سائل خارج خلوي
التنظيم

تستقر البيئة الداخلية للسائل خارج الخلوي عبر عملية الاستتباب، حيث تعمل آليات استتبابية معقدة على تنظيم وإبقاء مكوناته متوازنة. تنظم الخلايا الفردية تركيبها الداخلي كذلك عبر آليات متنوعة.
يوجد فارق كبير بين تراكيز أيونات الصوديوم والبوتاسيوم خارج وداخل الخلية، فتركيز أيونات الصوديوم مرتفع إلى حد كبير في السائل خارج الخلوي عن نظيره في السائل داخل الخلوي. والعكس صحيح بالنسبة لتركيز أيونات البوتاسيوم فهو مرتفع داخل الخلية ومنخفض خارجها. تجعل هذه الفروقات جميع الأغشية الخلوية مشحونة كهربائيا بشحنة موجبة خارج الخلايا وشحنة سالبة داخلها. حين يكون العصبون في حالة راحة (لا يقوم بنبض) يُعرف الجهد الغشائي على أنه جهد الراحة وتكون قيمته بين جانبي الغشائي -70 ميلي فولت.
يتشكل هذا الجهد بواسطة مضخات الصوديوم-بوتاسيوم الموجودة على الغشاء الخلوي والتي تضخ أيونات الصوديوم خارج الخلية إلى السائل خارج الخلوي وفي المقابل تدخل أيونات البوتاسيوم منه إلى الخلية. الحفاظ على هذا الفرق في تراكيز الأيونات بين داخل وخارج الخلية أمر حاسم لإبقاء أحجام الخلية الطبيعية مستقرة وكذلك يُمكِّن بعض الخلايا من توليد جهود الفعل.
في أنواع عدة من الخلايا يمكن لقنوات الأيون المبوبة بالفولتية على سطح الخلية أن تنفتح لعدة ميكروثواني في كل مرة، وهذا يسمح بتدفق موجز لأيونات الصوديوم إلى داخل الخلية (يُحدثه تدرج تركيز أيونات الصوديوم الموجود بين داخل وخارج الخلية)، وهذا يتسبب في زوال قطبية الغشاء الخلوي مؤقتا (فقدانه للشحنات الكهربائية) ويشكل أساس حدوث جهود الفعل.
تلعب قنوات الصوديوم في السائل خارج الخلوي دورا مهما في حركة الماء من حيز جسمي إلى آخر. حين تُفرز الدموع أو يتشكل اللعاب فإنه يتم ضخ أيونات الصوديوم من السائل خارج الخلوي إلى القنوات التي تشكلت وتجمعت فيها هذه السوائل. المحتوى المائي لهذه السوائل ينتج من حقيقة أن الماء يتبع أيونات الصوديوم (والأنيونات المرافقة لها) أسموزيا. نفس المبدأ ينطبق على تشكل العديد من سوائل الجسم الأخرى.
لدى أيونات الكالسيوم ميول كبير للارتباط بالبروتينات، وهذا الارتباط يُغير توزيع الشحنات الكهربائية في البروتين مما يؤدي إلى تغيير بنيتة الثالثية. تعتمد البنية الطبيعية ووظيفة العديد من البروتينات خارج الخلوية وكذلك الجزء خارج الخلوي من البروتينات الغشائية على تراكيز دقيقة جدا لأيونات كالسيوم في السائل خارج الخلوي. من البروتينات الحساسة بشكل خاص لتغيُّر تركيز أيونات الكالسيوم في السائل خارج الخلوي: العديد من بروتينات تجلط الدم في بلازما الدم، والتي تفقد وظيفتها في غياب أيونات الكالسيوم، لكنها تصبح نشيطة بالكامل عند إضافة التركيز الصحيح من أملاح الكالسيوم. تملك قنوات أيون الصوديوم المبوبة بالفولتية المتواجدة على الأغشية الخلوية للعصبونات والعضلات حساسية أكبر للتغيرات في تراكيز أيونات الكالسيوم بالسائل خارج الخلوي. وتسبب أيّ انخفاضات صغيرة نسبيا في مستويات الكالسيوم المتأين البلازمي (نقص كالسيوم الدم) تسريب هذه القنوات للصديوم داخل خلايا أو محوارت العصب مما يجعلها فائقة الاستثارة، وتتسبب في تقلصات عضلية عفوية (التكزز) وتشوش الحس (الشعور بوخز الدبابيس والإبر) في الأطراف وحول الفم. حين يرتفع تركيز أيونات الكالسيوم في البلازما فوق المستوى الطبيعي (فرط كالسيوم الدم) فإن المزيد من الكالسيوم يرتبط بقنوات الصوديوم هذه ويحدث تأثيرا معاكسا وهو ما يسبب الخمول، ضعف العضلات، فقدان الشهية، الإمساك وعواطف متغيرة.
