Bài Giảng Chuyển Hóa Năng Lượng Cơ Thể

Các dạng năng l ợng trong cơ thể- Nhiệt năng: duy trì thân nhiệt, phần nhiệt năng d thừa thải ra ngoài bằng quá trình thải nhiệt.. Tiêu hao năng l ợng do điều nhiệtĐể giữ thân nhiệt hằng

1 Khái niệm về năng l ợng và các dạng năng l ợng của cơ thể

1.1 Khái niệm về năng l ợng

- Hoạt động sống là một quá trình

chuyển hóa vật chất liên tục, có tiêu tốn

năng l ợng

- Nguồn năng l ợng của cơ thể do dị hoá

các chất hữu cơ trong cơ thể.

1.2 Các dạng năng l ợng trong cơ thể

- Nhiệt năng: duy trì thân nhiệt, phần nhiệt năng d thừa thải ra ngoài bằng quá trình thải nhiệt.

- Động năng (cơ năng): cho các cơ quan hoạt động.

- Điện năng: do dòng ion chuyển động qua màng, tạo điện thế màng tế bào

- Hoá năng: năng l ợng tích luỹ trong các liên kết hoá học giàu năng l ợng (liên kết cao năng):

Quan trọng nhất là ATP (Adenosin Triphosphat) rồi đến creatinphosphat

+ Chất cung cấp năng l ợng trực tiếp cho tế bào

+ ATP có chứa một liên kết nghèo năng l ợng và 2 liên kết giàu năng l ợng

Khi bị thuỷ phân: ATP → ADP + P + 12000 calori.

+ Tổng năng l ợng trong ATP của mỗi tế bào chỉ đủ dùng cho tế bào đó trong một vài giây Do đó mỗi khi ADP đ ợc tạo ra thì nhanh chóng tái tổng hợp ATP

Vai trò của ATP:

+ Cã 1 liªn kÕt cao n¨ng, nh ng kh«ng cung cÊp trùc tiÕp cho tÕ bµo sö dông mµ ph¶i chuyÓn qua ATP.

+ Ngay khi ATP → ADP, ngay lËp tøc

nhËn n¨ng l îng tõ creatinphosphat → ATP.

Vai trß cña creatinphosphat :

* Điều kiện cơ sở: nghỉ ngơi hoàn toàn, thức tỉnh, không vận cơ, không tiêu hoá, không điều nhiệt.

+ Nghỉ ngơi hoàn toàn: Có ng ời chở đến phòng

đo, nghỉ tr ớc khi đo 30 phút, nằm ở t thế giãn cơ , không dùng thuốc kích thích,

+ Không tiêu hoá: nhịn ăn 12h tr ớc đo, tối hôm

tr ớc ăn cháo đ ờng.

+ Không điều nhiệt: T o phòng đo 24-26 0 C

Đây là điều kiện quy ớc, khi ngủ CH còn thấp hơn mức cơ sở 8-10%.

* Thay đổi CHCS theo:

• giới,

• tuổi,

• vùng khí hậu.

•Trạng thái cơ thể:

CHCS tăng khi sốt, u năng tuyến giáp.

CHCS giảm khi đói ăn kéo dài, suy kiệt

CHCS ng ời tr ởng thành: 39-40 KCal/m 2 /h.

* Đơn vị đo: KCal/m 2 da/h.

Dùng ph ơng pháp hô hấp vòng kín, xác định V

O 2 bị tiêu hao trong 1 giờ ở đ.kiện đo (ml) rồi qui về điều kiện chuẩn (0 0 C, 760mmHg), nhân với giá trị nhiệt l ợng của O 2 là 4,825 KCal (ứng với TSHH 0,83 - chế độ ăn hốn hợp bình th ờng)

Diện tích cơ thể (m 2 ) tính theo công thức của Dubois (theo chiều cao: cm, trọng l ợng: Kg).

* Ph ơng pháp đo CHCS:

2.2 Chuyển hoá NL trong lao động

+ Chủ yếu là vận cơ NLdạng hoá năng→ thành công năng và nhiệt năng.

