Solunum İşlevlerindeki Değişiklikler
Dinlenme halindeyken solunum sistemi, beynin solunum merkezleri tarafından düzenlenen sabit, ritmik bir hızda işlevlerini yerine getirir. Bu hızda solunum, vücudun tüm dokularına yeterli oksijen sağlar. Bununla birlikte, solunum sisteminin vücudun oksijen taleplerini karşılamak için işlevlerinin hızını değiştirmesi gereken zamanlar vardır.
Hiperpne
Hiperpne, egzersizde veya hastalıkta, özellikle de solunum veya sindirim yollarını hedef alan hastalıklarda görülebileceği gibi oksijen ihtiyacındaki artışı karşılamak için solunum derinliğinin ve hızının artmasıdır. Bu, kandaki oksijen veya karbondioksit seviyelerini önemli ölçüde değiştirmez, sadece hücrelerin ihtiyacını karşılamak için solunum derinliğini ve hızını artırır. Buna karşılık hiperventilasyon, hücresel oksijen ihtiyacından bağımsız olarak artan bir solunum hızıdır ve anormal derecede düşük kan karbondioksit seviyelerine ve yüksek (alkalin) kan pH'ına yol açar.
İlginç bir şekilde, egzersiz sanıldığı gibi hiperpneye neden olmaz. Egzersiz sırasında iş yapan kaslar oksijen taleplerini artırarak solunumda bir artışı uyarır. Bununla birlikte, egzersiz sırasında hiperpne, kaslardaki oksijen seviyelerinde bir düşüş meydana gelmeden önce ortaya çıkıyor gibi görünmektedir. Bu nedenle, hiperpne oksijen seviyelerindeki düşüş yerine ya da buna ek olarak başka mekanizmalar tarafından yönlendirilmelidir. Egzersiz hiperpnesinin arkasındaki mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır ve bazı hipotezler biraz tartışmalıdır. Bununla birlikte, düşük oksijen, yüksek karbondioksit ve düşük pH seviyelerine ek olarak, sinir sistemi ve beynin solunum merkezleriyle ilgili faktörlerin karmaşık bir etkileşimi olduğu görülmektedir.
İlk olarak, egzersize veya başka bir fiziksel efor biçimine katılmaya yönelik bilinçli bir karar, beynin solunum merkezlerini havalandırmayı artırmak için tetikleyebilecek psikolojik bir uyarımla sonuçlanır. Buna ek olarak, beynin solunum merkezleri, fiziksel aktiviteye dahil olan kas gruplarını innerve eden motor nöronların aktivasyonu yoluyla uyarılabilir. Son olarak, fiziksel efor, kaslar, eklemler ve tendonlar içinde bulunan ve hareketi ve gerilmeyi algılayan reseptörler olan proprioseptörleri uyarır; proprioseptörler böylece beynin solunum merkezlerini de tetikleyebilecek bir uyaran oluşturur. Bu nöral faktörler, egzersiz başlar başlamaz gözlenen ani ventilasyon artışı ile uyumludur. Solunum merkezleri egzersiz boyunca psikolojik, motor nöron ve proprioseptör girdileriyle uyarıldığından, bu nöral uyarılar kesildiğinde egzersiz bittikten hemen sonra ventilasyonda ani bir düşüş olması, ventilasyon değişikliklerinin tetiklenmesinde rol oynadıkları fikrini daha da desteklemektedir.
Yüksek İrtifa Etkileri
Yüksekliğin artması atmosfer basıncının düşmesine neden olur. Atmosferdeki gazlara göre oksijen oranı yüzde 21'de kalsa da kısmi basıncı azalır (aşağıdaki tablo). Sonuç olarak, düşük atmosferik basınç nedeniyle bir vücudun yüksek irtifada aynı oksijen doygunluğu seviyesine ulaşması alçak irtifaya göre daha zordur. Aslında, hemoglobin satürasyonu deniz seviyesindeki hemoglobin satürasyonuna kıyasla yüksek rakımlarda daha düşüktür. Örneğin, hemoglobin doygunluğu deniz seviyesinden 19.000 feet yükseklikte yaklaşık yüzde 67 iken, deniz seviyesinde yaklaşık yüzde 98'e ulaşır.
