簡介
給人體提供主要能量的3類營養物質為是碳水化合物、脂肪和蛋白質。碳水化合物(分子式通常為CnH2nOn)，作為重要的能量底物，如將n = 6的葡萄糖作為底物，可以用如下的方程描述代謝反應過程：
呼吸熵這樣RQ就可以直接用產生的二氧化碳的體積除以消耗的氧氣的體積來進行計算。常用間接測熱法（indirect calorimetry，IC）來測量RQ，這樣我們就可以根據測出的RQ值大致區分細胞在不同狀態下的能量代謝。因此作為營養學中重要的臨床指標，RQ通常用於評定產生能量所消耗的底物的種類。生理學研究表明，RQ的波動範圍在0.67-1.3（figure1）。RQ為0.70時所使用的底物為脂肪，這是脂肪中C、H高而O相對少的緣故。蛋白質的RQ值較難測算，因為蛋白質在體內不能完全氧化，所以只能通過蛋白質分子中的碳、氫被氧化時所消耗的氧氣量和二氧化碳的產生量間接算出蛋白質的RQ為0.8。消耗碳水化合物時RQ為1。RQ的測量值理論上反映了在細胞水平上每種底物使用的百分比。
作為營養底物使用的指標，RQ可以指示營養過剩或營養不足的代謝結果。當營養不足時，促進體內所存儲脂肪的消耗，從而導致RQ的降低。相反地，當體內營養過剩的時會導致脂肪的形成，從而增加RQ值。在日常生活中，人們所攝取的營養物質是糖類（碳水化合物），脂肪和蛋白質的混合膳食，一般情況下，RQ在0.85左右。
呼吸熵在一般情況下，體內的能量來源主要是碳水化合物和脂肪的氧化，蛋白質的因素可以忽略不計。在長期將一定時間內產生的CO2量和消耗的O2量減去氧化分解蛋白質產生的CO2量和消耗的O2量，即為非蛋白質部分（碳水化合物和脂肪）氧化產生的CO2量和消耗的O2量。因此通常將一定時間內，氧化碳水化合物和脂肪產生的CO2量和消耗的O2量的比值，稱為非蛋白呼吸熵（nonproteinrespiratoryquotient, NPRQ）。在長期飢餓的情況下，體內的碳水化合物與脂肪耗竭，機體的能量主要來自蛋白質的分解。
影響因素及局限性
臨床上根據RQ的值提供腸內和腸胃營養提供，但是目前這種根據RQ來指導營養供給的方法過於簡單，這種利用RQ的評定方法是建立在“穩定狀態”的情況下，RQ也只是反映了底物的利用情況。然而，現實中存在很多可以影響RQ的因素。組織、細胞不僅能同時氧化分解各種營養物質，而且也使一種營養物質轉化為另一種營養物質。例如：碳水化合物轉化為脂肪時，RQ可能變大，甚至超過1。因為部分碳水化合物轉化為脂肪時，原來糖水化合物分子中的O2有剩餘，這些O2可以參加氧化反應，相應地減少了從外界攝取的O2量。相反，脂肪轉化為糖時，RQ可能低於0.71。因為脂肪分子中含O2比例小，當轉化為碳水化合物時，機體攝取並消耗外界O2的量增加。此外，其他代謝反應對呼吸熵也有影響。例如：肌肉劇烈運動時，由於糖酵解增加，有大量乳酸進入血液，乳酸與體內碳酸鹽作用的結果，會有大量的CO2由肺排除，此時RQ將變大。又如，肺過度通氣、酸中毒等情況下，CO2大量排出，也出現RQ增大的情況。相反，肺通氣補足、鹼中毒等情況下，RQ將降低。糖尿病患者呼吸熵偏低，接近0.71，說明碳水化合物利用發生障礙，機體主要依靠脂肪代謝功能，由此糖尿病患者呈現體重減輕，消瘦的明顯特徵。
總之，根據機體消耗O量與CO產生量所測算的RQ雖然不能與理論數值精確吻合，因為個體原因也存在一定的差異，但在測量能量代謝率用於臨床粗略評估營養情況時，仍是一個重要的數據。
擴展閱讀
[1]McClave S A, Lowen C C, Kleber M J, et al. Clinical use of the respiratory quotient obtained from indirect calorimetry[J]. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 2003, 27(1): 21-26.
[2]Du Bois E F. CLINICAL CALORIMETRY Thirty-Fifth Paper. A GRAPHIC REPRESENTATION OF THE RESPIRATORY QUOTIENT AND THE PERCENTAGE OF CALORIES FROM PROTEIN, FAT, AND CARBOHYDRATE[J]. Journal of Biological Chemistry, 1924, 59(1): 43-49.
[3] Westerterp K R. Food quotient, respiratory quotient, and energy balance[J]. The American journal of clinical nutrition, 1993, 57(5): 759S-764S.
[4] Bursztein S, Glaser P, Trichet B, et al. Utilization of protein, carbohydrate, and fat in fasting and postabsorptive subjects[J]. The American journal of clinical nutrition, 1980, 33(5): 998-1001.
[5]符小平. 談有關呼吸熵的問題[J]. 生物學教學, 2006, 31(10): 66-67.
[6]朱文玉主編.醫學生理學.第2 版.北京：北京大學醫學出版社，2009
