能量代谢的测定和影响能量代谢的因素
（一）能量代谢的测定
1．能量代谢测定中的几个概念 在生理学及营养学上的能量单位是千焦（kJ）或千卡（kcal，1kcal＝4．184kJ）。体内的能量是由能量物质不断氧化分解产生的。1g食物氧化时所释放的热量，称为食物的热价（thermal equivalent of food）。食物的热价分为物理热价（体外燃烧时释放的热量）和生物热价（体内氧化时释放的热量）。糖和脂肪的热价分别为17．15kJ／g和39．75kJ／g，蛋白质的物理热价为23．43kJ／g，生物热价为17．99kJ／g，因蛋白质在体内不能被完全氧化，有一部分以尿素的形式从尿中排出。三种能量物质在体内消耗相同氧量时产生的热量不同，因此，在单位时间内分解不同能量物质时的CO2产量和耗O2量必然存在差别。消耗lL氧去氧化某种能量物质时所产生的热量，称为该物质的氧热价（thermal equivalent of oxygen）。糖、脂肪和蛋白质的氧热价分别为20．66kJ／L、19．58kJ／L和18．93kJ／L。单位时间内（小时）机体的CO2产量与耗O2量的比值，称为呼吸商（respiratory quotient）。糖的呼吸商为1．0，脂肪的为0．71，蛋白质的为0．80。因此，根据呼吸商可推测个体主要消耗何种能量物质供能。糖尿病患者因糖的利用发生障碍，主要依靠脂肪供能，其呼吸商近于7．0；长期饥饿的个体，能量主要来自蛋白质的分解，故其呼吸商近于0．80。正常人的能量主要来自糖和脂肪的分解，蛋白质的分解供能量可忽略不计，呼吸商在0．85左右。由于在通常情况下体内的能量主要来自糖和脂肪的氧化分解，故把二者按不同比例混合氧化时的CO2产量与耗O2量之比称为非蛋白呼吸商（non－protein respiratory quotient）。非蛋白呼吸商为0．85时，糖占供能物质的51%，脂肪占49%，此时的氧热价为20．34kJ。
2．能量代谢测定的机制和方法 体内能量物质在耗氧的条件下释放的能量和热量约各占50%。机体利用ATP提供的能量进行各种生命活动时，除骨骼肌运动时完成的机械功外，其余的都转变为热，如心肌收缩克服阻力以推动血流、骨骼肌收缩克服关节的摩擦力和组织间的黏滞力等。根据能量守恒定律，机体利用的蕴藏于能量物中的化学能等于最终转化的热量和所做的外功。因此，只要测得一定时间内机体所释放的热量加上对外做功的能量，就可知其在该段时间的总耗能量。测定机体在单位时间发散的总热量，通常用间接测定法。主要步骤如下。
（1）测出机体在单位时间（小时）内的CO2产量和耗O2量。
（2）根据尿氮含量（1g尿氮相当于氧化分解6．25g蛋白质）算出蛋白质的氧化量和蛋白质的产热量，在总的CO2产量和耗O2量中减去蛋白质氧化时的CO2产量和耗O2量，得出糖和脂肪的CO2产量和耗O2量，计算出非蛋白呼吸商。
（3）根据非蛋白呼吸商所对应的氧热价，算出非蛋白质的产热量。
（4）求出总产热量，即蛋白质产热量与非蛋白质食物产热量之和。
临床通常采用简化的方法，首先测得一定时间内的耗氧量（L），再乘以呼吸商为0．85时的氧热价20．34kJ／L，由此测得的值同间接测热法所得的值非常接近，误差在1%～2%。(https://www.daowen.com)
不同的个体或同一个体，因不同的整体功能状态，单位时间的产热量存在很大的差异。如体表面积为1．7m2的个体，在躺卧时的产热量约为280kJ／h，踢足球时约为2800kJ／h。
（二）影响能量代谢的因素
1．肌肉运动 骨骼肌运动对能量代谢的影响最为显著。机体剧烈运动时的产热量可比安静时增加10倍或更多。
2．精神活动 当机体的精神处于紧张状态时，如烦恼、愤怒、恐惧或情绪激动时，产热量可显著增加。其机制是：不随意肌紧张增加；交感神经兴奋引起儿茶酚胺大量释放，体内心血管和呼吸运动等活动增强，糖原和脂肪分解增多，产能和产热增多。
3．食物的特殊动力效应 进食可使机体产生“额外”热量的现象称为食物的特殊动力效应（specific dynamic effect）。虽然同样处于安静状态，但机体比未进食前产热量增加。食物的特殊动力效应以进食蛋白质最强，增加的产热量相当于摄入蛋白质总热量的30%左右，在进食后1～2h开始，延续7～8h。糖和脂肪可增加产热量4%～6%。混合食物一般为10%左右。食物特殊动力作用的机制尚待阐明，可能与肝脏处理蛋白质等的分解产物需额外消耗能量有关。基于食入蛋白质后产生“额外”热量较多，故发热患者暂时不宜高蛋白饮食而应给予清淡易消化和富含维生素的食物。
4．环境温度与体温 在环境温度为20～30℃时，机体处于安静状态下的代谢较为稳定。当环境温度由20～10℃发展时，可因肌紧张增强或寒战而使代谢率逐渐增高，尤其是冷刺激引起大脑皮质－下丘脑－腺垂体－甲状腺轴活跃，甲状腺激素分泌释放增多，通过增强心、肝、肾和骨骼肌等器官组织细胞的Na＋－K＋－ATP酶活性，使代谢率升高和产热量增多。当环境温度高于30℃时，可因体内化学反应加速、汗腺分泌活动和呼吸以及循环功能增强等因素使产热量增加。
由于能量代谢受到上述因素的影响而影响准确的判定，故在临床上常采用基础代谢。基础代谢（basal metabolism）是指基础状态下的能量代谢。基础代谢率（basal metabolism rate，BMR）是指单位时间内的基础代谢。基础状态是指个体处于清醒安静，全身肌肉放松，进食后12～14h和室温20～25℃的功能状态。由于测定的条件齐同，故便于比较。基础代谢率的高低通常与同性别、同年龄组的平均值进行比较。高于或低于对照组的10%～15%，属正常范围，高于或低于20%，则考虑为病理性改变。甲状腺功能亢进的患者，基础代谢率可高于正常值的25%～80%；甲状腺功能减退时，则可低于正常值20%～40%。