| Örnek konum | Yükseklik (deniz seviyesinden feet yüksekte) | Atmosferik basınç (mm Hg) | Kısmi oksijen basıncı (mm Hg) |
| New York City, New York | 0 | 760 | 159 |
| Boulder, Colorado | 5000 | 632 | 133 |
| Aspen, Colorado | 8000 | 565 | 118 |
| Pike’s Peak, Colorado | 14000 | 447 | 94 |
| Denali (McKinley Dağı), Alaska | 20000 | 350 | 73 |
| Everest Dağı, Tibet | 29000 | 260 | 54 |
Hatırlayacağınız üzere, kısmi basınç, ne kadar gazın solunum zarını geçip akciğer kılcal damarlarının kanına girebileceğini belirlemede son derece önemlidir. Daha düşük kısmi oksijen basıncı, alveoller ve kan arasındaki kısmi basınçlarda daha küçük bir fark olduğu anlamına gelir, bu nedenle solunum zarını daha az oksijen geçer. Sonuç olarak, hemoglobin tarafından daha az oksijen molekülü bağlanır. Buna rağmen, yüksek irtifalarda dinlenme sırasında vücut dokuları hala yeterli miktarda oksijen alır. Bunun nedeni iki ana mekanizmadır. Birincisi, kandan dokuya giren oksijen moleküllerinin sayısı deniz seviyesi ile yüksek rakımlar arasında neredeyse eşittir. Deniz seviyesinde hemoglobin doygunluğu daha yüksektir, ancak oksijen moleküllerinin sadece dörtte biri dokuya salınır. Yüksek rakımlarda, dokulara daha fazla oranda oksijen molekülü salınır. İkinci olarak, yüksek rakımlarda eritrositler tarafından daha fazla miktarda BPG üretilir ve bu da oksijenin hemoglobinden ayrışmasını kolaylaştırılır. Kayak veya yürüyüş gibi fiziksel eforlar, yüksek rakımlarda kandaki oksijen rezervlerinin düşük olması nedeniyle irtifa hastalığına yol açabilir. Deniz seviyesinde, venöz kanda (venöz kan "oksijensiz" olarak düşünülse de) fiziksel efor sırasında kasların çekebileceği büyük miktarda oksijen rezervi vardır. Yüksek irtifalarda oksijen satürasyonu çok daha düşük olduğundan, bu venöz rezerv azdır ve düşük kan oksijen seviyelerinin patolojik semptomlarına neden olur. Alışkın olduğunuzdan daha yüksek rakımlarda seyahat ederken daha fazla su içmenin önemli olduğunu duymuş olabilirsiniz. Bunun nedeni, vücudunuzun düşük oksijen seviyelerinin etkilerine karşı koymak için yüksek rakımlarda miksiyonu (idrara çıkma) artıracak olmasıdır. Sıvıların uzaklaştırılmasıyla kan plazması seviyeleri düşer ancak toplam eritrosit sayısı düşmez. Bu şekilde, kandaki genel eritrosit konsantrasyonu artar ve bu da dokuların ihtiyaç duydukları oksijeni elde etmelerine yardımcı olur.
Akut dağ hastalığı (AMS) veya irtifa hastalığı, yüksek irtifalarda düşük kısmi oksijen basıncı nedeniyle yüksek irtifalara akut maruziyetten kaynaklanan bir durumdur. AMS tipik olarak deniz seviyesinden 2400 metre (8000 feet) yükseklikte ortaya çıkabilir. AMS, vücudun düşük kısmi oksijen basıncına uyum sağlamada akut zorluk yaşaması nedeniyle düşük kan oksijen seviyelerinin bir sonucudur. Ciddi vakalarda AMS akciğer veya beyin ödemine neden olabilir. AMS belirtileri arasında bulantı, kusma, yorgunluk, baş dönmesi, uyuşukluk, yönünü kaybetme hissi, nabız artışı ve burun kanaması yer alır. AMS'nin tek tedavisi daha düşük bir irtifaya inmektir; ancak farmakolojik tedaviler ve ilave oksijen semptomları iyileştirebilir. AMS, istenen irtifaya yavaşça yükselerek, vücudun alışmasına izin vererek ve uygun hidrasyonu koruyarak önlenebilir.
Aklimatizasyon
Özellikle yükselişin çok hızlı gerçekleştiği durumlarda, yüksek rakımlı bölgelere seyahat etmek AMS'ye neden olabilir. Aklimatizasyon, solunum sisteminin kronik olarak yüksek irtifaya maruz kalması nedeniyle yaptığı ayarlama sürecidir. Belli bir süre içinde vücut daha düşük kısmi oksijen basıncına uyum sağlar. Yüksek rakımlardaki düşük kısmi oksijen basıncı, kandaki hemoglobinin oksijen doygunluk seviyesinin düşmesine neden olur. Buna karşılık, doku oksijen seviyeleri de daha düşüktür. Sonuç olarak, böbrekler eritrosit üretimini uyaran eritropoietin (EPO) hormonunu üretmek için uyarılır ve bu da uzun bir süre boyunca yüksek irtifada bulunan bir kişide daha fazla sayıda dolaşımdaki eritrosit ile sonuçlanır. Daha fazla kırmızı kan hücresi ile mevcut oksijenin taşınmasına yardımcı olacak daha fazla hemoglobin vardır. Her bir hemoglobin molekülünün doygunluğu düşük olsa da, daha fazla hemoglobin ve dolayısıyla kanda daha fazla oksijen bulunacaktır. Zaman içinde, bu kişiye AMS (yükseklik hastalığı) geliştirmeden fiziksel aktivitelerde bulunabilme imkanı sağlanır.
Önceki Ders: Gazların Taşınması
Sonraki Ders: Solunum Sisteminin Embriyonik Gelişimi
Yorumlar
Yorum Gönder