SOLUNUM SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ


Solunum kelimesi iki anlamda kullanılabilir. Hucresel duzeyde, hucresel oksidatif aaaabolizma anlamındadır. Organizma duzeyinde ise, gaz değişim yuzeylerinin, yani akciğerlerin atmosfer havası ile havalanması demektir. Solunum sistemi, dolaşım sisteminin atmosferle olan bağlantısını sağlar. Amfibian denilen kurbağa gibi hem karada hem de suda yasayan canlılarda aaaabolizma duşuk olduğu icin cilt solunumu yeterlidir. Eğer insanlarda kurbağalar gibi cilt solunumu yapsalardı, o zaman insanların aaaabolizması daha yuksek olduğu icin, insan vucudunun yuzeyinin, gercek yuzeyinden kat kat fazla olması gerekir idi. Akciğerler ağırlık olarak vucudun pek az bir kısmını oluştururlar, fakat yuzey olarak cok fazla bir yer kaplar.

Yunan mitolojisine gore, "PNEUMA" yani nefes, gorulmez kişisel bir ruhtur ve sahibine hayat verir. Sağlıklı insanlar, soluk almayı, değerini takdir etmeden, verilmiş bir hak gibi kabul ederler, cunku soluk alıp verme hemen hemen gayretsizdir ve bilincsizce yapılır. Oysa solunum hastalığı olanlar icin, her soluk bir altın değerindedir. Solunum hastalıkları genellikle, soluk havasının ya sigara dumanı ya da kirli hava ile kirlenmesinden kaynaklanır.

Solunum sisteminin bir diğer gorevi de ses cıkarmaktır. Konuşurken, solunum sisteminde dolasan hava, ses tellerini titreştirir, oluşan bu sesin havayla dolu boşluklarda yankılanmasıyla bazı frekanslar diğerleri uzerine baskın cıkar, bu da her kişiye kendine has ozel sesini verir.

SOLUNUM SİSTEMİ ANATOMİSİ

Solunum sistemi burun, ağız, farinks (yutak), larinks (gırtlak), trakea (soluk borusu), bronşlar, bronsioller, ve alveollerden oluşur. Trakeadan sonra ilk dallanan yapılara bronşlar, broşlardan sonraki daha dar caplı yapılara da bronsioller denilmektedir. Bronşlar, bronsioller ve terminal bronsiollerde gaz alışverişi olmaz, bu kanallar anatomik olu boşluk olarak adlandırılır. Anatomik olu boşlukta bulunan hava hacmi 150 ml dir. Gaz değişimi yapılan alanlar ise respiratuvar bronsiol, duktus alveolaris, ve alveol keseleridir. Anatomik olu boşluk nedeni ile her bir solunum ile akciğerlere alınan 500 ml havanın 350 ml sinde gaz değişimi yapılmaktadır.

Diffuzyon: Gerek akciğerlerde gerekse hucre duzeyinde gaz alışverişi diffuzyon ile olmaktadır. Bu diffuzyon pasif bir olaydır, yani gazlar konsantrasyon farkları doğrultusunda diffuzyona uğrarlar. Bir sıvıda cozunmuş olan gazin konsantrasyonu o gazin kısmi basıncı ile ifade edilmektedir. Gazin kısmi basıncı buyudukce, konsantrasyonu da artmaktadır. Akciğerlere gelen venoz kanda, alveol icindeki atmosfer havasına oranla, CO2 basıncı daha yuksek, O2 basıncı ise daha duşuktur; bu sebeple, CO2 alveol icine verilirken, O2 de kana gecmektedir. Kanda oksijenin % 97 si eritrositler icinde hemoglobine bağlı olarak taşınır, geri kalan % 3 ise plazmada fiziksel olarak cozunmuş halde taşınmaktadır. Karbondioksit ise 4 şekilde taşınır. % 70 oranında plazmada HCO3 iyonu seklinde taşınır. Hucrelerde oluşan CO2, kana gectiği zaman eritrositler icine alınır. Eritrositler icinde CO2, karbonik anhidraz enziminin etkisiyle H2O ile birleşir.

Karbonik anhidraz:

CO2 + H2O HCO3 + H

Yukarıdaki reaksiyonda ortaya cıkan hidrojen iyonları hemoglobin molekulune bağlanır, bikarbonat iyonları ise eritrositlerden plazmaya cıkar ve akciğerlere kadar plazmada gelir. Kan akciğerlere gelince, bikarbonat iyonlarının eritrositler icine girmesi ile reaksiyon tersine doner, sonucta su ve karbondioksit oluşur ve solunum yoluyla dışarı atılır. Karbondioksitin % 70 i bu yolla taşınır. Karbondioksitin bir kısmı doğrudan hemoglobin molekulune bağlanarak taşınır. Cok az bir kısmı plazmada fiziksel olarak cozunmuş halde taşınır. Az bir kısmı da plazma proteinleri ile karboamino bileşikleri oluşturarak taşınır.