+ Nếu cơ co đẳng tr ơng, công chỉ đạt 20-25% Cơ co đẳng tr ờng, toàn bộ năng l ợng tiêu hao d ới dạng nhiệt, mà không sinh công.

+ Th ờng có sự kết hợp cả hai dạng co cơ.

+ Dùa vµo tiªu hao n¨ng l îng, chia c¸c nhãm L§ sau:

L§ nhÑ, tiªu hao: 1200-1500 KCal/8h

L§ võa, tiªu hao: 1600-2000 KCal/8h

L§ nÆng, tiªu hao: 2100-3000 KCal/8h L§ rÊt nÆng, tiªu hao: >3000 KCal/8h

(Møc tiªu hao ë n÷ ® îc tÝnh thÊp h¬n nam cïng lo¹i: 20-30%).

2.3 Tiêu hao năng l ợng do tiêu hoá

- Là năng l ợng để ăn, bài tiết, tiêu hoá, hấp thu, đó là tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (SDA).

- Đó là tỷ lệ % của mức tiêu hao năng l ợng tăng thêm so với tr ớc khi ăn

- Với protein SDA là 30%, lipid là 4%, glucid là 6%, chế độ ăn hỗn hợp là 10%.

- Để có tiêu hao năng l ợng đúng, cần phải trừ SDA.

2.4 Tiêu hao năng l ợng do điều nhiệt

Để giữ thân nhiệt hằng định→ cơ thể phải tiêu hao năng l ợng để chống lạnh hoặc chống nóng.

Cả 4 loại năng l ợng tiêu hao trên đây cần thiết cho cơ thể tồn tại (không làm tăng trọng và sinh sản) Vì vậy còn gọi là năng l ợng tiêu hao để duy trì cơ thể.

2.5 Tiªu hao n¨ng l îng cho ph¸t

4 Điều hoà Chuyển hoá NL

4.1 Điều hoà CHNL ở mức tế bào

- Phụ thuộc vào hàm l ợng ATP và ADP.

• Tế bào không hoạt động: hàm l ợng ATP tăng, ADP giảm; PƯ sinh năng l ợng giảm.

• Tế bào hoạt động: hàm l ợng ATP giảm; ADP tăng → oxy hoá tạo năng l ợng

4.2 §iÒu hßa CHNL ë møc c¬ thÓ

Vai trß c¸c hormon vµ TK:

- T3, T4: oxy ho¸ vµ phosphoryl ho¸ ë hÇu hÕt c¸c tÕ bµo, m«.

- Adrenalin, glucagon, GH, glucocorticoid t¨ng

→ t¨ng ph©n gi¶i glycogen→glucose.

- Insulin t¨ng vËn chuyÓn glucose vµo TB → t¨ng

5 Nhu cầu năng l ợng

- Năng l ợng đ a vào < năng l ợng tiêu hao: cân băng năng l ợng âm (gầy, lao động kém, mệt mỏi).

- Năng l ợng đ a vào > năng l ợng tiêu hao: cân bằng năng l ợng d ơng (tăng trọng, béo)

→ béo phì

- Nhu cầu năng l ợng phụ thuộc vào tuổi, giới, loại lao động

8h ngủ: 450 KCal 8h sinh hoạt: 750 KCal 8h lao động: 1.200 KCal

2.400 KCal

- Tuỳ mức độ LĐ → chế độ dinh d ỡng khác nhau

- LĐ quân sự nhu cầu năng l ợng cũng khác nhau.

- Ng ời tr ởng thành, LĐ và sinh hoạt BT, số năng l ợng tiêu hao 24h nh sau:

Nếu 1 ngày cần 3000 KCal thì:

• Glucid: 400-500g (70%),

• Lipid: 90-110g (15-20%, trong đó 1/2 là

L có nguồn gốc động vật),

• Protid: 80-100g (10-15%, trong đó 1/3 protid

có nguồn gốc động vật, tối thiểu /24h cần 30g P).

