能量及能量平衡的调节

能量单位 1.卡或千卡（kcal）：
1kcal指1000g水从15℃升到16℃所需热量
2.焦尔（J）： 1J指用1牛顿力把1kg 物体移动1m所需能量 换算：1cal=4.148J 1J=0.239cal
1000kcal=4.184 MJ
1MJ= 239kcal
能量来源：产热营养素（碳水化物、脂肪和蛋白质）
血胰岛素pmol/L
270 280 290 300 310 320 330
出生体重≥ 3000g 出生体重≤ 2400g
3. 多项研究结果显示出生低体重人群中2型糖 尿病和葡萄糖耐量异常患者比例明显增加
4. 胎儿期生长受限的个体成人后血清总胆固、 LDL-胆固醇、前脂蛋白B、纤维蛋白原等浓度增加 5. 动物实验发现，母鼠受到高浓度雄激素刺激，发 生生殖生理学改变，包括 多囊卵巢和无排卵性不孕 。下丘脑释放促性腺激素受发育早期雄激素浓度程序 化控制.
早期营养对成年期健 康的影响
1. 冠心病人同胞中死产和婴儿死亡率是正常人群2倍 高围产期死亡率地区冠心病死亡率明显增高
印 度
2. 大量调查结果显示全球不同种族中低 体重出生与成年后血压升高有密切关系
葡萄糖负荷30分 钟后血糖mmol/L
7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2
出生体重≥ 3000g 出生体重≤ 2400g
20 0
<1200 1200-2500 2500-5500 5500-11500 >11500
100
蛋白质 碳水化合 物和其它 动物脂肪 植物脂肪
心血管疾病、癌症和其他疾病占死因比例
100
死 亡 率 （ 35 -69 岁 ）
80 60 40 20 0
<1200 1200-2500 2500-5500 5500-11500 >11500
机体将食物中产能营养素氧化代谢所产生的能量以ATP中高 能磷酸键以及CP中高能硫脂键的形式捕获 三羧酸循环和脂肪酸β-氧化是营养素降解主要途径，其与 ADP和Pi结合形成ATP的过程一起被称为“能量生成”途径
产能营养素转变成可利用形式的能量需要氧； 消耗1LO2产生的能量因营养素种类的不同而不同；
肥胖症
Байду номын сангаас
全世界超重的成人超过10亿，肥胖者至少有3亿。 我国成人超重率为22.8%，肥胖率为7.1%，估计人 数分别为2亿和6000多万。
造成肥胖的主要因素？ 控制体重的有效方法？ 何种膳食类型最容易导致肥胖？
能量平衡机制涉及生 化内分泌、生理、神 经和行为水平上的相 互作用
细胞能量感受器：AMPK可开启关闭和调节能量代谢 饥饿 血糖降低 激活下游靶蛋白酶 ATP减少AMP增多 AMPK活化
糖多脂肪少：
1.食物体积最大，不耐饿; 2.增加B族维生素需要
3.影响脂溶性维生素吸收;
4.胃癌的可能诱因
脂肪多糖少：
1.肥胖; 2.冠心病; 3.糖尿病; 4.某些肿瘤
.蛋白质过多与过少：
过多：肝肾负担加重，不经济 过少：影响生长发育、疾病恢复
按人均国民总产值的膳食组成
占 热 能 80 百 分 数 60 （ % ） 40
产生CO2的数量也因营养素种类的不同而不同。
每氧化1g
碳水化合物 蛋白质 需要氧 （L） 0.8277 1.0103 产生CO2 呼吸商 （L） 0.8277 0.8436 1.000 0.835 能量释放kJ （kcal）/g 17.4（4.18） 19.7（4.70） 每升氧的热价kJ （kcal）/L 21.1（5.048） 19.5（4.655）
血循环中ATP合成底 物水平保持动态平衡
能量代谢 energy metabolism ATP降解为ADP和Pi的过程。伴随着能量消耗，不 断产生热量、二氧化碳和水，最终被排出体外。
能量消耗 energy expenditure
控制ATP及其降解产物生成和利用的多个生化途径.