تتأثر البنية الثالثية للبروتينات كذلك بالأس الهيدروجيني للمحلول المغمورة فيه، ويؤثر الأس الهيدروجيني الخاص بالسائل خارج الخلوي على نسبة الكالسيوم -من الكمية الكلية له- التي تظهر في البلازما على هيئة حرة أو متأينة مقارنة بالنسبة التي تكون مرتبطة بالبروتين أو أيونات الفوسفات. وأيُّ تغيُّر في الأس الهيدروجيني للسائل خارج الخلوي يُغير تركيز الكالسيوم فيه. وبما أن الأس الهيدروجيني للسائل خارج الخلوي مرتبط مباشرة بالضغط الجزئي لثنائي أكسيد الكربون فيه، فإن فرط التنفس الذي يخفض الضغط الجزئي لثنائي أكسيد الكربون في السائل، تنتج عنه أعراض لا يمكن تمييزها تقريبا عن أعراض انخفاض تركيز أيونات الكالسيوم في البلازما.
يقوم جهاز الدوران «بتحريك وخلط» السائل خارج الخلوي بالاستمرار، وهو ما يضمن أن البيئة المائية المغمورة فيها خلايا الجسم متماثلة تقريبا عبر سائر الجسم. ويعني ذلك أن المغذيات يمكن أن تُفرز في السائل خارج الخلوي في منطقة معينة ( البطن، الكبد، أو الخلايا الدهنية) ثم تتوزع بانتظام خلال حوالي دقيقة عبر سائر الجسد. الهرمونات أيضا تتوزع بانتظام وبسرعة إلى كل الخلايا في الجسم بغض النظر عن مكان إفرازها في الدم. الأكسجين المأخوذ بواسطة الرئتين من هواء الحويصلة يُوزَّع باتنظام كذلك بالضغط الجزئي الصحيح بين كل خلايا الجسم. تنتشر الفضلات الناتجة بانتظام كذلك على طول السائل خارج الخلوي، وتُزال منه في نقاط أو أعضاء معينة، وهو ما يضمن عدم تراكم مركبات غير مرغوب بها في منطقة معينة أو تجاوز الحد المطلوب للمواد الضرورية في منطقة ما (مثل أيونات الصوديوم أو أي مكونات أخرى للسائل خارج الخلوي). الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة العامة هو البلازما في الأوردة حيث تكون تراكيز المواد المنحلة في كل وريد مفرد مختلفة بدرجة معينة عن تلك الموجودة في السائل خارج الخلوي. غير أن هذه البلازما محتواة في أوعية وريدية جدرانها غير نافذة للماء وبالتالي لا تؤثر على السائل الخلالي الذي تعيش فيه خلايا الجسد. حين يختلط الدم من جميع أوردة الجسد في القلب والرئتين فإن تراكيز مختلف المكونات تقوم بتحييد بعضها البعض (كمثال يُعادَل الدم الحمضي للعضلات النشطة بواسطة الدم القلوي المنتج استتبابيا بواسطة الكليتين). من الأذين الأيسر وما يليه قدما نحو كل عضو في الجسد، يسترجع السائل خارج الخلوي قيم مكوناته الطبيعية المنظمة استبابيا.