Physiology · 1.1

体液区画とその測定。細胞外液と血管内液。

Body fluid compartments and their determination. The extracellular and intravascular fluid.

応用トピック: ホメオスタシスとその障害体液恒常性と静脈輸液小児の体液平衡異常、重度脱水と輸液療法イレウス（腸閉塞）の診断と治療

🧠 体重70kgの成人男性を基準に「60-40-20」で覚える。 総体水分量total body water, TBW総体水分量（total body water, TBW）total body water, TBW（総体水分量）は体重の60%、そのうち細胞内液intracellular fluid, ICF細胞内液（intracellular fluid, ICF）intracellular fluid, ICF（細胞内液）が体重の40%（TBWの2/3）、細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液）が体重の20%（TBWの1/3）。各区画は指示薬希釈法indicator dilution method指示薬希釈法（indicator dilution method）indicator dilution method（指示薬希釈法）で測定し、「その指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）がどこまで到達するか」で区画が決まる、という論理構造を押さえる。

体液区画の基本構成

70kg男性を基準にした値。

区画	体重に対する割合	容量	隔てる膜
総体水分量total body water, TBW総体水分量（total body water, TBW）total body water, TBW（総体水分量） TBW（total body water）	60%	42 L	—
細胞内液intracellular fluid, ICF細胞内液（intracellular fluid, ICF）intracellular fluid, ICF（細胞内液） ICF（intracellular fluid）	40%（TBWの2/3）	28 L	細胞膜
細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液） ECF（extracellular fluid）	20%（TBWの1/3）	14 L	—
├ 間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）	ECFの3/4	10.5 L	毛細血管壁capillary wall毛細血管壁（capillary wall）capillary wall（毛細血管壁）
└ 血漿	ECFの1/4	3.5 L	毛細血管壁capillary wall毛細血管壁（capillary wall）capillary wall（毛細血管壁）

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='total body water, TBW'>総体水分量</span> TBW（体重の60%）= 42L"]
  A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='intracellular fluid, ICF'>細胞内液</span> ICF（体重の40%）= 28L"]
  A --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='extracellular fluid, ECF'>細胞外液</span> ECF（体重の20%）= 14L"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='interstitial fluid'>間質液</span>（ECFの3/4）= 10.5L"]
  C --> E["血漿（ECFの1/4）= 3.5L"]

区画の測定：希釈法

💡 原理は「Volume（容積） = Mass（量） / 濃度」。 既知量の指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）を投与し、平衡後の濃度を測ることで、その指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）が分布した区画の容積を逆算back-calculate逆算（back-calculate）back-calculate（逆算）する。

指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）はそれが到達できる区画にしか分布しないという性質を利用する。大きな分子（マンニトールmannitolマンニトール（mannitol）mannitol（マンニトール）など）は細胞膜を通過できないためECFにしか分布しない。ICFは直接測定できないが、「全体量−ECF」で間接的に算出する。

測定対象	指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）
総体水分量total body water, TBW総体水分量（total body water, TBW）total body water, TBW（総体水分量）	重水heavy water重水（heavy water）heavy water（重水）
細胞外液extracellular fluid, ECF細胞外液（extracellular fluid, ECF）extracellular fluid, ECF（細胞外液）	イヌリンinulinイヌリン（inulin）inulin（イヌリン）
血漿量plasma volume血漿量（plasma volume）plasma volume（血漿量）	血漿蛋白plasma proteins血漿蛋白（plasma proteins）plasma proteins（血漿蛋白）濃度／蛋白結合色素

⭐ ICFは「TBW − ECF」の引き算でしか求められない点が頻出。直接測る指示薬marker指示薬（marker）marker（指示薬）は存在しない。

細胞外液の内訳

ECFはさらに、上皮に囲まれた経細胞液transcellular fluid経細胞液（transcellular fluid）transcellular fluid（経細胞液）を含む。

