Hücre dışı sıvı - Extracellular fluid

Dağılımı toplam vücut su içinde memeliler arasında , hücre içi bölme gibi interstisyel sıvı ve daha küçük bileşen haline bölündü ve bu da, bir hücre dışı bölme, kan plazması , beyin-omurilik sıvısı ve lenf

Olarak , hücre biyolojisi , hücre-dışı sıvı ( ECF ) tüm belirtmektedir vücut sıvısı dışında hücreleri herhangi bir çok-hücreli organizmadan . Sağlıklı yetişkinlerde toplam vücut suyu , toplam vücut ağırlığının yaklaşık %60'ı (aralık %45 ila %75) kadardır; kadınlar ve obezler tipik olarak zayıf erkeklerden daha düşük bir yüzdeye sahiptir. Hücre dışı sıvı vücut sıvısının yaklaşık üçte birini oluşturur, geri kalan üçte ikisi hücreler içindeki hücre içi sıvıdır . Hücre dışı sıvının ana bileşeni, hücreleri çevreleyen interstisyel sıvıdır .

Hücre dışı sıvı tüm çok hücreli hayvanların iç ortamıdır ve kan dolaşım sistemi olan hayvanlarda bu sıvının bir kısmı kan plazmasıdır . Plazma ve interstisyel sıvı, ECF'nin en az %97'sini oluşturan iki bileşendir. Lenf , interstisyel sıvının küçük bir yüzdesini oluşturur. ECF'nin kalan küçük kısmı, transselüler sıvıyı (yaklaşık %2.5) içerir. ECF ayrıca iki bileşene sahip olarak görülebilir - bir dağıtım sistemi olarak plazma ve lenf ve hücrelerle su ve çözünen değişimi için interstisyel sıvı.

Hücre dışı sıvı, özellikle hücreler arası sıvı, vücuttaki tüm hücreleri yıkayan vücudun iç ortamını oluşturur . ECF bileşimi bu nedenle normal işlevleri için çok önemlidir ve negatif geri besleme içeren bir dizi homeostatik mekanizma tarafından korunur . Homeostaz, diğerlerinin yanı sıra ECF'deki pH , sodyum , potasyum ve kalsiyum konsantrasyonlarını düzenler . Vücut sıvısının hacmi, kan şekeri , oksijen ve karbondioksit seviyeleri de sıkı bir şekilde homeostatik olarak korunur.

70 kg (154 lbs) olan genç bir yetişkin erkekte hücre dışı sıvının hacmi vücut ağırlığının %20'sidir - yaklaşık on dört litre. On bir litre interstisyel sıvıdır ve geri kalan üç litre plazmadır.

Bileşenler

Hücre dışı sıvının (ECF) ana bileşeni , vücuttaki hücreleri çevreleyen interstisyel sıvı veya doku sıvısıdır . ECF'nin diğer ana bileşeni, kan plazması adı verilen dolaşım sisteminin intravasküler sıvısıdır . ECF'nin kalan küçük yüzdesi, transselüler sıvıyı içerir . Bu bileşenlere genellikle sıvı kompartmanları denir . 70 kg'lık genç bir yetişkin erkekte hücre dışı sıvının hacmi vücut ağırlığının %20'sidir - yaklaşık on dört litre.

İnterstisyel sıvı

İnterstisyel sıvı esas olarak karşılaştırılabilir plazma . İnterstisyel sıvı ve plazma, ECF'nin yaklaşık %97'sini oluşturur ve bunun küçük bir yüzdesi lenftir .

İnterstisyel sıvı, kan damarları ve hücreler arasındaki, kılcal damarlardan difüzyon yoluyla besinleri içeren ve metabolizma nedeniyle hücreler tarafından boşaltılan atık ürünleri tutan vücut sıvısıdır . ECF'nin on bir litresi interstisyel sıvıdır ve geri kalan üç litre plazmadır. Plazma ve interstisyel sıvı çok benzerdir çünkü su, iyonlar ve küçük çözünen maddeler, kılcal damarların duvarları boyunca, gözenekler ve kılcal yarıklar yoluyla aralarında sürekli olarak değiştirilir .

