세포외액

Extracellular fluid
포유동물에서 세포 내 구획과 세포 외 구획 사이의 총 체수 분포. 이는 다시 간질성 유체 및 혈장, 뇌척수액 및 림프 같은 더 작은 구성요소로 세분화된다.

세포생물학에서 세포외액(ECF)은 다세포 유기체의 세포 밖에 있는 모든 체액을 의미한다.건강한 성인의 총 체수분은 총 [citation needed]체중의 약 60%이다; 여성과 비만은 일반적으로 마른 [1]남성보다 낮은 비율을 가지고 있다.세포외 액체는 체액의 약 3분의 1을 구성하고, 나머지 2/3는 [2]세포내 액체로 구성되어 있다.세포외 액체의 주성분은 세포를 둘러싸고 있는 간질액이다.

세포외 액체는 모든 다세포 동물의 내부 환경이며, 혈액 순환계를 가진 동물에서는 이 액체의 일부가 [3]혈장입니다.플라즈마와 간질성 유체는 ECF의 최소 97%를 구성하는 두 가지 성분입니다.림프는 간질성 [4]액체의 작은 부분을 차지한다.ECF의 나머지 작은 부분에는 경혈액(약 2.5%)이 포함됩니다.ECF는 또한 전달 시스템으로서의 플라즈마 및 림프,[5] 세포와의 수분 및 용질 교환을 위한 간질 유체라는 두 가지 구성 요소를 가지고 있는 것으로 볼 수 있습니다.

세포외액, 특히 간질액은 신체의 모든 세포를 잠그는 신체 내부 환경을 구성합니다.따라서 ECF 구성은 정상적인 기능에 매우 중요하며, 부정적인 피드백을 포함하는 다수의 항상성 메커니즘에 의해 유지됩니다.항상성은 특히 ECF의 pH, 나트륨, 칼륨, 칼슘 농도를 조절합니다.체액의 양, 혈당, 산소, 이산화탄소 수치도 항상적으로 엄격하게 유지됩니다.

70kg(154lbs)의 젊은 성인 남성의 세포외 체액은 체중의 20%로 약 14리터입니다.11리터는 간질성 유체이고 나머지 3리터는 [6]혈장입니다.

구성 요소들

세포외액(ECF)의 주성분은 체내의 세포를 둘러싸고 있는 간질액 또는 조직액이다.ECF의 또 다른 주요 요소는 혈장이라고 불리는 순환계의 혈관 내 액체이다.ECF의 나머지 작은 비율에는 경세포 액체가 포함됩니다.이러한 구성 요소를 유체 구획이라고 합니다.70kg의 젊은 성인 남성의 세포외 액체의 양은 체중의 20%로 약 14리터이다.

간질 유체

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간질성 유체는 본질적으로 혈장과 유사하다.간질성 액체와 혈장은 ECF의 약 97%를 차지하며, 이 중 적은 비율은 림프이다.

간질액은 혈관과 [7]세포 사이의 체액으로, 확산에 의해 모세혈관의 영양분을 포함하고, 대사에 의해 세포에서 배출되는 노폐물을 유지한다.[8][9]ECF의 11리터는 간질액이고, 나머지 3리터는 [6]혈장이다.혈장과 간질성 유체는 물, 이온 및 작은 용질이 모세혈관의 벽을 가로질러 모공과 모세혈관의 틈을 통해 지속적으로 교환되기 때문에 매우 유사합니다.

간질성 액체는 당, 소금, 지방산, 아미노산, 조효소, 호르몬, 신경전달물질, 백혈구 및 세포 노폐물을 포함하는 수용제로 구성됩니다.이 용액은 인체에 있는 물의 26%를 차지한다.간질성 유체의 구성은 생체 조직의 세포와 [10]혈액 사이의 교환에 따라 달라집니다.이것은 조직액이 다른 조직과 신체의 다른 부위에 다른 구성을 가지고 있다는 것을 의미한다.

혈관을 통해 간질액으로 여과되는 혈장은 적혈구나 혈소판이 너무 커서 통과할 수 없지만 면역체계를 돕는 백혈구를 포함할 수 있다.

일단 세포외 액체가 작은 혈관(림프 모세혈관)으로 모이면, 그것은 림프로 간주되고, 그것을 혈액으로 다시 운반하는 혈관은 림프관이라고 불립니다.림프계는 단백질과 여분의 간질액을 순환으로 돌려보낸다.

간질성 유체 및 혈장의 이온 구성은 깁스-도난 효과로 인해 다양하다.이로 인해 두 유체 구획 사이의 양이온 및 음이온 농도에 약간의 차이가 발생합니다.

