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血液から細胞へ：細胞外液がどのように機能するか知っていますか？
細胞生物学では、細胞外液 (ECF) はすべての多細胞生物の細胞の外側にある体液を指します。健康な成人の場合、水分は体重全体の約 50～60%（45%～75%）を占めますが、女性や肥満の人では一般的に痩せた男性よりも水分の割合が低くなります。細胞外液は体液の約3分の1を占め、残りの3分の2は細胞内液です。細胞外液の主成分は細胞を取り囲む間質液です。
細胞外液は、すべての多細胞動物の内部環境であると考えられています。循環器系を持つ動物の場合、この体液には血漿も含まれます。
血漿と間質液は細胞外液の少なくとも 97% を構成します。リンパ液は間質液のごく一部を構成します。残りの少量の細胞外液には、細胞間液が約 2.5% 含まれています。細胞外液は、システムに供給する血漿とリンパ液と、細胞と水や溶質を交換するために使用される間質液の 2 つの部分で構成されていると考えることもできます。
細胞外液である間質液は、体の内部環境を形成し、すべての細胞を包み込み、細胞の正常な機能に不可欠です。細胞外液の組成は、負のフィードバック機構を含むさまざまな恒常性機構によって調節される必要があります。これらの恒常性維持プロセスは、細胞外液の pH、ナトリウム、カリウム、カルシウムの濃度を調節し、体液量、血糖値、酸素、二酸化炭素のレベルを安定させます。
細胞外液の成分
細胞外液の主成分は、血管と細胞の間にある間質液（組織液とも呼ばれます）です。細胞外液のもう一つの主要成分は、循環器系の液体である血漿です。少量の細胞外液には経細胞液が含まれます。これらのコンポーネントは、多くの場合「流体コンパートメント」と呼ばれます。
体重 70 kg の若い雄の場合、細胞外液は体重の約 20% を占め、約 14 リットルになります。これらの体液のうち、間質液は 11 リットル、血漿は 3 リットルを占めます。
間質液の機能
間質液は血漿と性質が似ており、細胞外液の大部分を占めています。その組成は、さまざまな組織や生物組織内の細胞間の交換によって異なります。間質液の内容物は、栄養素の拡散や細胞代謝による老廃物の排出など、さまざまな影響を受けます。
細胞間液
一方、細胞外液は細胞の輸送活動によって形成され、細胞外液の最小の成分です。これには、脳脊髄液、眼球内の房水、体腔内の漿液、内耳内の前耳液と内耳液が含まれます。細胞間液の組成は、その位置によって大きく異なります。
細胞外液の機能
細胞外液は、液体媒体内で溶解、混合、輸送できる物質の交換のための媒体を提供します。細胞外液に含まれる物質には、生命を維持するために必要な溶解ガス、栄養素、電解質が含まれます。
さらに、細胞外液には細胞から分泌された物質が含まれており、この物質は溶解した状態で存在しますが、すぐに繊維状に凝縮したり、固体または半固体の形で沈殿したりします。
酸素交換
細胞外液の主な機能の 1 つは、血液から組織細胞への分子状酸素の交換と、細胞のミトコンドリアによって生成された二酸化炭素の血液への戻りを促進することです。二酸化炭素は酸素よりも約20倍水に溶けやすいため、細胞と血液の間で比較的容易に拡散します。
細胞外液の調節内部環境の安定性は恒常性維持機構の働きによって生まれます。多くの複雑な恒常性維持機構が細胞外液の組成を調節し、維持します。細胞膜内のナトリウム-カリウムポンプは、ナトリウムイオンを細胞外に押し出し、カリウムイオンを細胞内に取り込みます。このイオン濃度の差は、安定した細胞容積を維持し、一部の細胞が活動電位を生成するために不可欠です。
血漿、間質液、リンパ液の相互作用
動脈血漿、間質液、リンパ液は血管毛細血管のレベルで相互作用します。毛細血管の透過性により、水は自由に出入りすることができます。毛細血管の動脈端では、血圧が組織の静水圧よりも高いため、水が毛細血管から間質液に漏れ出します。
この一連のプロセスにより、体の細胞が存在する液体環境が常に理想的な状態に近くなり、恒常性維持機構が適切に機能している限り、これらの交換が継続されます。
細胞外液の構成と機能は、単なる体液の流れではありません。その背後には、生物の生理的恒常性と無数の全体的および生化学的調節プロセスに関する深い理解があります。結局のところ、細胞と生物全体の健康を維持することがすべてです。細胞外液が体内で果たす役割について深く考えたことはありますか?
