乙醇對體溫調節功能的影響及其機制的研究＊

楊永錄，胥建輝

成都醫學院 體溫與炎癥四川省高校重點實驗室（成都 610500）

乙醇是酒及酒精性飲料的主要成分，在全世界范圍內有很大的消費人群。適量飲酒能促進血液循環，具有養生保健的功效。若過量飲酒，短期易引起頭暈、惡心和嘔吐等不適癥狀；長期易引起多系統多器官功能損害，尤其能增加消化系統癌癥的風險［1－2］。女性孕期飲酒可導致胎兒酒精綜合征，胎兒酒精綜合征是由于乙醇進入子宮內引起的胎兒發育缺陷，表現為面部畸形、生長受限、智力障礙和神經發育異常［3］。動物實驗和臨床研究證明，乙醇的毒性作用能夠影響體溫調節功能，引起低溫反應［4－10］。但我國對乙醇引起低溫反應的研究較少，有關乙醇引起低溫反應的機制的研究報道不多。本文就乙醇對體溫調節功能的影響及其機制進行簡要綜述。

1 乙醇對正常體溫恒定的影響

在熱中性環境溫度中，乙醇可引起嚙齒類動物出現明顯的低溫反應［4－10］。用無線遙測技術連續測量大鼠的體溫，腹腔注射乙醇后引起的快速低溫反應大約持續6h，之后體溫恢復到給藥前水平［7］。臨床研究也證明，在可控制的條件下給予乙醇后，也能引起人體明顯的低溫反應［4，10］。在寒冷環境中，適量飲酒后會使人感覺到舒服和暖和一些。但乙醇是一種親神經物質，可迅速通過血腦屏障和神經細胞膜，引起中樞神經系統功能障礙，這樣不僅明顯影響人對冷環境的感知能力和判斷能力，而且也會影響體溫調節中樞的功能［6，8，11］。由此可見，乙醇的毒性作用可使人和嚙齒類動物出現明顯的低溫反應［5－11］。乙醇引起的低溫反應能降低機體的耗能量，有利于改善和促進機體對某些病理生理性傷害的恢復，提高生存率［12］。所以，目前認為乙醇引起的低溫反應是機體的一種保護性適應反應［12］。由于乙醇的這一作用，一些學者將乙醇作為一種理想試劑，用以研究化學毒劑對體溫調節功能的影響和其他毒性作用，以及探討乙醇對人體功能的影響［8，11］。

2 乙醇引起低溫反應的影響因素

實驗證明，乙醇攝入量、攝入速率、環境溫度、年齡、體型大小、機體營養狀況、乙醇飲料的碳水化合物含量和機體對乙醇的耐受性均能影響乙醇的毒性作用。

2.1 乙醇攝入量與血液中乙醇濃度

乙醇引起的低溫反應與攝入量和血液中的乙醇濃度有關。通常機體的溫度能明顯影響化學毒劑的毒性和反應時間［13］。化學毒劑的劑量接近半數致死量（LD50）可引起低溫反應，低溫又可減弱化學毒劑的毒性。另外，機體處于低溫狀態時對代謝產物和排泄毒劑的功能也降低［13］。受試者服用較低劑量乙醇（0.34g/kg體質量），血液中的乙醇含量大約 為 23mg/100mL，暴 露 在 14.5 ℃ 室 溫 中30min后，直腸無明顯變化；而受試者服用中等劑量乙醇（0.52g/kg體質量），讓身體浸浴在15℃冷水中30min后，直腸溫度可降低至35℃，未服用乙醇者直腸溫度則無明顯變化；服用較高劑量乙醇（0.79g/kg體質量）的受試者浸浴在13℃水中24min后，體溫降低更明顯［14］。將嚙齒類動物置于中性環境溫度中，隨著乙醇劑量的增加，動物低溫反應越明顯。給小鼠不同劑量乙醇的研究證明，血液中乙醇濃度越高，體溫降低越明顯［14］。