İnterstisyel sıvı, şekerler, tuzlar, yağ asitleri, amino asitler, koenzimler, hormonlar, nörotransmitterler, beyaz kan hücreleri ve hücre atık ürünleri içeren bir su çözücüden oluşur. Bu çözelti insan vücudundaki suyun %26'sını oluşturur. İnterstisyel sıvının bileşimi, biyolojik dokudaki hücreler ile kan arasındaki değişimlere bağlıdır. Bu, doku sıvısının farklı dokularda ve vücudun farklı bölgelerinde farklı bir bileşime sahip olduğu anlamına gelir.

Kan kılcal damarlarından interstisyel sıvıya süzülen plazma, geçemeyecek kadar büyük oldukları için kırmızı kan hücreleri veya trombositler içermez, ancak bağışıklık sistemine yardımcı olmak için bazı beyaz kan hücreleri içerebilir.

Küçük damarlarda (içine hücre dışı sıvı topladıktan sonra lenf kılcal o olarak kabul edilir) lenf ve kan geri taşıyan gemilerin lenfatik damarlar denir. Lenfatik sistem, proteini ve fazla interstisyel sıvıyı dolaşıma geri döndürür.

İnterstisyel sıvının ve kan plazmasının iyonik bileşimi, Gibbs-Donnan etkisine bağlı olarak değişir . Bu, iki sıvı bölmesi arasındaki katyon ve anyon konsantrasyonunda küçük bir farka neden olur.

transselüler sıvı

Transselüler sıvı , hücrelerin taşıma aktivitelerinden oluşur ve hücre dışı sıvının en küçük bileşenidir. Bu sıvılar epitel ile kaplı boşluklarda bulunur. Bu sıvı örnekleri, beyin-omurilik sıvısı , aköz hümör göz, seröz sıvı içinde seröz zarlar astar vücut boşluklarını , perilenf ve endolymph iç kulakta ve eklem sıvısı . Transselüler sıvının değişen yerleri nedeniyle, bileşim çarpıcı biçimde değişir. Transselüler sıvıda bulunan elektrolitlerden bazıları sodyum iyonları, klorür iyonları ve bikarbonat iyonlarıdır.

İşlev

Hücre dışı ve hücre içi sıvı arasındaki hücre zarı ayrıntıları
Sodyum-potasyum pompası ve hücre dışı sıvı ile hücre içi sıvı arasındaki difüzyon

Hücre dışı sıvı, ECF ile hücreler arasındaki madde alışverişi için ortamı sağlar ve bu, sıvı ortamda çözünme, karıştırma ve taşıma yoluyla gerçekleşebilir. ECF'deki maddeler , tümü yaşamı sürdürmek için gerekli olan çözünmüş gazları, besin maddelerini ve elektrolitleri içerir . ECF ayrıca hücrelerden çözünür formda salgılanan , ancak hızla liflere (örneğin kollajen , retiküler ve elastik lifler ) birleşen veya katı veya yarı katı bir forma çöken (örneğin , kıkırdak kütlesini oluşturan proteoglikanlar ve bileşenleri) içerir. bir kemik ). Bunlar ve diğer birçok madde, özellikle hücre dışı matrisi veya vücuttaki hücreler arasındaki "doldurucu" maddeyi oluşturmak için çeşitli proteoglikanlarla birlikte ortaya çıkar . Bu maddeler hücre dışı boşlukta meydana gelir ve bu nedenle tümü ECF'nin bir parçası olmaksızın ECF'de yıkanır veya ıslatılır.

oksijenlenme

Hücre-dışı sıvı ana rollerinden biri kandan doku hücrelerine ve karbon dioksit, CO moleküler oksijen değişimini kolaylaştırmak için 2 hücre mitokondri üretilen, kan geri. Karbondioksit suda oksijenden yaklaşık 20 kat daha fazla çözünür olduğundan, hücreler ve kan arasındaki sulu sıvıda nispeten kolayca difüze olabilir.

Bununla birlikte, hidrofobik moleküler oksijenin suda çözünürlüğü çok düşüktür ve hidrofobik lipid kristal yapılarını tercih eder. Bunun bir sonucu olarak, plazma lipoproteinleri önemli ölçüde daha fazla O taşıyabilen 2 çevreleyen sulu ortamda daha.