경세포액

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경세포 유체는 세포의 수송 활동에서 형성되며 세포외 유체의 가장 작은 성분이다.이러한 액체는 상피 라이닝 공간 내에 포함되어 있습니다.뇌척수액, 눈의 수액, 체강 내 장막 내 장액, 내이의 주변림프 및 내림프, 관절액 [1][11]등이 대표적이다.경세포 유체의 다양한 위치 때문에, 조성은 극적으로 변화합니다.경세포액에 존재하는 전해질 중 일부는 나트륨 이온, 염화 이온, 중탄산 이온입니다.

기능.

세포외액과 세포내액 사이의 세포막 상세
나트륨-칼륨 펌프 및 세포외액과 세포내액 사이의 확산

세포외 유체는 ECF와 세포 사이의 물질 교환을 위한 매개체를 제공하며, 이는 유체 [12]매체에서 용해, 혼합 및 운반을 통해 발생할 수 있습니다.ECF의 물질에는 생명을 유지하는 [13]데 필요한 용해 가스, 영양소 및 전해질이 포함됩니다.ECF는 또한 수용성 형태로 세포에서 분비되는 물질을 포함하지만, 섬유(예: 콜라겐, 망상 및 탄성 섬유)로 빠르게 결합하거나 고체 또는 반고형(예: 연골의 대부분을 형성하는 프로테오글리칸 및 뼈의 구성 요소)으로 침전한다.이것들과 많은 다른 물질들은,[14] 특히 몸 전체의 세포들 사이에 세포외 기질이나 "필러" 물질을 형성하기 위해 다양한 프로테오글리칸과 함께 발생합니다.이러한 물질은 세포외 공간에서 발생하므로 ECF의 일부가 되지 않고 모두 ECF로 목욕하거나 적십니다.

산소화

세포외 액체의 주요 역할 중 하나는 혈액에서 조직 세포로의 분자 산소 교환을 촉진하고 세포 미토콘드리아에서 생성된2 이산화탄소를 혈액으로 되돌리는 것이다.이산화탄소는 산소보다 약 20배 이상 물에 녹기 때문에 세포와 [15]혈액 사이의 수성 액체에서 비교적 쉽게 확산될 수 있다.

그러나 소수성 분자 산소는 수용성이 매우 낮고 소수성 지질 결정 구조를 [16][17]선호합니다.그 결과 플라즈마 리포단백질은 주위 [18][19]수성매체보다 유의하게 많은2 O를 운반할 수 있다.

적혈구의 헤모글로빈이 혈액 내 산소의 주요 운반체라면 혈장 리포단백질이 ECF의 유일한 운반체일 수 있다.

리포단백질인 OCCL의 산소 운반 능력은 노화 또는 염증 시 감소합니다.이는 ECF 기능의 변화, 조직2 O 공급의 감소를 초래하고 조직 저산소증의 발생에 기여합니다.이러한 지질단백질의 변화는 산화적 또는 염증적 [20]손상으로 인해 발생한다.

규정

내부 환경은 항상성 과정에서 안정됩니다.ECF의 구성을 조절하고 안정적으로 유지하기 위해 복잡한 항상성 메커니즘이 작동합니다.개별 세포는 또한 다양한 [21]메커니즘에 의해 내부 구성을 조절할 수 있다.

이온 농도의 차이는 막 전위를 준다.

세포 내부와 외부의 나트륨과 칼륨 이온 농도 사이에는 상당한 차이가 있다.나트륨 이온의 농도는 세포외액보다 세포외액에서 [22]상당히 높다.세포 내부와 외부의 칼륨 이온 농도는 그 반대입니다.이러한 차이로 인해 모든 세포막은 전하를 띠게 되고 세포 외부는 양전하를 띠게 되고 내부는 음전하를 띠게 됩니다.(임펄스를 전도하지 않는) 휴면 뉴런에서 막 전위는 휴지 전위로 알려져 있으며, 막의 양쪽 사이는 약 -70mV이다.[23]

이 전위는 세포막의 나트륨-칼륨 펌프에 의해 생성되며, 세포막은 ECF에서 세포로 들어오는 칼륨 이온의 대가로 나트륨 이온을 ECF로 내보냅니다.세포 내부와 외부의 이온 농도 차이를 유지하는 것은 정상적인 세포 부피를 안정적으로 유지하고 일부 세포가 활동 [24]전위를 발생시키기 위해 매우 중요합니다.

