Войти
Распределение общей воды в организме у млекопитающих между внутриклеточными отсек и внеклеточный отсек, который, в свою очередь, подразделяется на интерстициальную жидкость и более мелкие компоненты, такие как плазма крови, спинномозговая жидкость и лимфа Внеклеточная жидкость (ECF ) обозначает все биологические жидкости вне клеток любого многоклеточного организма. Общий объем воды в организме у здоровых взрослых составляет около 60% (диапазон от 45 до 75%) от общей массы тела; женщины и страдающие ожирением обычно имеют более низкий процент, чем худые мужчины. Внеклеточная жидкость составляет около одной трети жидкости организма, остальные две трети - это внутриклеточная жидкость внутри клеток. Основным компонентом внеклеточной жидкости является интерстициальная жидкость, которая окружает клетки.
Внеклеточная жидкость - это внутренняя среда всех многоклеточных животных, а у животных с кровью кровеносной системой часть этой жидкости плазма крови. Плазма и интерстициальная жидкость - два компонента, которые составляют не менее 97% ЭКФ. Лимфа составляет небольшой процент интерстициальной жидкости. Оставшаяся небольшая часть ECF включает трансцеллюлярную жидкость (около 2,5%). ECF также может рассматриваться как состоящий из двух компонентов - плазмы и лимфы в качестве системы доставки и межклеточной жидкости для обмена воды и растворенных веществ с клетками.
Внеклеточная жидкость, в частности межклеточная жидкость, составляет основу организма внутренняя среда, которая омывает все клетки тела. Следовательно, состав ECF имеет решающее значение для их нормальных функций и поддерживается рядом гомеостатических механизмов, включающих отрицательную обратную связь. Гомеостаз регулирует, среди прочего, концентрацию pH, натрия, калия и кальция в ECF. Объем жидкости организма, уровни глюкозы в крови, кислорода и углекислого газа также строго поддерживаются гомеостатически.
Объем внеклеточной жидкости у молодого взрослого мужчины весом 70 кг (154 фунта) составляет 20% от веса тела - около четырнадцати литров. Одиннадцать литров - это интерстициальная жидкость, а остальные три литра - плазма.
Главный компонент внеклеточной жидкости (ECF) представляет собой интерстициальную жидкость или тканевую жидкость, которая окружает клетки в организме. Другим важным компонентом ЭКФ является внутрисосудистая жидкость системы кровообращения, называемая плазмой крови. Оставшийся небольшой процент ECF включает трансцеллюлярную жидкость . Эти компоненты часто называют отсеками для жидкости. Объем внеклеточной жидкости у молодого взрослого мужчины массой 70 кг составляет 20% от массы тела - около четырнадцати литров.
Интерстициальная жидкость по существу сопоставима с плазмой. Интерстициальная жидкость и плазма составляют около 97% ЭКФ, и небольшой процент из них составляет лимфа.
Интерстициальная жидкость - это жидкость организма между кровеносными сосудами и клетками, содержащая питательные вещества из капилляров путем диффузии и удержания продуктов жизнедеятельности, выделяемых клетками в результате метаболизма. Одиннадцать литров ECF - это интерстициальная жидкость, а остальные три литра - плазма. Плазма и интерстициальная жидкость очень похожи, потому что вода, ионы и мелкие растворенные вещества постоянно обмениваются между ними через стенки капилляров, через поры и капиллярные щели.
Интерстициальная жидкость состоит из водного растворителя, содержащего сахара, соли, жирные кислоты. кислоты, аминокислоты, коферменты, гормоны, нейромедиаторы, лейкоциты и продукты жизнедеятельности клеток. На этот раствор приходится 26% воды в организме человека. Состав интерстициальной жидкости зависит от обмена между клетками биологической ткани и крови. Это означает, что тканевая жидкость имеет разный состав в разных тканях и на разных участках тела.
Плазма, которая фильтруется через кровяные капилляры в межклеточную жидкость, не содержит эритроцитов или тромбоцитов, поскольку они слишком велики для прохождения, но могут содержать некоторые лейкоциты, помогающие иммунной системе.
Когда внеклеточная жидкость собирается в мелкие сосуды (лимфатические капилляры ), она считается лимфой, а сосуды, которые переносят ее обратно в кровь, называются лимфатические сосуды. Лимфатическая система возвращает в кровоток белок и избыток межклеточной жидкости.
Ионный состав интерстициальной жидкости и плазмы крови меняется из-за эффекта Гиббса-Доннана. Это вызывает небольшую разницу в концентрации катионов и анионов между двумя жидкостными отсеками.
Трансклеточная жидкость образуется в результате транспортной активности клеток и является наименьшим компонентом внеклеточной жидкости. Эти жидкости содержатся внутри эпителиальных выстланных пространств. Примеры этой жидкости: спинномозговая жидкость, водянистая влага в глазу, серозная жидкость в серозных оболочках слизистой оболочке полостей тела., перилимфа и эндолимфа во внутреннем ухе и суставная жидкость. Из-за различного расположения трансцеллюлярной жидкости состав резко меняется. Некоторые из электролитов, присутствующих в трансцеллюлярной жидкости, представляют собой ионы натрия, ионы хлорида и ионы бикарбоната.