2.2 環境溫度

在22℃熱中性溫度中，乙醇能引起人和動物出現低溫反應，而在10℃冷環境中乙醇引起大鼠的低溫反應明顯大于熱中性環境，說明環境溫度低于22℃熱中性溫度時能促進乙醇的降溫作用，這是由于環境溫度降低使體溫與環境溫度之間的溫差增大，促進了熱量的散失，導致體溫下降更明顯［8，11，13］。當環境溫度高于中性溫度時，乙醇的降溫效應減弱或引起體溫升高現象［8，11，13］，如在32 ℃環境中，乙醇引起大鼠出現明顯的升溫效應，說明乙醇對大鼠體溫的影響與環境溫度變化有關。在熱環境中，乙醇引起大鼠升溫反應，可能與大鼠在32℃環境中皮膚與環境之間的溫差減小，使皮膚散熱減少有關。有人將環境溫度變化對乙醇引起大鼠的這種體溫調節反應稱為變溫反應（poikilothermic response）［8，11］，意思是乙醇引起大鼠急性中毒后，當環境溫度升高或降低時，其體溫也隨著環境溫度的變化而出現升高或降低的反應，這種現象與大多數哺乳動物的實驗結果相似［8，11］。

雖然人飲酒后暴露于冷環境或熱環境中可引起明顯的低溫或體溫過高反應，但普遍認為飲酒主要是引起低溫反應，特別是酒后暴露在冷環境中，能加速體溫過低反應，對身體帶來一定的風險，嚴重時可以引起死亡［8，14］。所以，研究乙醇對正常體溫調節功能的影響及其機制對于乙醇中毒的防護有重要意義。

2.3 年齡

年齡也是影響乙醇引起體溫變化的因素之一。在22℃和10℃環境溫度中，乙醇引起老年大鼠的低溫反應均明顯大于年輕大鼠［15］。在猴實驗中也證明，乙醇引起老年猴的低溫反應明顯大于年輕猴［14］。相同劑量的乙醇對老年動物的降溫作用明顯大于年輕動物，一方面與老年動物體內參與非戰栗產熱的棕色脂肪（（brown adipose tissue，BAT）含量減少和乙醇能降低BAT產熱作用有關［7，13］；另一方面，由于老年動物對溫度變化的敏感性降低，不能及時將環境溫度變化的信號傳入到體溫調節中樞，因而在寒冷環境溫度中不能快速做出冷防御性體溫調節反應［16］。在32℃環境中，乙醇則可引起老年大鼠體溫升高反應，這可能與老年大鼠在熱環境中散熱功能降低有關，因為在熱環境中，老齡動物皮膚血管反射性舒張功能減弱，從而導致散熱減少［16］。

2.4 身體成分

身體成分（body composition）是身體素質的重要組成部分。通常檢測的主要指標包括脂肪、體質量、身體脂肪比率、身體質量指數（體質指數）以及腰臀脂肪分布，其中體質指數不僅能反映人體外表肥胖情況，而且能較客觀地反映身體成分的肥胖程度。在冷環境中，身體成分是影響乙醇降溫作用的重要因素。由于體內脂肪導熱性能差，所以身體成分會直接影響體殼的保熱能力。當受試者暴露于冷環境中，乙醇引起體形較瘦者的低溫反應明顯大于體形較胖者［14］。所以，作者認為乙醇引起的低溫反應主要是其抑制了機體的戰栗產熱和非戰栗產熱作用，并非是血管舒張的作用。如果乙醇引起的低溫反應主要是血管舒張所致，這樣受試者不論體形胖瘦，通過熱傳導或熱對流散失的熱量應該是相似的［14］。

3 乙醇引起低溫的機制

3.1 行為性體溫調節的變化

在正常情況下人和哺乳動物體溫恒定，依賴自主性體溫調節和行為性體溫調節。但在極端環境溫度條件下，行為性體溫調節的功能大大超過了自主性體溫調節的功能［17－18］。如果在給乙醇前后，監控動物的行為性體溫調節反應，就能進一步解釋其降溫作用的機制。本實驗室將大鼠置于環境溫度設定在15～40℃的無線遙測溫度梯度實驗箱中，并允許動物自由選擇環境溫度。實驗觀察到，給大鼠腹腔注射乙醇后，動物出現降溫反應與其選擇溫度梯度實驗箱較低溫度區幾乎是同步的；而在體溫恢復過程中，動物選擇恢復到熱中性溫度區的速度較體溫恢復的速度快（圖1）。由此可見，乙醇與許多其他化學毒性物質一樣，能夠啟動行為性體溫調節活動，引起調節性低溫反應，這種降溫作用可能是由于乙醇引起大鼠體溫調定點降低，從而導致動物喜歡選擇低于熱中性溫度區的涼爽環境或者冷環境，以利于促進機體散熱，這可能是乙醇引起低溫反應的原因之一。