- Ngoài đủ calori, khẩu phần ăn cần các vật chất khác nh n ớc, muối khoáng, vitamin (nhất là vitamin C)

- Năng l ọng lấy từ thức ăn : P, L, G.

®iÒu hoµ th©n nhiÖt

1 Hằng nhiệt và biến nhiệt

• Động vật biến nhiệt (ĐV máu lạnh)

• Động vật hằng nhiệt (ĐV máu nóng)

• Hằng nhiệt ở ĐV máu nóng là yếu tố quan trọng đảm bảo cho sự hoạt động của các enzym

→ PƯ hoá sinh ổn định.

-Điều nhiệt là giữ cho nhiệt độ cơ thể "hằng

định” trong điều kiện nhiệt độ môi tr ờng thay

đổi.

2 Thân nhiệt

TN là nhiệt độ cơ thể do quá chuyển hoá vật chất tạo ra.

Chia TN làm 2 loại: nhiệt độ ngoại vi và nhiệt

độ trung tâm TN là chỉ nhiệt độ trung tâm của cơ thể.

2.1 Nhiệt độ trung tâm.

- NĐTTâm, gọi là ”NĐ lõi”, là NĐ của các cơ

quan nội tạng ở sâu bên trong cơ thể luôn cao , ổn

định và ít chịu ảnh h ởng của NĐ môi tr ờng, ảnh

2.2 Nhiệt độ ngoại vi

- Là NĐ ở phần da cơ thể, hay NĐ "vỏ", thấp hơn NĐTT, ít ảnh h ởng tới chuyển hoá vật chất, dao động theo NĐ môi tr ờng.

- NĐ ở các vùng da là khác nhau: cao ở thân mình, đầu; thấp dần từ đầu chi đến ngọn chi Mùa đông, NĐ da đầu ngón chân có thể bằng NĐ môi tr ờng.

2.2 Nhiệt độ ngoại vi

- NĐ da th ờng đ ợc dùng để NC trong y học lao động

Burton đã đ a ra khái niệm NĐ da trung bình (T 0 dtb):

T 0 dtb = (T 0 da ngực x 0,5) + (T 0 da cẳng chân x 0,36) + (T 0 da cẳng tay x 0,14).

(Trong đó: 0,5; 0,36; 0,14 là hệ số chỉ phần diện tích da: thân, chi d ới, chi trên so với toàn cơ thể).

2.3 Dao động bình th ờng của thân

nhiệt

- Dao động trong ngày: 0,5 - 0,7 0 C (thấp: 2-4 giờ sáng, cao :13-15 giờ chiều).

- Ngủ T o thấp hơn thức.

- Khi nóng, sau ăn, sau lao động: tăng 1-2 0 C.

- ở phụ nữ, nửa sau CKKN nhiệt độ tăng

0,3-0,5 0 C.

- Giới hạn nhiệt độ thân thể: 25 0 -42 0 C <25 0 C và

>42 0 C: chết.

3 Quá trình sinh nhiệt

3.1 Chuyển hoá vật chất

- Oxy hoá vật chất trong cơ thể là nguồn SN cơ bản: CHVC ở gan chiếm 20-30% Nhiệt độ ở đây

là cao nhất: 37,8 0 -38 0 C.

- Hệ giao cảm, T3, T4, glucocorticoid,

progesteron, catecholamin: làm tăng CH → tăng SN.

- SN là th ờng xuyên, nh ng tăng ở môi tr ờng lạnh

3.2 Co cơ

- Co cơ, hoá năng→cơ năng và nhiệt năng (75% năng l ợng sinh ra d ới dạng nhiệt) Khi co cơ, CHVC cũng tăng → tăng SN.

- Căng cơ SN tăng 10% so với khi cơ ở trạng thái giãn Khi lao động nặng, tiêu hao năng l ợng tăng 400-500% so với lúc nghỉ.