Solunum Sisteminin Fonksiyonları:

1.Oksijen temin eder.

2. Karbondioksiti atar.

3. Kanın hidrojen iyon konsantrasyonunu (pH sini) duzenler.

4. Konuşmak icin gerekli sesleri uretir (fonasyon).

5. Mikroplara karsı vucudu savunur.

6. Kan pıhtısını tutar ve eritir.

Solunum Sisteminin Organizasyonu:

Sağ ve sol olmak uzere 2 akciğer vardır. Akciğerler esas olarak ALVEOL denilen (alveolus, tekil; alveoli, cogul) ici hava dolu kucuk keseciklerden oluşur. Alveol kanla, atmosfer havasının gaz değiştirdikleri yerdir ve her bir akciğerde yaklaşık 150 milyon alveol vardır. HAVAYOLU dış ortamla, alveol arasında havanın gectiği tum tuplere verilen isimdir. Inspirasyon soluk alma demektir ve solunum sırasında dış ortamdan, havanın havayolları aracılığı ile alveollere hareket etmesidir. Ekspirasyon ise soluk verme demektir ve havanın alveollerden dış ortama, yine havayolu aracılığı ile verilmesi demektir. Soluk alıp verme sırasında, 1 dakikada yaklaşık 4 litre hava alveollere girip cıkarken, alveollerin cevresindeki kapiller damarlardan ise 1 dakikada 5 L kan gecer. Ağır egzersiz sırasında hava akışı 30-40 kat artabilirken, kan akimi da 5-6 kat artabilir. Her zaman icin alveole giren hava ile alveol cevresindeki kapillerler icindeki kan birbiriyle orantılı olmalıdır. Alveoler hava ile kapiller kan birbirinden cok ince bir zar ile ayrılmıştır, bu zar oksijen ve karbondioksitin diffuze olmasına olanak tanır.

Havayolu: Soluk alma sırasında, hava ya ağızdan ya da burundan farenkse gecer, farenks hem yiyecekler hem de hava icin ortak bir geciş yoludur. Farinks 2 tupe ayrılır, birisi ozafagustur ki buradan yiyecekler mideye gecer, diğeri ise larinks dir ki, bu havayolunun bir parcasıdır. Ses telleri larinkste bulunur, gecen havanın bu telleri titretmesi ile ses oluşur. Larinks trakea denilen uzun bir tupe acılır. Trakeada 2 tane bronşa dallanır. Bir bronş sağ akciğere bir bronş da sol akciğere girer. (Bronchus=bronş, bronchi=bronşlar)

Trakea ve bronşların duvarları kartilaj denilen kıkırdak dokusu icerir ve kartilaj bu yapılara esneklik ve dayanıklılık verir. Akciğerler icerisinde bronşların dallanması devam eder, her bir dallanma daha dar, daha kısa, ve daha cok sayıda tup oluşması ile sonuclanır. Bu dallanmalar sırasında kartilaj icermeyen ilk dallanmalardaki tuplere bronsiyol denir. Alveoller, respiratuvar bronsiyollerden itibaren gorulmeye baslar. Havayolları larinksten itibaren 2 bolume ayrılır. 1)İletici kısım 2)respiratuvar kısım. İletici kısımda hic alveol olmadığı icin bu kısımda gaz değişimi olmaz. Respiratuvar kısım ise respiratuvar bronsiollerden itibaren baslar. Bu kısımda gaz değişimi olur. Farinksten, respiratuvar bronsiollerin sonuna kadar tum havayolu boyunca, epitelyal yuzeyler silya icerir. Tum havayolu boyuna ayrıca mukus salgılayan epitel hucreleri ile ceşitli bezler bulunur. Silyalar surekli olarak farinkse doğru hareket halindedirler. Bu yapıyı mukustan yapılmış bir yuruyen merdivene benzetebiliriz. Bu yuruyen merdiven sayesinde solunum havasındaki toz mukusa yapışır ve yavaş ama surekli hareket halindeki silya hareketleriyle farinkse doğru iletilir ve farinkse varınca, burada yutulur. Bu mukus yuruyen merdiveni akciğerleri temiz tutmak icin cok onemlidir. Silyer aktivite zararlı pek cok etkenle inhibe edilebilir. Orneğin sigara icmek silyaları saatlerce immobilize eder. Silyer aktivitenin azalması akciğer enfeksiyonu ile ya da atılamayan mukusun havayolunu tıkamasıyla sonuclanabilir. İkinci koruma mekanizması fagositlerdir. Tum havayolu ve alveoller boyunca bulunan fagositler solunumla alınan kucuk parcacıkları ve bakterileri fagosite ederek bunların oteki akciğer hucrelerine ya da kan dolaşımına gecmesini onlerler.