Детали клеточной мембраны между внеклеточной и внутриклеточной жидкостью 
Натрий-калиевый насос и диффузия между внеклеточной жидкостью и внутриклеточной жидкостью Внеклеточная жидкость обеспечивает среду для обмена веществ между ECF и клетки, и это может происходить путем растворения, смешивания и транспортировки в жидкой среде. Вещества в ECF включают растворенные газы, питательные вещества и электролиты, все необходимое для поддержания жизни. ECF также содержит материалы , секретируемые клетками в растворимой форме, но которые быстро объединяются в волокна (например, коллаген, ретикулярный и эластичные волокна ) или выпадает в твердую или полутвердую форму (например, протеогликаны, которые образуют основную часть хряща, и компоненты кости ). Эти и многие другие вещества встречаются, особенно в сочетании с различными протеогликанами, с образованием внеклеточного матрикса или вещества-«наполнителя» между клетками по всему телу. Эти вещества находятся во внеклеточном пространстве и поэтому все купаются или пропитываются ECF, не являясь частью ECF.
Внутренняя среда стабилизируется в процессе гомеостаза. Сложные гомеостатические механизмы регулируют и поддерживают стабильный состав ECF. Отдельные клетки также могут регулировать свой внутренний состав с помощью различных механизмов.
Различия в концентрациях ионов, дающих мембранный потенциал. Существует значительная разница между концентрациями натрия и калия. ионы внутри и вне клетки. Концентрация ионов натрия во внеклеточной жидкости значительно выше, чем во внутриклеточной жидкости. Обратное верно для концентраций ионов калия внутри и вне клетки. Эти различия заставляют все клеточные мембраны быть электрически заряженными, причем положительный заряд находится снаружи ячеек, а отрицательный - внутри. В покоящемся нейроне (не проводящем импульс) мембранный потенциал известен как потенциал покоя, и между двумя сторонами мембраны составляет около -70 мВ.
Этот потенциал создается натрий-калиевыми насосами в клеточной мембране, которые выкачивают ионы натрия из клетки в ECF в обмен на ионы калия, которые попадают в клетку из ECF. Поддержание этой разницы в концентрации ионов внутри клетки и снаружи имеет решающее значение для поддержания стабильного нормального объема клетки, а также для того, чтобы некоторые клетки могли генерировать потенциалы действия.
в некоторых типах клеток потенциалозависимых ионных каналов в клеточной мембране можно временно открыть при определенных обстоятельствах на несколько микросекунд за раз. Это обеспечивает кратковременный приток ионов натрия в ячейку (за счет градиента концентрации ионов натрия, который существует между внешней и внутренней частью ячейки). Это заставляет клеточную мембрану временно деполяризоваться (терять свой электрический заряд), формируя основу потенциалов действия.
Ионы натрия в ECF также играют важную роль в перемещении воды из одного отделения тела в другое. Когда секретируются слезы или образуется слюна, ионы натрия перекачиваются из ECF в протоки, в которых эти жидкости образуются и собираются. Содержание воды в этих растворах является результатом того факта, что вода следует за ионами натрия (и сопутствующими анионами ) осмотически. Тот же принцип применим к образованию многих других жидкостей тела.
Ионы кальция имеют большую склонность связываться с белками. Это изменяет распределение электрических зарядов на белке, в результате чего изменяется 3D (или третичная) структура белка. Нормальная форма и, следовательно, функция очень многих внеклеточных белков, а также внеклеточных частей белков клеточной мембраны зависят от очень точной концентрации ионизированного кальция в ECF. Белки, которые особенно чувствительны к изменениям концентрации ионизированного кальция в ECF, представляют собой несколько из факторов свертывания в плазме крови, которые не работают в отсутствие ионов кальция, но становятся полностью функциональными при добавлении правильная концентрация солей кальция. потенциалзависимые каналы ионов натрия в клеточных мембранах нервов и мышц имеют еще большую чувствительность к изменениям концентрации ионизированного кальция в ECF. Относительно небольшое снижение уровня ионизированного кальция в плазме (гипокальциемия ) приводит к тому, что эти каналы пропускают натрий в нервные клетки или аксоны, делая их сверхвозбудимыми, что вызывает спонтанные мышечные спазмы (тетания ) и парестезия (ощущение «иголок») конечностей и вокруг рта. Когда уровень ионизированного кальция в плазме поднимается выше нормы (гиперкальциемия ), больше кальция связывается с этими натриевыми каналами, оказывая противоположный эффект, вызывая летаргию, мышечную слабость, анорексию, запоры и лабильные эмоции.
На третичную структуру белков также влияет pH раствора для ванн. Кроме того, pH ECF влияет на долю от общего количества кальция в плазме, которая находится в свободной или ионизированной форме, в отличие от доли, связанной с ионами белка и фосфата. Таким образом, изменение pH ECF изменяет концентрацию ионизированного кальция в ECF. Поскольку pH ECF напрямую зависит от парциального давления диоксида углерода в ECF, гипервентиляция, которая снижает парциальное давление диоксида углерода в ECF, вызывает симптомы, которые почти неотличима от низких концентраций ионизированного кальция в плазме.
