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從血液到細胞：你知道細胞外液的運作原理嗎？
在細胞生物學中，細胞外液（Extracellular Fluid, ECF）指的是所有多細胞生物中，細胞外部的體液。健康成人的體內水分約佔總體重的50-60%（範圍從45%到75%），女性和肥胖者的比例通常低於瘦男性。細胞外液約占體內液體的三分之一，其餘的三分之二則為細胞內液。細胞外液的主要成分是包圍細胞的間質液。
細胞外液被視為所有多細胞動物的內部環境，對於擁有血液循環系統的動物，這部分液體中亦包括血漿。
血漿及間質液構成至少97%的細胞外液。淋巴液則佔間質液的一小部分。剩餘的少量細胞外液包括約2.5%的跨細胞液（transcellular fluid）。細胞外液還可以被視為有兩個部分：供應系統的血漿和淋巴，以及用於與細胞交換水和溶質的間質液。
細胞外液中的間質液構成身體的內部環境，浸潤所有細胞，並對它們的正常功能至關重要。細胞外液的組成必須通過多種穩態機制進行調節，其中包括負反饋機制。這些穩態過程調節了細胞外液的pH、鈉、鉀及鈣的濃度，同時還穩定了體液的體積、血糖、氧氣和二氧化碳的水平。
細胞外液的成分
細胞外液的主要成分是間質液，亦即組織液，這些液體位於血管和細胞之間。細胞外液的另一個主要成分是血漿，這是循環系統的液體。小量的細胞外液則包括跨細胞液。這些成分常被稱為“液體區室”。
在一名70公斤的年輕男性中，其細胞外液占體重的約20%，即約十四升。在這些液體中，間質液佔11升，血漿佔3升。
間質液的功能
間質液本質上與血漿相似，並且是細胞外液的大部分組成部分。它的組成會隨著不同組織及生物組織中的細胞之間的交換而有所不同。間質液中的物質會受到多種影響，包括營養素的擴散及細胞代謝產生的廢物排放。
跨細胞液
另一方面，跨細胞液是由細胞的運輸活動所形成，這是細胞外液中最小的組成部分。包括腦脊液、眼內房水、體腔中的漿液及內耳的前耳液和內耳液。跨細胞液的組成因其所在位置的不同而劇烈改變。
細胞外液的功能
細胞外液提供了物質交換的媒介，這些物質可以通過溶解、混合和運輸在液體介質中進行。細胞外液中的物質包括溶解的氣體、營養物質和電解質，這些都是維持生命所必需的。
此外，細胞外液中還含有從細胞分泌出的物質，這些物質在溶解形式中存在，但很快會凝聚成纖維，或者以固體或半固體的形式沉澱。
氧氣的交換
細胞外液的一個主要作用是促進血液中的分子氧向組織細胞的交換，以及由細胞線粒體產生的二氧化碳回到血液中。與氧氣相比，二氧化碳在水中的溶解度高約20倍，因此可以相對輕易地在細胞和血液之間擴散。
細胞外液的調節
內部環境的穩定來自於穩態機制的運作。許多複雜的穩態機制會調節並保持細胞外液的組成穩定。細胞膜的鈉鉀泵會將鈉離子從細胞內排出，並讓鉀離子進入。這種離子濃度的差異對於保持細胞體積穩定以及某些細胞生成動作電位至關重要。
血漿、間質液和淋巴的相互作用
動脈血漿、間質液和淋巴在血管毛細血管的層面進行交互。毛細血管的通透性使得水可以自由地進出。在毛細血管的動脈端，血壓高於組織的靜水壓，水因此會從毛細血管滲出到間質液中。
這一系列過程確保了身體細胞所處的液體環境始終接近理想狀況，只要穩態的機制正常運作，這些交換便會持續進行。
細胞外液的組成和功能並不僅僅是體液的簡單流動，這背後包含了生物體對生理穩態的深刻理解及無數全球性、生化性的調節過程。最終，這一切都是為了保持細胞和整個生物體的健康運作，你是否曾深入思考細胞外液在你體內扮演的角色呢？
