13.3 : Solunum ve Gaz Alışverişi

Kardiyovasküler ve solunum sistemleri arasındaki karmaşık etkileşim, solunum gazlarının vücutta verimli bir şekilde taşınması için çok önemlidir. Gaz alışverişindeki önemli rolünü vurgulayarak kardiyovasküler sistemin çok yönlü işlevlerini inceleyelim.

Solunum, alveoller ile vücut hücreleri arasındaki gazların, özellikle de oksijen (O_2) ve karbondioksitin (CO_2) değişimini içerir; bu, kan dolaşımının kolaylaştırdığı bir süreçtir. Sonuç olarak, kalp ve kan damarlarını içeren kardiyovasküler sistem, verimli gaz değişimi için gereklidir. Kalbin anatomisini inceleyerek başlayalım.

Koni şeklinde bir kas pompası olan kalp, kardiyovasküler sistemin merkezi organıdır. Dört içi boş odası vardır: üstte iki kulakçık ve altta iki karıncık. Atriyumlar (tekil: atriyum), üst ve alt anatoplardamar ile sol ve sağ pulmoner damarlar olan damarlardan kan alan girişlerdir. Karıncıklar, oksijenli kanı, pulmoner arterler ve aort da dahil olmak üzere atardamarlardan dışarı güçlü bir şekilde pompalayan çıkışlardır. Bu arterler vücuda oksijen açısından zengin kan sağlar ve oksijenlenmesi için oksijeni giderilmiş kanı akciğerlere taşır.

Her ventrikülün giriş (triküspit ve mitral) ve çıkışlarında (pulmoner ve aort) bulunan tek yönlü kapakçıklardan oluşan kalbin kendine özgü yapısı, kanın doğru yönde akmasını sağlayarak geri akışı önler ve sistemin verimliliğini korur.

Kapsamlı kan damarları ağı kapalı bir devre oluşturarak kalp ve vücut hücreleri arasında kan taşınmasını kolaylaştırır. Arterler ve arteriyoller kanı kalpten uzaklaştırarak kılcal damarlara yönlendirirken, venüller ve damarlar kanı atriyuma geri döndürür.

En küçük kan damarları olan kılcal damarlar, kan ve vücut hücreleri arasındaki madde alışverişinde kritik öneme sahiptir. Akciğerlerde, oksijeni düşük ve karbondioksiti yüksek olan oksijeni giderilmiş kan, kalbin sağ tarafından akciğerlere doğru hareket eder. Burada, alveollerde, solunan havadaki O_2 kana karışırken, atık bir ürün olan CO_2, nefesle verilmek üzere kandan alveollere yayılır. Alveoller, yüzey aktif madde sıvısından oluşan hassas bir tabaka ile kaplıdır ve bu tabaka olmadan alveoller çöker. Alveol hücreleri tarafından üretilen yüzey aktif madde, sıvının yüzey gerilimini azaltarak alveollerin çökmesini önler ve gaz alışverişini kolaylaştırır. Oksijen alıp karbondioksiti serbest bıraktıktan sonra oksijenden zengin kan kalbin sol tarafına döner. Artık karbondioksit oranı düşük olan bu oksijenli kan, vücutta dolaşarak çeşitli dokulara oksijen sağlar.

Oksijen taşınmasını anlamak aynı zamanda plazma ve kırmızı kan hücrelerinin (eritrositler) rollerinin tanınmasını da gerektirir. Oksijenin az bir kısmı plazmada çözünürken, çoğu hemoglobinin oksijene olan yüksek ilgisi nedeniyle kırmızı kan hücrelerindeki hemoglobine oksihemoglobin formunda bağlanır. Hemoglobin ayrıca öncelikle karboksihemoglobin formunda karbondioksiti de taşır.

İç solunum sırasında doku hücreleri ve kan arasında oksijen [O_2] ve karbondioksit [CO_2] alışverişi olur. Kan bileşimindeki herhangi bir anormallik bu süreci önemli ölçüde etkileyebilir. Örneğin, aşırı kanama ile karakterize olan kanama, kalp debisini azaltır ve oksijen dağıtımı için mevcut kanı azaltır. Vücut dokularının yeterli oksijen almadığı bir durum olan doku hipoksisine yol açabilir. Başka bir durum olan anemi, eritrositlerdeki azalma ile karakterize edilir, bu da oksijen taşınması için yetersiz hemoglobine ve yetersiz doku oksijenlenmesine yol açar. Öte yandan düzenli egzersiz kalp kaslarının etkinliğini artırır ve dokulara verilen oksijen miktarını artırır. Solunum yolu hastalıkları veya yüksek rakım gibi diğer koşullar da gaz alışverişini etkileyebilir ve homeostazı korumak için gereken hassas dengeyi vurgulayabilir.