- Run cơ do lạnh, SN tăng tới 200% so với lúc yên nghỉ Đây là PX tăng SN để chống lạnh rất

4 Qu¸ tr×nh th¶i nhiÖt

Sù th¶i nhiÖt phô thuéc nhiÒu vµo 2 yÕu tè: líp c¸ch nhiÖt vµ hÖ to¶ nhiÖt cña da.

4.1 Líp c¸ch nhiÖt vµ hÖ to¶ nhiÖt cña da.

- Líp c¸ch nhiÖt bao gåm da vµ c¸c m« dd (m« mì) c¸ch nhiÖt tèt Phô n÷ cã líp mì dd dµy

h¬n→ c¸ch nhiÖt tèt h¬n nam

- Hệ toả nhiệt của da phụ thuộc quá trình

ĐH dòng máu qua hệ mạch dd

4.2 Thải nhiệt bằng truyền nhiệt

- Truyền nhiệt bức xạ: nhiệt truyền từ vật có

nhiệt độ cao sang vật nhiệt độ thấp mà không tiếp xúc trực tiếp.

Màu trắng phản chiếu 100% tia bức xạ, màu

đen hấp thụ 100% tia bức xạ nhiệt của mặt

trời.

-Truyền nhiệt đối l u: cơ thể tiếp xúc với không khí hoặc n ớc có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ da

và luôn chuyển động, tạo nên dòng đối l u.

-Truyền nhiệt đối l u phụ thuộc vào diện tích da

và tốc độ gió.

- Dẫn truyền nhiệt: là truyền nhiệt trực tiếp khi cơ thể tiếp xúc trực tiếp với vật có nhiệt độ thấp hơn

*Ba hình thức thải nhiệt nêu trên chỉ thực hiện

đ ợc khi nhiệt độ da lớn hơn nhiệt độ môi tr ờng Nếu nhiệt độ môi tr ờng >34 0 C thì cơ thể lại nhận nhiệt từ môi tr ờng.

4.3 Thải nhiệt bằng đ ờng bốc hơi n ớc

- Bốc hơi n ớc là đ ờng thải nhiệt hiệu quả nhất, đặc biệt trong môi tr ờng nóng.

- 1 gam H 2 O từ dạng lỏng thành hơi: lấy đi 0,58 KCal.

Cơ thể thải 400-500KCal/24h, t ơng đ ơng với thải 700-900ml H 2 O

Trong đó 300-350ml qua đ ờng hô hấp; 600ml qua da, chủ yếu qua bài tiết mồ hôi.

400 Khi nhiệt độ không khí >35 0 C: thải nhiệt chỉ còn con đ ờng bốc hơi n ớc

Khi lao động trong môi tr ờng nóng, lao động nặng nhọc, có thể bài tiết 3,4 l mồ hôi/1h.

Gió làm cho bốc hơi n ớc tăng.

5 Điều hoà thân nhiệt

Thực hiện nhờ phản xạ điều nhiệt

5.1 Thụ cảm thể nhiệt

- TCT ngoại vi ở da và các mô sâu: Ruffini (nóng), Krauce (lạnh) nhận kích thích nhiệt độ không khí.

- TCT thành mạch và TKTW (Tuye sống, thân não, hypothalamus), nhận cảm sự thay

đổi nhiệt độ dòng máu .

5.2 Đ ờng dẫn truyền cảm giác nhiệt

- Xung động theo sợi cảm

T Khu điều nhiệt ở hypothalamus.

5.3 Trung khu điều nhiệt

- Phần tr ớc vùng d/đ điều hoà quá trình thải nhiệt (chống nóng): gây giãn mạch, ra mồ hôi.

- Phần sau vùng d/đ: điều hoà quá trình sinh nhiệt (chống lạnh): co mạch, tăng chuyển hoá, tăng glucose máu, run

Đa số VK, VR tác động và TKĐN→sốt.