能量平衡 energy balance 人体能量代谢的最佳状态,既能量摄入等于能量总 消耗(total energy expenditure，TEE)，并且体 内储备处于稳定的状态。
能量分配：三大产热营养素占总能量百分比 我国： 碳水化物：60％～70％ 蛋 白 质：11％～14％ 脂 肪：20％～25％ 我军： 陆军 海军 空军 蛋白质 脂 肪 11%～13% 20%～30% 12%～15% 25%～30% 12%～15% 20%～30% 碳水化物 55%～65% 55%～65% 55%～65%
摄入能量 C 理论产热 1600 1600 1600 实际产热 1696 1664 2080 增加（％） 6 4 30
F
P
食物消化,转运,代谢和储存过程中能量消耗
能量需要
用以维持与长期良好健康状况相适应的体格、体成 分和必要的体力活动等所需要的能量 能量需要量demand of energy
1.直接测热法 2.间接测热法 3.双标水法 4.生活观察法 5.能量平衡观察法
能量及能量平衡的调节
军队卫生学教研室 李 敏
能量 （Energy）
是度量物质运动的一种物理量，是物质运动的量 化转换。
物质运动的形式多种多样，对于每一个具体的物质 运动形式存在相应的能量形式:宏观物体的机械运 动对应的能量形式是动能、与分子运动对应的是热 能；与原子运动对应的是化学能、与带电粒子运动 对应的是电能，与光子运动对应的是光能等等。
新生儿和婴儿的母乳喂养对成年后免患高血
压有保护作用，尤其对收缩压的影响较大
肥胖、冠心病、中风、高血压、2型糖尿病、 ······与低出生体重有关
成年慢性病胎儿
造成肥胖的主要因素
1．能量摄入量的增加：美国1976年到2000年平均每 日能量摄入男性增长了179kcal，女性增长了355kcal。 影响因素：在外就餐比例的升高、食物分量增大、 含糖饮料消费的增加及零食的增加。我国与动物性 食品、脂肪等高能量食品摄入明显增加相关。 2．体力活动减少和生活方式的改变 ：成人和儿童的 体重增长与看电视时间或静坐行为相关。 1989～1996，肥胖患病率升高，同时参加休闲运动 人比例逐年增加，无活动者从32%减少到16%。
中国协和医科大学报告: 2型糖尿病和糖耐量减低患病率随出生体重生体重 指数（PI）和头围测量值的上升而下降； 出生消瘦伴有成年肥胖组患病率最高（43%）
出生脂肪较多伴有成年消瘦组患病率最低（8.3%）
上海地区报告： 低出生体重伴青春期超重者比正常出生体重 者患高血压的风险增加4倍
能量供给量
我国居民：
极轻度劳动：10.0MJ(2400kcal) 轻度劳动:10.9MJ(2600kcal); 中度劳动:12.6MJ(3000kcal); 重度劳动:14.2MJ(3400kcal); 极重度劳动:16.7MJ(4000kcal）
我军：
轻度劳动:10.9-12.6MJ（2600- 3000kcal） 陆军: 中度劳动:12.6-14.6MJ（3000-3500kcal） 重度劳动:14.6-16.7MJ（3500-4000kcal） 极重劳动:16.7-18.8（4000-4500kcal） 海、空军: 12.6-15.1MJ（3000-3600）
瘦素: 调节能量吸收和 消耗、神经内分泌功能 维持能量平衡。 ghrelin：促进食欲激 素。可对抗瘦素，两种 激素可能相互调节。 血清素：通过调节碳 水化合物对摄食和体 重产生抑制作用
肠道微生物群体：增强肠道单糖吸收，导致脂 肪重新合成增加，肝脏及脂肪组织甘油三酯沉积。
肥胖症易感基因FTO：组织发育阶段广泛表达， 在下丘脑、骨骼肌及脂肪组织中高表达。下丘脑是控 制能量平衡和食欲的中枢， 提示FTO可能作用于饱食 感应答的饮食中枢。FTO风险基因携带者食欲和摄食 量增加、饮食失控，对高脂饮食偏好。
蛋 白 质：（5.65 kcal－1.3kcal）×92％=4.0 kcal
胃肠道营养素 供应变化很大
供大于求： 碳水化物以糖 原形式储存在 肝脏和肌肉； 脂肪以甘油三 酯形式储存于 脂肪组织 求大于供： 通过动员体 内储备以维 持循环中产 能营养素的 水平