Eğer hemoglobin eritrositlerde oksijenin ana taşıyıcısı olan kan , plazma lipoproteinleri ECF onun sadece taşıyıcı olabilir.

Lipoproteinlerin oksijen taşıma kapasitesi, OCCL, yaşlanmada veya iltihaplanmada azalır . ECF fonksiyonların azalması değişikliklere Bu sonuçlar doku O 2 doku gelişimine arz ve katkı hipoksi . Lipoproteinlerdeki bu değişikliklere oksidatif veya inflamatuar hasar neden olur.

Düzenleme

İç ortam, homeostaz sürecinde stabilize olur . Karmaşık homeostatik mekanizmalar, ECF'nin bileşimini sabit tutmak ve düzenlemek için çalışır. Bireysel hücreler ayrıca iç bileşimlerini çeşitli mekanizmalarla düzenleyebilir.

Membran potansiyelini veren iyonların konsantrasyonlarındaki farklılıklar.

Hücre içindeki ve dışındaki sodyum ve potasyum iyonlarının konsantrasyonları arasında önemli bir fark vardır . Sodyum iyonlarının konsantrasyonu, hücre dışı sıvıda, hücre içi sıvıdan önemli ölçüde daha yüksektir. Bunun tersi, hücre içindeki ve dışındaki potasyum iyonu konsantrasyonları için geçerlidir. Bu farklılıklar, tüm hücre zarlarının elektriksel olarak yüklenmesine neden olur , pozitif yük hücrelerin dışında ve negatif yük içeridedir. Dinlenme halindeki bir nöronda (impuls iletmeyen) zar potansiyeli dinlenme potansiyeli olarak bilinir ve zarın iki tarafı arasında yaklaşık -70 mV'dir.

Bu potansiyel, hücre zarındaki sodyum iyonlarını hücre dışına pompalayan sodyum-potasyum pompaları tarafından , ECF'den hücreye giren potasyum iyonları karşılığında ECF'ye oluşturulur. Hücrenin içi ve dışı arasındaki iyon konsantrasyonundaki bu farkın korunması, normal hücre hacimlerini sabit tutmak ve ayrıca bazı hücrelerin aksiyon potansiyelleri üretmesini sağlamak için kritik öneme sahiptir .

Birkaç hücre tipinde , hücre zarındaki voltaj kapılı iyon kanalları , belirli koşullar altında bir seferde birkaç mikrosaniye için geçici olarak açılabilir. Bu, hücre içine kısa bir sodyum iyonu akışına izin verir (hücrenin içi ve dışı arasında var olan sodyum iyonu konsantrasyon gradyanı tarafından yönlendirilir). Bu, hücre zarının geçici olarak depolarize olmasına (elektrik yükünü kaybetmesine) neden olarak aksiyon potansiyellerinin temelini oluşturur.

ECF'deki sodyum iyonları, suyun bir vücut bölmesinden diğerine hareketinde de önemli bir rol oynar. Gözyaşı salgılandığında veya tükürük oluştuğunda, sodyum iyonları ECF'den bu sıvıların oluşturulduğu ve toplandığı kanallara pompalanır. Bu çözeltilerin su içeriği, suyun sodyum iyonlarını (ve eşlik eden anyonları ) ozmotik olarak takip etmesinden kaynaklanır. Aynı prensip, diğer birçok vücut sıvısının oluşumu için de geçerlidir .

