Ünite 4: Solunum ve Boşaltım Sistemi

Solunum Sistemi

Canlı hücre ile bulunduğu ortam arasında gaz alışverişi, hücre zarından içeri veya dışarı difüzyon ile olur. Kuşlarda iki akciğer vardır. Trachea dokuz adet hava kesesi ile bağlantı halindedir. Hava keseleri kemik boşlukları ile bağlantılıdır. İnspirasyon sonunda hava, arka keselere dolar; ön keselere ise ikinci inspirasyon sonunda gelir. Ekspirasyonda arka keseler küçülür ve hava, akciğer içine geçer. Ön keseler de küçülerek hava bronchuslardan dışarı verilir. Akciğerlere verilen havada, oksijenin yanında karbondioksit de vardır ve bu karbondioksit, solunum merkezlerinin uyarılmasına neden olur. Kuşların akciğerlerinde memelilerdeki gibi alveoller yoktur. Hava kılcal borular içinde seyreder. Hava borularındaki havanın akışı ile kılcal damarlardaki kanın akışı birbirinin aksidir ve ters akım alışveriş sistemiyle kan fazla miktarda oksijen alabilir. Bu sayede kuşlar memelilerin yaşayamayacağı kadar yükseklerde rahatça oksijen ihtiyacını karşılarlar.

Akciğerler, bugünkü memeli hayvanlar ve insanlardaki biçimini alıncaya kadar uzun bir evrim geçirmiştir. Memeli hayvanların ve insanın solunum sistemi, akciğerler ve bunlara havayı götüren yollar, toraks ve pleura (plöyra) boşluğu ile bunların hacmini değiştiren kaslar ve bu yapılarla ilgili afferent ve efferent sinirlerden ibarettir. Solunum organları, burun boşluğu (cavum nasi), farenks (yutak), larenks (gırtlak), trachea, bronşlar, bronşioller ve alveollerdir.

İnspirasyon (Nefes Alma), göğüs kafesi ve akciğerlerin genişlemesiyle akciğerlere havanın girmesidir. İnspirasyonda, diyaframın kontraksiyonu (kasılması) ve kostaların öne ve yukarı doğru hareketi etkili faktörlerdir. Diyafram, göğüs boşluğunu karın boşluğundan ayırır ve solunumun %75’inden sorumludur. Diyaframın hareketiyle olan solunuma diyaframatik veya abdominal solunum denir.

Ekspirasyon (Nefes Verme), göğüs kafesi ve akciğerlerin hacimlerinin azalması ile havanın dışarı çıkmasıdır. Pasif olarak şekillenir. Bu olayda kostaların ağırlığı ve çarpıklığı, kosta kıkırdaklarının çarpıklığı, gerilmiş olan karın kasları ve akciğerlerin esnekliği etkili faktörlerdir. Öksürük, aksırık, konuşma, gülme, havlama, böğürme gibi olaylarda ve güç solunumda aktif ekspirasyon vardır.

Solunum sayısı, bir dakikada yapılan inspirasyon ve ekspirasyon sayısıdır. Solunum sayısını, canlının ağırlığı, yaşı, çalışma durumu, çevre ısısı ve gebelik durumu etkiler. Normal olarak gerçekleştirilen solunum (eupnea), abdominal tip solunumdur. Abdominal solunumda, solunuma paralel olarak karın hareketleri de gözlemlenir. Kostal solunumda ise kostaların hareketi belirgindir. Solunum, kalp ve diğer organ kaslarının hastalıklarında görülen güç soluma şekline dyspnea denir. Dispnea’da kostal tip solunum görülür. Astım, nöbet şeklinde görülen dispnea’dır. Bronşların daralmasından ileri geliyorsa bronşial astım, kalp kasının bozukluklarından kaynaklanıyorsa cardiac astım, otonom sinir sisteminin fazla uyarılmasından kaynaklanıyorsa sinirsel astım oluşur.