6 C¬ chÕ chèng nãng

6.1- T¨ng th¶i nhiÖt

- T¨ng bµi tiÕt må h«i

-Gi·n m¹ch th¶i nhiÖt

-T¨ng th«ng khÝ th¶i nhiÖt

6.2 Gi¶m sinh nhiÖt.

7 C¬ chÕ chèng l¹nh

7.1 T¨ng sinh nhiÖt

7.2 Gi¶m th¶i nhiÖt

9 Rèi lo¹n ®iÒu hoµ nhiÖt

-Sèt

-Say nãng, say n¾ng

-C¶m l¹nh

10 H¹ nhiÖt nh©n t¹o

HÕt

9 Rối loạn điều hoà nhiệt

9.1 Sốt

- TKĐN tổn th ơng do u, bị k thích do VK, VR, hoá chất, tổ chức tổn th ơng (các chất gây sốt), môi tr ờng quá nóng→mức chuẩn tăng hơn b.th ờng→tăng SN→tăng NĐ cơ thể→sốt.

- Nay ng ời ta đề cập tới chất gây sốt (pyrogens) nội sinh:

interleukin-1 (N, ĐTB, L b tiết sau khi thực bào VK ) Interleukin-1 tăng→prostaglandin tăng→ k.thích vùng dđ gây sốt( aspirin ƯC tổng hợp prostaglandin→hạ sốt).

- Khi sốt, thấy lạnh, co mạch da, nổi gai ốc, run cơ, tăng adrenalin Khi NĐ đạt mức chuẩn mới→ng ời bệnh không thấy lạnh nữa.

Tác nhân gây sốt không còn→mức chuẩn về bình th ờng→gây

PX chống nóng: giãn mạch, tăng bài tiết mồ hôi.

7.2 Gi¶m th¶i nhiÖt

- TK giao c¶m → co m¹ch da → t¨ng bÒ dµy c¸ch nhiÖt → gi¶m chuyÓn nhiÖt tõ vïng lâi ra vïng vá → gi¶m TN.

Gi¶m b tiÕt må h«i vµ bèc h¬i n íc qua da → gi¶m TN.

8 Mức chuẩn của cơ chế điều hoà nhiệt

vùng d ới đồi

- Mức chuẩn (set point) ở TKĐN vùng dđ: b.th ờng vùng dđ đạt mức tới hạn 37,1 0 C →↑SN chỉ còn mức cơ sở, q trình TN bắt đầu tăng.

- Khi NĐ cơ thể >37,1 0 C →b tiết mồ hôi.

NĐ da tăng→mức chuẩn thấp.

9.2 Say nóng, say nắng

Lao động nặng trong môi tr ờng nóng ẩm cao, hoặc trời quá nóng→ v ợt giới hạn ĐN thân→NĐ cơ thể tăng Nếu NĐ môi tr ờng 34 0 C và độ ẩm 100%→đã có thể tăng thân nhiệt.

Khi NĐ cơ thể 41,5 0 C-42 0 C: bị say nóng, giãn mạch ngoại vi→da đỏ, nóng bừng, ngây ngất, choáng váng→mê sảng, bất tỉnh→sốc.

9.3 Cảm lạnh

NĐ cơ thể d ới hoặc bằng 35 0 C đến 29-30 0 C→

không còn hiệu lực ĐN: run cơ, co mạch ngoại vi→da tái nhợt→NĐ tiếp tục giảm→giảm chuyển hoá, nhịp tim, huyết áp→ da lạnh cóng→ mất cảm giác, hôn mê→

9.4 Hạ nhiệt nhân tạo

nhu cầu oxy giảm → sự biến đổi sinh lý không

có gì nghiêm trọng → cơ thể tăng sức chịu đựng với phẫu thuật và thời gian ngừng tim.

Hạ nhiệt toàn thân: thuốc an thần ức chế

truyền huyết thanh lạnh qua cơ quan phẫu thuật.

Dd có các búi tĩnh mạch nông, sâu ở chân bì

nông, sâu (quanh nang lông, tuyến mồ hôi, tuyến bã)

Giữa hệ mạch nông-sâu có các nhánh nối động - tĩnh mạch Khi nhánh nối mở, máu không qua búi tĩnh mạch nông mà dồn về búi tĩnh mạch sâu → bề dày lớp

da cách nhiệt tăng → nhiệt truyền từ "lõi" ra "vỏ" giảm → hạn chế thải nhiệt Khi nhánh nối đóng (co) → máu qua búi tĩnh mạch nông tăng, → nhiệt truyền từ "lõi" ra "vỏ" tăng → tăng thải nhiệt.

