§ 39. Состав и функции внутренней среды организма

Определения и обозначения

Внутренняя среда организма — совокупность жидкостей, окружающих клетки и обеспечивающих их обмен веществ с внешней средой. Она объединяет кровь, тканевую жидкость и лимфу, поэтому клетки получают нужные вещества и избавляются от отходов.

Кровь — жидкая соединительная ткань, состоящая из плазмы и форменных элементов и движущаяся по кровеносным сосудам. Плазма переносит растворённые вещества, а форменные элементы выполняют, в частности, транспортную и защитную работу.

Тканевая жидкость — жидкость, образующаяся из плазмы крови в капиллярах и непосредственно окружающая клетки тканей. Именно через неё клетки обмениваются веществами с кровью, хотя сами клетки обычно не соприкасаются с кровотоком.

Лимфа — жидкость, образующаяся из тканевой жидкости и возвращающаяся по лимфатическим сосудам в кровь. Она отводит её избыток от тканей и помогает поддерживать нормальное количество жидкости вокруг клеток.

Как это устроено

В капиллярах часть плазмы проходит сквозь тонкие стенки в пространство между клетками. Так образуется тканевая жидкость: плазма содержит воду и растворённые вещества, которые могут выйти из сосудов, а крупные компоненты крови в основном остаются внутри. Благодаря этому у клеток появляется непосредственный доступ к кислороду и питательным веществам. Стенки капилляров работают как граница, через которую происходит избирательный обмен.

Тканевая жидкость омывает клетки и принимает от них углекислый газ и продукты обмена. Большая её часть возвращается в кровеносные капилляры, потому что движение воды и растворённых веществ зависит от различия давлений внутри сосуда и в тканях. Возвращение жидкости помогает не допустить её чрезмерного накопления между клетками. Так кровь снова получает воду и вещества, которые могут быть перераспределены по организму.

Не вся тканевая жидкость успевает вернуться в кровеносные капилляры. Её остаток поступает в расположенные рядом лимфатические сосуды, где называется лимфой. Это необходимо, чтобы постоянно отводить лишнюю жидкость из межклеточного пространства. Если бы отток не происходил, жидкость накапливалась бы в тканях и мешала нормальной работе клеток.

Кровь движется по сосудам благодаря сокращениям сердца. У лимфатической системы нет отдельного сердца, поэтому лимфа продвигается при сокращениях окружающих мышц и движениях тела, а клапаны не дают ей течь назад. По пути лимфа проходит через лимфатические узлы, где участвуют клетки иммунной защиты. Затем лимфа возвращается в кровеносную систему вместе с водой и растворёнными веществами.

Кровь, тканевая жидкость и лимфа связаны последовательным переходом веществ: из крови они попадают в тканевую жидкость, а затем часть жидкости возвращается через лимфатические сосуды. Поэтому изменения в одном звене отражаются на остальных. Организму необходимо сохранять состав и свойства этой среды в подходящих для клеток пределах. Такое относительное постоянство называется гомеостазом и поддерживается согласованной работой органов и систем.

Состав и функции жидкостей внутренней среды организма

Сравнивайте строки по одному признаку: так легче увидеть, где находится каждая жидкость и как она связана с другими. Например, движение крови обеспечивает сердце, а лимфа отводит из тканей избыток жидкости. Вместе функции трёх компонентов объясняют, как клетки получают вещества и избавляются от продуктов обмена.

Разбор задач

Через какую жидкость кислород и питательные вещества переходят из крови к клеткам, а углекислый газ — от клеток в кровь?

Нужно проследить путь веществ, а не искать один сосуд, который подходит к каждой клетке. Клетки окружены тканевой жидкостью, и через неё происходит обмен с кровью. Запишем последовательность отдельно для направления к клетке и обратно.

1. Кровь приносит кислород и питательные вещества к капиллярам.
2. Часть плазмы проходит через стенки капилляров, поэтому вещества оказываются в тканевой жидкости.
3. Из тканевой жидкости они поступают в клетки, а углекислый газ выходит из клеток в тканевую жидкость и затем переходит в кровь.

Ответ: обмен идёт по пути кровь — тканевая жидкость — клетка, а углекислый газ движется в обратном направлении: клетка — тканевая жидкость — кровь. Промежуточное звено здесь — тканевая жидкость, а не лимфа. Лимфа отводит избыток этой жидкости, но не заменяет непосредственный обмен клеток с кровью.