Mekanik solunum hareketlerinin yazdırılmasında solunum hacim ve kapasitelerinin ölçülmesinde kullanılan aracın adına spirometre denir. Solunum sırasında, göğüs kafesinin hacim değişiklikleriyle meydana gelen solunum hareketleri, pnöymograf denilen aletle solunum eğrisi şeklinde yazdırılabilir. Pnöymograf, solunum eğrileri yazdırılacak kişinin (denek) göğsüne bağlanır. Solunumla göğüs hacmindeki değişiklikler pnöymografı, o da bir kol sistemi ile yazıcıyı harekete geçirir. Sonuçta normal ve düzenli solunum eğrileri yazdırılır. Takiben denekten yutkunması istenir ve yutma sırasında solunumun durduğu gözlemlenir. Sonra denek, dayanabildiği kadar nefesini tutar (istemli apnea,). Bir süre sonra solunum hareketleri kendiliğinden tekrar başlar. Son olarak, deneğin hızlı hızlı koşması veya merdiven çıkıp inmesi istenir. Hemen ardından solunum hareketleri yazdırılır. Sayısı ve derinliği artmış solunum eğrileri gözlenir. Egzersizi takiben hyperpnea sonu apnea oluşur.

Akciğer hacimleri 4’e ayrılır:

1. Tidal Hacim (Normal Solunum Hacmi): İnspirasyon ile alınan ve ekspirasyon ile verilen hava hacmidir.

2. İnspirasyon Yedek Hacmi: Dinlenme durumunda, normal bir inspirasyon sonrası yapılan, maksimal bir inspirasyonla alınan hava hacmidir

3. Ekspirasyon Yedek Hacmi: Dinlenme halinde normal bir ekspirasyon sonrası yapılan, maksimal bir ekspirasyonla akciğerlerden çıkarılan hava hacmidir.

4. Rezidüel Hacim: Yapılması mümkün en kuvvetli ekspirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava hacmidir.

Akciğer kapasiteleri 4’e ayrılır:

1. İnspirasyon Kapasitesi: Dinlenme halinde ekspirasyonu takiben maksimal inspirasyonla alınan hava hacmidir.

2. Fonksiyonel Rezidüel Kapasite: Normal ekspirasyon sonunda akciğerlerde kalan hava hacmidir.

3. Vital Kapasite: Maksimal bir inspirasyondan sonra mümkün olan en kuvvetli ekspirasyon ile çıkarılan hava hacmidir.

4. Total Akciğer Kapasitesi: Maksimal inspirasyon sonunda akciğerlerde mevcut tüm hava hacmidir.

Dakika akciğer hacmi (Bir Dakikadaki Akciğer Ventilasyonu), bir dakikada akciğerlere giren ve çıkan hava hacmidir. Bir dakikadaki solunum sayısının, solunum hacmi ile çarpımından elde edilir.

Alveoler ventilasyon (Havalandırma), inspirasyonda alınan havanın hepsi alveollere kadar ulaşamaz, bir kısmı hava yollarında kalır. Buna ölü aralık denir.

İntrapulmonik basınç, akciğerlerin içinde bulunan basınç olup atmosfer basıncına eşittir. İnspirasyonda negatif yani atmosfer basıncından biraz az, ekspirasyonda ise atmosfer basıncının biraz üstündedir.

İntratorakal (İntraplöyral) basınç, iki pleura zarının arasında kalan boşluktaki ve mediastinumdaki basınçtır ve bu basınç negatiftir. Mediastinumdaki basınç değişiklikleri burada bulunan büyük venaları, lenf damarlarını ve özofagusu etkiler. İnspirasyonda venaların (vena cava’nın) etrafındaki basınç düşünce, venaya daha çok kan girer ve vena kanının kalbe dönüşü artar. Buna solunumun emici pompa etkisi denir.

Pnömotoraks (Pneumothoraks), plöyral boşluğa hava girmesine denir. Akciğerlerin delinmesi veya göğüs duvarının yaralanması ile buraya hava girişi olabilir.

Akciğer yüzey gerimi, alveollerin duvarı içinde bulunan bir takım özel hücreler, yüzey gerimini azaltan (sürfectan), lipid ve karbonhidrat karışımı kimyasal yapıya sahip olan bir madde salgılarlar. Bu madde ince olan alveol duvarının, yüzey gerimi nedeniyle kollabe olmasını (büzülmesini) engeller. Alveollerin iç yüzeyinde gerimi azaltarak kan suyunun alveol boşluğuna doğru fazla miktarda sızmasını önler.

Hipoksi, dokulara yeterli miktarda oksijen sunulamamasıdır. Hipoksinin 4 tipi vardır.