3.2 糖代謝的變化

乙醇引起的低溫反應也與乙醇對血漿中葡萄糖濃度的影響有關［12］。乙醇對糖代謝的影響已引起人們的關注，并發現急性乙醇中毒會引起嚴重的低血糖。乙醇的熱值為29.7kJ/g，它可明顯影響糖、脂肪和蛋白質等物質在體內的代謝。乙醇引起的血糖降低是由于其抑制了肝臟的糖異生作用和提高了外周組織對葡萄糖的利用［19］。低血糖引起低溫反應主要是由于出汗增加、外周血管擴張和降低戰栗反應所致［12］。人在冷環境中飲酒或飲酒后進行長時間劇烈運動，不僅低血糖發病率高，而且也會出現體溫降低反應［12］。在相同的運動量下，如果飲酒后再攝入葡萄糖，可以預防低血糖發生，暴露冷環境中也未出現明顯的低溫反應。實驗也證明，飲酒后再攝入葡萄糖可以預防低血糖以及體溫調節功能障礙［12］。

圖1 乙醇引起大鼠低溫反應與動物選擇環境溫度變化的關系

3.3 機體代謝的變化

暴露在冷環境和攝入乙醇引起的低溫反應，主要是由于機體產熱減少，而并非血管舒張散熱增加所致。Gordon［12］將服用乙醇（1.0g/kg體質量）的猴置于18.5℃環境中，隨著動物耗氧量的降低，體溫出現明顯的下降反應；同時猴尾部的溫度也出現降低現象，表明猴尾部血管處于收縮狀態。本實驗室用無線遙測技術連續觀察大鼠體溫和尾部皮溫也證明，腹腔注射乙醇引起大鼠體溫降低時，尾部皮溫也出現明顯降低反應（圖2）［7］。通常機體通過調節皮膚血流量控制體內熱量的散熱，大鼠尾部皮膚溫度降低反應表明，乙醇能引起大鼠尾部血管收縮，導致尾部的血流量減少，從而降低了血液運輸到皮膚的熱量。表明乙醇引起的低溫反應主要是通過抑制產熱，而不是通過血管舒張引起散熱增加所致。以往報道乙醇引起降溫反應過程中伴有皮溫升高現象，可能與使用人工測溫技術測量尾部皮溫引起大鼠出現應激反應，從而影響了實驗結果的準確性有關。所以，暴露在冷環境中，飲酒后引起的快速降溫作用，主要與機體戰栗產熱延遲和持續時間短有關，這種結果與體表肌電圖的變化一致。

圖2 乙醇引起大鼠體核溫度和尾部皮膚溫度變化的時間曲線

3.4 BAT產熱的變化

BAT是人和動物在冷環境中，非戰栗產熱的主要來源，參與維持體溫相對恒定和機體能量的平衡［11，20］。雖然BAT約只占體質量的1%，但其代謝產熱量卻比其他組織產熱量約高兩個數量級［21］。另外，BAT晝夜節律性產熱在維持體溫晝夜節律變化中有重要作用，因為體溫晝夜節律的變化與機體節律性產熱和散熱有關［22］。本實驗室用無線遙測技術同步測量體核溫度和BAT溫度，觀察腹腔注射乙醇引起的降溫反應與BAT溫度變化的關系。實驗發現，乙醇引起大鼠體核溫度降低時，也伴有BAT溫度明顯降低反應，BAT降溫反應變化的時間曲線與體溫變化的時間曲線相似。實驗證明，乙醇引起的低溫反應與其能抑制BAT產熱作用有關［7］。

4 結語

乙醇引起的低溫反應，有利于乙醇中毒后機體的恢復和提高生存率。關于乙醇引起的低溫機制，目前認為是在自主性體溫調節與行為性體溫調節的共同作用下，使動物優選環境溫度、降低機體代謝、抑制戰栗和非戰栗產熱，從而導致體溫維持在正常水平以下。這可能是由于乙醇引起體溫調定點降低而引起的一種調節性低溫反應。

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