Почему после повреждения лимфатических сосудов может возникнуть отёк ткани?

Отёк — это накопление избыточной жидкости в тканях. Чтобы объяснить его появление, надо определить, куда обычно уходит тканевая жидкость, которая не вернулась в кровеносные капилляры. Затем следует учесть, что произойдёт при нарушении этого пути.

1. Плазма крови образует тканевую жидкость, омывающую клетки.
2. Часть жидкости возвращается в кровеносные капилляры, а избыток отводится по лимфатическим сосудам.
3. При повреждении сосудов отток лимфы нарушается, и избыток жидкости остаётся в межклеточном пространстве.

Ответ: повреждение лимфатических сосудов может вызвать отёк, потому что жидкость недостаточно быстро удаляется из ткани. Значит, причина не в том, что лимфа образуется непосредственно в повреждённом месте, а в нарушении её оттока. Чем дольше сохраняется препятствие, тем больше жидкости может задерживаться в тканях.

Как кровь, тканевая жидкость и лимфа участвуют в поддержании постоянства внутренней среды при физической нагрузке?

При нагрузке мышцам требуется больше кислорода и питательных веществ, а углекислого газа и других продуктов обмена образуется больше. Чтобы понять, как организм справляется с этой потребностью, проследим путь веществ через все три жидкости. При этом постоянство внутренней среды не означает, что обмен совсем не меняется: важно, чтобы организм удерживал необходимые условия в допустимых пределах.

1. Кровь переносит к работающим мышцам больше кислорода и питательных веществ, а от них уносит часть продуктов обмена.
2. Через капилляры вещества переходят в тканевую жидкость, которая доставляет их клеткам и принимает от клеток отходы.
3. Избыток тканевой жидкости поступает в лимфатические сосуды, а затем возвращается в кровь; так жидкость не скапливается вокруг клеток.

Ответ: кровь обеспечивает перенос по организму, тканевая жидкость — непосредственный обмен с клетками, а лимфа — отведение избытка жидкости и её возврат в кровь. Совместная работа этих звеньев помогает поддерживать нужные условия в тканях во время нагрузки. Ни одна из жидкостей не выполняет всю работу в одиночку.

Типичные ошибки

Ошибка — считать внутренней средой только кровь. Так думают, потому что кровь заметнее всего связана с переносом веществ по организму, но обмен с большинством клеток проходит через тканевую жидкость, а избыток отводит лимфа. Проверьте себя: можете ли вы назвать все три компонента внутренней среды?

Не следует путать тканевую жидкость с лимфой: первая находится между клетками, а вторая движется по лимфатическим сосудам. Их смешивают, потому что лимфа образуется из тканевой жидкости. Чтобы проверить ответ, уточните не происхождение жидкости, а место, где она находится сейчас.

Неверно говорить, что тканевая жидкость образуется непосредственно клетками. Её источником главным образом служит плазма крови, проходящая через стенки капилляров; клетки затем обмениваются с ней веществами. Проверка проста: проследите путь жидкости от кровеносного капилляра к клетке.

У лимфы нет отдельного сердца, которое качает её по сосудам. Такое предположение возникает по аналогии с кровообращением, но ток лимфы поддерживают сокращения мышц, движения тела и клапаны сосудов. Проверьте себя вопросом: какой механизм не даёт лимфе свободно течь назад?

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в теме, полезно знать строение крови и кровеносной системы, а также устройство стенки капилляров: через неё плазма образует тканевую жидкость. Представление о лимфе пригодится при изучении лимфатической системы и иммунитета, а перенос веществ связан с обменом веществ. Позднее понимание внутренней среды поможет объяснить работу выделения, терморегуляции и нервно-гуморальной регуляции. Эти темы показывают, как разные системы организма совместно поддерживают его постоянство.

Что запомнить

• Внутренняя среда организма включает кровь, тканевую жидкость и лимфу.
• Кровь движется по кровеносным сосудам и переносит вещества по организму.
• Тканевая жидкость образуется из плазмы крови и непосредственно окружает клетки.
• Обмен веществ между кровью и клетками происходит через тканевую жидкость.
• Лимфа образуется из избытка тканевой жидкости и возвращает его в кровь.
• Постоянство состава и свойств внутренней среды называется гомеостазом.