ALVEOL

Alveoller kucuk, ici hava dolu keseciklerdir. Alveol duvarının havaya bakan ic yuzleri yalnızca 1 hucre kalınlığındadır. Bu ic yuzey Tip I hucreleri denilen epitel hucreleri tarafından 1 sıra olarak oluşturulmuştur. Alveollerin duvarları ayni zamanda kapiller damarları da icerir. Kapiller damarların endotel hucreleri, alveol endotel hucrelerinden cok az bir interstisiyel sıvı ve bir bazal membranla ayrılmıştır. Sonuc olarak kapiller damarlardaki kan, alveollerdeki havadan yalnızca 0,2 m m kalınlığında bir bariyerle ayrılmıştır. Ortalama bir eritrositin capının 7 m m olduğunu duşunursek, 0,2 m m lik bir bariyerin ne kadar ince olduğu cok acıktır. Kapiller damarlar ile temas eden alveol yuzeyinin toplam alanı 75 m2 dir ki bu bir tenis kortunun alanına eşittir, ya da bir diğer deyişle, vucut dış yuzeyinin 80 katidir. Bu kadar ince ve buyuk bir alan olması sebebiyle oksijen ve karbondioksit buyuk miktarlarda hızlıca değişmektedir.

Alveol epitelinde Tip I hucrelerine ek olarak daha az sayıda Tip II hucreleri vardır. Şekilsel olarak Tip I den daha buyuk olan bu Tip II hucreleri surfaktan denilen bir madde senaaalerler.

GOGUS KAFESİ

Akciğerler toraks denilen goğus kafesi icinde yerleşmiştir. Toraks kapalı bir bolmedir. Boyunda kaslar ve bağ dokusu tarafından sınırlanmıştır, altta ise diyafram denilen kubbe seklinde bir cizgili kas ile karından tumuyle ayrılmıştır. Toraks duvarları, omurilik, kostalar, iman tahtası (sternum), ve kostalar arasındaki kas olan interkostal kaslardan oluşur. Toraks duvarı ek olarak buyuk miktarda elastik bağ dokusu icerir.

Her akciğer plevra zari denilen bir zar ile tamamen kaplanmıştır. Bu zar iki katli bir zardır. Plevra zarını hayalde canlandırmak icin ici su dolu bir balona bir yumruğu bastırdığınızı duşunun. Yumruk akciğeri temsil etmektedir, yumruğu ilk saran balon zari visseral plevrayı temsil etmektedir. İkinci katman ise pariyetal plevrayı temsil etmektedir. Visseral plevra ile parietal plevra arasında intraplevral sıvı denilen cok ince bir sıvı tabakası vardır. Bunun toplam miktarı sadece birkac ml dir. Gelişim sırasında bu iki plevra zari arasında yaklaşık 4 mm Hg lik negatif bir basınc oluşur. Bu negatif basınc sayesinde, normalde kollabe olması gereken alveol acık kalır. Bu negatif basınc alveolleri dışa doğru cekerken, goğus kafesini de ice doğru ceker. Goğsun kesici aletlerle olan yaralanmasında parietal plevra delindiği icin plevral aralıktaki basınc atmosfer basıncına eşitlenir, yani negatif basınc kalmaz. Pnemotoraks denilen bu yaralanmada alveolleri dışa doğru ceken negatif basınc olmadığı icin akciğerler kollabe olur, yani soner.

İNSPİRASYON (SOLUK ALMA)

Inspirasyon, diyafram ve inspiratuvar interkostal kasların kasılmasıyla baslar. Diyaframın kasılmasıyla goğus boşluğu karına doğru buyur. Interkostal kasların kasılmasıyla da goğus yukarı ve dışa doğru buyur. Goğusun bu buyumesi intraplevral aralıktaki basıncı daha da negatif yapar. Bu da akciğerleri daha da buyuterek havanın akciğerlere doğru emilmesine yol acar.

EKSPİRASYON (SOLUK VERME)

Inspirasyonun sonunda, diyafram ve inspiratuvar interkostal kaslara giden sinirler, kasları uyarmayı sonlandırır ve boylelikle kaslar gevşerler. Goğus duvarı ve dolayısı ile akciğerler pasif olarak orijinal değerlerine donerler. Akciğerler kuculunce, alveollerin icindeki hava sıkışır ve alveol ici basınc atmosfer basıncını gecer. Dolayısı ile alveol icindeki hava kolayca havayollarından dışarı atılır. Sonuc olarak istirahat halinde ekspirasyon pasif bir olaydır, inspiratuvar kasların gevşemesi ve akciğerlerin elastikiyeti sayesinde gercekleşir. Fakat egzersiz sırasında daha buyuk miktarda hava dışarı atılmak zorunda olduğu icin ekspiratuvar interkostal kaslar ve karin kaslarının kasılmasıyla goğus daha aktif olarak kuculur.