여러 셀 타입에서 셀막의 전압 개폐 이온 채널은 특정 상황에서 한 번에 몇 마이크로초 동안 일시적으로 개방될 수 있다.이를 통해 나트륨 이온이 셀 안으로 잠깐 유입될 수 있습니다(셀의 외부와 내부 사이에 존재하는 나트륨 이온 농도 구배에 의해 유입됨).이로 인해 세포막이 일시적으로 탈분극(전하를 잃음)되어 활동 전위의 기반이 됩니다.

ECF의 나트륨 이온은 또한 물이 한 신체 구획에서 다른 신체 구획으로 이동하는 데 중요한 역할을 합니다.눈물이 분비되거나 침이 형성되면, 나트륨 이온은 ECF에서 이러한 액체가 형성되고 수집되는 도관으로 펌프됩니다.이러한 용액의 수분 함량은 물이 나트륨 이온(및 음이온)을 [25][26]삼투압적으로 따라가기 때문에 발생합니다.동일한 원리가 다른 많은 체액의 형성에 적용된다.

칼슘 이온은 [27]단백질과 결합하는 성향이 크다.이것은 단백질의 3D(또는 3차) 구조가 [28][29]변경됨에 따라 단백질에 대한 전하의 분포를 변화시킨다.세포막 단백질의 세포외 부분뿐만 아니라 세포외 단백질의 정상적인 모양과 매우 많은 기능은 ECF의 매우 정밀한 이온화 칼슘 농도에 의존합니다.ECF 이온화 칼슘 농도의 변화에 특히 민감한 단백질은 칼슘 이온이 없을 때는 기능을 하지 않지만 정확한 칼슘 [22][27]염분 농도를 추가하면 완전히 기능하게 되는 혈장 내 응고 인자의 몇 가지입니다.신경과 근육 세포막의 전압 게이트 나트륨 이온 채널은 ECF 이온화 칼슘 [30]농도의 변화에 훨씬 더 큰 민감성을 가집니다.혈장 이온화 칼슘 수치(저칼슘)의 비교적 작은 감소는 이러한 채널이 나트륨을 신경 세포나 축삭으로 누출시켜 극도로 흥분하게 만들고, 따라서 사지와 [28][30][31]입 주변에 자발적인 근육 경련(테타니)과 마비(핀과 바늘의 감각)를 일으킨다.혈장 이온화 칼슘이 정상(고칼슘혈증) 이상으로 상승하면 더 많은 칼슘이 나트륨 채널에 결합되어 무기력, 근육 약화, 거식증, 변비 및 불안정한 [31][32]감정을 유발합니다.

단백질의 3차 구조 또한 목욕 용액의 pH에 의해 영향을 받는다.또한 ECF의 pH는 단백질 및 인산염 이온에 결합되어 있는 비율과 대조적으로 자유 또는 이온화된 형태로 발생하는 혈장 내 칼슘 총량의 비율에 영향을 미칩니다.따라서 ECF의 pH의 변화는 ECF의 이온화 칼슘 농도를 변화시킨다.ECF의 pH는 ECF 내 이산화탄소 분압에 직접 의존하기 때문에 ECF 내 이산화탄소 분압을 낮추는 과호흡은 혈장 이온화 칼슘 농도가 [28]낮은 것과 거의 구별되지 않는 증상을 일으킨다.

세포외 액체는 순환 시스템에 의해 지속적으로 "고무는" 것으로, 몸의 세포를 목욕시키는 물 같은 환경이 몸 전체에 걸쳐 사실상 동일함을 보장한다.이것은 영양소가 한 곳에서 ECF로 분비될 수 있고, 약 1분 안에 몸 전체에 균등하게 분포될 것이라는 것을 의미합니다.호르몬은 혈액으로 분비되는 위치에 관계없이 몸의 모든 세포에 비슷하게 빠르고 균등하게 퍼집니다.폐가 폐포 공기로부터 흡수하는 산소는 신체의 모든 세포에 정확한 부분 압력으로 균등하게 분배됩니다.또한 폐기물은 ECF 전체에 균일하게 퍼지고 특정 지점(또는 장기)에서 일반 순환에서 제거되어 불필요한 화합물의 국부적 축적이나 기타 필수 물질(예: 나트륨 이온 또는 ECF의 다른 성분)의 초과가 발생하지 않도록 합니다.이 일반적인 원리에 대한 유일한 중요한 예외는 정맥의 혈장이며, 여기서 개별 정맥의 용해된 물질의 농도는 ECF의 나머지와 차이가 난다.그러나 이 혈장은 정맥관의 방수벽 안에 갇혀 있기 때문에 신체 세포가 살고 있는 간질액에는 영향을 주지 않습니다.체내의 모든 정맥의 피가 심장과 폐에 섞일 때, 다른 성분들은 상쇄된다. (예를 들어 신장에 의해 항상적으로 생성된 알칼리성 혈액에 의해 활성 근육의 산성 혈액이 중화된다.)따라서 좌심방부터 신체의 모든 장기에 걸쳐 ECF의 모든 구성요소의 정상적이고 항상적으로 조절된 값이 복원됩니다.

