Kalp İkili Bir Pompadır

Kalbin kritik önemini anlamak için vücudumuzdaki her hücrenin ihtiyaçlarını anlamak gerekiyor. Vücudumuzun dikkate değer bir bütünlük içinde birlikte çalışan 10 trilyondan fazla hücreden oluştuğunu hatırlayalım ("iyi yönetim"le ilgili bir derste bu örnek verilebilir). Hücrelerin basit ihtiyaçları vardır. Bunları sıralarsak listenin başında yer alacak olan 4 ihtiyacı aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:

1) oksijene erişim

2) glikoz kaynağı

3) doğru miktarlarda su ve elektrolitlerle, dengelenmiş bir sıvı ortamı

4) atıkların (karbondioksit gibi) ortadan kaldırılması

Bunların, basit insan ihtiyaçlarına ne kadar benzediklerini bir düşünün: Nefes almak ve nefes vermek, yemek yemek, su içmek ve dışkı/idrarın ortadan kaldırılması. Gerçekten durup düşündüğümüzde yaptığımız şeylerin çoğunun bir benzerinin hücreler için de geçerli olduğunu görebiliriz.

Şimdi aldığımız bir soluğu takip edelim. Aldığımız soluktaki moleküllerin %21'i oksijen molekülleridir ve yolculukları, akciğerlere doğru aşağı inerken minik, hava dolu keseler olan alveollerde son bulur. Akciğerlerimizin dikkate değer bir yapısı olmasaydı hikayemiz burada bitebilirdi... Akciğerler gaz halindeki oksijen moleküllerinin, yeni sıvı bir hale geçip vücuttaki yolculuklarına devam etmelerini sağlar. Bu arada karbondioksit molekülleri de, asitli bir içeceğin yüzeyinde gerçekleşen tepkimelere benzer bir şekilde, oksijenin yaptığı bu yolculuğun tersini yapar ve sıvı halden gaz hale geçerler. Oksijen akciğerdeki dokular arasında bulunan sıvı boşluğa doğru yayılır (mürekkep damlasının suda yayılmasını düşünün), kan dolaşıma geçer ve sonra kırmızı kan hücrelerine girer. Bu difüzyon (yayılma) göz açıp kapayıncaya kadar kısa bir sürede meydana gelir çünkü alveoller ve kırmızı kan hücreleri arasındaki uzaklık oldukça azdır.

Biraz duralım ve şunları bir düşünelim:

Kalbimiz olmasaydı ne olurdu? Oksijenin difüzyonu mesafeler çok kısa olduğu zaman mükemmel işliyor, ancak akciğerlerinizden ayaklarınıza kadar gibi uzun mesafeler söz konusu olduğunda ne olurdu dersiniz? Tek bir O2 molekülü tüm bu mesafeyi difüzyon aracılığı ile kat edebilir mi? Teorik olarak evet, ancak bunun için çok uzun bir süre gerekeceğini bilmeniz gerekir! Oksijen, basit difüzyon yoluyla ayak parmaklarımıza geldiğinde, atık işlevini yitirmiş bir hale gelmiş olurdu.

Oksijen kan dolaşımına girdiğinde, oksijen moleküllerinin bir yerden diğerine hızlıca "taşınmasını" sağlayacak bir yola ihtiyaç duyulur. İşte tam bu noktada, O2 moleküllerine bağlanmak için demir kullanan bir protein olan hemoglobin devreye girer. Her bir kırmızı kan hücresi yaklaşık 250 milyon hemoglobin proteiniyle doludur ve her bir hemoglobin proteini 4 adet O2 molekülüne bağlanabilir (bağlanmış şekline "oksihemoglobin" denir). Bu da, her bir kırmızı kan hücresi yaklaşık 1 milyar oksijen molekülü bağlayabilir anlamına geliyor! Sonuç olarak, O2 moleküllerinin muazzam bir çoğunluğu (%97'den fazlası) aslında oksihemoglobin olarak taşınırken, sadece küçük bir kısmı kan içinde serbest olarak dolaşır.