1. Hypoxic hypoxia (Hipoksik Hipoksi): Bu tür hipokside, kanda ve alveollerde oksijen basıncı düşük olduğundan hemoglobin oksijeni bırakmaz.

2. Anemik Hipoksi: Hemoglobin azlığından ileri gelen bu çeşit hipokside, mevcut hemoglobinin oksijen ile doymuşluğu tamdır.

3. Stagnant Hipoksi: Bir organa, vücudun bir kısmına veya tamamına giden kanın azlığından meydana gelen bir hipoksidir.

4. Histotoksik Hipoksi: Toksik etkilerle hücre oksidasyon mekanizmasının bozulması sonucu, kanda basıncı ve miktarı normal olan oksijenin kullanılamamasına bağlı gelişen bir hipoksi türüdür.

Siyanosis, deri ve mukozaların normal rengini kaybedip mavimsi renge dönüşmesidir. Nedeni kanda bulunan indirgenmiş hemoglobin miktarının normalin üstüne çıkmasıdır. Kapillar damarlarda indirgenmiş hemoglobin miktarını bulmak için arteriyel ve venal kandaki değerlerin ortalaması alınır.

Oksijen kullanma katsayısı, 100 ml arter kanı 19 ml, vena kanı ise 14 ml oksijen taşır. Aradaki fark olan 5 ml oksijen dokular tarafından kullanılmıştır. Kullanılan oksijen miktarının, kullanılmaya hazır olan yani arter kanındaki oksijen miktarına oranına oksijen kullanma katsayısı denir.

Solunum Katsayısı (RQ), bir dakikada akciğerlerden çıkarılan karbondioksit hacminin, akciğerlere alınan oksijen hacmine oranıdır. RQ, okside olan besin maddesinin türüne göre değişir.

Oksijenin hemoglobinden ayrılmasına neden olan etkenler şunlardır:

• Hidrojen ve karbondioksit miktarının artması, pH düzeyinin azalması oksijeni hemoglobinden ayrılmaya zorlar. Bu olaya BOHR etkisi denir.

• Aktif dokuda daha çok ısı meydana gelir ve hemoglobin daha çok oksijeni serbest bırakarak aktif dokunun ihtiyacını karşılar.

• Kanda oksijen basıncı düştüğünde hemoglobin daha fazla oksijeni serbest bırakır.

• Difosfogliserat (DPG), alyuvarlarda bulunur, oksijenini bırakmış hemoglobin ile bağlanır. Egzersiz, anemi, hipoksiye neden olan durumlar alyuvarlarda DPG artışına neden olur. Bu durumda daha fazla O2 serbest kalır.

Dekompresyon hastalığı (Dalgıç Paralizi, Vurgun), su altında derinlere inildikçe giderek artan basınç, bedendeki gazları (N, O2, CO2) eriyik halde tutacak kadar komprese eder, sıkıştırır.

Boğulma (Asfeksi), su yutmamak için larenkste meydana gelen şiddetli kasılmalar sonucunda şekillenen ölüm olayına denir.

Oksijen tedavisi ve zehirlenmesi, atmosfer basıncından daha düşük yoğunlukta (%60) oksijen tedavi için yeterlidir. Atmosfer basıncından 2 katı basınçta oksijen etkisinde kalındığında akut oksijen zehirlenmesi görülebilir.

Vücutta Solunum Gazlarının Taşınması

Oksijenin (O2’nin) taşınmasında alveol içindeki pO2 (oksijen basıncı) yaklaşık 100, vena kanında ise 40 mmHg’dır. Gazlar basıncı fazla olan yerden az olan yere doğru diffüze olduklarından alveol havasındaki oksijen kana geçer. Plazmada erimiş halde 100 ml de 0,3 ml kadar oksijen kalabilir. Fazlası alyuvar içerisine girer. Oksijenini kaybetmiş hemoglobin indirgenmiş haldedir (HHb). HHb, oksijenle karşılaşınca hemoglobin H+’i, bırakır, oksijen ile birleşir ve oksihemoglobin meydana gelir. Hemoglobinden ayrılan H+ iyonu, bikarbonat iyonu (HCO3-) ile birleşerek karbonik asit (H2CO3) yapar. Bu da karbonik anhidraz enzimi tarafından kataliz edilen bir reaksiyonla karbondioksit (CO2) ve suya (H2O) ayrılır. CO2’nin alyuvar içerisindeki yoğunluğu arttıkça plazmaya, oradan da alveoller içine diffüze olur ve ekspirasyon havası ile vücut dışına atılır.