胰岛素、胰高血糖素、 糖皮质激素、肾上腺素 和生长激素的协调作用
其他
癌症
心血管 疾病
能量摄入 > 能量消耗3%(大约增加75kcal )
10年 ±45.5kg
能量摄入 > 能量消耗1-2%(20-50kcal )
10年 ±13.6-27.5kg
死亡率
BMI≥35kg/m2者的死亡危险显著升高
合并症
糖尿病 心血管疾病 肝胆疾病疾病 阻塞性睡眠窒息 静脉栓塞 恶性肿瘤 骨骼肌肉疾病 心理问题 健康保障及其他支出
脂肪
乙醇
2.0189
0.9778
1.4354
0.9778
0.710
0.670
39.5（9.45）
29.7（7.09）
19.6（4.682）
20.3（4.860）
生理卡价：
1g产热营养素在体内氧化产生的能量
碳水化物：4.1kcal×98％=4.0kcal
脂
肪：9.45kcal×95％=9.0kcal
3.兼性生热作用 facultative thermogenesis 因环境温度、进餐、情绪应激和其他因素变化而引起 的能量消耗变化。占每日总能量消耗的10% ～ 15%
4.食物生热效应 the thermic effect of food，TEF
摄取食物引起能量代谢额外增加的现象(总能量10%)
3.遗传因素：涉及调节能量摄入和能量消耗，包括 肥胖基因、瘦素受体基因、神经肽Y基因、下丘脑 阿片促黑激素皮质素原基因、黑色素皮质激素受体4 基因、增食因子基因、解偶联蛋白基因、β3-肾上腺 素受体基因、过氧化物酶体增殖物激活受体γ 基因 脂联素基因、抵抗素基因等。 ob/ob小鼠肥胖基因发生无义突变，出现肥胖、高 体脂沉积、高血糖、高胰岛素、食欲亢进、脂肪组织 过多等表型。给外源性瘦素能改善以上症状。 与ob/ob小鼠缺少瘦素不同，人类肥胖者血中瘦素 及脂肪组织中ob mRNA水平均高于非肥胖者。瘦素的 内源性抵抗可能是人类肥胖发生的原因之一。
能量消耗 1.基础代谢 basal metabolism 排除肌肉活动、环境温度、食物和精神紧张等因素 影响条件下的新陈代谢 (成人:25～35g ATP/min,) 2.运动生热效应 the thermic effect of exercise，TEE
中等活动，占总能量的15～30%，变异最大(剧烈活 动时每分钟ATP的消耗量可达数百克)
4．早期营养不良和节约表型程序化改变 英国流行病学家 Barker： 北部婴儿死亡率>10% 原因是低出生体重 东南部 婴儿 死亡率<5%
50年后冠心病死亡率 高于全国平均水平20%
50年后冠心病死亡 率低于全国平均水平
冠心病与低出生体重有关
Low birth weight, thinness and short body length at birth are now known to be associated with increased rates of cardiovascular disease and non-insulin dependent diabetes in adult life. The fetal origins hypothesis proposes that these diseases originate through adaptations which the fetus makes when it is undernourished. These adaptations may be cardio-vascular, metabolic or endocrine. They permanently change the structure and function of the body. D.J.P. Barker
糖酵解加强，肝糖异生减少，葡萄糖转运 蛋白表达和转位增强，细胞对葡萄糖摄取 增加；脂肪酸氧化增强，脂肪合成抑制
ATP产 生增多
下丘脑能量代谢调节网络
瘦素 FoxO1 STAT3
弓状核 POMC神经元
NPY／AgRP神经元
NPY、AgRP 增强食欲抑 制能量消耗
POMC
MSH 抑制食欲促 进能量消耗