区画	内容	容量（目安）
血管内液intravascular fluid血管内液（intravascular fluid）intravascular fluid（血管内液）	血球・蛋白・イオンの混合物（血漿がEC成分）	3 L
間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）	細胞を外側から取り囲む	8-10.5 L
経細胞液transcellular fluid経細胞液（transcellular fluid）transcellular fluid（経細胞液）	CSF（cerebrospinal fluid、脳脊髄液）、眼房水aqueous humor眼房水（aqueous humor）aqueous humor（眼房水）、滑液synovial fluid滑液（synovial fluid）synovial fluid（滑液）、胸水・腹水など、上皮で囲まれた腔の液	約1 L

血管内液intravascular fluid血管内液（intravascular fluid）intravascular fluid（血管内液）と間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）・経細胞液transcellular fluid経細胞液（transcellular fluid）transcellular fluid（経細胞液）を隔てるのは毛細血管内皮capillary endothelium毛細血管内皮（capillary endothelium）capillary endothelium（毛細血管内皮）。
経細胞液transcellular fluid経細胞液（transcellular fluid）transcellular fluid（経細胞液）は上皮細胞に囲まれた特殊な区画で、CSF・眼房水aqueous humor眼房水（aqueous humor）aqueous humor（眼房水）・関節液joint fluid関節液（joint fluid）joint fluid（関節液）・胸腔液pleural fluid胸腔液（pleural fluid）pleural fluid（胸腔液）・腹腔液peritoneal fluid腹腔液（peritoneal fluid）peritoneal fluid（腹腔液）などが含まれる。

細胞内外液のイオン組成

イオン	ECF	ICF
Na⁺（sodium）	135–147 mM	10–15 mM
K⁺（potassium）	3.5–5.0 mM	120–150 mM
Ca²⁺（calcium）	2.1–2.8 mM（総血漿値）／1.1–1.4 mM（遊離型 free form）	約100 nM（遊離型）
Cl⁻（chloride）	95–105 mM	20–30 mM
HCO₃⁻（bicarbonate）	22–28 mM	12–16 mM
浸透圧	290 mOsm	290 mOsm
pH	7.4	7.2

💡 Na⁺は細胞外に多く、K⁺は細胞内に多い。 この非対称な分布はNa⁺/K⁺-ATPasesodium-potassium ATPaseNa⁺/K⁺-ATPase（sodium-potassium ATPase）sodium-potassium ATPase（Na⁺/K⁺-ATPase）が能動的に作り出し維持しており、静止膜電位resting membrane potential静止膜電位（resting membrane potential）resting membrane potential（静止膜電位）や興奮性細胞excitable cell興奮性細胞（excitable cell）excitable cell（興奮性細胞）の電気現象の基盤になる（1-05-the-development-of-the-resting-membrane-potential-the-development-and-properties参照）。浸透圧はICF・ECFで等しい（290 mOsm）ため、両区画間の水の移動は主にこの浸透圧平衡osmotic equilibrium浸透圧平衡（osmotic equilibrium）osmotic equilibrium（浸透圧平衡）を介して起こる。

まとめ

TBW（体重の60%）＝ICF（40%）＋ECF（20%）。ECFはさらに間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）（3/4）と血漿（1/4）に分かれる。
各区画は希釈法dilution method希釈法（dilution method）dilution method（希釈法）で測定：TBW＝重水heavy water重水（heavy water）heavy water（重水）、ECF＝イヌリンinulinイヌリン（inulin）inulin（イヌリン）、血漿＝蛋白濃度／Evans blue。ICFは直接測れず引き算で求める。
ECFには上皮で囲まれた経細胞液transcellular fluid経細胞液（transcellular fluid）transcellular fluid（経細胞液）（transcellular fluid、CSF・眼房水aqueous humor眼房水（aqueous humor）aqueous humor（眼房水）・滑液synovial fluid滑液（synovial fluid）synovial fluid（滑液）など、約1L）も含まれる。
血管内液intravascular fluid血管内液（intravascular fluid）intravascular fluid（血管内液）と間質液interstitial fluid間質液（interstitial fluid）interstitial fluid（間質液）は毛細血管内皮capillary endothelium毛細血管内皮（capillary endothelium）capillary endothelium（毛細血管内皮）で隔てられる。
ECFはNa⁺・Cl⁻優位、ICFはK⁺優位。浸透圧は両区画で290 mOsmと等しい。