Karbondioksitin (CO2’in) taşınmasında kanda CO2, plazmada erimiş halde (%7), proteinlere bağlı (%23) ve bikarbonat şeklinde (%70) bulunur. Dokularda açığa çıkan CO2 plazmaya, oradan da alyuvarlar içine alınır. Karbondioksitin bir kısmı hemoglobin ile bağlanarak karbomino bileşiğini yapar. Büyük bir kısmı ise karbonik anhidraz enzimi (K.A.) aracılığıyla su ile birleşerek H2CO3 meydana getirir. Bu asitin iyonlara ayrılmasıyla HCO3- ve H+ meydana gelir. HCO3- alyuvardan plazmaya geçer, H+ ise O2’ni bırakmış hemoglobin ile birleşerek indirgenmiş hemoglobin yapar (HHb).

Oksijen ve karbondioksitin taşınmasında etkili faktörlerde gazların taşınmasında basınç ve miktar önemli faktörlerdir.

Solunumun kontrolünde pons cerebri’de bulunan pneumotaxic (pnömotaksik) ve apneustic (apnöstik) merkez ile medulla oblongata’da bulunan inspirasyon ve ekspirasyon merkezi rol alır.

Boşaltım Sistemi

İç ortamın değişmezliğinin (homeostasis) korunmasında ve kanın pH’sının ayarlanmasında hem akciğerlerin hem de böbreklerin önemli rolleri vardır. Akciğerler oksijen ve karbondioksit miktarını belirli bir düzeyde tutarlar. Beden için zararlı maddelerin uzaklaştırılmasında ise böbreklere önemli görev düşer.

Boşaltımı filtrasyon, rezorbsiyon ve sekresyon olarak 3 bölümde inceleyebiliriz.

Filtrasyon, böbreklere gelen kanın süzülmesidir. Rezorbsiyon, süzülerek kandan ayrılan vücut için gerekli maddelerin geri emilmesidir. Sekresyon ise vücut için yararsız veya zararlı maddelerin kandan alınarak tubul sıvısına verilmesidir.

Nefron, böbreğin iş yapan en küçük birimidir. Glomerulus, böbreğe gelen kanın süzüldüğü yerdir. Glomerulus kılcal damarları iki arteriyol arasında yer almıştır.

Glomerular filtrasyon hızı, sadece süzülebilen, sekresyonla çıkarılmayan veya rezorbe edilemeyen maddeler aracılığıyla belirlenebilir

Glomerular filtrasyon hızına etkileyerek, kan basıncının artmasına veya azalmasına rağmen böbrekten geçen kan miktarını sabit tutan mekanizmaları aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

• Glomerulusun afferent ve efferent kan damarlarının düz kaslarının aktivitesi; böbrek atar damarlarında kan basıncı artınca, afferent arteriyol daralır, efferent arteriyol genişler ve glomerulus kılcal damarlarındaki kan basıncı normal tutulur.

• Henle kulpu valvula (kapakçık) etkisi; glomerular filtrasyon azalınca henle kulpuna giren süzüntü de azalır.

• Makula densa, jugstaglomerular hücreler ve renin-angiotensin mekanizması ile kan basıncı ayarlanır.

Klirens, bir dakikada oluşan idrarla atılan maddeyi içeren plazma miktarıdır. Glomerular süzüntü miktarını belirlemede ve böbreklerde kan akımının normal olup olmadığını anlamada yararlanılır.

Ürinasyonun Sinirsel Kontrolü

Toplama kanalları ile böbreğin pelvisine getirilen filtrat, üreterler ile vesica ürinaria’ya (idrar kesesine) ulaşır. İdrar kesesinin, internal (iç) ve eksternal (dış) sfinkter kasları vardır. Eksternal sfinkter kasları çizgili olup, somatik sinirlerle kontrol edilir. Bu kaslar istekle kontrol edilebildiğinden, istenirse korteksten gelen uyarımlarla kesenin kasılması durdurularak eksternal sfinkter kaslarının kasılması engellenip ürinasyon (idrar yapma) önlenebilir. Kesenin idrarla dolması sonucu içindeki basıncın yükselmesi, burada bulunan düz kaslardaki gerilme reseptörlerinde uyarımlar oluşmasına neden olur.