Внеклеточная жидкость постоянно «перемешивается» кровеносной системой, что обеспечивает водянистую среду, омывающую тело клетки практически идентичны по всему телу. Это означает, что питательные вещества могут секретироваться в ECF в одном месте (например, в кишечнике, печени или жировых клетках) и в течение примерно минуты будут равномерно распределены по всему телу. Гормоны одинаково быстро и равномерно распределяются по каждой клетке тела, независимо от того, где они секретируются в кровь. Кислород, поглощаемый легкими из альвеолярного воздуха, также равномерно распределяется при правильном парциальном давлении по всем клеткам тела. Отходы также равномерно распределяются по всей ECF и удаляются из этого общего круговорота в определенных точках (или органах), что еще раз гарантирует отсутствие локального скопления нежелательных соединений или избытков других важных веществ (например, натрия ионы или любые другие составляющие ECF). Единственным значительным исключением из этого общего принципа является плазма в венах, где концентрации растворенных веществ в отдельных венах в разной степени отличаются от таковых в остальной части ECF. Однако эта плазма ограничена водонепроницаемыми стенками венозных трубок и, следовательно, не влияет на интерстициальную жидкость, в которой живут клетки организма. Когда кровь из всех вен тела смешивается в сердце и легких, различные составы нейтрализуются (например, кислая кровь из активных мышц нейтрализуется щелочной кровью гомеостатически, продуцируемой почками). Таким образом, от левого предсердия и далее до каждого органа в организме восстанавливаются нормальные, гомеостатически регулируемые значения всех компонентов ECF.
Образование интерстициальной жидкости из крови. 
Схема, показывающая образование лимфы из интерстициальной жидкости (обозначенной здесь как «Тканевая жидкость»). Тканевая жидкость поступает через слепые концы лимфатических капилляров (показаны темно-зелеными стрелками) Плазма артериальной крови, интерстициальная жидкость и лимфа взаимодействуют на уровне крови капилляров. Капилляры проницаемы, и вода может свободно входить и выходить. На артериолярном конце капилляра кровяное давление в тканях больше, чем гидростатическое давление. Таким образом, вода будет просачиваться из капилляра в интерстициальную жидкость. Поры, через которые проходит эта вода, достаточно велики, чтобы позволить всем более мелким молекулам (вплоть до размера небольших белков, таких как инсулин ) также свободно перемещаться через стенку капилляров. Это означает, что их концентрации на стенке капилляров выравниваются и, следовательно, не имеют осмотического эффекта (потому что осмотическое давление, вызванное этими небольшими молекулами и ионами, называется осмотическим давлением кристаллоидов, чтобы отличить его от осмотического эффекта более крупные молекулы, которые не могут перемещаться через капиллярную мембрану - то же самое с обеих сторон стенки капилляра).
Движение воды из капилляра на конце артериол вызывает концентрацию веществ, которые не могут пересечь капилляр стенка увеличиваться по мере продвижения крови к венулярному концу капилляра. Наиболее важными веществами, которые находятся в капиллярной трубке, являются альбумин плазмы, глобулины плазмы и фибриноген. Они, и особенно плазменный альбумин, из-за его молекулярного содержания в плазме, ответственны за так называемое «онкотическое» или «коллоидное» осмотическое давление, которое втягивает воду обратно в капилляр, особенно в венулярный конец.
Чистый эффект всех этих процессов заключается в том, что вода выходит из капилляра и обратно, в то время как кристаллоидные вещества в капиллярной и интерстициальной жидкости уравновешиваются. Поскольку капиллярная жидкость постоянно и быстро обновляется потоком крови, ее состав преобладает над равновесной концентрацией, которая достигается в капиллярном слое. Это гарантирует, что водянистая среда клеток организма всегда близка к их идеальной среде (установленной гомеостатами тела).
Небольшая часть раствора, которая вытекает из капилляров, не втягивается обратно в капилляр под действием коллоидно-осмотических сил. Это составляет от 2 до 4 литров в день для всего организма. Эта вода собирается лимфатической системой и в конечном итоге выводится в левую подключичную вену, где она смешивается с венозной кровью, идущей из левой руки, по пути к сердцу. Лимфа протекает через лимфатические капилляры в лимфатические узлы, где из лимфы удаляются бактерии и тканевые остатки, а различные типы белых кровяных телец (в основном лимфоцитов ) добавляются в жидкость. Кроме того, лимфа, дренирующая тонкий кишечник, содержит капли жира, называемые хиломикронами, после приема жирной пищи. Эта лимфа называется хилус, имеет молочный вид и дает название млечные (относящееся к молочному виду их содержимого) лимфатическим сосудам тонкой кишки.
Внеклеточная жидкость может механически управляться в этой циркуляции пузырьками между другими структурами. В совокупности это образует интерстиций, который можно рассматривать как недавно идентифицированную биологическую структуру в организме. Однако ведутся споры о том, является ли интерстиций органом.
Основные катионы :
Основные анионы :