Điều hoà l ợng máu qua da nhờ hệ thần kinh giao cảm.

3 Nguyªn t¾c ®o tiªu hao n¨ng

3.1 Ph ¬ng ph¸p ®o nhiÖt l îng trùc tiÕp

§o nhiÖt l îng trùc tiÕp ng êi ta dïng phßng nhiÖt

3.2 Ph ¬ng ph¸p ®o nhiÖt l îng gi¸n tiÕp qua th«ng sè h« hÊp

Quá trình chuyển hoá vật chất, O 2 bị tiêu hao,

CO 2 đ ợc giải phóng Dựa vào V-O 2 bị tiêu hao, V-CO 2 đ

ợc giải phóng và GTNL của O 2 ta tính đ ợc năng l ợng tiêu hao:

Q = V.J (V: thể tích O 2 bị tiêu hao; J: GTNL của

O 2 )

- Ph ơng pháp đo vòng mở.

Đối t ợng đeo túi Douglas, khi HV là khí trời, khí

TR thì chứa vào túi, mũi đ ợc kẹp lại Đối t ợng lao động

6 hay 10 min, lấy khí TR từ túi để xác định V, thành phần khí và so sánh với thành phần khí HV→ ta sẽ tính đ ợc V O bị tiêu thụ Từ đó ta tính đ ợc năng l ợng

VÝ dô: trong 10min, V thë ra lµ 100l, thµnh phÇn khÝ thë ra vµ hÝt vµo lµ:

- Ph ơng pháp đo vòng kín

Đối t ợng hít vào và thở ra trong một máy

có l u thông khí hoàn toàn kín, mũi kẹp lại

O2 th ờng xuyên đ ợc nạp vào trong lúc thở, còn CO2 và hơi n ớc của khí thở ra đ ợc vôi sôda hấp thụ hết Th ờng cho đối t ợng thở 6 hoặc 10min Tính đ ợc V O2 bị tiêu hao trên máy ghi.

PP này không tính đ ợc TSHH, vì vậy th ờng chỉ để đo CHCS, và lấy GTNL của O2 = 4,825KCal cho chế độ ăn hỗn hợp có TSHH = 0,83

3.3 Ph ơng pháp gián tiếp qua thông số thức ăn

Theo ph ơng pháp này, phải xác định khẩu phần ăn : P, L, G, đ a vào cơ thể trừ đi phần thức

ăn không tiêu hoá hết, đào thải ra ngoài theo

nhân với hệ số nhiệt của thức ăn, thì xác định đ ợc năng l ợng bị tiêu hao (tra bảng ).

Ph ơng pháp này không làm ảnh h ởng tới sinh hoạt của đối t ợng và có thể theo dõi đ ợc số

đông nh ng kỹ thuật phức tạp và độ chính xác không cao

Với glucid, TSHH = 1,000.

Với lipid, TSHH = 0,703.

Với protid, TSHH = 0,800.

- GTNL của O 2 là nhiệt l ợng giải phóng khi dùng hết 1l O 2

để chuyển hoá một chất nào đó thành CO 2 + H 2 O Các chất khác nhau, có giá trị O 2 khác nhau.

Từ nghiên cứu, ng ời ta đã lập bảng:

Truyền nhiệt đối l u phụ thuộc vào diện tích da và tốc độ gió Cơ thể ngâm mình trong n

ớc → truyền nhiệt đối l u nhanh hơn nhiều so với không khí→dễ cảm lạnh.

*Ba hình thức thải nhiệt nêu trên chỉ thực hiện

đ ợc khi nhiệt độ da lớn hơn nhiệt độ môi tr ờng Nếu nhiệt độ môi tr ờng >34 0 C thì cơ thể lại nhận nhiệt từ môi tr ờng.