KOMPLİANS (ESNEME)

Belirli bir basınc altında belirli bir maddenin ne kadar esneyebildiğine o maddenin kompliansi denir. Dolayısı ile akciğerlerin kompliyansi ne kadar cok olursa, esneyebilmeleri de o kadar cok olur. Tersine komplians azalmışsa akciğerlerin esneyebilmeleri de zor olur. Akciğerlerin kompliyansinin azaldığı hastalıklarda, esneklik azaldığı icin, akciğerleri genişletmek icin daha fazla guc uygulamak gerekecektir. Bu tur hastalar, yuzeysel ve hızlı solurlar. Akciğerlerin kompliansini etkileyen bir diğer faktor de alveollerin yuzey gerilimidir. Alveollerin yuzeyleri nemlidir ve alveoller ince bir su tabakası ile kaplı gibi duşunulebilir. Bu su tabakası gerilmiş bir balon gibi davranır ve akciğerlerin genişlemesini engelleyen bir guc gibi davranır. Akciğerlerin genişlemesini etkileyen bu guce "yuzey gerilimi" denir. Sonuc olarak akciğerlerin genişlemesi hem akciğerlerin elastik dokusunu germek, hem de bu yuzey gerilimini asmak icin daha fazla enerjiye ihtiyac duyacaktır. Alveollerdeki Tip II hucreler surfaktan denilen bir madde senaaalerler. Surfaktan yuzey gerilimini azalttığı icin akciğerlerin kompliansini arttırır, yani akciğerleri genişletmek icin daha az enerjiye gereksinim duyulur.

Respiratuvar Distress Sendromu denilen hastalıkta yeni doğan bebekler yeteri kadar surfaktan senaaaleyemedikleri icin bu bebekler soluk alıp vermek icin cok enerji harcarlar ve cocukların yorgunluktan bitkin duşerek olmelerine neden olabilir. Gebe kadına kortizol yapılması cocukta surfaktan senaaaini artırır.

AKCİĞER KAPASİTELERİ

Tek bir solukla akciğerlere alınan veya akciğerlerden cıkarılan hava msktarina tidal volum (soluk hacmi) denir, miktarı 500 ml dir. Pasif ekspirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava miktarına fonksiyonel reziduel kapasite denir, yaklaşık 2300 ml dir. Zorlu bir ekspirasyondan sonra, akciğerlerde kalan hava miktarına reziduel volum denir, miktarı 1200 ml dir. Normal bir inspirasyondan sonra zorlu inspirasyon ile akciğerlere alınabilen hava miktarına inspiratuvar yedek volum denir, 3000 ml civarındadır. Normal pasif ekspirasyondan sonra zorlu ekspirasyon ile akciğerlerden atılan hava miktarına ekspiratuvar yedek volum denir, 1100 ml civarındadır. Normal bir ekspirasyondan sonra, zorlu inspirasyon ile akciğerlere alınabilen hava miktarına inspiratuvar kapasite denir.

Tidal volum, inspiratuvar ve ekspiratuvar yedek volumlerin toplamı akciğerlere kas kuvveti ile alınıp verilebilen maksimum hava miktarını gosterir, ve buna vital kapasite denir. Vital kapasite genc erkeklerde 4,6 L genc kızlarda ise 3,1 L dir.

Maksimum ekspirasyondan sonra akciğerlerde kalan hava miktarına residuel volum denir, ve yaklaşık 1200 ml civarındadır. Vital kapasite ile residuel volumun toplamına ise Total akciğer kapasitesi denir. Bu bahsedilen volumlere statik volumler denir, cunku bu olcumler hava akimi olmadığı zaman yapılan olcumlerdir. Zorlu ekspirasyon sırasında yapılan akciğer volum değişikliklerine ise dinamik akciğer volumleri denir. Bunlar FEV1 ve FVC dir. FEV1 birinci saniyede akciğerlerden cıkarılabilen hava miktarıdır. FVC ise maksimum inspirasyondan sonra akciğerlerden cıkarılabilen maksimum hava miktarıdır. Sağlıklı genc bireylerde FEV1 4 L FVC ,ise 5 L dir ve oran 0,8 dir.

GOĞUS HASTALIKLARI

Goğus hastalıkları iki genel kısma ayrılırlar. Obsruktif Hastalıklar: Bu hastalıklarda hava yolu direnci artmıştır (amfizem, astım). Restriktif Hastalıklar: Akciğer kompliansi azalmıştır (pulmoner fibrozis, respiratuvar distress sendromu).