Hava, akciğerlere girip çıkarken, kalbimiz de çalışmakla meşguldür. Kan kalbe, kanı sırasıyla vücudun üst ve alt kısmından toplayan büyük damarlarlar olan alt ana ve üst ana toplar damar aracılığıyla gelir. Bundan sonra kan, sağ karıncığın bekleme odası olarak düşünebileceğimiz sağ kulakçıkta bekler. Sağ karıncık (1. pompa) kanı atardamarlara, küçük atardamarlara ve akciğerdeki kılcal damarlara yavaşça pompalayan kas duvarlarına sahiptir. Kan, pulmobner (akciğer) toplar damarlar aracılığı ile kalbin sol tarafına geri dönmeden önce oksijen; yoğun olduğu bir alandan (alveol) düşük yoğunluklu olan bir alana (kan) doğru yayılır. Tıpkı sağ kulakçık gibi, sol kulakçık da sol karıncığın bekleme odası gibi düşünülebilir. Sol karıncık, sağ karıncıktan daha güçlü, daha kalındır ve duvarları daha kaslı bir yapıya sahiptir. Bunun bir sonucu olarak, sol karıncık (2. pompa), kanı güçlü bir şekilde, oksijen ihtiyacı olan trilyonlarca hücrenin bu ihtiyacını karşılamak için, atardamarlara ve kılcal damarlara doğru iter. Kan, kalbin sağ tarafına geri dönmek ve bu süreci tekrarlamak için vücuttaki damarlar içinde yolculuk eder. İşte, iki pompalı (sağ karıncık ve sol karıncık) kalbimiz!

Bu noktada bir düşünce deneyi yapacağız: Neden kanı akciğerlere, buradan da vücudun geri kanına ileten tek bir karıncığa (tek pompaya) sahip değiliz?

Gerçekten harika bir soru, ilk bakışta kanın kalbe geri dönüş yolculuğu yapması yerine, sadece vücuda doğru iletilmesi çok daha verimli görünüyor. Bunu sayıları kullanarak düşünelim. Atardamarlar, kılcaldamarlar ve diğer damarlar gibi geniş bir damar ağının direnci karşısında, kanın dolaşımı için basınça ihtiyaç duyulur. Sağ karıncık kasılarak kan basıncını yaklaşık 25 mmHg düzeyine getirse bile, kan basıncı akciğerlerden geçtikten sonra yaklaşık 5 mmHg'ye kadar geri düşer (20 mmHg'lik bir azalma). Kan basıncı ikinci bir kasılma ile yaklaşık 120 mmHg'ye (pulmoner basıncın neredeyse 5 katı) kadar yeniden yükseldiği yer olan sol karıncığa geçer. Bu basınç, kanın, vücuttaki bütün organlara ulaşması için yeterlidir.

Şimdi, sağ karıncığın, basıncı 140 mmHg'ye kadar çıkardığını düşünelim, bundan sonra kan basıncı 20 mmHg düşse bile hala 120 mmHg'dir. Bu kulağa harika bir çözüm gibi geliyor, ancak: 1.Sıvı yani kan, böyle yüksek basınçlara maruz kalsaydı, kılcal damarların dışına ve akciğerlerin içine doğru itilecekti (hatta bazı kılcal damarlar parçalanacaktı!) ve 2.Yüksek basınçlarda, kan alveolleri çok hızlı geçeceğinden, O2 moleküllerinin kanın kana difüze edecek ve hemoglobine bağlanmak için çok zamanı olmayacaktı. Bu, vücuttaki kılcal damarların hiçbirinin oldukça yüksek basınçlara (120-140 mmHg) maruz kalmadığını ele aldığımızda mantıklı görünüyor, çünkü kan, kılcal damarlara geldiğinde atardamarlardan (ve arteriyollerden) geçmiş olduğu için, basınç önemli ölçüde düşüyor. Pulmoner dolaşımdaki basıncın düşük olması, alveollerden kılcal damarlara doğru difüzyona uğrayacak olan O2 miktarının oldukça yüksek olduğu düşünüldüğünde büyük önem kazanıyor! Bu süreç sırasında her bir milisaniyenin bile çok ama çok önemli olduğunu unutmamak gerekir!

İşte bu nedenle insan vücudu farklı basınçlarda çalışan ikili bir pompaya ihtiyaç duyar; yüksek basınç kanın vücudumuzda dolaşmasını, düşük basınç ise, akciğerlerdeki kılcal damarları da koruyarak optimal gaz değişiminin gerçekleşmesini sağlar.