
②發(fā)汗：汗腺受膽堿能交感神經(jīng)支配。適宜刺激為皮膚和下丘腦的溫度，也稱為溫熱性發(fā)汗。
③其他：由精神緊張或情緒激動而引起的發(fā)汗。
三、 體溫調(diào)節(jié)
自主性體溫調(diào)節(jié)：機體在下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞的控制下，通過增減皮膚血流量、發(fā)汗、寒戰(zhàn)等生理反應，經(jīng)常維持產(chǎn)熱和散熱過程的動態(tài)平衡。體溫調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。
行為性體溫調(diào)節(jié)：機體（包括變溫動物)在不同的溫度環(huán)境的姿勢和行為。體溫調(diào)節(jié)的補充，并使人具有預見性。
㈠溫度感受器
機體要控制體溫，一定具有對機體內(nèi)外的感知溫度的結(jié)構(gòu)，也就是溫度感受器。
1、外周溫度感受器：
外周溫度感受器：存在于皮膚、粘膜和內(nèi)臟中的，對溫度變化敏感的游離神經(jīng)末梢。皮膚溫度感受器：溫覺感受器少于冷覺感受器(?-!)，1:4。對溫度的水平和變化速度都敏感。對皮膚上的冷覺感受器研究的比較多，皮膚上的冷點是很容易找到，30℃時冷覺感受器發(fā)放沖動，溫度降低，發(fā)放的沖動增加。但在超過40℃的高溫，冷覺感受器再次發(fā)放沖動，這就是剛進入熱水中，感覺到冷的原因。
2、中樞溫度感受器：中樞溫度敏感神經(jīng)元
CNS中溫度變化其放電頻率隨之改變的神經(jīng)元稱為溫度敏感神經(jīng)元。溫度升高放電頻率增加的為熱敏神經(jīng)元，溫度降低放電頻率增加的為冷敏神經(jīng)元，在POAH區(qū)中兩者的比例為 4 ：1，與外周剛好相反。主要存在于下丘腦的POAH區(qū)。也存于在脊髓、延髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中。
POAH區(qū)的溫度敏感神經(jīng)元接受皮膚和其他部位的溫度敏感神經(jīng)元的溫度信息，溫度敏感神經(jīng)元也感受所在部位的溫度信息。溫度敏感神經(jīng)元的活動也受致熱原、單胺類物質(zhì)以及各種多肽的影響。
㈡體溫調(diào)節(jié)中樞
根據(jù)對腦的分段切除實驗，只要保持下丘腦的完整，機體的體溫調(diào)節(jié)就基本是正常的，而破壞了下丘腦，體溫就不再穩(wěn)定，因此下丘腦是體溫調(diào)節(jié)的基本中樞。
基本部位：下丘腦的POAH區(qū)，體溫調(diào)節(jié)的基本中樞。
根據(jù)：被破壞時產(chǎn)散熱消失；溫度信息匯聚于此；整合型式與整體反應型式相類似；對致熱原或單胺的反應與整體的反應類似。
㈢體溫調(diào)節(jié)的調(diào)定點學說
調(diào)定點（set-point)：
視前區(qū)-下丘腦前部(PO/AH)設(shè)定了一個規(guī)定的體溫值，即37℃。
體溫調(diào)定點學說 (set-point theory)
調(diào)定點按照PO/AH溫度敏感神經(jīng)元的工作特性來調(diào)節(jié)體溫的高低。
思考題：
1. 試用體溫調(diào)定點學說解釋致熱原引起的惡寒和高熱現(xiàn)象？
2. 能用測定甲狀腺激素（T3，T4)的水平反映基礎(chǔ)代謝率的高低嗎？
3. 試解釋人精神高度緊張時能量代謝和體溫的變化過程？