Kalsiyum iyonlarının proteinlere bağlanma eğilimi yüksektir . Bu, protein üzerindeki elektrik yüklerinin dağılımını değiştirir ve bunun sonucunda proteinin 3B (veya üçüncül) yapısı değiştirilir. Hücre zar proteinlerinin hücre dışı kısımlarının yanı sıra pek çok hücre dışı proteinin normal şekli ve dolayısıyla işlevi, ECF'deki çok kesin bir iyonize kalsiyum konsantrasyonuna bağlıdır. ECF iyonize kalsiyum konsantrasyonundaki değişikliklere özellikle duyarlı olan proteinler , kalsiyum iyonlarının yokluğunda işlevsiz olan, ancak doğru kalsiyum tuzları konsantrasyonunun eklenmesiyle tamamen işlevsel hale gelen kan plazmasındaki pıhtılaşma faktörlerinden birkaçıdır. Voltaj bağımlı sodyum iyon kanallarının , sinir ve kas hücre membranlarında ECF iyonize kalsiyum konsantrasyonu değişikliklerine daha duyarlıdır. Plazma iyonize kalsiyum seviyelerindeki ( hipokalsemi ) nispeten küçük düşüşler, bu kanalların sinir hücrelerine veya aksonlara sodyum sızdırmasına neden olarak onları aşırı uyarılabilir hale getirir, böylece spontan kas spazmlarına ( tetani ) ve paresteziye ("iğneler ve iğneler" hissi ) neden olur. ) ekstremiteler ve ağız yuvarlak. Plazma iyonize kalsiyum normalin üzerine çıktığında ( hiperkalsemi ) bu sodyum kanallarına daha fazla kalsiyum bağlanır ve ters etki yaparak uyuşukluk, kas zayıflığı, anoreksi, kabızlık ve kararsız duygulara neden olur.

Proteinlerin üçüncül yapısı , banyo çözeltisinin pH'ından da etkilenir . Ek olarak, ECF'nin pH'ı, protein ve fosfat iyonlarına bağlı fraksiyonun aksine, serbest veya iyonize formda oluşan plazmadaki toplam kalsiyum miktarının oranını etkiler. ECF'nin pH'ındaki bir değişiklik bu nedenle ECF'nin iyonize kalsiyum konsantrasyonunu değiştirir. Yana ECF pH'ı, karbon dioksit kısmi basıncı doğrudan bağlıdır ECF bölgesi hiperventilasyon ECF karbon dioksit kısmi basıncı düşürür, düşük plazma iyonize kalsiyum konsantrasyonları neredeyse ayırt edilemez semptomlar üretir.

Hücre dışı sıvı, dolaşım sistemi tarafından sürekli olarak "karıştırılır" , bu da vücudun hücrelerini yıkayan sulu ortamın tüm vücutta neredeyse aynı olmasını sağlar . Bu, besinlerin tek bir yerde (örneğin bağırsak, karaciğer veya yağ hücreleri) ECF'ye salgılanabileceği ve yaklaşık bir dakika içinde vücutta eşit olarak dağılacağı anlamına gelir. Hormonlar, kanın neresinde salgılandıklarına bakılmaksızın, vücuttaki her hücreye benzer şekilde hızlı ve eşit bir şekilde yayılır. Alveolar havadan akciğerler tarafından alınan oksijen de vücudun tüm hücrelerine doğru kısmi basınçta eşit olarak dağıtılır . Atık ürünler de ECF'nin tamamına eşit bir şekilde yayılır ve belirli noktalarda (veya organlarda) bu genel dolaşımdan uzaklaştırılır, bir kez daha genel olarak istenmeyen bileşiklerin veya başka türlü temel maddelerin (örn. iyonları veya ECF'nin diğer bileşenlerinden herhangi biri). Bu genel prensip sadece önemli bir istisnadır plazma olan damarlar bireysel damarlar içinde çözülmüş maddelerin konsantrasyonları, ECF geri kalanında olanlardan, değişen derecelerde, farklıdır. Bununla birlikte, bu plazma venöz tüplerin su geçirmez duvarları içinde hapsedilmiştir ve bu nedenle vücut hücrelerinin içinde yaşadığı interstisyel sıvıyı etkilemez. Vücuttaki tüm damarlardan gelen kan kalpte ve akciğerlerde karıştığında, farklı bileşimler birbirini yok eder (örn. aktif kaslardan gelen asidik kan , böbrekler tarafından homeostatik olarak üretilen alkali kan tarafından nötralize edilir ). Gönderen sol atrium itibaren, vücuttaki her organa, ECF bileşenlerinin tüm normal, homeostatically düzenlenmiş değerler dolayısıyla geri yüklenir.