혈장, 간질액 및 림프 간의 상호작용

상세 정보:Starling 방정식과 미세순환 capillary Capular exchange
혈액에서 간질성 액체의 형성.
간질성 유체(여기서 "조직 유체"로 표기됨)에서 림프가 형성되는 모습을 보여주는 다이어그램입니다.조직액이 림프 모세혈관의 블라인드 끝(심녹색 화살표로 표시)으로 들어갑니다.

동맥 혈장, 간질액 및 림프는 혈관의 수준에서 상호 작용합니다.모세혈관은 투과성이 있으며 물이 자유롭게 드나들 수 있습니다.모세혈관의 동맥 끝에서 혈압은 조직의 [33][22]정수압보다 높다.따라서 물은 모세관에서 간질성 액체로 스며들 것입니다.이 물이 이동하는 기공은 모든 작은 분자 (인슐린과 같은 작은 단백질의 크기까지)가 모세관 벽을 통해 자유롭게 움직일 수 있을 만큼 충분히 크다.이것은 모세관 벽을 가로지르는 그들의 농도가 균일해지고, 따라서 삼투압력이 없다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 이 작은 분자와 이온에 의해 야기된 삼투압은 모세관 막을 가로질러 움직일 수 없는 더 큰 분자의 삼투압과 구별하기 위해 결정성 삼투압이라고 불립니다.(모세혈관벽 [33][22]양쪽에 있음)

동맥 말단의 모세혈관 밖으로 물이 이동하면 혈액이 모세혈관 말단으로 이동함에 따라 모세혈관 벽을 통과할 수 없는 물질의 농도가 높아집니다.모세관에 국한된 가장 중요한 물질은 혈장 알부민, 혈장 글로불린, 피브리노겐이다.그들, 특히 플라즈마 알부민은 혈장에 분자량이 풍부하기 때문에, 물을 모세혈관,[33] 특히 정맥 끝으로 다시 끌어당기는 소위 "온코틱" 또는 "콜로이드" 삼투압의 원인이 됩니다.

이 모든 과정의 순효과는 물이 모세관 밖으로 나갔다가 다시 모세관 안으로 들어가는 반면 모세관과 간질성 유체의 결정질 물질은 평형을 이룬다.모세혈관은 혈액의 흐름에 의해 지속적으로 빠르게 갱신되기 때문에, 그 구성은 모세혈관의 바닥에서 달성되는 평형 농도를 지배한다.이것은 신체 세포의 수분이 많은 환경이 항상 이상적인 환경에 가깝게 유지되도록 합니다.

모세혈관에서 새어나오는 용액의 소량은 콜로이드 삼투압에 의해 모세혈관으로 다시 빨려들어가지 않는다.몸 전체로는 하루에 2~4리터 정도 된다.이 물은 림프계에 의해 수집되어 최종적으로 왼쪽 쇄골하정맥으로 배출되어 왼쪽 팔에서 [22]심장으로 가는 정맥혈과 섞인다.림프는 다양한 유형의 백혈구(주로 림프구)가 액체에 첨가되는 동안 림프혈관을 통해 림프절에서 박테리아와 조직 파편이 제거되는 림프절로 흐릅니다.또한 소장을 배출하는 림프에는 지방이 많은 [27]식사를 섭취한 후 카이로미크론이라고 불리는 지방 방울이 포함되어 있습니다.이 림프는 유백색의 외관을 가진 차일이라고 불리며, [34]소장의 림프관에 유백색의 외관을 말한다.

세포외 액체는 다른 구조 사이의 소포를 통해 이 순환에서 기계적으로 유도될 수 있다.총체적으로 이것은 [35]체내에서 새롭게 식별된 생물학적 구조로 간주될 수 있는 간질체를 형성한다.그러나 간질체가 [36]장기인지에 대한 논란이 있다.

전해 성분

주요 캐티온:[37]

주 음이온:[37]

[38]

「 」를 참조해 주세요.

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외부 링크