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Vom Blut zu den Zellen: Wissen Sie, wie die extrazelluläre Flüssigkeit funktioniert?
In der Zellbiologie bezieht sich die extrazelluläre Flüssigkeit (ECF) auf die Körperflüssigkeit außerhalb der Zellen aller mehrzelligen Organismen. Bei gesunden Erwachsenen besteht Wasser zu etwa 50–60 % des gesamten Körpergewichts (zwischen 45 % und 75 %), wobei der Anteil bei Frauen und übergewichtigen Menschen im Allgemeinen niedriger ist als bei schlanken Männern. Etwa ein Drittel der Körperflüssigkeit besteht aus extrazellulärer Flüssigkeit, die restlichen zwei Drittel sind intrazelluläre Flüssigkeit. Der Hauptbestandteil der extrazellulären Flüssigkeit ist die interstitielle Flüssigkeit, die die Zellen umgibt.
Als extrazelluläre Flüssigkeit bezeichnet man die innere Umgebung aller mehrzelligen Tiere. Bei Tieren mit Kreislaufsystem umfasst diese Flüssigkeit auch Plasma.
Plasma und interstitielle Flüssigkeit machen mindestens 97 % der extrazellulären Flüssigkeit aus. Lymphflüssigkeit macht einen kleinen Teil der interstitiellen Flüssigkeit aus. Die verbleibende kleine Menge extrazellulärer Flüssigkeit umfasst etwa 2,5 % transzelluläre Flüssigkeit. Man kann sich die extrazelluläre Flüssigkeit auch als zweiteilig vorstellen: Plasma und Lymphe, die das System versorgen, und die interstitielle Flüssigkeit, die zum Austausch von Wasser und gelösten Stoffen mit den Zellen dient.
Interstitielle Flüssigkeit, die extrazelluläre Flüssigkeit, bildet die innere Umgebung des Körpers, umhüllt alle Zellen und ist für ihre normale Funktion unerlässlich. Die Zusammensetzung der extrazellulären Flüssigkeit muss durch eine Vielzahl homöostatischer Mechanismen reguliert werden, darunter auch negative Rückkopplungsmechanismen. Diese homöostatischen Prozesse regulieren den pH-Wert sowie die Natrium-, Kalium- und Kalziumkonzentrationen der extrazellulären Flüssigkeit und stabilisieren gleichzeitig das Körperflüssigkeitsvolumen sowie den Blutzucker-, Sauerstoff- und Kohlendioxidspiegel.
Bestandteile der extrazellulären Flüssigkeit
Hauptbestandteil der extrazellulären Flüssigkeit ist die interstitielle Flüssigkeit, auch Gewebsflüssigkeit genannt, die sich zwischen Blutgefäßen und Zellen befindet. Ein weiterer Hauptbestandteil der extrazellulären Flüssigkeit ist Plasma, die Flüssigkeit des Blutkreislaufsystems. Eine kleine Menge extrazellulärer Flüssigkeit enthält transzelluläre Flüssigkeit. Diese Komponenten werden oft als „Flüssigkeitskompartimente“ bezeichnet.
Bei einem 70 kg schweren jungen Mann macht die extrazelluläre Flüssigkeit etwa 20 % des Körpergewichts aus, also etwa vierzehn Liter. Von diesen Flüssigkeiten entfallen 11 Liter auf die interstitielle Flüssigkeit und 3 Liter auf das Plasma.
Funktion der interstitiellen Flüssigkeit
Interstitielle Flüssigkeit ist von ihrer Beschaffenheit her dem Plasma ähnlich und macht den Großteil der extrazellulären Flüssigkeit aus. Seine Zusammensetzung variiert je nach Gewebe und Austausch zwischen Zellen in biologischen Geweben. Der Inhalt der interstitiellen Flüssigkeit unterliegt vielfältigen Einflüssen, unter anderem der Diffusion von Nährstoffen und der Ausscheidung von Abfallprodukten des Zellstoffwechsels.
Transzelluläre Flüssigkeit
Die transzelluläre Flüssigkeit hingegen wird durch die Transportaktivitäten der Zelle gebildet und ist der kleinste Bestandteil der extrazellulären Flüssigkeit. Dazu gehören die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, das Kammerwasser in den Augen, die seröse Flüssigkeit in der Körperhöhle sowie die Vorderohr- und Innenohrflüssigkeit im Innenohr. Die Zusammensetzung der transzellulären Flüssigkeit variiert je nach Standort erheblich.
Funktion der extrazellulären Flüssigkeit
Extrazelluläre Flüssigkeit stellt ein Medium für den Austausch von Substanzen dar, die im flüssigen Medium gelöst, gemischt und transportiert werden können. Zu den Substanzen in der extrazellulären Flüssigkeit gehören gelöste Gase, Nährstoffe und Elektrolyte, die zur Erhaltung des Lebens notwendig sind.
Darüber hinaus enthält die extrazelluläre Flüssigkeit von den Zellen abgesonderte Substanzen, die in gelöster Form vorliegen, aber schnell zu Fasern kondensieren oder in fester oder halbfester Form ausfallen.
Sauerstoffaustausch
Eine der Hauptfunktionen der extrazellulären Flüssigkeit besteht darin, den Austausch von molekularem Sauerstoff vom Blut zu den Gewebezellen und die Rückführung von von den Zellmitochondrien produziertem Kohlendioxid ins Blut zu erleichtern. Kohlendioxid ist in Wasser etwa 20-mal besser löslich als Sauerstoff und kann daher relativ leicht zwischen Zellen und Blut diffundieren.
Regulierung der extrazellulären FlüssigkeitDie Stabilität der inneren Umgebung beruht auf der Funktionsweise des homöostatischen Mechanismus. Viele komplexe homöostatische Mechanismen regulieren und erhalten die Zusammensetzung der extrazellulären Flüssigkeit. Die Natrium-Kalium-Pumpe in der Zellmembran drückt Natriumionen aus der Zelle und lässt Kaliumionen hinein. Dieser Unterschied in der Ionenkonzentration ist für die Aufrechterhaltung eines stabilen Zellvolumens und für einige Zellen für die Erzeugung von Aktionspotentialen von entscheidender Bedeutung.
Wechselwirkungen zwischen Plasma, interstitieller Flüssigkeit und Lymphe
Arterienplasma, interstitielle Flüssigkeit und Lymphe interagieren auf der Ebene der Gefäßkapillaren. Die Durchlässigkeit der Kapillaren ermöglicht den freien Ein- und Ausfluss des Wassers. Am arteriellen Ende der Kapillaren ist der Blutdruck höher als der hydrostatische Druck des Gewebes, sodass Wasser aus den Kapillaren in die interstitielle Flüssigkeit austritt.
Diese Reihe von Prozessen stellt sicher, dass die Flüssigkeitsumgebung, in der sich die Körperzellen befinden, immer nahezu ideale Bedingungen aufweist, und dieser Austausch wird fortgesetzt, solange die homöostatischen Mechanismen richtig funktionieren.
Bei der Zusammensetzung und Funktion der extrazellulären Flüssigkeit handelt es sich nicht nur um den einfachen Fluss von Körperflüssigkeiten. Dahinter verbirgt sich das tiefe Verständnis des Organismus für die physiologische Homöostase und unzählige globale und biochemische Regulationsprozesse. Letztendlich geht es darum, die Funktionsfähigkeit Ihrer Zellen und des gesamten Organismus aufrechtzuerhalten. Haben Sie schon einmal gründlich über die Rolle nachgedacht, die die extrazelluläre Flüssigkeit in Ihrem Körper spielt?