Kan plazması, interstisyel sıvı ve lenf arasındaki etkileşim

Kandan interstisyel sıvı oluşumu.
İnterstisyel sıvıdan lenf oluşumunu gösteren diyagram (burada "Doku sıvısı" olarak etiketlenmiştir). Doku sıvısı, lenf kılcal damarlarının kör uçlarına giriyor (koyu yeşil oklarla gösterilmiştir)

Arteriyel kan plazması, interstisyel sıvı ve lenf, kan kılcal damarları seviyesinde etkileşime girer . Kılcal damarlar geçirgendir ve su serbestçe içeri ve dışarı hareket edebilir. En arterioler ucu kılcal kan basıncı daha büyük olan hidrostatik basınç dokularda. Bu nedenle su, kılcal damardan interstisyel sıvıya sızacaktır. Bu suyun hareket ettiği gözenekler, tüm küçük moleküllerin ( insülin gibi küçük proteinlerin boyutuna kadar ) kılcal duvardan da serbestçe hareket etmesine izin verecek kadar büyüktür . Bu, kılcal duvar boyunca konsantrasyonlarının eşitlendiği ve bu nedenle ozmotik etkiye sahip olmadığı anlamına gelir (çünkü bu küçük moleküller ve iyonların neden olduğu ozmotik basınç – kristaloid ozmotik basınç olarak adlandırılır ve bunu, çapraz geçiş yapamayan daha büyük moleküllerin ozmotik etkisinden ayırt etmek için kullanılır). kılcal zar – kılcal duvarın her iki tarafında aynıdır).

Arteriolar uçta kılcal damardan suyun hareketi, kılcal damarın venüler ucuna kan hareket ettikçe kılcal duvarı geçemeyen maddelerin konsantrasyonunun artmasına neden olur . Kılcal tüpe hapsedilen en önemli maddeler plazma albümini , plazma globulinleri ve fibrinojendir . Bunlar ve özellikle plazma albümini, plazmadaki moleküler bolluğu nedeniyle, suyu özellikle venüler uçta kılcal damara geri çeken "onkotik" veya "kolloid" ozmotik basınçtan sorumludur.

Tüm bu süreçlerin net etkisi, kılcal ve interstisyel sıvılardaki kristaloid maddeler dengelenirken suyun kılcal damardan çıkıp tekrar kılcal damara hareket etmesidir. Kılcal sıvı, kan akışıyla sürekli ve hızlı bir şekilde yenilendiğinden, bileşimi kılcal yatakta elde edilen denge konsantrasyonuna hakimdir. Bu , vücut hücrelerinin sulu ortamının her zaman ideal ortamlarına yakın olmasını sağlar (vücudun homeostatları tarafından belirlenir ).

Kılcal damarlardan sızan çözeltinin küçük bir kısmı, kolloid ozmotik kuvvetler tarafından kılcal damara geri çekilmez. Bu, bir bütün olarak vücut için günde 2-4 litre arasındadır. Bu su, lenfatik sistem tarafından toplanır ve nihayetinde kalbe giderken sol koldan gelen venöz kanla karıştığı sol subklavyen vene boşaltılır . Lenf akar lenf kapilerler için lenf düğümleri çeşitli ise bakteriler ve doku döküntü, lenf kaldırılır burada , beyaz kan hücreleri (özellikle lenfositler ) akışkana ilave edilir. Ayrıca ince bağırsağı boşaltan lenf, yağlı bir yemek yedikten sonra şilomikron adı verilen yağ damlacıkları içerir . Bu lenf denir chyle sütlü bir görünüme sahiptir ve adı verir lacteals ince bağırsak lenf damarlarına (içeriklerinin süt benzeri bir görünüm ile ilgili).

Hücre dışı sıvı, diğer yapılar arasındaki veziküller tarafından bu dolaşımda mekanik olarak yönlendirilebilir. Toplu olarak bu , vücutta yeni tanımlanmış bir biyolojik yapı olarak kabul edilebilecek interstisyumu oluşturur . Bununla birlikte, interstisyumun bir organ olup olmadığı konusunda bazı tartışmalar vardır.

elektrolitik bileşenler

Ana katyonlar :

Ana anyonlar :

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar