FĠZYOLOJĠYE GĠRĠġ
advertisement
FİZYOLOJİ FĠZYOLOJĠYE GĠRĠġ Fizyolojinin Tanımı Fizyoloji, en basit ve geniĢ anlatımla yaĢayan organizmaların nasıl çalıĢtığını inceler. Bu inceleme küçük bir molekülün hücre fonksiyonlarındaki rolünden kalp, böbrek ya da beyin gibi bir organın iĢlevlerine kadar geniĢ bir alanı kapsar. Fizyoloji yaĢamın mantığını araĢtıran bir bilim dalıdır. YaĢamın baĢlangıcı, geliĢimi ve ilerlemesini sağlayan tüm etkenleri moleküler düzeyden hücre, doku, organ, sistem ve organizma düzeylerine kadar fiziksel ve kimyasal özellikleri ile tanımlar HÜCRELER – DOKULAR – ORGANLAR – ORGAN SĠSTEMLERĠ Hücreler Organizmaların en küçük yapısal birimi hücrelerdir Hücreler içinde bulundukları organ sisteminin fonksiyonuna yönelik özellikler taĢır ancak, tüm hücrelerin sahip olduğu ortak özellikler de vardır Dokular FarklılaĢmaya uğramıĢ benzer hücrelerin oluĢturduğu yapılara doku adı verilir Vücutta 4 temel doku tipi bulunur: o Kas dokusu o Sinir dokusu o Epitel dokusu o Bağ dokusu Bir organ genellikle bu dört tipte dokuyu da içerir 1 FİZYOLOJİ Organlar Dokuların değiĢik oranlarda katılımı ile oluĢan, bir fonksiyona yönelik organizma birimleridir Organ Sistemleri Birden çok organın bir araya gelerek bir fonksiyona yönelik bir yapı oluĢturması Örneğin böbrekler, üreterler ve mesane ile birlikte boĢaltım sistemini oluĢturur Ġnsan Vücudundaki Organ Sistemleri ve ĠĢlevleri Sistem DolaĢım sistemi Solunum sistemi Sindirim sistemi Üriner (boĢaltım) sistem Kas-iskelet sistemi Ġmmün sistem Sinir sistemi Endokrin sistem Üreme sistemi Vücudu örten sistem Organ ve Dokular Kalp, kan damarları, lenfatik sistem Burun, farinks, larinks, trakea, bronĢlar, akciğerler Ağız, farinks, özofagus, mide, barsaklar, tükrük bezleri, pankreas, karaciğer, safra kesesi Böbrekler, üreterler, mesane, üretra Ġskelet kasları, kemikler, kıkırdak, bağlar, tendonlar, eklemler Beyaz kan hücreleri, lenf bezleri ve damarları, dalak, timus Beyin, omurilik, periferik sinirler, gangliyonlar, özel duyu organları Hormon salgılayan tüm bezler: Pankreas, testisler, overler, hipotalamus, böbrekler, hipofiz, tiroid, paratiroid, böbrek üstü, vb. Erkek: testisler, penis, diğer bezler DiĢi: Overler, uterus, vagina, meme bezleri Deri ĠĢlev Kanı vücutta tüm dokulara ulaĢtırmak O2 ve CO2 değiĢimini sağlamak, vücudun pH dengesini sağlamak Besin maddeleri, tuz ve suyun vücuda alınmasını ve besinlerin sindirilmesini sağlamak Su, tuz ve organik atıkların kontrollü atılması ile vücudun sıvı dengesini kontrol etmek Vücut hareketlerini sağlamak, kan hücrelerini üretmek Vücudu yabancı ve tehlikeli etkenlere karĢı korumak Vücudun pek çok aktivitesini düzenlemek ve kontrol etmek, bilinç, öğrenme gibi iĢlevleri sağlamak Vücudun pek çok aktivitesini düzenlemek vekontrol etmek Erkekte sperm, diĢide yumurta üretmek, embriyo geliĢimi için uygun ortamı sağlamak Vücudu yaralanmaya ve dıĢ etkenlere karĢı korumak, sıvı kaybını engellemek 2 FİZYOLOJİ HOMEOSTAZĠS Organizmanın iç ortamının stabil (sabit) liğini sürdürmeye çalıĢan düzenleyici mekanizmalardır (W.B. Cannon) Kısaca: Ġç ortamın aktif düzenlenmesi Bu düzenlenme bozulursa homeostazis ortadan kalkar ve hastalık durumu ortaya çıkar Homeostazis, iç ortamın istenilen sınırlar içinde kalmasını sağlar Kontrol: Sinir sistemi ve endokrin sistem tarafından sağlanır Homeostazisin korunmasında iki önemli mekanizma: o Motive (güdülenmiĢ) davranıĢ Örnek: Acıkınca yemek yeme güdülenmiĢ bir davranıĢtır o Negatif geri besleme: Ayar noktası kavramı Vücutta bir çok maddenin değerleri belli bir aralıkta tutulmaya çalıĢılır. Buna ayar noktası denir. Bir evin ısıtma sistemi de ayar noktası ile ve negatif geri besleme ile çalıĢır. Örneğin ısıtma sistemi 18 - 22°C arasına ayarlanır. 18°C altına düĢünce kalorifer sistemi çalıĢır ve evi ısıtır, 22°C üzerine çıkınca kapanır. Bu çalıĢma sistemi negatif geri beslemedir. Negatif Geri Besleme Mekanizmasına Örnekler Yüksek rakımda kan oksijen düzeyinin düzenlenmesi Açlık durumunda kan Ģekerinin düzenlenmesi 3 FİZYOLOJİ 4 FİZYOLOJİ HÜCRE FĠZYOLOJĠSĠ Hücre: Tüm canlıların en küçük yapısal ve fonksiyonel ünitesi Ġnsan vücudunda trilyonlarca hücre bulunur Fare, insan veya filin hücreleri yaklaĢık aynı büyüklükte Vücudun büyüklüğü hücre sayısıyla iliĢkili Ortalama 10-20 m çapında 1 m = 0,001 mm (1000 m = 1 mm) Hiç bir hücre "tipik" değildir ancak, bir çok hücrede ortak olan özellikler vardır. Sitoplazma Hücreyi oluĢturan maddelere topluca SĠTOPLAZMA adı verilir Sitoplazma hücre zarı tarafından sarılmıĢ durumdadır Sitoplazma kimyasal olarak 5 farklı maddeden oluĢur o Su (%75 - 80) o Elektrolitler o Proteinler o Lipidler (fosfolipidler ve kolesterol) o Karbonhidratlar Hücre Organelleri Hücrede bulunan ve yüksek organizasyon gösteren özelleĢmiĢ yapılara ORGANEL denir Hücrede bulunan baĢlıca organeller: o Hücre membranı o Endoplazmik retikulum o Golgi cisimciği o Mitokondri o Lizozomlar o Peroksizomlar o Filamentler ve Sentriyol 5 FİZYOLOJİ Nukleus (Çekirdek) – Sitoplazmik aktiviteyi, çoğalmayı ve hücre büyümesini kontrol eder. – Ġçinde çift katlı membranla çevrelenmiĢ nükleolus bulunur. – DNA ve proteinler birlikte kromatini yaparlar – DNA; Pürin (adenin ve guanin) ve pirimidin (timin ve sitozin) bazları + deoksiriboz + fosforik asid içerir. – Adenin her zaman Timin; Guanin her zaman Sitozin ile eĢleĢir.Genetik Ģifre triplet adı verilen 3 bazın arka arkaya gelmesi ile oluĢur. – DNA RNA kopyalama (Transkripsiyon) – RNA Protein sentezi (Translasyon) Temel Görevi: o Hücrenin fonksiyonlarını düzenler o Genetik bilgiyi (DNA) içerir ve hücre çoğalması sırasında kendinden sonraki hücrelere iletir Nukleusun en önemli organeli: NUKLEOLUS o Hücrede sentezlenecek proteinler için uygun RNA burada düzenlenir. Hücre Membranı (Plazma Membranı) Yarı geçirgen özellikte Çift katlı Her bir kat protein ve lipidlerden yapılmıĢ (fosfolipid yapıda) Membran üzerinde ayrıca membran proteinleri bulunur. 6 FİZYOLOJİ Membran proteinlerin baĢlıca görevleri: o Yapısal görev (hücrenin yapısına katkıda bulunmak) o TaĢıyıcı görev (hücre içi ve dıĢı arasında maddelerin geçiĢini düzenlemek) o Reseptör görevi (dıĢarıdan gelen ve hücrede bir etki oluĢturan hormon veya nörotransmitter gibi maddeler için almaç görevi) Hormon: Vücutta belli bir etkiyi oluĢturmak üzere endokrin sistem dokuları veya sinir hücreleri tarafından salgılanan kimyasal maddeler (örnek: tiroid bezinden salgılanan tiroid hormonu) Nörotransmitter: Bir sinir hücresinden salgılanan, baĢka bir sinir hücresi veya kasta bir iĢlev baĢlatılmasına neden olan kimyasal madde (örnek: asetilkolin sinir hücresinden salgılanır, kasta kasılmayı baĢlatan olaylara neden olur) Hücreye madde giriĢ-çıkıĢını düzenler Hücre yüzeyine ulaĢan kimyasal habercileri tanır; hücrenin aktivitesinde bu habercilerle oluĢturulacak değiĢiklikleri Ģekillendirir KomĢu hücreleri bağlar Hücre içindeki ve dıĢındaki proteinlerin bağlanabileceği bir yapı oluĢturur Fosfolipidler o Kolin taşıyanlar o Lesitinler (fosfatidilkolin) o Sfingomiyelin o Amino fosfolipidler Fosfatidilserin Fosfatidiletanolamin Diğerleri o Fosfatidilgliserol o Fosfatidilinositol o Kardiolipin Kolesterol Glikolipidler o Gangliozidler Fosfolipid tabaka Hücre zarındaki lipidlerin çoğunu fosfolipidler oluĢturur – Polar baĢ bölgeleri – Hidrokarbon kuyruk (2 zincir Ģeklinde esterleĢmiĢ yağ asidi) Membran proteinleri Ġntegral proteinler: Membranın içine gömülüdür Periferal proteinler: Membranın iç veya dıĢ tarafına yerleĢmiĢlerdir Glikolipidler ve glikoproteinler Membranın dıĢına doğru uzanan yapılardır. Hücre adhezyon molekülleri (Hücrelerin birbirine tutunmasını sağlayan yapılar) 7 FİZYOLOJİ Hücre membranının fonksiyonları Hücre bütünlüğünü sağlar ve hücreyi dıĢ ortamdan izole eder. Hücrenin dıĢ ortam (ekstraselüler sıvı) ile alıĢveriĢini düzenler Reseptörler aracılığı ile iletiĢimi sağlar Permiabilite (geçirgenlik): Membranın seçici geçirgenlik özelliği vardır. o Moleküllerin büyüklüğü, konsantrasyonu ve taĢıdığı yük geçirgenliği belirler o Yağda çözünen maddeler membrandan kolay geçerler (Alkol, CO2, O2 gibi) o Geçirgenlik membran proteinlerinin ve lipidlerinin organizasyonuna bağlıdır Membranda taĢınma Aktif veya pasif olabilir Aktif transport: Enerji (ATP) gerektirir, geçiĢ düĢük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğrudur (Sodyumun hücre dıĢına, potasyumun hücre içine taĢınması) Pasif transport: Enerji gerektirmez (Difüzyon, ozmoz, filtrasyon, kolaylaĢtırılmıĢ difüzyon), geçiĢ her zaman yüksek konsantrasyondan düĢük konsantrasyona doğrudur. Difüzyon – Moleküllerin yüksek konsantrasyonda bulundukları bir ortamdan düşük konsantrasyona doğru hareketidir. Difüzyonun hızı; – Konsantrasyon farkına – Maddenin molekül ağırlığına – Sıcaklığa – Difüzyon mesafesine – Difüzyon alanının büyüklüğüne göre değişir. Difüzyon hücre membranından doğrudan veya bir iyon kanalı aracılığı ile olabilir. Lipid membranlarda difüzyon Non-polar moleküller kolay geçer. Difüzyon hızı lipidde çözünebilirlik ile orantılı O2, CO2, yağ asidleri, steroid hormonlar, laktik asid Ozmoz Su moleküllerinin seçici geçirgen bir membran aracılığı ile çok yoğun oldukları ortamdan az yoğun oldukları ortama serbest geçişleridir. 8 FİZYOLOJİ Filtrasyon Bir membranın iki tarafı arasındaki hidrostatik basınç farkına bağlı olarak sıvınn yüksek basınç tarafından alçak basınç tarafına hareket etmesi Filtre olan sıvı miktarı basınç farkına ve membran yüzeyine bağlıdır Eğer mebran izin verirse, sıvı ile birlikte küçük moleküller de sıvı ile birlikte filtre olabilir KolaylaĢtırılmıĢ difüzyon Moleküllerin bir reseptör proteinine (taĢıyıcı) bağlanarak hücre içine taĢınmalarıdır (glukoz ve aminoasidlerin taĢınması) Aktif transport Moleküllerin bir membran reseptörüne bağlanarak az yoğun oldukları ortamdan çok yoğun oldukları ortama geçmeleridir (Na+ ve K+ taĢınması) Enerji gerektirir, ATP kullanılır Endositoz/ Ekzositoz Moleküllerin vezikül içine alınarak paketler halinde hücre içine veya dışına taşınmasıdır. Fagositoz: Virus, bakteri gibi patojenlerin lökosit ve makrofajlarca hücre içine alınmasıdır Pinositoz: Ekstraselüler sıvının içindeki çözünmüş maddeler ile birlikte hücreye alınmasıdır. Reseptör aracılığı ile olan endositoz Sitoplazma Hücre içindeki materyalin tümüdür. 1. Sitozol: Ġntraselüler sıvı 2. Organeller: Hücre içindeki özelleĢmiĢ yapılardır Sitozol; Yüksek K+, düĢük Na+ içerir. Protein içeriği yüksektir. Endoplazmik retikulum – – Tübüler ve veziküler yapılardan oluĢmuĢ bir ağ yapısındadır. Hücre membranına benzer Tübüller ve veziküler içinde endoplazmik matriks bulunur. Ġki tipi vardır: Granüler (ribozomlu), agranüler (düz) Granüler endoplazmik retikulum: Yüzeyinde ribozomlar bulunur – Proteinler burada sentezlenir ve buradan Golgi cisimciğine gönderilir Agranüler (düz) endoplazmik retikulum: Ribozomlar bulunmaz – Lipidleri sentezler – Ca2+ depolar 9 FİZYOLOJİ 10 Golgi Aparatı Çekirdeğin yakınında 4 ya da daha fazla ince, düzleşmiş tabakanın üst üste dizilmesiyle oluşmuş bir yapıdır. - Salgı hücrelerinde iyi gelişmiştir. - E.R’ dan gelen protein yapıları veziküller halinde taşınır, değişime uğrayarak sitoplazmaya verilirler. Endoplazmik retikulumda sentezlenen proteinleri iĢler ve kullanıma hazır hale getirir ĠĢlenen proteinler VEZĠKÜL adı verilen kesecikler içinde depolanır ve hücrenin değiĢik yerlerine gönderilir Ribozom – RNA ve protein içeren organellerdir. – mRNA‟ dan protein oluĢumunu sağlarlar. – Serbest veya endoplazmik retikuluma tutunmuĢ halde bulunurlar. FİZYOLOJİ 11 Mitokondri Enerji merkezidir -2 kat membranları vardır (İç ve dış membran) -İç membranın oluşturduğu kıvrımlara oksidatif enzimler tutunur. İç taraftaki boşluğa matriks adı verilir. -Besinlerin enzimlerle oksidasyonu sonucu su, CO2 ve ATP oluşur (oksidatif fosforilasyon) -Diğer organellerden farklı olarak çoğalabilirler, çünkü DNA içerirler. Lizozom – Golgi apereyi tarafından oluĢturulan veziküler yapılardır. – Sindirim sistemi gibi çalıĢırlar. Hidrolitik enzimleri vardır. – Hücrenin içinde oluĢan kalıntı maddeleri ve artık fonksiyon göremeyecek duruma gelen hücre organellerini parçalar – Lizozom içinde ortam pH‟ sı asidtir, çeĢitli sindirim enzimleri içerir – Lökositlerde ve makrofajlarda çok iyi geliĢmiĢtir. Peroksizomlar Oksijenden oluĢturulan bazı zararlı ürünleri (hidrojen peroksid gibi) parçalar ve yok ederler Bu ürünler normal Ģartlarda zehirli (toksik) maddeleri yok etmek için üretilir ancak fazlası hücre için zararlıdır Filamentler Hücre iskeletini oluĢtururlar Hücrenin Ģeklini korumasını sağlarlar Ayrıca, hücrenin hareket etmesini sağlarlar o Her hücre az da olsa hareket edebilir o Hücrenin önce bir kısmı bir yöne doğru hareket eder, hücrenin geri kalan kısmı ilk kısmı takip eder (amiplerde olan harekete benzer Ģekilde) Sentriyoller Hücre içinde minik tüplerin (mikrotübüller) oluĢumunu ve uzamasını kontrol ederler o Bu tübüller hücre içindeki taĢınmadan sorumludur Bunun dıĢında hücre bölünmesi sırasında oluĢan iğcik liflerinin oluĢumundan sorumlu FİZYOLOJİ Hücreler arası bağlantılar Sıkı bağlantı (Tight junction) En güçlü bağlantı şeklidir Gap junction İki hücre membran proteinleri aracılığı ile birbirlerine bağlanırlar (Kanal proteinleri). Küçük moleküllerin geçişine izin verir Desmozom İki hücre arasında ince bir peptidoglikan tabaka bulunur. Mikrofilamentlerle güçlendirilmiştir. 12 FİZYOLOJİ HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERĠN TAġINMASI VÜCUTTAKĠ SIVI KOMPARTMANLARI Vücut sıvıları değiĢik kompartmanlarda dağılmıĢ durumdadır Bu kompartmanlarda iyonlar ve diğer çözünmüĢ maddeler değiĢik konsantrasyonlarda bulunur Örneğin; o Sodyum (Na+) hücre dıĢında yüksek miktarda o Potasyum (K+) hücre içinde yüksek miktarda bulunur Diğer iyonların ve maddelerin dağılımı ise Ģu Ģekildedir: 13 FİZYOLOJİ Sıvı kompartmanları arasında maddelerin geçiĢi hücre membranı tarafından kontrol edilir Membran seçici geçirgen (yarı geçirgen = semipermabl) özelliktedir Bu seçicilik sayesinde hücre içinde ve dıĢındaki maddelerin konsantrasyonu farklı Ģekilde tutulabilir MEMBRANDAN MADDELERĠN TAġINMASI Maddeler hücre membranından baĢlıca iki Ģekilde geçebilir: o Difüzyon: Madde yoğunluğunun (konsantrasyonunun) çok olduğu taraftan az olduğu tarafa kendiliğinden geçiĢ o Aktif transport: Madde konsantrasyonunun az olduğu taraftan çok olduğu tarafa enerji kullanarak yapılan taĢıma 14 FİZYOLOJİ Difüzyon Normalde havada veya bir sıvı çözeltisi içindeki bulunan moleküller sürekli hareket halindedir Bu hareket moleküllerin kendi termal enerjilerinden kaynaklanır Ortamın herhangi bir bölgesinde moleküllerin konsantrasyonu daha fazla ise, moleküller konsantrasyonun daha az olduğu tarafa doğru hareket etme eğilimindedir (DĠFÜZYON) Bu hareket ortamın her tarafında konsantrasyon eĢitleninceye kadar devam eder Eğer bu ortamı ikiye bölen bir membran var ise, yine benzer Ģekilde konsantre bölgeden az konsantre bölgeye doğru, membranın izin verdiği ölçüde bir difüzyon gerçekleĢir Bir Maddenin Difüzyonuna Etkili Olan Faktörler Konsantrasyon farkı o Konsantrasyon farkı ne kadar fazla ise difüzyon o kadar artar Molekül yarı çapı veya ağırlığı o Difüzyona uğrayan maddenin molekül ağırlığı veya çapı arttıkça difüzyonu yavaĢlar Difüzyon mesafesi o Difüzyonun gerçekleĢtiği mesafe uzadıkça difüzyon yavaĢlar Difüzyon olan ortamın kesit alanı o Difüzyonun gerçekleĢtiği membran yüzeyi ne kadar fazla ise difüzyon o ölçüde daha çok gerçekleĢir Isı o Ortamın ısısı arttıkça difüzyon miktarı da artar KolaylaĢtırılmıĢ Difüzyon Madde yine konsantrasyonun fazla olduğu yerden az olduğu yere doğru hareket etme eğilimindedir Ancak bu madde doğrudan veya bir iyon kanalından membranı geçemez Membran üzerindeki bir protein bu maddenin geçiĢini kolaylaĢtırır GeçiĢ sırasında ATP kullanılmaz 15 FİZYOLOJİ Osmoz Seçici geçirgen özellikteki membranlar bazı maddelerin geçiĢine izin vermez Böyle bir durumda membranın iki tarafındaki konsantrasyonun dengelenmesi için konsantrasyonun fazla olduğu tarafa doğru net bir su difüzyonu meydana gelir Bu net difüzyona OSMOZ adı verilir Net su difüzyonunu durdurabilecek değerdeki basınca OSMOTĠK BASINÇ denir 16 FİZYOLOJİ DeğiĢik Ozmotik Basınca Sahip Ortamlarda Hücredeki Olaylar: Aktif Transport Enerji kullanılarak konsantrasyonun az olduğu taraftan çok olduğu tarafa doğru maddeler taĢınır (yokuĢ yukarıya taĢıma gibi) Ġki türde olabilir: o Primer (birincil) aktif transport o Sekonder (ikincil) aktif transport Primer Aktif Transport ATP'den elde edilen enerji ile iyonlar taĢınır Na+, K+, H+ ve Cl- bu Ģekilde taĢınabilir Hücrede aktif transport mekanizmasını kullanan en önemli membran proteini: Sodyum-Potasyum Pompası o Membranın iç yüzündeki kısmında Na+ için 3 bağlanma bölgesi, dıĢ yüzündeki kısmında K+ için 2 bağlanma bölgesi vardır o Pompanın her bir çalıĢması sonucunda 3 Na+ hücre dıĢına atılırken, 2 K+ hücre içine alınır 17 FİZYOLOJİ Sekonder Aktif Transport (Ko-transport) Hücre dıĢındaki yüksek Na+ konsantrasyonu, bu iyonun hücre içine girmesi için bir kuvvet oluĢturur Bu kuvvet enerji kaynağı gibi kullanılır ve Na+ ile birlikte glikoz ve amino asitler gibi bazı maddeler de (ayrıca ATP harcanmaksızın) hücre içine taĢınır Ko-transport aynı yönde (eĢ-taĢınma) veya zıt yönlerde (zıt-taĢınma) olabilir Hücre Membranından Maddelerin TaĢınmasına Bir Örnek: Yediğimiz besinler barsaklarda sindirildikten sonra vücuda emilir Bu emilim sırasında maddeler önce barsak boĢluğundan (lümen) barsak epitel hücresine, sonra da epitel hücresinin diğer tarafında bulunan bağ dokusu içinde yer alan kan damarlarına taĢınarak vücuda alınmıĢ olur Besin maddelerin bir çoğu hücre membranından doğrudan geçemez Bu nedenle besin maddelerinin emilimi sırasında barsak epitel hücresinin her iki yanında yukarıda söz edilen taĢınma mekanizmalarının hepsi kullanılarak değiĢik maddeler vücuda alınabilir 18 FİZYOLOJİ MEMBRAN POTANSĠYELLERĠ HÜCRELERĠN ELEKTRĠKSEL AKTĠVĠTESĠ MEMBRAN POTANSĠYELĠ Vücuttaki tüm hücrelerin membranları, üzerlerinde elektrik yükü depolayacak özelliktedir Hücrelerin normal iĢlevlerini yerine getirebilmesi için bu yük belirli değerlerde olmalıdır Membran üzerinde oluĢan bu elektriksel yüke membran potansiyeli adı verilir Membran potansiyeli, hücre membranının "nötr" olmadığını gösterir o Bu durumda hücrenin içi (-), dıĢı (+) elektrik yüklü Veya o Ġçi (+), dıĢı (-) yüklüdür Hücrenin o andaki elektriksel durumu (yani membran potansiyeli), membranın iç yüzündeki elektriksel durum ile adlandırılır o Membranın iç yüzü (-) elektrik yüklü ise membran potansiyeli () o Membranın iç yüzü (+) elektrik yüklü ise membran potansiyeli (+) Olarak adlandırılır Membran potansiyellerinin kaynağı Membranın elektrikle yüklenmesini sağlayan (+) veya (-) yüklü iyonlardır. Örneğin; o Na+ (+) yüklü o K+ (+) yüklü o Ca2+ (+) yüklü o Cl- (-) yüklü iyonlardır Benzer Ģekilde hücre ve dıĢında bir çok elektriksel yüke sahip pek çok iyon bulunur Membranın bir tarafının diğer tarafına göre negatif veya pozitif elektrikle yüklü olması, her iki tarafta bulunan iyonların dağılımına bağlıdır Örneğin o Hücre içindeki (+) yüklü iyonların oranı hücre dıĢına göre daha fazla ise hücre içi (membran potansiyeli) pozitif olur 19 FİZYOLOJİ Yukarıdaki Ģekilde A hücresinde K+ difüzyon ile hücre dıĢına çıkmıĢtır o (+) yüklü iyonlar hücre içinde azalmaya baĢlayınca hücre (-) membran potansiyeline sahip olur B hücresinde ise Na+ difüzyon ile hücre içine girmiĢtir o Hücre içinde (+) yüklü iyonlar hücre dıĢına göre daha fazla olunca hücrenin membran potansiyeli de (+) değerlere ulaĢır Ġyonların membranın iki tarafında farklı dağılmasının nedenleri Hücrenin içinde ve dıĢında tüm iyonlar eĢit bir biçimde dağılmıĢ olsaydı, membran potansiyeli meydana gelmeyecekti Farklı yüklere sahip iyonlar neden hücre içinde ve dıĢında farklı oranlarda bulunur? o Membranlar değiĢik iyonlara karĢı seçici geçirgen özellik gösterir o Difüzyon, osmoz ve aktif transport gibi mekanizmalarla iyonlar ve diğer maddeler hücrenin iĢlevlerini sağlamak amacıyla sürekli olarak hareket eder o Bu etkilerin sonucunda hücre içi ve dıĢında (-) veya (+) yüklü maddeler daima farklı konsantrasyonlarda bulunur o Böylece MEMBRAN POTANSĠYELĠ ortaya çıkar Membran Potansiyelinin OluĢumuna Bir Örnek Herhangi bir etki sonucu membrandaki Na+ kanalları açılır ve hücre içine Na+ giriĢi olur, membran potansiyeli (+) hale gelir Bu durumu dengelemek için K+ kanalları açılır ve hücre dıĢına K+ çıkmaya baĢlar Na+-K+ pompasının çalıĢması hem iyon dengesini sağlar hem de membran potansiyelinin eski haline dönmesine yardımcı olur (3 Na+ dıĢarı atılırken 2 K+ içeri alınır) Uyarılabilen Dokular Sinir sistemi ve kaslarda bulunan hücreler elektriksel özellikleri ile diğer tüm vücut hücrelerinden farklılık gösterir Bu dokulara uyarılabilen dokular denir Tüm hücrelerde bulunan membranın elektriksel aktivitesi (membran potansiyeli), sinir hücresi ve kas hücresinde doğrudan hücrenin iĢlevini etkiler Membran potansiyeli sinir ve kas gibi hücrelerde, hücrenin durumuna göre farklı isimler alır Uyarılabilen bir doku hücresi uyarılmadığı zaman ĠSTĠRAHAT konumundadır ve membran potansiyeli (-) değerdedir Uyarıldığı zaman AKTĠF durumdadır ve membran potansiyeli (+) değerdedir ĠSTĠRAHAT MEMBRAN POTANSĠYELĠ Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokular uyarılmadıkları zaman (istirahat durumunda) hücre içi ve dıĢındaki iyonların artık membran potansiyeli değiĢimine neden olmadıkları bir denge durumuna gelirler Bu denge durumuna istirahat membran potansiyeli adı verilir Ġstirahat membran potansiyeli o Kas hücresi için -90 mV o Sinir hücresi için -70 mV civarındadır 20 FİZYOLOJİ Ġstirahat membran potansiyelinin (-) olarak ortaya çıkmasında en önemli rolü oynayan iki faktör vardır: o Hücre uyarılmadığı zaman membrandan K+ geçiĢine sızmasına izin veren K+ sızma kanalları Bunun sonucunda hücre içinde fazla olan K+ hücre dıĢına doğru difüzyona uğrar ve hücre içi negatife doğru gider o Hücre hangi konumda olurda olsun sürekli çalıĢan Na+-K+ pompası Pompa her çalıĢmasında 3 Na+ iyonunu hücre dıĢına çıkarırken 2 K+ iyonunu hücre içine alır Bu durumda pompanın her çalıĢmasında hücre içinden bir (+) iyon eksilir ve hücre içi negatife doğru gider AKSĠYON POTANSĠYELĠ Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokularda, hücrenin uyarılması ile sonuçlanan ani elektriksel değiĢikliğe aksiyon potansiyeli adı verilir. Bir nöronun uyarılması ile nöron aktif hale gelerek kendine ait iĢlevi yerine getirir Bir kas hücresinin uyarılması, gerekli değiĢikliklerin oluĢması ile kasılma ile sonuçlanır Aksiyon Potansiyelinin OluĢumu Aksiyon potansiyeli oluĢumunda en önemli rol Na+ kanallarına aittir Genellikle Na+ kanallarına uygun bir maddenin bağlanması ile açılan kanallardan hücre içine Na+ girmeye baĢlar Hücre içinde voltajın yükselmesi, daha fazla Na+ kanalının açılmasına neden olur. Yeteri kadar Na+ iyonunun içeri girmesi, EĢik değer'in aĢılmasına neden olur ve hücre içinde patlama tarzında bir voltaj artıĢı meydana gelir: AKSĠYON POTANSĠYELĠ Daha sonra K+ kanallarının açılması ile hücre dıĢına K+ çıkıĢı baĢlar Na+-K+ pompasının da etkisi ile hücre istirahat konumuna geri döner 21 FİZYOLOJİ Hep veya hiç Kuralı EĢik değerin aĢılmasına neden olan uyarı HER ZAMAN bir aksiyon potansiyeli oluĢumuna neden olur (EĢik değerin aĢılması: HEP) EĢik değeri aĢmayacak kadar zayıf uyaranlar HĠÇ BĠR ZAMAN aksiyon potansiyeli oluĢturamaz (EĢik değerin aĢılamaması: HĠÇ) 22 FİZYOLOJİ KAN FĠZYOLOJĠSĠ KANIN BĠLEġĠMĠ Kan iki kısımdan oluĢur: A- Hücresel elementler - Eritrositler - Lökositler -Trombositler B- Sıvı kısmı ise, plazma veya serum adını alır. Total miktarı vücut ağırlığının ~ % 8‟ idir. KANIN GÖREVLERĠ 1) Hemoglobinin taĢınması 2) Beslenme; sindirim sisteminde en küçük yapı taĢlarına ayrılmıĢ olan besin maddelerini ilgili dokulara götürür. 3) BoĢaltım; dokularda meydana gelen metabolik artıkları boĢaltım organlarına taĢır. 4) Vücut ısısının düzenlenmesi 5) Kan, vücutta tuz ve su dengesini korur. Gereğinde damar dıĢına çıkan su ve tuz iyonları, hücrelerin belli gerginlikte kalmalarını sağlar. 6) Asid- baz dengesini korur. Kanda bulunan, bikarbonat, fosfat, protein ve Hb yardımı ile fazla asitlerin ve alkalilerin nötralize olmaları sağlanır. 7) PıhtılaĢma faktörlerini taĢır; organizmanın yaralanması sonucu kan kaybetmesini önlenir. 8) TaĢımıĢ olduğu, antikorlar, antitoksinler ve lizinler mikrobik veya bakteri türündeki mikroorganizmaları etkisiz hale getirir. 9) Hormonları hedef organlara taĢıyarak vücudun düzenli çalıĢmasına yardım eder. KANIN FĠZĠKSEL ÖZELLĠKLERĠ Kanın kırmızı rengi eritrositler içinde bulunan ve Fe içeren hemoglobinden (Hb) kaynaklanmaktadır. Hb‟ nin oksijenle birleĢme derecesi kanın rengini etkiler. 1 gr Hb 1,34- 1,39 ml O2 içerir. Arter kanı O2 den zengin olduğu için açık kırmızı renkte; venöz kanda ise daha az O2 olduğu için koyu kırmızı renktedir. Kanın reaksiyonu hafif alkalidir. Organlar arasındaki dengeyi koruyabilmek için pH 37 C‟ de 7.35- 7.40 arasında sabit tutulur. (arterlerde 7.40, venlerde 7.35) pH , 7.0‟ ın altında veya 7.7‟ nin üstünde olduğu koĢullarda yaĢam tehlikeye girer. Saf suyun özgül ağırlığı:1000 Kanın özgül ağırlığı: EriĢkinde: 1050- 1060, Yeni doğanda: 1066 Plazmanın özgül ağırlığı: 1027- 1030 ERĠTROSĠTLER Kan hücrelerinin büyük bölümünü oluĢtururlar. Eritrositlerin total kan hacmine oranına Hematokrit denir. Bu oran erkekte % 44-48, kadında % 38-42‟ dir. Eritrositlerin esas fonksiyonu akciğerlerden dokulara oksijen ileten hemoglobini taĢımaktır. YaĢam süreleri olan ~ 120 günün sonunda yıkılarak dolaĢımdan uzaklaĢtırılırlar. Eritrositlerin içeriği 8 % 60-64 su 9 % 36- 34 organik ve inorganik madde 10 Hb, glikoz, enzimler, vitaminler, Fe, Cu, Zn, CO-3 23 FİZYOLOJİ 24 11 Olgun eritrositler nükleus, ribozom ve mitokondri gibi sitoplazmik organelleri içermezler. Bu nedenle protein sentezi ve mitotik hücre bölünmesi gözlenmez. Eritrositlerin boyut, renk ve sayıları Normal koĢullarda eritrositlein çapı yaklaĢık 7-8 m, en kalın yerinde ise kalınlığı 2,5 m olup merkezde 1 m‟ ye kadar iner. Eritrositlerin ortalama hacimleri 90-95 m3‟ dür. • Erkekte 4.5- 5.5 milyon /mm3 • Kadında 3.5- 4.5 milyon /mm3 • • • Normositemi (Sayının normal olması) Polisitemi (Sayı artması) Oligositemi (Sayı azalması) HEMOGLOBĠN Omurgalılarda O2 taĢıyan kırmızı renkte bir pigmenttir. 4 üniteden oluĢur. Her bir ünitede Fe+2 taĢıyan 1 Hem, 1 polipeptid zinciri ( globin ) vardır. Hb, 4 Hem + 4 globin zincirinden oluĢur. EriĢinde globin zincirleri 2 + 2 (HbA) Oksijen ile bağlanma gevĢek olup geri dönüĢümlüdür. Hb‟ nin oksijene olan ilgisi PO2‟ na bağlı. Akciğerlerde PO2 yüksek olduğu için bağlanma kolay ve hızlı. Arteriyel kanda Hb‟ nin % 97‟ si oksijenle doymuĢtur. Dokuda PO2 düĢük olduğu için O2 hemoglobinden ayrılır. HEMATOPOEZ Kan hücreleri fetüste, çocukta ve eriĢkinde farklı yerlerde üretilmektedir. Fertilizasyondan yaklaĢık 18 gün sonra kan hücreleri görülmeye baĢlar. Embriyonik yaĢamın ilk haftalarında primitif, çekirdekli alyuvarlar vitellus kesesinde üretilirler. 3 ay kadar süren bu döneme mezoplastik dönem denir. Nükleuslu eritroblastların taĢımıĢ oldukları Hb eriĢkindekinden farklıdır. Damar sisteminin geliĢimi ile kök hücreleri, karaciğere, dalağa, timusa, lenf bezlerine ve kemik iliğine göç ederek kan odaklarını yaparlar. Bu organlarda kök hücreleri, eritrositik, granülositik ve megakaryositik ana hücrelere dönüĢerek yaygın hematopoezi baĢlatır. Hamileliğin 6. Haftasından sonra vitellus kesesinde hematopoez geriler ve karaciğer hematopoez görevini üstlenir. Bu döneme hepatik dönem denir. Bu dönemde Fötal Hb (HbF) sentezi baĢlar.HbF süt çocuğunda en fazla 6. aya kadar bulunur. Daha sonra ise total Hb‟ nin % 2‟ sini yapar. Ġntrauterin yaĢamın 20.haftasından itibaren, kemik iliğine önceden göç etmiĢ olan kök hücreler kan yapımına baĢlar. Bu nedenle bu döneme miyeloid dönem denir. Bu dönemde bütün kemiklerde kan yapımının baĢlaması ile yaygın hematopoez baĢlamıĢ olur. FİZYOLOJİ 25 Miyeloid dönemde kan hücreleri ile birlikte, Hb sentezinde de değiĢiklik olur. HbF gittikçe azalır, yerini eriĢkin hemoglobini (HbA) alır. HbA‟ nın globin bölümü 2 2 zincirinden oluĢur. Yenidoğanda kan yapımı ile ilgili aktif kemik 70-90 ml kadardır. 5 yaĢına kadar tüm kemikler hematopoez bakımından aktif olup, çocuğun büyümesi oranında aktif ilik yani kırmızı kemik iliği uzun kemiklerde azalmaya baĢlar, yağ hücrelerinin infiltrasyonu ile sarı iliğe dönüĢür. 20 yaĢından sonra ise hematopoez; vertebralar, sternum, kaburgalar, kafa ve kalça kemiklerinde yaĢam boyu devam eder. KÖK HÜCRELER Hematopoez FİZYOLOJİ Proeritroblast bir kez oluĢunca, çeĢitli kereler bölünerek sonuçta pek çok olgun alyuvarları oluĢtururlar. ■ Ġlk kuĢak hücrelere bazik boyalarla boyandıkları için bazofil eritroblast adı verilir. Bundan sonraki hücreler polikromatofilik eritroblast ve ortokromatofilik eritroblast adını alır. Bu hücrelerde çok az hemoglobin vardır. ■ Sonraki kuĢaklarda hemoglobin miktarı artar, nükleus yoğunlaĢarak küçülür ve sonuçta kalıntısı hücre dıĢına atılır. Endoplazmik retikulum reabsorbe edilir. Bu evredeki hücrelere retikülosit adı verilir. ■ Retikülositler, Golgi apereyi, mitokondri ve diğer sitoplazmik organel kalıntılarından oluĢan bazofilik materyal içerir. ■ Bazofilik materyal 1-2 günde kaybolur ve hücre olgun bir eritrosit haline dönüĢür. ERĠTROPOEZĠN DÜZENLENMESĠ Eritropoezin normal olabilmesi için; Kemik iliğinin anatomik yapısı, lokal doku ısısı, hücre beslenmesi ve endokrin aktivitenin normal olması gerekir. Eritropoez baĢlıca Eritropoetin hormonu (EPO) ile düzenlenir. EPO, böbrek hücrelerinde sentezlenir ancak depolanmaz, gerektiği zaman böbrek hücrelerinde sentezlenir ve salınıma uğrar. Eritrosit sayısı azaldığında; Doku oksijenlenmesinin azalması (hipoksi) KC ve böbrekten EPO salınımı artar eritropoez hızlanır Eritrosit sayısı normale döndüğünde Doku oksijenlenmesinin artması (hiperoksi) KC ve böbrekten EPO salınımı azalır eritropoez yavaĢlar 26 FİZYOLOJİ Eritrosit yapımı için gereken maddeler; B 12 vitamini (Siyanokobalamin, ekstrensek faktör) Pürin, pirimidin ve nükleik asid sentezi için gereklidir. Mideden salınan Ġntrensek Faktör ile barsaklardan emilir. Eksikliğinde hücre bölünmesi ve olgunlaĢması yetersiz olur. Megaloblastlar kemik iliğini doldurur, Pernisiyöz anemi (Makrositer anemi) B 12 vitamini karaciğerde depolanır. Vejeteryanlarda diyetsel eksiklik olabilir. Folik asid DNA sentezi için gerekli Eritrositlerin olgunlaĢması için gerekli (megaloblastik anemi) B6 vitamini Karaciğer, kırmızı et, yumurta, sebzeler Alkoliklerde eksikliği görülebilir. Hem sentezi için gereklidir Askorbik asid: Demir emilimi için gerekli E vitamini: Eksikliğinde eritrosit direnci azalır Mineraller; Fe, Cu, Ni, Co; hücrelerin geliĢmesi ve porfirin sentezi Eritrositlerin yıkımı Fizyolojik koĢullarda saatte 1-2 X 10 8 eritrosit yıkılıma uğrar. Bu durumda 70 kg bir insanda hergün ~ 6 g hemoglobin yıkılmaktadır Hb yapısındaki globin proteini tekrar kullanılır veya aminoasid havuzuna katılır. Hb yapısındaki demir ise Fe havuzuna katılır Hem molekülünün demir içermeyen porfirin bölümü karaciğer, dalak ve kemik iliğinde yıkılır LÖKOSĠTLER Savunma sisteminin hareketli bireyleri Kemik iliğinde oluĢtuktan sonra kullanılacakları bölgelere gönderilirler Morfoloji ve fonksiyonları yönünden farklı hücreler Lökositlerin sayısı 4 000- 10 000 / mm3 Kan yayma preparatları boyanarak (Gimsa, Wrigt, May Grünwald) lökosit formül hazırlanır Hücre Normal sınırlar Toplam 4000-11000 Nötrofiller 3000-6000 Eozinofiller 150-300 Bazofiller 0-100 0.4 Lenfositler Monositler 1500-4000 300-600 50-65 1-4 20-40 2-6 Pluripotent kök hücreler 2 yönde farklılaĢarak miyelositik ve lenfositik seri hücrelerini yapar. Miyelositik seriden granülositler ve lenfositik seriden lenfositler geliĢir. Granülositler ve monositler yalnız kemik iliğinde geliĢirken, lenfositler lenfoid dokularda (lenf bezleri, timus, dalak) üretilirler. Granülositler kemik iliğinden salındıktan sonra dolaĢımda 4-8 saat, dokularda 4-5 gün kalırlar. Ciddi enfeksiyonlarda bu süre daha kısadır. Çünkü savunma fonksiyonlarını yerine getirdikten sonra hızla parçalanırlar (Ġrin). 27 FİZYOLOJİ Lökopoez NÖTROFĠL 2-5 (ort. 3) segment içerir. Çekirdek koyu mor renkli Sitoplazma açık pembe- mavi granüller içerir. Granüllü görünümün nedeni içerdiği veziküllerdir (lizozom) Toplam lökositlerin % 50-65’ ini yapar. Yaşam süresi 1-2 gün. Nötrofil Fonksiyonları Migrasyon kaskadı * Marginasyon * Adezyon * Agregasyon * Diapedez * Migrasyon Öldürme kaskadı * Yabancı cismi tanıma * YapıĢma * Fagositoz * Granül füzyonu * Degranülasyon * Solunumsal patlama * Ekzositoz Kemotaksis Mikroorganizma veya organizmada yanıt geliĢen bölgeden kaynaklanan aracı moleküller savunma yanıtını uyarırlar (Kemoatraktan). Kemotaksi kemotaktik maddenin konsantrasyon farkına bağlıdır. Konsantrasyon farkı lökositlerin doğrusal hareketine neden olur. Kemotaksi ile hasar bölgesine çağrılan periferik kandaki aktifleĢmiĢ lökositler dokuya geçerler. Damar duvarına yaklaĢan nötrofiller endotel hücrelerinde bulunan selektin molekülleri ile endotel yüzeyine çekilirler. Nötrofiller endotelde bulunan adhezyon moleküllerine (ICAM) bağlanarak endotele yapıĢırlar. Adhezyon sırasında birçok hücre birbirine tutunabilir, bu olaya agregasyon adı verilir. 28 FİZYOLOJİ Diapedez Nötrofilin endotel hücrelerinin birleĢme yerlerinden geçerek bazal membranı delip damar dıĢına çıkmalarıdır. Fagositoz Partikülün hücre içine alınması ve intraselllüler vakuol içinde sekestre edilmesidir. Yüzeyin pürtüklü olması fagositoz olasılığını arttırır. Opsonin: Partiküllere bağlanan ve onları fagositler için çekici hale getiren maddelerdir (IgG ve kompleman proteinleri). Bu iĢleme opsonizasyon denir. Fagosite edilen partiküller lizozomlardaki sindirim enzimleri (hidrolitik) ile parçalanırlar Zararsız hale getirilen ürünler ekzositoz ile hücrenin dıĢına atılır. Fagositoz Ġntrasellüler öldürme Oksidatif: Nötrofil aktivasyonunu takiben oksijen tüketimi (Respiratory burst= solunum patlaması) (NADPH oksidaz ve Süperoksid dismütaz ) NADPH + H+ + 2 O2 2 O -2 +2 O -2 + H+ + H+ NADP+ + 2 H+ +2 O -2 SOD H2O2 + O2 EOZĠNOFĠL • • • • • • Genellikle 2 segmentlidir. Büyük ve koyu pembe granüller içerir. Tüm lökositlerin % 2 -6’ sıdır. Paraziter enfeksiyonlarında kanda artarlar. Allerjik reaksiyonlar sırasında peribronşiyal dokuda ve deride toplanırlar. Mast hücrelerive bazofillerden yayılan inflamasyonu uyarıcı maddeleri detoksifiye eder. BAZOFĠL • • • • • • • Genellikle 2 segment içerirler. Granülleri iri, koyu mavi -siyah renkte olup tüm sitoplazmayı doldurur. Tüm lökositlerin % 0.5’ idir. Mast hücrelerine benzerler. Heparin, histamin, bradikinin, serotonin salgılarlar. Bazı allerjik reaksiyonlarda rol oynarlar. IgE bazofillere tutunma eğilimindedir. 29 FİZYOLOJİ LÖKOSĠTOZ Lökosit sayısının artması doku yıkımına veya bakteri saldırısına karĢı bir yanıttır. Nötrofil lökositoz: Apandisit, pnömoni gibi akut enfeksiyonlarda ve miyokard infarktüsü gibi doku hasarı olduğu durumlarda. Lenfositoz: Kızamık, su çiçeği, boğmaca, enfeksiyöz hepatit gibi kronik enfeksiyonlarda Monositoz: Sıtma gibi protozoal hastalıklarda Eozinofili: Allerjik reaksiyonlarda ve parazit enfeksiyonlarında MONOSĠT • • • • 16-20 m çapında büyük ve yuvarlak hücrelerdir. Çekirdek yuvarlak, oval hatta böbrek görünümlü olabilir. Kemik iliğinde gelişen fagositik hücrelerdir. Doku makrofajlarının öncüleridir. TROMBOSĠTLER VE PIHTILAġMA MEKANĠZMALARI TROMBOSĠTLER • • • • Yuvarlak ya da oval, 1-4 m çapında küçük hücrelerdir. Kemik iliğinde megakaryositlerden oluşur. Nükleusları yoktur, çoğalamazlar. Normal sayı: 150 000- 400 000/ mm3 TROMBOPOEZ Kemik iliğinde megakaryositlerin oluĢumu ~ 5 günü alır. Megakaryosit, geniĢ sitoplazmalı, loblu çekirdek taĢıyan, 30- 100 m çapında büyük bir hücredir. Sitoplazmik fragmantasyon sonucu oluĢan trombositler (platelet) periferik kanda 8-10 gün yaĢarlar. YaĢam süresini dolduran trombositler dalakta yıkıma uğrarlar Trombositopeni: Sayı < 150 000/ mm3 Trombositoz: Sayı > 400 000 / mm3 30 FİZYOLOJİ HEMOSTAZ Hemostaz trombosit, endotel ve pıhtılaĢma sistemleri ile bunları düzenleyen mekanizmaların düzenli çalıĢması sonucu ortaya çıkan bir dizi fizyolojik reaksiyondur. Kanamanın durdurulması olarak ifade edilebilir. Yaralanan bir dokuda kan kaybını önlemeye yönelik mekanizmalar; 1) Zedelenen damarda daralma (konstriksiyon) 2) Lezyon bölgesinde trombosit birikimi 3) PıhtılaĢmanın aktivasyonu 4) Fibrinolizisin aktivasyonu Vazokonstriksiyon Damar hasarı sonrasında damar duvarında kasılma meydana gelir. Bunun nedenleri; 1. Sinirsel refleksler 2. Lokal miyojenik spazm Trombositlerden kaynaklanan lokal humoral faktörler (Tromboksan A2) Hemen geliĢen vazokonstriksiyon geçicidir. Damar hasarı ne kadar fazla ise kasılma o kadar fazla olur. Keskin bir alet ile kesilen damar ezilen bir damardan daha çok kanar. Damar spazmı boyunca trombosit tıkacı ve pıhtılaĢma gerçekleĢir, kanama durdurulur. Trombosit tıkacının oluĢumu Damar yüzeyinde bir yırtık olması halinde trombositlerde yapısal değiĢiklik baĢlar. ġiĢerler, düzensiz bir görüntü alırlar, psödopodlar uzatarak kasılırlar ve granüllerini dıĢarıya boĢaltırlar. Damar hasarı sonrasında trombositlerin yapıĢkanlığı artar. YapıĢma sonrasında trombositlerin aktivasyonunda artıĢ gözlenir (ADP ve Tromboksan A2 salınımı artar). ADP ve Tromboksan A2 diğer trombositleri de aktive ederek birbirlerine yapıĢmalarını sağlarlar. Agregasyon sonucu trombosit tıkacı oluĢur. Ġlk oluĢan tıkaç zayıftır. Fibrin ipliklerinin oluĢması ve trombositlere bağlanması ile tıkaç daha da sağlamlaĢır. Trombosit tıkacı endotelde oluĢan küçük deliklerin onarılmasında önemlidir. Trombosit sayısının normalden az olması halinde bu delikler kapatılamaz, küçük hemorajik odaklar oluĢur (PeteĢiyal kanamalar). PIHTILAġMA VE FĠBRĠNOLĠZĠS MEKANĠZMALARI Hasarlanan damar duvarı ve trombositlerden kaynaklanan aktivatör maddeler ve bazı proteinler pıhtılaĢma sürecini baĢlatırlar. Damarın yırtılmasından 3-6 dakika sonra damarın yırtılan ucu pıhtı ile dolar. 20 dakika- 1 saat sonra ise pıhtı retrakte olur (büzülür). Kan ve dokularda pıhtılaĢmayı etkileyen 50‟ den fazla madde bulunmaktadır. Bu maddelerden bazıları pıhtılaĢmayı sağlarken (prokoagulan), bazıları ise pıhtılaĢmayı engeller (antikoagulan). Ġki grup madde arasında denge bulunmakla birlikte normal koĢullarda antikoagulanlar baskındır ve kan pıhtılaĢmaz. Ancak damar zedelendiğinde hasarlanan dolaĢımdaki prokoagulanlar aktive olarak pıhtılaĢma baĢlatılır. 31 FİZYOLOJİ Faktör Diğer adı Yol Prekallikrein Fletcher faktörü Ġntrensek High molecular weight kininogen (HMWK) Fitzgerald faktörü Ġntrensek I Fibrinojen Her iki yol II Protrombin Her iki yol III Doku faktörü Ekstrensek IV Kalsiyum Her iki yol V Proakselerin Her iki yol VI (Va) Akselerin - VII Prokonvertin Ekstrensek VIII Antihemofilik faktör A Ġntrensek IX Antihemofilik faktör B, Christmas Fak. Stuart-Prower Fak. Ġntrensek X XI XII XIII Her iki yol Plazma tromboplastin antesedan (PTA) Hageman faktörü Ġntrensek Fibrin stabilize edici faktör (FSF) Her iki yol Ġntrensek PıhtılaĢmanın temel mekanizması; 1) Kanda inaktif halde bulunan pıhtılaĢma faktörlerinin aktive olması ve protrombin aktivatörü kompleksini oluĢturmaları 2) Protrombin aktivatörünün protrombinin trombine dönüĢümünü katalizlemesi 3)Trombinin fibrinojeni fibrin ipliklerine dönüĢtürmesi Protrombin 2-globulin yapısında bir plazma proteinidir (MW: 72 000 D) Karaciğerde sentezlenir. Stabil olmayan bir moleküldür, kolaylıkla daha küçük yapılara dönüĢebilir. Fak Xa varlığında trombine döner Protrombinin sentezi için K vitaminine ihtiyaç vardır. Fibrinojen Molekül ağırlığı 350 000 olan bir plazma proteinidir. 3 çift polipeptit zincirinden oluĢur. BaĢlıca yapım yeri karaciğerdir. Karaciğer hastalıklarında fibrinojen sentezi bozulur. Moleküler yapısının büyük olması nedeniyle normalde çok az fibrinojen interstisyel sıvıya geçer. 32 FİZYOLOJİ PıhtılaĢmanın baĢlaması Dokularda oluĢan hasar sonucu kanın hasarlanmıĢ endotel hücreleri ve damar duvarındaki kollajen ile teması protrombin aktivatörünün oluĢumuna yol açar. Protrombin aktivatörü birbirleri ile sürekli etkileĢimde bulunan 2 yolla oluĢturulur: 1-) Ekstrensek yol 2-) Ġntrensek yol Ekstrensek yol Doku faktörünün salınımı ile baĢlar. Doku faktörü endotel hücrelerinde bulunur. Bir kofaktör gibi çalıĢır. Faktör VII‟ nin aktive olmasını sağlar. Doku hasarının fazla olması doku faktörünün daha çok salınımına yol açar. Doku faktörü, Faktör VII, Ca2+ birlikte doku tromboplastinini yapar. Doku tromboplastini Fak X‟ u aktifler, Fak Xa oluĢur. Ġntrensek yol Ġn vitro cam, in vivo kollajen ile temas intrensek yolu aktive eder. (-) yüklü bir yüzey ile temas sonucu prekallikreinden kallikrein oluĢur. Kallikrein, Fak XII‟ den Fak XIIa oluĢumunu aktifler. Fak XIIa, prekallikreinden kallikrein oluĢumunu indükler. Ayrıca HMWK‟ den bradikinin salınımını indükler. Sırasıyla Fak XI, Fak IX aktive olur. Sonunda Fak X aktive olur ve Fak Xa oluĢur. Tüm reaksiyonlarda kalsiyum ve trombosit membran fosfolipidleri kofaktör gibi çalıĢır. Ortak yol Ġntrensek yol ve ekstrensek yolun aktivasyonu ile oluĢan Faktör XIa, Ca2+, PL ve Faktör Va birlikte Protrombin aktivatörünü yapar (PA) PA, Protrombinden trombin oluĢumunu sağlar. Trombin, fibrinojenden fibrin monomerlerinin oluĢumunu sağlar. Fibrin monomerleri, polimerize olurlar. Trombin ile aktive olan Fak XIIIa, fibrin polimerlerini stabilize eder. 33 FİZYOLOJİ Fibrin oluĢumu Proteolitik etkili bir molekül olan trombin fibrinojenden 4 tane peptidi ayırarak diğer fibrin molekülleri ile polimerize olma yeteneği taĢıyan fibrin monomerini yapar. OluĢan fibrin monomerleri agrege olarak uzun fibrin iplikçiklerine dönüĢürler. Fibrin monomerleri polimerizasyona uğrayarak fibrin polimerlerini yapar. Polimerizasyonun baĢında bağların zayıf olması nedeniyle pıhtı zayıftır ve kolaylıkla çözülebilir. Pıhtı retraksiyonu Pıhtı birkaç dakika içinde büzüĢmeye baĢlar. Retraksiyon adı verilen bu olaydan trombositler sorumludur. Pıhtının retrakte olamaması trombosit azlığının bir göstergesidir. Retraksiyonu sağlayan maddeler trombositlerin yapısındaki trombastenin, aktin ve miyozin gibi kontraktil ptoteinlerdir. Pıhtı küçülürken yırtılan kan damarlarının uçları birbirine yaklaĢır. PıhtılaĢmanın düzenlenmesi OluĢan Protrombin aktivatörünün miktarı doku hasarı ile doğru orantılıdır. Ancak bir kez oluĢtuğu anda pıhtılaĢma mekanizmasının tetiği çekilir ve pıhtılaĢma dakikalar içinde çevredeki kana yayılır. Yani pıhtının kendisi (+) feed- back yolu ile daha çok pıhtının oluĢumuna neden olur. Fizyolojik koĢullarda pıhtılaĢmanın önlenmesi Endotelin düzgün bir yüzeye sahip olması nedeniyle normal koĢullarda intrensek pıhtılaĢma sistemi inaktiftir. Endotelin iç yüzeyini örten glikokaliks tabakası trombositleri iterek pıhtılaĢmayı engeller. PıhtılaĢma reaksiyonunun sınırlandırılması Doku faktörü (Faktör III) karaciğer ve diğer dokulardaki fagositlerce plazmadan uzaklaĢtırılır. Hepatositler aktif durumdaki diğer pıhtılaĢma faktörlerini yıkarlar. Plazmada bulunan Antitrombin III, trombin ve Faktör IXa, Xa, XIa ve XIIa‟ yı bağlayarak inaktive eder. Plazmada bulunan bir antikoagulan olan heparin de Antitrombin III‟ ün etkinliğini arttırır. Fizyolojik olarak endotel yüzeyinde bulunan heparan ve heparan sülfat Antitrombin III‟ ün etkinliğini sürdürerek intrensek yolu kontrol eder. Fibrinolizis Pıhtının eritilerek ortadan kaldırılmasını sağlayan sisteme Fibrinolitik Sistem denir. Bu sistemin en önemli enzimi Plazmin olup pıhtılaĢma sonucu oluĢan fibrini yıkıma uğratarak Fibrin Yıkılım Ürünlerinin oluĢumuna yol açar. Plazmin bir proteaz olup plazmada inaktif zimojen formu Plazminojen Ģeklinde bulunur. Kallikrein, Faktör XIIa ve kininojen, Plazminojenin plazmine dönüĢümüne neden olur. Plazmin yapı olarak pankreasın proteolitik enzimi Tripsine benzer. Bu enzim fibrin iplikçiklerinin yanısıra kandaki fibrinojen, Faktör V, Faktör VIII ve protrombin gibi maddeleri de sindirir (fibrinojenolizis) Plazminojeni aktifleyen en önemli madde Doku Plazminojen Aktivatörü (t-PA) olup yaralanan dokulardan pıhtının oluĢumunu takiben 1-2 gün içinde salınıma uğrar. t-PA klinikte trombolitik ajan olarak da kullanılmaktadır. Ürokinaz bir diğer plazminojen aktivatörü olup yine klinikte trombolitik olarak kullanılır. 34 FİZYOLOJİ 35 Bakteriyal bir protein olan Streptokinaz fibrinolitik etkisi nedeniyle miyokard infarktüsünün erken evresinde kullanılır. Streptokinaz-plazminojen kompleksi, plazminojen aktivatörü gibi davranır. K vitamini eksikliği • • • • • • K vit; karaciğerde trombin, Faktör X, IX, VII’ nin yapımında gereklidir. K vit kalın barsaktaki bakteriler tarafından sentezlendiği için normal koşullarda eksikliği gözlenmez. Ancak yeni doğanda henüz bakteri florası tam oluşmadığı için K vit eksikliğine bağlı kanamalar ortaya çıkabilir. (Yeni doğanın hemorajik hast.) K vit yağda eriyen bir vit olduğu için özellikle yağ emiliminin bozulduğu hastalıklarda eksikliği ortaya çıkabilir. Karaciğerin yeterli miktarda safra yapamadığı durumlarda yağ emilimi bozulacağı için K vit emilemez. Karaciğer hastalıklarında hem pıhtılaşma faktörlerinin yapım bozukluğu hem de K vit yetersiz emilimi nedeniyle spontan kanamalar ortaya çıkar. Hemofili Hemofili A en çok (%85) rastlanılan pıhtılaĢma bozukluğu olup erkeklerde görülme sıklığı 1/5000- 1/10000 arasındadır. Fak VIII genine ait 150 farklı nokta mutasyonu gösterilmiĢtir. Faktör VIII eksikliği ile ortaya çıkan hastalık X kromozomuna bağlı olarak geçer. Kadınlar taĢıyıcı olabilir, ancak çoğunlukla kanama bozukluğu göstermeden normal bir yaĢam sürerler. Hastalık Faktör VIII‟ in kandaki düzeyine göre hafif, orta ve ağır seyredebilir. Hastalarda küçük travmalar sonucunda ciddi eklem ve kas içi kanamalar oluĢabilir. Plazmadan veya r-DNA teknolojisi ile hazırlanmıĢ Fak VIII enjeksiyonları ile kanamaların sıklığı ve miktarı azaltılabilmektedir KAN PLAZMASI PLAZMANIN TANIMI VE ĠÇERĠĞĠ PıhtılaĢması engellenmiĢ kanın Ģekilli elemanlarının çöktürülmesi sonucu kalan kısmına plazma adı verilir. Kanın "non-sellüler" kısmı olarak da tanımlanır. Plazma, ekstrasellüler sıvının bir parçasıdır ve sürekli interstisyel sıvı ile iliĢki içindedir. Vücut sıvılarının kompartmanlara göre dağılımı: Vücut ağırlığına oranı Plazma Toplam ekstrasellüler sıvı miktarı İntrasellüler sıvı miktarı 3,5 L (%5) 14 L (%20) 28 L (%40) ___________________________________________________________ Toplam sıvı miktarı 42 L (%60) FİZYOLOJİ Serum ile plazma temelde aynı özelliklere sahip olmakla birlikte, serum içinde, Faktör I (fibrinojen), Faktör II (Protrombin), Faktör V (Proakselerin) ve Faktör VII (Prokonvertin) gibi pıhtılaĢma faktörleri bulunmaz. Plazmanın içeriği % 91-92‟ si su % 8-10 suda erimiĢ maddeler PLAZMA PROTEĠNLERĠ Plazmada 300‟ ün üzerinde protein bulunmaktadır. Bir çok proteinin insan ırkları arasında varyasyonları saptanmıĢtır. Plazma proteinleri albümin, globülin ve fibrinojen fraksiyonlarından oluĢur. Ayrıca globülinler 1, 2, 1, 2 ve globülinler olmak üzere alt gruplara ayrılır. Plazma proteinleri içinde en yaygın olan albüminin baĢlıca görevi kolloid ozmotik basıncın (onkotik basınç) oluĢturulmasıdır. Kolloid ozmotik basınç, plazma hacmini korumaya yönelik iĢlev yapar. Ayrıca plazmada bir çok maddenin taĢınması albümin sayesinde olur. Donnan etkisi Donnan etkisi adı verilen bir etkiye bağlı olarak, plazma proteinleri kendi ozmotik güçlerinin yaklaĢık iki katı büyüklüğünde bir onkotik güç oluĢtururlar. Bunun nedeni, plazma proteinlerinin negatif yüklü olmaları ve bu sayede pozitif yüklü baĢka ozmotik aktif pozitif iyonların (sodyum gibi) damar içinde kalmalarını sağlamasıdır. Böylece, plazma protein konsantrasyonundaki küçük bir artıĢ, onkotik basınçta çok daha büyük bir artıĢa neden olur. Normal Ģartlarda onkotik basınç değeri 28 mmHg‟dır. Bu değerin 19 mm‟si plazma proteinleri, 9 mm‟si ise katyonlar tarafından oluĢturulur. Onkotik basınç sayesinde kan ile interstisyel bölge arasında madde alıĢveriĢi ve suyun venöz uçtan damarlara dönüĢü sağlanır. Konsantrasyon Neden olduğu onkotik basınç g/dl (mmHg) Albümin 4.5 (% 60) 21.8 (% 78) Globülin 2.5 (% 35) 6.0 (% 21) Fibrinojen 0.3 (% 5) 0.2 (% 1) 7.3 TOTAL 28.0 36 FİZYOLOJİ Plazma proteinlerinin onkotik basınç dıĢında diğer genel fonksiyonları: Tiroid hormonları triiyodotironin (T3) ve tiroksin (T4) sentezlendikten sonra kana verildiğinde plazma proteinleri olan Tiroksin bağlayan prealbümin, albümin ve globüline bağlanarak taĢınırlar. Benzer Ģekilde adrenal bez hormonları da plazma proteinleri ile taĢınır. Bunlardan en iyi bilinen kortizol bağlayan globülin (transkortin) dir. Albümin ayrıca bazı metallerin, iyonların, yağ asitlerinin, amino asitlerin, enzimlerin, ilaçların ve bilirübinin taĢınmasından sorumludur. Plazma proteinlerinin bu taĢıma fonksiyonu sayesinde bu maddeler glomerüler filtrasyona uğramadan hedef dokulara ulaĢırlar. Bundan baĢka, kanda CO2‟nin çok küçük bir kısmı da plazma proteinlerine bağlı olarak taĢınır. Kan viskozitesi plazma proteinlerinin konsantrasyonu iile doğru orantılıdır. Kanın süspansiyon stabilitesi plazma proteinleri tarafından sağlanır. Fibrinojen ve globülin gibi büyük moleküller eritrositlerin birbirleri ile birleĢerek rulo yapmasıan neden olurlar. Bu da sedimentasyon hızının artmasına neden olur. Globulinler Onkotik basınç ve taĢıma görevlerinin yanı sıra bir kısmı immünitenin sağlanmasında görev yapar. Bu tür globülinlere immünglobülinler denir. IgG, IgA, IgM, IgD ve IgE olarak sınıflandırılır Fibrinojen Yüksek moleküler ağırlığı olan bir proteindir. Bu nedenle genellikle damar içinde kalır ve nadiren interstisyel sıvıya geçer. Trombin etkisiyle fibrine dönüĢerek kan pıhtılaĢmasında çok önemli rol oynar. Plazma proteinlerinin oluĢumu Albümin ve fibrinojenin hemen hepsi karaciğerde; globülinlerin ise % 70‟ i lenfoid dokularda yapılır. Bunlar antikorları oluĢturan globulinlerdir. Karaciğerde günlük protein üretim hızı günde 30 grama kadar çıkabilir. Yaralanmalar sonucu kan kaybı veya geniĢ yanıklar sonucu deriden plazma ve proteinlerin kaybı gibi durumlarda bu yüksek üretim hızı hayat kurtarıcıdır. Plazma proteinlerinin dokular tarafından kullanılması Plazma, bir protein deposu gibi görev yapar ve dokularda protein gereksinimi oluĢtuğunda pinositoz ile plazma proteinlerini kullanırlar. Dokular gerekli durumlarda plazma proteinlerinin yarısından fazlasını kullanabilir. Dokulara giren proteinler amino asitlere parçalandıktan sonra yeni proteinlerin yapımında kullanılır. Doku proteinleri ile plazma proteinleri arasında sürekli bir dönüĢümlü denge durumu söz konusudur. Plazma proteinleri ve doku proteinleri arasındaki bu dengeden dolayı, ciddi akut protein yetersizliklerinde plazma transfüzyonu en etkili tedavi yöntemlerindendir. Plazma protein düzeyleri nefrotik sendrom, nefrit, siroz, yaygın yanıklar, uzun süreli açlık, barsak emilim bozukluklarında değiĢir. PLAZMADA BULUNAN PROTEİN DIŞINDAKİ AZOTLU BİLEŞİKLER Bu maddelere non-protein nitrojen (NPN) de denir. Bunlar azotlu bileĢiklerin metabolizması sonucu ortaya çıkan ara veya son ürünlerdir. 37 FİZYOLOJİ Plazmada protein olmayan nitrojen bileşikleri % 50 Üre % 25 Serbest amino asitler % 25 Kreatin, kreatinin, ürik asit, blirübin, kolin epinefrin, nükleotidler Üre: Protein metabolizması sonucu oluĢur. OluĢan tüm üre atılmak zorundadır, aksi takdirde vücut sıvılarında artar. Normal değeri 10-50 mg/dl. dir. Atılımının bozulduğu durumlarda üremi tablosu geliĢir. Kreatin ve Kreatinin: Kas metabolizması sonucu ortaya çıkar ve plazmada taĢındıktan sonra idrar yolu ile atılırlar. Kas aktivitesinin arttığı durumlarda plazma düzeyleri artar. Ġnorganik maddeler: Sodyum, potasyum, kalsiyum, klor, magnezyum, demir gibi iyonlardır. KAN GRUPLARI Eritrosit membranının dıĢına doğru uzanan glikoprotein yapılar bireyler arasında farklılık göstermektedir. Bu yapılar antijenik özellik gösterdikleri için kan transfüzyonları sırasında immun yanıta neden olurlar. Ġlk olarak 1901 yılında Karl Landsteiner tarafından ortaya konulmuĢtur. Moleküler araĢtırmalar en az 21 tane farklı kan grubu sistemi olduğunu ortaya koymuĢtur. Bunların arasında en çok bilineneleri ABO, Rh ve MN sistemleridir. Kan transfüzyonu için bu sistemlerden ABO ve Rh tipinin bilinmesi gerekmektedir. ABO sistemi A ve B antijeni (aglütinojeni) genel populasyonun büyük bölümünde bulunur. Bu antijenler tek tek veya birlikte bulunurlar veya hiç bulunmayabilirler. Bir kiĢinin kan grubu eritrosit membranındaki aglütinojenin tipine göre belirlenir. Antijenler yalnız eritrosit yüzeyinde değil tükrük bezleri, böbrek, karaciğer, akciğer, testis gibi dokularda da saptanmıĢtır. ABO kan grubunu kodlayan genler 9. kromozomda bulunur. 3 allel genin 2 tanesi dominant (A ve B), 1 tanesi resesiftir (O). 3 allel gen 4 fenotipin ortaya çıkmasına neden olur. Fenotip Genotip AB AB A AA veya AO B BB veya BO O OO A grubu olan kiĢilerin plazmasında B antijenine karĢı anti-B; B grubu olan kiĢinin plazmasında A antijenine karĢı anti-B bulunmaktadır. O grubu olan kiĢinin plazmasında ise A ve B antijenine karĢı anti-A ve anti-B bulunmaktaır. AB grubu olan kiĢinin plazmasında ise A ve B antijenine karĢı antikor bulunmaz. 38 FİZYOLOJİ Genotip Fenotip Aglütinojen Aglütinin OO O - Anti A ve Anti-B OA veya AA A A Anti- B OB veya BB B B Anti-A AB AB A ve B - Antikor oluĢumu doğum sonrasında baĢlamaktadır. Yeni doğanda antikor bulunmazken doğumdan 2-8 ay sonra antikor (aglütinin) yapımı baĢlar. YaĢlanma ile antikor düzeyleri düĢer. Farklı kan grubu ile karĢılaĢılmadığı halde neden antikor oluĢmaktadır? Antikor oluĢumunun nedeni olarak doğumdan itibaren vücuda alınan gıdalar ve bakteriler gösterilmektedir. anti-A anti-B A B AB O Transfüzyon reaksiyonlarında aglütinasyon Plazmasında anti-A veya anti-B içeren kiĢilere A veya B antijeni içeren kan transfüze edilirse antikorlar eritrositlere bağlanırlar. Antikorlar birden fazla bağlanma bölgesi içerdiklerinden aynı anda birçok eritrositi bağlayarak aglütinasyona yol açarlar. Aglütinasyona uğrayan eritrositler kılcal damarları tıkarlar, birkaç gün içinde beyaz kan hücreleri aglütine olmuĢ hücreleri yıkarlar (hemoliz) ve hemoglobini açığa çıkarırlar. Rh sistemi ABO sistemi dıĢında klinik önemi olan bir baĢka sistem Rh sistemidir. ABO sisteminde transfüzyon reaksiyonu kendiliğinden geliĢir. Oysa Rh sisteminde spontan antikorlar hiçbir zaman oluĢmaz, bireyin Rh antijeni ile kuvvetli bir biçimde karĢılaĢması gerekir. Rh ismi antijenin il olarak Rhesus türü maymunda gösterilmesi nedeniyle verilmiĢtir. Rh antijenlerinin Rh faktörü olarak adlandırılan ve sık görülen tipi vardır. Bunlar; C,D, E, c, d, e Ģeklinde isimlendirilmiĢlerdir. Bunların aralarında en güçlüsü D antijenidir. Bu nedenle Rh (+) deyimi genellikle bireyde D antijeni bulunduğunu gösterir. Rh (-) ise D antijeninin olmadığını belirtir. Beyaz ırkın % 85‟ i Rh (+), % 15‟ i Rh (-) dir. Rh faktörü taĢıyan eritrositler veya bu hücrelerin yıkımında ortaya çıkan protein yapılar Rh(-) bir kiĢiye verildiğinde anti-Rh antikorlar yavaĢ oluĢur. 39 FİZYOLOJİ Antijenle karĢılaĢma arttıkça Rh (-) bireyler Rh faktörüne karĢı daha duyarlı hale gelirler. Rh (-) bir kiĢiye Rh (+) kan transfüze edilirse (kiĢi daha önce Rh antijeni ile karĢılaĢmamıĢsa) reaksiyon gözlenmez. 2-4 hafta içinde oluĢan antikorlar hala dolaĢımda bulunan eritrositleri yıkabilir. Buna gecikmiĢ transfüzyon reaksiyonu denir. Rh faktörü ile karĢılaĢma arttıkça reaksiyonun Ģiddeti artar. Eritroblastosis fetalis (Yeni doğanın hemolitik hastalığı) Anne Rh (-) ve baba Rh (+) ise bebek babadan Rh faktörünü alır, annede ise bebeğin Rh faktörüne karĢı anti-Rh geliĢir. Plasenta yoluyla bebeğe geçen antikorlar bebeğin eritrositlerini aglütine ederler. Ġlk hamilelikte anne bebeğe zarar verecek düzeyde antikor yapmaz. Sonraki hamileliklerde hastalığın görülme sıklığı giderek artar. Plasenta yoluyla geçen antikorlar fetusun eritositlerini aglütine ederler. Eritrositler hemolize uğrarlar, hemoglobin açığa çıkar. Hemoglobinin yıkımı sonucu bilirubin artar. Kanda artan bilirubin sinir hücrelerine zarar verir (Kernikterus). Safra pigmentleri normalde kan-beyin bariyerini aĢamaz, ancak fetusta geliĢme tamamlandığı için beyin dokusuna geçerek özellikle bazal gangliada birikirler. Birikim sonucu kalıcı hasar ortaya çıkar, motor ve mental geliĢim bozulur. Bebeğin hematopoetik dokuları azalan eritrositleri yerine kormak için aĢırı çalıĢır. Bu nedenle bebeklerde karaciğer ve dalak büyür (hepatosplenomegali), anemi ve kanda iri nükleuslu blastik hücreler görülür. Eritroblastosis tedavisinde yeni doğanın kanı Rh (-) kan ile değiĢtirilir. Bu iĢlem Rh (+) kanı uzaklaĢtırdığı gibi kan bilirubin düzeyini de düĢürerek kernikterusu önler. 40 FİZYOLOJİ ĠMMÜN SĠSTEM FĠZYOLOJĠSĠ Immün sistem (bağıĢıklık sistemi); 2‟ ye ayrılır. 1) Doğal bağıĢıklık (Non-spesifik ) * Nötrofil, NK hücreleri, doku makrofaj sistemi (fagositoz) * Mide asit salgısı ve sindirim enzimleri * Deri direnci * Kanda bulunan lizozim, kompleman sistemi proteinleri gibi koruyucu proteinler 2) Edinsel bağıĢıklık (Spesifik) Özgüllük; Yanıt uyaranın tipine ve özgül yapısal özelliklerine göre geliĢir Öğrenme ve Bellek; Aynı antjenle ikinci kez karĢılaĢıldığında ortaya çıkan yanıt ilkinden farklıdır. Öz ayrımı; OluĢan yanıt normal koĢullarda organizmayı tanıyıp kendine yönelmez. ÇeĢitlilik; Özgüllüğü sağlayan moleküler etkileĢimler reseptörler aracılığı ile belirlenmektedir. Reseptör çeĢidi kadar farklı yanıt geliĢir. Edinsel bağıĢıklık sistemi de 2‟ ye ayrılır. 1) Humoral bağıĢıklık (B hücre bağıĢıklığı veya sıvısal bağıĢıklık) B hücrelerinin aktivasyonu Antikor üretimi var DolaĢımdaki bakteri, virus ve toksinlere karĢı savunma yapar 2) Hücresel bağıĢıklık (T hücre bağıĢıklığı) T hücrelerinin aktivasyonu Yabancı hücreye bağlanır ve lizis yapar Bakteri, virus, mantar, parazit ile enfekte olmuĢ hücreye karĢı savunma yapar Ġmmun toleranstan sorumlu LENFOSĠT • • • • 10 m çapında, tipik olarak yuvarlak veya oval olup, çekirdek de benzer özellik gösterir. Sitoplazma dar olup Çekirdek küçük bir çentik içerir. Fagositik değildirler. Lenf düğümlerinden ve diğer lenf dokularından kana, kandan diapedez ile tekrar dokulara geçerler. 41 FİZYOLOJİ Lenfositlerin geliĢimi Kemik iliğinde çok yönlü kök hücreden kaynaklanan lenfoblastlardan geliĢir. Kemik iliğinde geliĢen öncü hücreler primer lenfoid organlara göç ederek farklılaĢırlar. T hücreleri timus bezinde, B hücreleri yine kemik iliği ve karaciğerde farklılaĢır (kuĢlarda B. fabricius). FarklılaĢan T ve B lenfositleri primer lenfoid organları terk edip sekonder (periferik) lenfoid dokulara dağılırlar. Periferdeki lenfositler sürekli kan, doku ve sekonder lenfoid dokular arasında dolaĢırlar. Sekonder lenfoid dokular lenf düğümleri, dalak, deri ve mukozalarla iliĢkili lenf dokularıdır. Bu dokular lenfositlerin uyaranla (antijenle) karĢılaĢıp aktiflendikleri yerlerdir. T lenfositlerinin farklılaĢması Timus bezine göç eden T lenfositleri bölünerek çoğalırlar ve her antijene yanıt verebilecek tipte ve sayıda farklılaĢırlar. Timustaki T lenfositleri vücudun kendi dokularındaki proteinlere de karĢı yanıt vermemeyi öğrenir. Organizmanın öz-antijenleri ile karĢılaĢan ve yanıt veren tüm lenfositler imha edilir (OlgunlaĢan lenfositlerin ~ % 90). Timusta T lenfositlerinin ön iĢlemesi büyük oranda doğumdan önce veya hemen sonra tamamlanır. Timus • • • • Lenf düğümü • • • • Mediastinumda yer alan 2 loblu bir organdır. Lobüllerin korteksi yoğun olarak lenfosit içerirken, medulla bölgesi daha az lenfosit içerir. Timus dokusunda dağınık olarak kemik iliği kökenli dendritik hücreler, makrofajlar bulunur. Doğumdan önce çıkarılması hücresel bağıĢıklığı ortadan kaldırır. Düğüme giren afferent lenfatikler içeriklerini subkapsüler sinusa boĢaltırlar. Lenf sıvısı hilus bölgesindeki efferent lenfatikle lenf düğümünü terkeder. Follikül yapıları B lenfositlerinden zengindir. T lenfositleri parafolliküler alan adını alan bölgelerde bulunurlar. 42 FİZYOLOJİ Lenfositlerin uyarılması Özgül bir antijen lenfoid dokuda T ve B lenfositleri ile karĢılaĢırsa bu hücreleri aktive eder. Aktive olan hücreler bu antijeni tanıyacak ve uygun antikor geliĢtirecek T ve B lenfositlerini oluĢturur. Çoğalan bu hücre gruplarına lenfosit klonu adı verilir. Lenfoid dokularda bulunan makrofajlar önce mikroorganizmaları fagosite eder. Fagositoz sonrasında antijenik yapılar açığa çıkar. Makrofajlar bu antijenleri lenfositlere sunarlar ve lenfosit klonunun aktivasyonuna yol açarlar. T lenfositleri Hücre yüzeyindeki glikoprotein tipine göre baĢlıca CD4 ve CD8 T hücresi olarak isimlendirilirler. CD8 T hücreleri sitotoksik CD4 T hücreleri yardımcı hücrelerdir Yardımcı T hücreleri Tüm T hücrelerinin ~3/ 4‟ üdürler. B hücrelerinin antikor salgılayan plazma hücrelerine dönüĢmelerini sağlarlar. Bu iĢlevi salgıladıkları lenfokin (sitokin) adı verilen aracı moleküllerle yaparlar. En önemlileri: IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 ve interferon ‟ dır. Yardımcı T hücrelerinin iĢlevi Sitotoksik T hücreleri Mikroorganizmaları hatta bazen vücudun kendi hücrelerini öldürebilen direkt saldırı hücreleridir (Katil hücre). Bu hücreler perforin, granzim gibi saldırılan hücrelerin membranında delik açan enzimler salgılarlar. 43 FİZYOLOJİ Sitotoksik T hücrelerinin iĢlevi Baskılayıcı T hücreleri Ġmmun yanıtın vücudun kendi hücrelerine zarar vermelerini engeller. Bu nedenle yardımcı T hücreleri ile birlikte düzenleyici T hücreleri olarak sınıflandırılırlar. Doğal katil hücreler (Natural killer cells= NK hücreleri) Periferik kandaki lenfositlerin % 10‟ dur ĠĢlevleri tam bilinmemekle birlikte sitotoksik. Kanser hücresine ve virüs ile enfekte hücreleri yok eder. Hedef hücreyi antijen sunumu olmadan öldürürler. Ġmmun Tolerans Lenfositler organizmanın kendi hücrelerini bakteri ve virus hücrelerinden farklı olarak tanır. Normal koĢullarda kendi antijenlerine karĢı pek az antikor geliĢir. Ġmmun tolerans adı verilen bu olayın lenfositlerin timus ve kemik iliğinde ön iĢlenmeleri sırasında oluĢtuğu tahmin edilmektedir. MHC genleri rol oynar. Ön iĢleme sırasında vücudun kendi dokularına ait antijenler lenfositlere tanıtılmakta ve bu antijenlere yanıt veren lenfosit klonları ortadan kaldırılmaktadır. Ġmmun toleransın yetersizliği otoimmun hastalıklara yol açar. Plazma hücreleri Özgül antijenle karĢılaĢmadan önce B lenfosit klonları lenfoid dokuda sessiz kalır. Antijenle karĢılaĢan B hücreleri büyüyerek lenfoblastik görünüm kazanır, hızla bölünerek plazma hücrelerine dönüĢür. OlgunlaĢan plazma hücreleri globulin sentezlemeye baĢlar. Sentezlenen globulinler lenf sıvısına salgılanır ve kan dolaĢımına katılır. 44 FİZYOLOJİ Bellek hücreleri Uyarılan B hücrelerinin bir kısmı plazma hücrelerine dönüĢmeyip yeni B lenfosit klonu üretmeye devam ederler. Antijenle uyarılmıĢ B lenfosit klonları ana lenfosit klonlarına eklenir ve tekrar aynı antijenle karĢılaĢıncaya dek lenfoid dokuda sessiz kalır. Yeni oluĢan bu hücreler Bellek hücreleri denir. Bellek hücrelerinin oluĢumunu takip eden dönemde tekrar aynı antijenle karĢılaĢılırsa çok daha güçlü antikor yanıtı oluĢur. Sekonder yanıtta antikor oluĢma süresi daha hızlıdır ve antikor miktarı daha fazladır. Sekonder yanıtta antikor düzeyleri haftalarca hatta aylarca yüksek kalır. Primer ve sekonder yanıt Ġmmunojen (Antijen) Ġmmun yanıtı stimüle eden maddelerdir. Ġmmun yanıt duyarlı T lenfositlerin veya antikor yapımının artması Ģeklinde ortaya çıkabilir. Bu maddeler genellikle protein veya polisakkarid yapıdadır. Molekül ağırlıkları 30 000‟ in üzerindekiler iyi antijenik özellik gösterirler. Ġmmunglobulinler • • • • Molekül kütleleri 150 000- 970 000 arasındadır. Plazma proteinlerinin ~ % 20’ sini yaparlar. İmmunglobulinler birbirlerine disülfid bağları ile bağlı 2 hafif ve 2 ağır zincirden oluşurlar. Her ağır zincirin bir ucu bir hafif zincir ile paralel bulunur. IgM: 5 adet Y Ģeklindeki monomerin pentagonal yapı oluĢturmasıyla ortaya çıkar. Çok sayıdaki antijen bağlama bölgesi nedeniyle aglütinasyon ve kompleman proteinleri ile reaksiyona girme gücü yüksektir. Antijenle temas sonrasında kanda ilk görülen Ig‟ dir. Plasentadan geçmez. 45 FİZYOLOJİ IgG: Monomer yapıdadır. DolaĢımda en çok bulunan Ig‟ dir. Plasentadan geçer. Kompleman sistemi ile reaksiyona girer. IgA: Mukozalardaki hücrelerce yapılır. Virus ve bakterilerin epiteliyal yüzeylere yapıĢmasını engeller. Vücut salgılarında bulunur. Anne sütüne geçer. GĠS enfeksiyonları açısından önemli. IgD: Daha çok B hücrelerinin membranında bulunur. Plasentayı geçmez. IgE: Mast hücrelerine ve eosinofillere tutunmuĢtur. Antijenle bağlanması halinde bu hücrelerden histamin ve diğer vazoaktif maddelerin salımına ve allerjik reaksiyonlara yol açar. AĢılama Edinsel bağıĢıklık geliĢtirmek amacıyla kullanılır. Hastalık oluĢturması mümkün olmayan ancak kimyasal olarak antijenleri taĢıyan ölü mikroorganizmalarla aĢılama yapılabilir (Boğmaca, tifo, difteri). ĠĢlem görmüĢ ve toksik özelliğini kaybetmiĢ ancak antijenik özelliğini koruyan toksinlere karĢı da bağıĢıklık sağlanabilir (Tetanus). ZayıflatılmıĢ viruslar da aĢı olarak kullanılabilir (Polio, kızamık, su çiçeği) Pasif BağıĢıklık Aktif bağıĢıklık vücuda giren veya verilen bir antijene karĢı yanıt olarak antikor ya da aktif T hücresinin geliĢtirilmesidir. Pasif bağıĢıklık ise aktif olarak bağıĢıklanmıĢ bir baĢka kiĢinin ya da hayvanın kanından elde edilen antikorların ve/ veya aktif T hücrelerinin verilmesiyle gerçekleĢtirilir. Antikorlar 2-3 hafta kanda düzeylerini korur, bu sürede hastalık gözlenmez. DOLAġIM FĠZYOLOJĠSĠ 46 FİZYOLOJİ KALP KASI Yapısal olarak iskelet kası gibi çizgilidir. Aktin ve miyozin flamanlarının iskelet kasındakine benzer bir çizgilenme görüntüsüne yol açacak Ģekilde organizasyonu söz konusudur. Ancak düz kas gibi istemsiz çalıĢır ve çalıĢması otonom sinir sistemi ile arttırılıp azaltılabilir. Kalp kası hücreleri “interkale disk” adı verilen membran yapılarıyla birbirlerine çok sıkı bağlanırlar. Ancak kalp kası hücrelerinin aralarında, interkale diskler ile bağlandıkları membran bölgelerinin hemen yanında, gevĢek bağlantı bölgeleri denilen özel membran bağlantıları vardır. GevĢek bağlantılar ise bir kas hücresinde oluĢan elektrik uyarının (aksiyon potansiyeli) komĢu hücrelere kolayca yayılabilmesini sağlar. Böylece kalp kasında ağsı bir yapılaĢma (sinsityum) ile bir noktada oluĢan uyarı komĢu hücreler arasında birinden diğerine hızla geçerek tüm kalbe yayılır. Ayrıca; o o o o o Kalp kası hücresi iskelet kasından farklı olarak tek çekirdeklidir. Yaygın sarkoplazmik retikulumu vardır; kalsiyum deposudur. Ancak iskelet kasında sarkoplazmik retikulum çok daha fazla geliĢmiĢtir. Ġskelet kasındaki gibi hücre membranı içeriye girinti yaparak T-tübül sistemini oluĢturur ve böylece uyarılar hücrenin her yerine hızla yayılabilir. Ġskelet kasından farklı olarak aksiyon potansiyeli plato (düzlük) oluĢturduğu için aksiyon potansiyeli diğer kaslardan daha uzun sürer. Kalp kasının enerji (ATP) kaynağı esas olarak aerob solunuma dayanır. Anaerob glikoliz kapasitesi düĢüktür. Bu nedenle diğer kaslara göre daha çok sayıda mitokondri içerir. 47 FİZYOLOJİ Çizgili iskelet kasından farklı olarak kalpte iki tip hücre vardır: o Atrium ve ventrikülde bulunan, kasılabilen kalp kası hücreleri. o Kasılma için gereken elektrik uyarıyı oluĢturup, uyarıyı tüm kalp kası hücrelerine ileten hücreler (Sinoatrial düğüm, atrioventriküler düğüm, His demeti ve Purkinje hücreleri). KALBĠN ĠLETĠ SĠSTEMĠ Kalp kası, düz kas gibi istemsiz olarak kasılıp gevĢer. Kasılım süreklidir ve kasılımın gerçekleĢmesi için iskelet kasındaki gibi sinirsel uyarıya ihtiyaç YOKTUR. Kalp kası hücrelerini kasılmaları için uyaran (aksiyon potansiyelini-AP- ilk oluĢturan) bölge yine kalpte bulunan˝sinoatrial (SA) düğümdür“. AP oluĢturan SA düğüm hücreleri kasılabilen kalp kası hücrelerinden farklı bir yapıya sahiptirler. AP daha sonra yine kasılma özelliği olmayan ileti hücrelerinden oluĢan bir yol boyunca tüm kalbe yayılır ve en son kalp kası hücrelerine ulaĢır. Kasılma için gereken elektrik uyarı (AP) sağ atriumun tavanında bulunan sinoatrial düğümde oluĢur→ AP sağ ve sol atrium kas hücreleri arasında yayılır; bu yayılım ile atriumlar kasılır→ AP sağ atriumun tabanında yerleĢim gösteren atrioventriküler düğüme (AV düğüm) ulaĢır→ sonra His demetine geçer→ His demeti ventiküller arası septumun üst ucunda sağ ve sol dallara ayrılır. Her iki dal septumdan apekse doğru (aĢağıya) endokardın hemen altında ilerler. Sağ dal aĢağıya ilerlerken sağ ventriküle doğru dallanır. Sol dal ise önce anterior (ön) dal ve posterior (arka) dala ayrılır. Her ikisi de apekse doğru ilerlerken sol ventriküle doğru dallanır→ His demeti dallarından sonra, AP, ventrikül kas tabakası içerisinde ilerleyen purkinje liflerine ulaĢır→ Purkinje lifleri ileti yolunun son basamağıdır. AP buradan ventriküllerin kalp kası hücrelerine ulaĢır ve ventriküllerin tüm kas hücreleri arasında gevĢek bağlantılar kullanılarak yayılır. AP ventriküllere yayılmaya baĢladıktan kısa bir süre sonra ventriküller kasılmaya baĢlar. 48 FİZYOLOJİ Normal kalp ritmini sağlayan kalp bölgesi sinoatrial düğümdür. Bu düğümün AP oluĢturma ritmi 70-80 kere/dakikadır. Normal kalp ritmi böylece “sinüzal ritim” adını alır ve kalp dakikada 70-80 kere atar. Ancak sinüs düğümü eğer bir hastalık nedeniyle AP oluĢturamaz veya oluĢturduğu AP‟leri AV düğüme iletilemezse o zaman AV düğüm kendiliğinden AP‟leri oluĢturmaya baĢlar. Bu ritme ise “nodal ritim” denir ve dakikada 40-60 keredir. Aynı Ģekilde AP ileti yolunun daha alt bölümleri de bir hastalık nedeniyle kendi kendine AP oluĢturabilir. Bu durumda kalp atım hızı daha da yavaĢ (1540/dakika) olacaktır. KALP KASI ANATOMĠSĠ Kalp 3 tabakadan yapılmıĢtır: Endokardiyum: kalbin odacıklarını döĢeyen en içteki epitel tabaka. Miyokardiyum: kalp kası hücrelerinden oluĢan ortadaki kas tabakası. Epikardiyum: kalbin en dıĢında bulunan bağ doku tabakası (visseral perikard). 49 FİZYOLOJİ KALP KASINDA AKSĠYON POTANSĠYELĠ Kalp kasının dinlenim membran potansiyeli iskelet kasına benzer Ģekilde -90 milivolttur (mV). Ancak kalp kasının elektrik olayları (AP) iskelet kasındakinden çok daha uzun sürer: Aksiyon potansiyelinin depolarizasyon evresi çok kısa (2 milisaniye) sürer. Ancak daha sonra çok uzun süren (200-300 milisaniye) bir “plato evresi” bulunur. Bu evre iskelet kasının aksiyon potansiyelinde YOKTUR. Platodan sonra repolarizasyon evresi oluĢur ve kalp kası dinlenim potansiyeline döner. Plato nedeniyle kalp kası AP‟i iskelet kasınınkinden çok daha uzun sürer. Kalp kasında depolarizasyon sinir hücresi ve iskelet kasındaki gibi voltaj kapılı sodyum kanallarının açılıp içeri sodyumun giriĢidir. Plato evresini oluĢturan ise voltaj kapılı kalsiyum kanallarının açılması ve kalsiyumun hücre içine giriĢidir. Sinir hücresi ve diğer kas hücrelerinde bu evre gözlenmez. En son geliĢen repolarizasyonda ise yine sinir ve iskelet kasındaki gibi açılan voltaj kapılı potasyum kanallarından potasyum hücre dıĢına çıkar ve potansiyel dinlenim durumuna döner. KALP KASINDA KASILIM-GEVġEME Kalp kasında kasılım “sistol”, gevĢeme ise “diyastol” olarak adlandırılır. Kalp kası depolarizasyonu baĢlar baĢlamaz (EKG‟de ventriküller için R dalgasının, atriumlar için P dalgasının tam ortasına denk gelir) kasın kontraksiyonu (kasılımı) da baĢlar. Daha sonra gevĢeme takip eder. Kalp kasındaki mekanik olayların (kasılımgevĢeme) süresi (200-300 msn) iskelet kasındakinden (~20 msn) çok daha uzun sürer. Kalp kasının kasılım-gevĢeme süreci sırasında geliĢen olaylar (aktin-miyozin etkileĢimi, Ca+2 ve ATP‟nin rolü) iskelet kasındakine genel olarak çok benzer. Ancak önemli bir fark bulunur: Kas hücresi membranı boyunca yayılan AP T-tübüllerine ulaĢtığı zaman Ttübüllerinde bulunan voltaj-kapılı Ca+ kanallarının (dihidropridin reseptörleri olarak da anılırlar) “açılmasını” ve böylece hücre dıĢında yoğunluğu yüksek Ca+‟un sitozole akmasını sağlar. Hücre dıĢından içeriye giren Ca+ daha sonra sarkoplazmik retikulum membranı üzerindeki baĢka bir grup Ca+ kanalının (riyanodin reseptörü) açılmasını sağlar. Sarkoplazmik retikulumun Ca+ yoğunluğu çok yüksektir. Sitozole Ca+ akımı daha da artar. Sitozolde artan Ca+ ve ATP miyozin ve aktin flamanlarının birbirlerine bağlanarak kasılma sürecinin gerçekleĢmesini sağlar. Absolü refrakter dönem kalp kasında AP‟nin depolarizasyon, plato ve repolarizasyon evresinin ilk yarısı boyunca tekrar yeni bir AP oluĢmasına izin vermez. Absolü refrakter dönem adı verilen bu dönem bittiğinde ise kalp kası artık kasılımını bitirmiĢ, gevĢemeye geçmiĢtir. Bu nedenle kalp kası iskelet kası gibi tetanize edilemez. 50 FİZYOLOJİ Kalp kasında gevĢeme-diastol sırasında ise artık absolü refrakter dönem biter ve gevĢemenin neredeyse sonuna dek süren “rölatif refrakter dönem” baĢlar. Normal sinüs ritmi sırasında yeni bir AP, rölatif refrakter dönemin yani gevĢemenin sonunda oluĢur. Ancak bazı hastalık durumlarında yeni bir AP rölatif refrakter dönem içinde de oluĢabilir. Bu Ģekilde normal ritim dıĢında vaktinden önce oluĢan yeni bir AP, kalpte vaktinden önce bir kasılıma yol açar. Bu tip normal ritim dıĢı uyarılar (AP) “ekstrasistol” olarak adlandırılır. Kalp kası 4 temel fizyolojik özellik gösterir Uyarılabilme Kasılabilme Otonomi veya otoritmisite Ġletilebilme. Uyarılabilme: Kalp kası deneysel Ģartlar altında mekanik, elektriksel, ısı veya kimyasal uyaranlarla uyarılabilir. Bu özelliğe batmotrop özellik denir. Kasılabilme: Miyokardın bir uyaran karĢısında gösterdiği kasılma yeteneğine inotrop özellik denir. Otonomi: Miyokardın kendi kendine AP oluĢturup kasılabilme yeteneğine (otonomi) kronotrop özellik denir. Ġletebilme: Miyokardın kendine gelen bir impulsu iletebilme özelliğine dromotrop özellik denir. ĠSKELET VE KALP KASI ARASINDAKĠ FĠZYOLOJĠK FARKLAR: Kalbin ileti sisteminin yarattığı her AP, tüm kalp kası hücrelerine interkale disklerin yakınındaki gevĢek bağlantılar kullanılarak yayılır ve tüm kalp kası hücreleri kasılır. Deneysel Ģartlarda dıĢarıdan uygulanan bir uyaranın Ģiddetinin (ister iskelet kası olsun ister kalp kası olsun) tüm kas hücrelerinde AP oluĢturabilmesi için mutlaka eĢik değeri geçmesi gereklidir. EĢik altı Ģiddetteki uyaranlar AP oluĢturamaz ve kalp kası kasılamaz. Ancak eĢik üstündeki tüm Ģiddetlerde bütün uyaranlar kalp kasında gevĢek bağlantılar kullanılarak çok hızlı bir Ģekilde tüm kalp kası hücrelerine yayılır ve tüm kalp kası hücrelerinde daima aynı büyüklükte AP oluĢturur. Böylece her bir AP ile kalp kası hücrelerinin tamamı kasılır ve böylece her kasılım hep aynı Ģiddette gerçekleĢir. Ġskelet kasında ise dıĢarıdan uygulanan bir uyaranın Ģiddeti eĢik değeri geçtiğinde sadece uyarılan kas hücrelerinde AP geliĢir. Ġskelet kasında sinsityal yapı olmadığı için bir kas hücresinde oluĢan AP‟nin diğer kas hücrelerine komĢuluk yoluyla yayılması söz konusu değildir. Ayrıca iskelet kasında AP oluĢumu için gereken eĢik değerler her kas lifi için aynı değildir ve eĢik üstü uyaranın Ģiddeti arttırıldıkça eĢik değeri daha yüksek olan kas liflerinde de AP geliĢip kasılıma katılacakları için oluĢan birleĢik AP‟nin 51 FİZYOLOJİ büyüklüğü ve kasılımın Ģiddeti artar. Böylece tek bir uyaran iskelet kasında tüm kas hücrelerinde AP oluĢturmayabilir ve tüm kas hücrelerini kasmayabilir. Doğal Ģartlarda, vücudumuzda, kalp kasının AP oluĢturup ardından kasılabilmesi için sinir yoluyla (otonom sistem) uyarılması gerekli değildir. Otonom sinirler kalp kasılımını sadece düzenlerler (arttırıp/azaltırlar). Oysa iskelet kasının AP oluĢturup ardından kasılabilmesi için her iskelet kası hücresinin mutlaka bir motor sinir ile (alfa motor sinir ile) uyarılması gerekir. KALPTE AKSĠYON POTANSĠYELĠNĠN ĠLETĠM HIZI Kalpte sinüs düğümünden doğan aksiyon potansiyel uyarısı ileti yolu boyunca ve daha sonra kalp kası hücreleri içinde farklı hızlarda yayılım gösterir. Yayılım hızı açısından sıralama Ģöyledir: Purkinje lifleri> Atrium/ventrikül kas hücreleri ve His demeti> sinoatrial ve atrioventriküler düğüm Aksiyon potansiyeli purkinje lifleri ile atrium/ventrikül kas hücreleri arasında çok hızlı yayılır. Böylece ilk uyarılan kas hücresinden en son uyarılan kas hücresine dek tüm atrium veya ventrikül kas hücreleri hemen hemen eĢ zamanlı olarak kasılır! Bu sayede her bir aksiyon potansiyeli uyarısı ile tüm ventrikül kas hücreleri kasılım olayına katılır ve kasılım her zaman aynı güçte gerçekleĢir. Yetmezlik durumu önlenmiĢ olur. Aksiyon potansiyeli atrioventriküler düğüm içinde oldukça yavaĢ yayılır! Bu durum belirli bir amaca hizmet etmektedir: AV düğümdeki ileti hızı yavaĢladığı için, aksiyon potansiyeli, ventrikül kasına ulaĢmadan önce, tüm atrium kası hücrelerine yayılır→ atriumlar ventriküllerden önce kasılır. Böylece ventriküller henüz diastoldeyken, atriumlar içlerinde kalan tüm kanı ventriküllere boĢaltma fırsatı bulurlar. Elektrokardiyogram (EKG) Kalp kası hücrelerinin tümünün oluĢturduğu elektirik potansiyeller (aksiyon potansiyelleri) komĢu dokulara ve vücut yüzeyine kadar yayılır. Vücut burada iletken bir rol oynar. 52 FİZYOLOJİ Elektrotlar yardımıyla kalbin yarattığı elektirik potansiyellerinin kaydedilmesine elektrokardiyografi (EKG) denir. Ġki türlü EKG kaydı vardır: Bipolar ve ünipolar. Bipolar kayıtta 2 tane aktif (araĢtırıcı elektrod) kayıt yapan elektrot bulunurken; ünipolar kayıtta ise 2 elektrodun biri aktif kayıt yaparken biri de devamlı sıfır potansiyelde bulunur (“indifferent elektrod”). Sonuçta her iki tip kayıtta da iki elektrot arası elektiriksel potansiyel fark yazdırılır. Derivasyonlar: EKG çekimi sırasında elektrodlar vücut üzerinde farklı yerlere uygulanırlar. Bu uygulamların her biri ile elde edilen EKG kaydına “derivasyon” adı verilir. Her bir derivasyonu kalbi farklı bir açıdan gözleyen bir kameraya benzetebiliriz. Elektrodların farklı yerleĢim yerlerine göre Ģu derivasyonlar bulunur: o o o Standart (bipolar) ekstremite derivasyonları Ünipolar ekstremite derivasyonları Ünipolar prekordiyal derivasyonlar Standart ekstremite derivasyonları: Bipolar kayıt yapılan derivasyonlardır. 3 tane standart bipolar ekstremite derivasyonu vardır: 1- (-) elektrod sağ kolda, (+) elektrod sol kolda bulunursa buna I. Derivasyon veya D1 denir. 2- (-) elektrod sağ kolda ve (+) elektrod sol bacakta bulunursa buna II. Derivasyon veya D2 denir. 3- (-) elektrod sol kolda ve (+) elektrod sol bacakta bulunursa buna III. Derivasyon veya D3 denir. Ünipolar derivasyonlar: Ünipolar ekstremite derivasyonları: “Ġndifferent elektrod” 2 ekstremiteye birden bağlanarak sıfır potansiyel elde edilir. Üçüncü ekstremiteye ise araĢtırıcı elektrod bağlanır. AraĢtırıcı elektrod sağ kolda ise derivasyon aVR, sol kolda ise aVL ve sol bacakta ise aVF ile sembolize edilir. Ünipolar prekordiyal derivasyonlar: “Ġndifferent elektrod” her 3 ekstremiteye birden bağlanarak sıfır potansiyel elde edilir. AraĢtırıcı elektrod prekordiyal bölgede 6 farklı noktaya (toraks üzerinde) yerleĢtirilir. V1: aktif elektrod sağ 4. interkostal aralığın sternumu kestiği noktada. V2: aktif elektrod sol 4. interkostal aralığın sternumu kestiği noktada. V3: aktif elektrod V2 ile V4‟ün tam ortasında. V4: aktif elektrod apekste (sol 5. interkostal aralık ile medioklaviküler çizginin kesiĢim yeri). V5: aktif elektrod sol 5. interkostal aralık ile ön aksiller çizginin kesiĢim yeri üzerinde. V6: aktif elektrod sol 5. interkostal aralık ile orta aksiller çizginin kesiĢim yeri üzerinde. 53 FİZYOLOJİ Normal EKG incelemesi 54 FİZYOLOJİ EKG‟yi bir grafik olarak düĢünebiliriz: yatay eksen zamanı (birim saniyedir), dikey eksen ise voltajı (birim milivolttur) göstermektedir. EKG kaydı üzerinde 2 ayrı boy kare bulunur. Bunlardan küçük boy olan 25 kare 1 büyük boy kareyi oluĢturur. Kısaca 1 büyük boy karenin 1 kenarında 5 küçük boy kare bulunur. Her bir küçük boy karenin yatay eksende süresi 0.04 saniye, dikey eksende voltajı ise 0.1 milivolttur. Böylece 1 büyük boy karenin süresi 0.2 saniyeye, voltajı da 0.5 milivolta denk gelir. Bu bilgiler sayesinde EKG‟de oluĢan tüm dalgaların süresi ve voltajı ölçülebilir. Bir kalp dönemine ait elektrik potansiyel değiĢimleri soldan sağa doğru P, Q, R, S, T harfleri ile belirtilen dalgaları oluĢturur. Yukarıdaki gibi bir EKG görüntüsü her derivasyonda alınmaz. Çünkü her derivasyon kalbe farklı açılardan bakar. P dalgası: AP‟nin sinüs düğümünden çıkıp atriyumlarda yayılıĢını-atrium depolarizasyonunu temsil eder. Süresi 0.09-0.1 sn, voltajı 0.2-0.25 mV‟dur. PQ aralığı: P‟nin baĢından Q‟nun baĢına dek sürer. AP‟nin atrioventriküler düğüm içinde geçirdiği süreyi-atrioventriküler düğümün depolarizasyonunu gösterir. Q dalgasının bulunmadığı durumlarda PR aralığı adını alır. Süresi 0.12-0.20 sn‟dir. Q dalgası: AP‟i ventriküller arası septuma ulaĢtığında ilk olarak septumun en üst parçasını soldan sağa depolarize eder ve ancak ondan sonra septumun her iki yanından aĢağı, apekse doğru inmeye baĢlar. ĠĢte septumun üst parçasının soldan sağa doğru bu ilk depolarizasyonu Q dalgasını oluĢturur. Her zaman bulunmayabilir. Bulunmaması patolojik değildir. Süresi 0.03 sn‟dir. QRS kompleksi: AP‟nin septum ve daha sonra ventriküllerde yayılmasını-ventrikül depolarizasyonunu gösterir. Süresi 0.08-0.10 sn‟dir. ST aralığı: S‟in sonundan T‟nin sonuna dek sürer. Ventrikül repolarizasyonunu içerir. Süresi 0.32 sn‟dir. T dalgası: Ventriküllerin repolarizasyonunu gösterir. Süresi 0.2 sn‟dir. QT aralığı: Q‟nun baĢından T‟nin sonuna dek sürer. Ventrikül depolarizasyonu ve repolarizasyonunu içerir. Süresi 0.40 sn‟dir. Her dalganın ve aralığın süre ve voltajının normal kabul edilen bir alt ve üst sınırı bulunur. Bu sınırların aĢılması patolojiktir. 55 FİZYOLOJİ KALBĠN 1 DAKĠKADAKĠ ATIM SAYISININ HESAPLANIġI: Ard arda gelen iki “R” dalgası seçilir. Aralarındaki büyük veya küçük kareler sayılır. Küçük kareler sayıldıysa 0.04 saniye ile, büyük kareler sayıldıysa 0.2 saniye ile çarpılır. Çıkan çarpım, 1 kalp atımı için gereken süreyi (saniye) gösterir. Bu kadar saniyede 1 kalp atımı gerçekleĢiyorsa, 60 saniyede (1 dakikada) kaç kalp atımı gerçekleĢir Ģeklinde yapılan orantı ile kalbin dakikadaki atım hızı hesaplanır. Standart bipolar ekstremite derivasyonları DI, DII ve DIII kayıtlarına örnekler: Ünipolar ekstremite derivasyonlarından aVL ve aVF de yine yukarıdaki Ģekle çok benzer kayıt yapar. Ancak aVR kalbe diğer tüm derivasyonların tam tersi bir açıdan bakmaktadır! Bu nedenle EKG dalgalarının hepsi yukarıdakilere ters yönde kaydedilir: (-) P, (+) Q, (-) bir R, (+) bir S ve (-) bir T dalgası söz konusudur. 56 FİZYOLOJİ Ünipolar prekordial (V1-V6) derivasyonlardan alınan kayıtlara örnekler: KALP DÖNGÜSÜ Bir kalp atımının baĢlangıcından bir sonraki kalp atımının baĢlangıcına kadar gerçekleĢen kalp olaylarına kalp döngüsü (kardiyak siklus) denir. Kalp döngüsü diastol adı verilen ventriküllerin gevĢeme dönemi ile bunu izleyen, sistol adı verilen ventriküllerin kasılma döneminden meydana gelir. 57 FİZYOLOJİ Ventrikül diastolü sırasında atrium ve ventriküllerin arasındaki mitral ve triküspid kapaklar açık iken pulmoner ve aort kapakları (semilunar kapaklar) kapalıdır. Sistol sırasında atriumlarda birikmiĢ olan kan diyastol„de açılan atrioventriküler (mitral ve trikuspid) kapaklardan geçerek ventriküllere dolar; diastol sonunda henüz SA noddan çıkıp atriumlara yayılmakta olan AP sayesinde (P dalgasının tam ortasında) atriumlar kasılarak içlerindeki kalan son kanı da ventriküllere boĢaltırlar. Buna atrium sistolü adı verilir. Ventriküllerin doluĢunun %70‟i atrium sistolünden önce gerçekleĢir. Atrium sistolü ise %30‟luk bir doluma neden olur. Ventriküllerde aksiyon potansiyeli ventrikül kas hücrelerine yayılmaya baĢladığı anda (EKG‟de R dalgasının ortasında) sistol de baĢlar. Ventriküllerde kasılma baĢlar baĢlamaz ventrikül içi basınç artar → atrioventriküler kapaklar kapanır. Sistol böylece atrioventriküler kapakların kapanmasıyla baĢlar. Ancak kasılmaya rağmen henüz aort ve pulmoner kapaklar kapalı olduğu için kanın arterler içine pompalanıĢının gerçekleĢmediği bu evreye “izovolümetrik kasılım evresi” denir. Ventrikül kasılması arttıkça ventrikül içi basınç birden Ģiddetle artar → ventrikül içi basınç, pulmoner arter ve aort içi basıncı aĢtığı anda pulmoner ve aort kapaklarının açılmasına neden olur. Bu kapakların açılmasıyla, kan, arterler içine pompalanır. Bu evreye ise “fırlatma evresi” denir. Kan sağ ventrikülden pulmoner arter içine, sol ventrikülden aort içine pompalanır. Kanın pulmoner arter ve aort içine giriĢi ile pulmoner arter/aort içi basınç artmaya, ventriküllerin iç basıncı ise azalmaya baĢlar. Sistol sonunda ventrikül içi basınç, pulmoner arter/aort içi basıncın altına indiğinde aort ve pulmoner kapaklar kapanır ve sistol biter; diastol baĢlar yani ventriküller gevĢemeye baĢlar. Ventrikül sistolü sırasında atrioventriküler kapaklar kapalıdır. Ventrikül sistolü boyunca vücudumuzdan gelen kirli kan vena kava adı verilen damarlar ile sağ atriuma dönerken, akciğerlerden gelen oksijenlenmiĢ kan pulmoner venler ile sol atriuma akar → Kan atriumlarda birikir. Diastolde ilk gevĢeme sırasında aort-pulmoner kapaklar ve mitral-triküspid kapaklar henüz kapalıdır; kan ventriküllere giremez. Bu evreye “izovolümetrik gevĢeme evresi” adı verilir. GevĢeme ile ventrikül basıncı düĢer. Ventrikül basıncı atrium basıncının altına indiğinde mitral ve triküspid kapaklar açılır. Ventrikül sistolü sırasında atriumlarda birikmiĢ olan kan ventriküllere dolar. Atrioventriküler kapakların açıldığı bu diastol evresine “hızlı dolum evresi” adı verilir. Diastolün sonunda atriumlar kasılır (atrial sistol evresi) ve kalp döngüsü tekrar baĢa döner. KALP ÇALIġMASININ DÜZENLENMESĠ 1. Kalbin tek bir sistol ile pompaladığı kan hacmi 70 ml‟dir (atım hacmi). Kalp dinlenme halindeki bir kiĢide dakikada 4-6 litre kan pompalar. Buna “kalp debisi” adı verilir. Kalp debisi kalbin atım hızına ve kalbin atım hacmine bağlıdır. Ağır bir egzersiz sırasında atım hacmi iki katına çıkar; atım sayısı artar → kalp debisi 4-7 kat artar. Kalbin ihtiyaç karĢısında dakika volümünü normalin üzerine çıkarabilme kapasitesine kardiyak rezerv (yedek) adı verilir. 2. Kalbin pompaladığı kan hacminin (kalp debisinin) düzenlenmesi baĢlıca 2 yolla olur: 1- Ġç kaynaklı (intrensek) düzenleme 2- Sinirsel düzenleme 58 FİZYOLOJİ Ġntrensek düzenleme (Starling kanunu): Kalp debisini belirleyen etkenlerden biri kalbe gelen venöz dönüĢ miktarıdır. Kalp venlerde normalden fazla kan birikmesine izin vermeyecek Ģekilde kendisine gelen kanın tamamını pompalamaya çalıĢır. Buna Starling kanunu denir. Ventriküllere normalden fazla kan akımı olunca, kalp kası daha çok gerilir. Böylece kas hücrelerinin aktin ve miyozin flamanlarının birbirleri üzerinde kayabilecekleri daha büyük bir mesafe oluĢur → Kasın boyu daha çok kısalabilir ve böylece daha kuvvetli kasılma olanağı ortaya çıkar. Ventrikül, pompalama kuvvetini arttırdığı için normalden daha fazla miktarda gelen kanı gerilme Ģiddeti ile orantılı bir güçte arterlere pompalar. Böylece kalbe fazladan gelen kanın tamamı tekrar dolaĢıma atılır. Ancak belirli bir miktardan daha fazla kan kalbe dönüyorsa o takdirde Starling etkisi kalbin kanın tamamını pompalamasında yeterli olmaz. Starling etkisi kalp debisini 2 katına dek çıkartabilir. Otonom Sinirler ile düzenleme: 1. Kalbin sempatik sinirlerle uyarılması: a) Kuvvetli sempatik uyaranlar kalp atım sayısını dakikada 180-200‟e kadar çıkarırlar→ sinüs düğümünde AP oluĢma hızı artar: (+) kronotrop etki. Örneğin, egzersizde artan sempatik uyarı ile kalp atım sayısı artar. b) Atrioventriküler düğümde AP iletimi hızlanır: (+) dromotrop etki. c) Sempatik uyarı ventrikül kası hücrelerinin kasılma gücünü de artırır→ (+) inotrop etki; pompalanan kanın hacmi ve kalp debisi artar. Sempatik stimülasyon kalp debisini 5 katına kadar arttırma yeteneğindedir. Bu etkiler noradrenalin (norepinefrin)‟nin kalp kası ve ileti yolu hücrelerinin membranları üzerindeki (beta)- adrenerjik reseptörlere bağlanıĢı ile ortaya çıkar. Egzersiz ve diğer stres yaratan durumlarda (korku, heyecan, kızgınlık gibi) böbrek üstü bezlerinden kana salınan adrenalin (epinefrin) de kan aracılığı ile kalbe ulaĢarak sempatik sinirler ile aynı etkiye neden olur. 2. Kalbin parasempatik sinirlerle (n. vagus) uyarılması: a) Sinüs düğümüne baskılayıcı etkiyle (-) kronotrop etki: Kalp atım sayısı azalır. Kuvvetli vagus uyarıları kalbi birkaç saniye durdurabilir. b) Atrioventriküler düğüme etki ile iletim hızı yavaĢlar: (-) dromotrop etki c) Ventrikül kası hücrelerine etki ile (-) inotrop etki yaratır. Kalbin kasılıma gücü azalır. Parasempatik uyarılar kalp debisini azaltır. Bu etkiler n. vagustan salınan asetilkolinin kalp kası ve ileti yolu hücrelerinin membranları üzerinde bulunan muskarinik reseptörlere bağlanıĢı ile ortaya çıkar. Kalp çalıĢmasına kandaki iyonların etkisi: Sodyum: Kanda Na+ azlığı kalp kası hücresinden dıĢarıya kalsiyum atılıĢını bozar. Bu nedenle kalsiyum hücre içinde birikir ve kalpte kasılım artar, gevĢeme azalır. Potasyum: Kanda potasyumun normal seviyelerin üzerine çıkması kalp kasında gevĢemeye yol açar ve diyastol süresini uzatır. Kanda K+ çok arttığı zaman kalp diyastolde durur. Kalsiyum: Kanda Ca2+ düzeyi normalden daha yüksek olduğunda kalp sistolleri güçlenir, uzar ve kalp sonunda sistolde durabilir. 59 FİZYOLOJİ KALP SESLERĠ Kalp çalıĢmasına eĢlik eden seslere kalp sesleri denir. Bir kalp döneminde, steteskop ile kolayca dinlenen 2 ses vardır: I. ve II. kalp sesleri. III. ve IV. kalp sesleri ise daha zor duyulur. I.ses ile II.ses arasındaki sürede kısadır ve bu süre içinde sistol yer alır. II.ses ile I.ses arasındaki sürede ise diyastol dönemi yer alır. Bu dönem ise daha uzundur. I.Kalp sesi: Sistolün baĢında duyulur. 0.18 sn sürer. II.sese oranla daha yumuĢak, daha düĢük perdeli ve uzun sürelidir. Bu sesi yaratan en önemli faktör atriyoventriküler kapakların (mitral-triküspid) kapanmasıdır. En iyi mitral ve triküspid odaklardan dinlenir. Mitral odak, sol meme çizgisinin 5. interkostal aralığı kestiği noktadır. Triküspid odak ise sternumun sol kenarı boyunca pulmoner odakla mitral odak arasında (3. ve 4. interkostal aralıkların sternumun sol kenarı ile kesiĢtiği alan) yer alır. Kabaca 4. kostanın sternumla birleĢtiği noktadır. II. Kalp sesi: Sistolün sonu ve diyastolün baĢında duyulur. 0.10 sn süreli, sert ve tizdir. Bu sesi yaratan en önemli faktör, semilunar kapakların (aort ve pulmoner arter kapakları) kapanmasıdır. En iyi aort ve pulmoner odaktan dinlenir. Aort odağı, sağda 2. kostanın sternumu kestiği noktadır. Pulmoner odak ise solda 2. kostanın sternumu kestiği noktadır. 60 FİZYOLOJİ Normal fizyolojiye sahip bir kalpte duyulan sesler sadece 1. ve 2. kalp sesleridir. Nadiren genç eriĢkinlerde diastol baĢında 2. sesten hemen sonra duyulabilen 3. kalp sesi ve diastol sonunda duyulabilen 4. kalp sesi de bulunur. Ancak bunların sağlıklı kiĢilerde duyulma olasılığı çok azdır. Diastol sırasında ventrikül içine dolan kanın çıkarttığı seslerdir. Genellikle bazı patolojik durumlarda duyulur hale gelirler. Kan kalpte ve damarlarda normalde düz (laminar) akar. Laminar akan kan ses oluĢturmaz. Ancak bazı patolojik durumlarda bazı patolojik ek seslere neden olacak Ģekilde kan girdaplar (türbülans) yapar. Bu durum özellikle damar içinde veya kalp kapaklarında bir darlık söz konusu olduğunda geliĢir. Örneğin: kalp kapak darlıkları veya yetmezliklerinde geliĢen “üfürüm” adı verilen patolojik seslerin nedeni budur. DOLAġIM SĠSTEMĠNĠN BÖLÜMLERĠ DolaĢım sistemi iki bölümden oluĢur: I- Aort dolaĢımı veya büyük dolaĢım: Sol atriyuma pulmoner venden dönen oksijenlenmiĢ kan sol ventriküle geçer ve oradan aort içine pompalanır. Aort dolaĢımı burada baĢlar. OksijenlenmiĢ kan aorttan tüm organlarımıza ait arterlere, arteriollere ve daha sonra kapiller sisteme ulaĢır. Her organın kendine ait bir arteri, bu arterin dallanmasıyla oluĢan çok sayıda arteriolü bulunur. Her organ içinde arterioller kapiller damarlarda sonlanır. Doku hücreleri ile kapiller kan arası besin ve gaz değiĢimi gerçekleĢir. Karbondioksidden zengin, oksijenden fakir kan kapillerden venüllere ve venlere geçer. Tüm organların venlerinden gelen kan vena kavalarda toplanarak sağ atriyuma ulaĢır. 61 FİZYOLOJİ II- Pulmoner dolaĢım veya küçük dolaĢım: Vücudumuzdan gelen venöz kan vena cava inferior ve superior sayesinde sağ atriuma dökülür. Daha sonra sağ ventriküle geçer. Sağ ventrikülden pulmoner artere girer. Pulmoner dolaĢım burada baĢlar. Pulmoner arter ile kan akciğer kapillerine ulaĢır. Oksijenlenen kan pulmoner kapillerden pulmoner vene geçer ve sol atriyuma akar. KAN DAMARLARININ YAPISI Arter ve venlerin çeperleri 3 tabakadan yapılmıĢtır: o En içte kalbin iç yüzünü örten endokardla devam eden endotel tabakasında hücreler sürekli ve kaygan bir yüzey oluĢtururlar. Bu tabaka, dıĢındaki esnek liflerle birlikte tunica intimayı yapar. o Orta tabaka ise sirküler düz kas hücrelerinden oluĢmuĢ olup tunica media adını alır. o Damarların dıĢ tabakasını bağ dokusundan yapılmıĢ olan tunica adventitia kaplar. Aorta, sistemik arterler ve arteriollerin duvarları çok kalın düz kas tabakası ile kaplıdır. Özellikle arterioller sempatik sinir sisteminin etkisi ile kuvvetli kasılabilme özelliğindedirler. Bu grup damarların iç lümeni (boĢluğu) dardır. Aorttan kapillere dek ilerlendiğinde damar lümen çapı giderek azalır. Kanın %20‟si bu kompartımanda (arterler, arterioller ve kapiller) yer alır. Kapiller damarların duvarında kas tabakası bulunmaz. Dokularla kan arasındaki madde ve gaz alıĢveriĢi kapiller sistemde gerçekleĢir. Kan kapiller sistemden venöz sisteme geçer: venüller→ venler→ vena kava. Venlerin çeperleri aynı çaptaki arterlerden çok daha incedir. Çünkü daha zayıf düz kas tabakası içerirler. Lümenleri daha geniĢtir. Arterlere oranla daha çok geniĢleyebilme yeteneğindedirler. Damar sistemi içindeki kanın büyük bölümü venöz bölgede bulunur (oranı %64; kalan %16 kalp ve akciğerlerdedir). Vazokonstriksiyon: Damarın düz kas tabakasının kasılarak damar çapının daralması. Vazodilatasyon: Damar düz kas tabakasının gevĢeyerek damar çapının artması. KAN BASINCI Damarlar içinde dolaĢan kanın damar çeperine yapmıĢ olduğu lateral basınca kan basıncı denir. Genç eriĢkin bir insanda, aort ve brakial arter gibi büyük arterlerde basınç, her kalp döngüsü içinde yaklaĢık 120 mmHg olan bir tepe değeriyle (sistolik basınç) yaklaĢık 80 mmHg olan en düĢük değer (diastolik basınç) arasında değiĢir. Kan basıncı aort ve büyük arterlerden kapillere gidildikçe azalır. Kapillerin giriĢinde 35 mmHg‟a düĢer. Kapilerin çıkıĢında 10 mmHg‟a inmiĢtir. Azalma venöz bölgede de devam eder. Venlerde ortalama kan basıncı (yatan bir kiĢide) 4-9 mmHg‟dır. Vena cava basıncı ise 0 mmHg‟dır. 62 FİZYOLOJİ Arteriyel kan basıncı denince oturan bir Ģahıstaki a. brachialis üzerinden ölçülen kan basıncı anlaĢılır. YetiĢkinde sistolik 90-150 mmHg, diastolik 60-90mmHg normal kabul edilir (ortalama 120/ 80 mmHg). Kan Basıncını etkileyen faktörler: 1. YaĢ: Damar duvarları yaĢ ilerledikçe elastikiyetini kaybeder (aterosklerozis). Bu nedenle yaĢ ile beraber sistolik kan basıncı belirgin Ģekilde artar. Diastolik basınç artıĢı belirgin değildir. 2. Yer çekimi: Ayakta duran bir kiĢide kalp seviyesinden uzaklaĢtıkça kan basıncı her 13.6 mm için 1 mmHg değiĢir. Bu değiĢiklik kalp seviyesinin altına inildikçe artma yönünde iken, kalp seviyesinin üzerine çıkıldıkça, azalma yönündedir. Böylece arteriel ve venöz kan basıncı bacakta ölçüldüğünde koldakinden 90 mmHg daha yüksek bulunacaktır. Beyin damarlarında ise basınç koldakinden çok daha düĢüktür. 3. Sempatik sistemin aktif olduğu durumlar: Egzersiz, stres, kızgınlık-heyecan gibi duygu durumlarında sempatik sinir sisteminin aktivitesi arttığı için kan basıncı artar. Hipertansiyon: Sistolik kan basıncının sürekli olarak 150 mmHg, diastolik kan basıncının da 90 mmHg‟nın üzerinde bulunmasıdır. Hipotansiyon: Kan basıncının sürekli olarak normal değerlerinin altında bulunmasıdır. Nabız basıncı: Sistolik ve diastolik basınçlar arasındaki fark olup normalde 50 mmHg kadardır. Kan basıncı ölçme yöntemleri: Direkt metod: Arter içine girilerek tayin edilir. Uygulanabilirliği oldukça zordur, rutinde kullanılmaz. Ġndirekt metod: Palpatuar ve oskültatuvar yöntemle ölçüm yapılabilir. Ġnsanda sfigmomanometri yöntemiyle tayin edilir. Kullanılan tansiyon aletinin basıncı ölçen kısmına sfigmomanometre adı verilir. Kola takılan parçaya manĢon denir. ManĢon kola dirseği açıkta bırakacak Ģekilde takılır. a. brakialis‟in yeri saptanır ve üzerine steteskop konur. Sfigmomanometre kullanılarak manĢon ĢiĢirilir. ManĢon kolu sıktıkça a. brakialis daralacak ve sonunda kan akımı olamayacaktır. Sonra sfigmomanometre gevĢetilir. a.brakialis üzerindeki bası azaldıkça kan geçiĢi baĢlayacaktır ancak kan daralmıĢ bir damardan akacağı için türbülans yapacak ve steteskop ile “Korotkow” sesleri adı verilen ritmik seslere neden olacaktır. Korotkow seslerinin ilk baĢladığı nokta sfigmomanometrede okunur ve “sistolik basıncı” gösterir. Sfigmomanometre gevĢetildikçe damar üzerindeki bası tamamen ortadan kalkar ve kan tekrar laminar akmaya baĢlar. Bu noktada Korotkow sesleri artık kesilir. Sfigmomanomoetrede bu nokta “diastolik basınca” denk gelir. NABIZ Her kalp atımı (sistolü) ile oluĢan geniĢleme dalgasının periferde hissedilmesidir. 63 FİZYOLOJİ Nabızın özellikleri Dolgunluğu: Nabız basıncının büyüklüğüne bağlıdır. Nabız basıncı ne kadar büyük olursa ve arter çeperi ne kadar geniĢlerse nabız o kadar dolgun olur. EĢitliği: Her nabız dalgasının dolgunluk bakımından birbirine eĢit olmasıdır. Düzenli olması: Ġki atım arası bekleme süresinin eĢit olması. Sayısı: Normal nabız sayısı 60-80/ dakikadır. Nabız sayısı 100‟ ün üstüne çıktığında taĢikardiye, 60‟ ın altına indiğinde bradikardiye iĢaret eder. KAPĠLLER DAMAR DOLAġIMI Kapillerin duvarı içte bir sıra endotel hücresi, onun dıĢında ise ince bir bağ doku tabakasından oluĢmuĢtur. Kapiller lümen çapı 4-9 m‟ dir. Endotel hücrelerinin aralarında 7 nanometre çapında yarıklar vardır. Kan içindeki küçük moleküller bu yarıkları kullanarak doku aralığına (intersitisyel kompartman) geçerler. Büyük moleküller (serum proteinleri ve kanın Ģekilli elemanları-hücreler) ise bu deliklerden geçemez. Kapillerden doku intersitisyumuna su ve su içinde çözünmüĢ maddelerin geçiĢi Ģöyle gerçekleĢir: Kapiller damar ve çevresindeki intersitisyel sıvı içinde iki tip basınç bulur: 1- Hidrostatik basınç 2- Onkotik basınç Hidrostatik basınç suyun (kanın) oluĢturduğu basınçtır. Suyu bulunduğu bölgeden dıĢarı çıkmaya zorlar. Onkotik basınç ise özellikle damarda ve intersitisyel kompartmandaki proteinler tarafından oluĢturulur. Bu proteinler damar duvarını geçemedikleri için bulundukları bölgede kalırlar. Suyu kendilerine ait bölge içinde tutmaya çalıĢırlar. Yani (+) hidrostatik basınç suyu itici, (-) hidrostatik basınç ve osmotik basınç ise suyu tutucudur. Bir kapiller sistemin arteriol ucunda damar içi sıvının hidrostatik basıncı ortalama 30 mmHg, onkotik basıncı 28 mmHg‟dır. Ġntersitisyel bölgede ise hidrostatik basınç -3 mmHg, onkotik basınç 8 mmHg‟dır. Kapillerin arteriel ucunda suyu damar dıĢına iten güçlerin toplamı (30 mmHg) + (-3 mmHg) + (8 mmHg) = 41 mmHg iken; damar içine çeken tek güç 28 mmHg‟dır. Böylece su ve suda erimiĢ tüm moleküller kapillerin arter ucunda 41 mmHg – 28 mmHg = 13 mmHg güçle intersitisyel bölgeye geçerek “filtre olur”. Venöz uçta ise kapil içi hidrostatik basınç arteriel uçta dokuya kaybedilen su nedeniyle 10 mmHg‟ya düĢer. Diğer basınçlar ise değiĢmez. Böylece suyu damar dıĢına çeken güçlerin toplamı 21 mmHg olur. Suyu damar içinde tutan kapiller onkotik basınç ise proteinler damar dıĢına çıkamadığı için hala 28 mmHg‟dır. Bu nedenle kan 64 FİZYOLOJİ venöz uca geçtiğinde 28 mmHg – 21 mmHg =7 mmHg güçle damar içine geri emilir, “absorbe” olur. Kapilerin arteriol ucunda su ile beraber pek çok besin, iyonlar ve sinyal molekülleri (hormonlar) önce damardan intersitisyuma filtre olur; daha sonra doku hücrelerinin membranlarını difüzyon veya taĢıyıcı proteinler aracılığıyla geçip hücre içine girerler. Venöz uçta ise, su ile beraber, doku hücrelerinde oluĢan atık maddeler bu iĢlemin ters yönde gerçekleĢmesiyle kapil içine absorbe edilirler. Kapillerden intersitisyel bölgeye geçen suyun tamamı absorbe edilmez. Ayrıca çok az miktarda damar içi protein intersitisyuma kaçak yapar. Ġntersitisyumdaki bu fazla su ve proteinler lenf damarlarımız sayesinde uzaklaĢtırılır. Böylece normal Ģartlar altında intersitisyel bölgede fazladan su ve protein birikimi gerçekleĢmez. Bazı hastalık durumlarında yukarıda belirtilen süreçlerde bozukluklar gözlenir. Böylece intersitisyumda sıvı miktarı normale oranla artar ve “ödem” geliĢir. Örneğin, kalp yetmezliklerinde kalbin pompalama gücü azalır ve kan venöz bölgede göllenir; kapillerin venöz ucunda hidrostatik basınç artar; intersitisyel aralığa çıkan sıvının absorbsiyonu azalır ve su miktarı artar. Siroz hastalığında karaciğerde protein sentezi azalır. Kan ozmotik basıncı düĢer. Sıvı damar içinde tutulamaz ve intersitisyumda birikir. DAMAR ÇAPINI DÜZENLEYĠCĠ MEKANĠZMALAR Yerel düzenleyici mekanizmalar Otoregülasyon: Dokuların kendi kan akımlarını düzenleme yeteneğine denir. Dokulara gelen kan akımı azalırsa veya kanda oksijen miktarı azalırsa veya doku hücrelerinin metabolizması hızlanırsa (oksijen tüketimi artarsa): doku hücrelerinde oksijen parsiyel basıncı azalır ve hücrelerden vazodilatör etkili bazı kimyasallar salınır: karbondioksit, potasyum, adenozin → dokuyu besleyen arteriollerde dilatasyon geliĢir. Böylece dokuya ulaĢan kan miktarı arttırılarak doku oksijenlenmesi ve beslenmesi normal sınırlar içinde korunmaya çalıĢılır. Endotel tarafından salınan maddeler: Endotel hücreleri damar düz kas hücrelerinin kasılmasına etki eden bazı kimyasallar salgılar: Prostasiklin (vazodilatör) Endotelin (vazokonstriktör): Damar duvarı zedelendiği zaman salınır. Nitrik oksit (vazodilatör) Trombositler tarafından salınan maddeler: Tromboksan A2 ve serotonin önemli vazokonstriktör maddelerdendir. Özellikle damar duvarı zedelendiğinde ve pıhtılaĢma tetiklendiğinde trombositlerden salgılanarak damardan kan kaybını azaltırlar. Doku mast hücrelerinden salınan histamin: Özellikle alerjik ve yangısal olaylarda vazodilatasyona neden olur. Yangı sırasında dokuda salınan kininler (bradikinin ve kallidin): Yangının oluĢtuğu dokuda vazodilatasyona neden olur. 65 FİZYOLOJİ Kandaki bazı kimyasal ve hormonlarla düzenleme DolaĢımdaki anjiotensin II, noradrenalin, adrenalin ve vazopressin vazokonstriktör iken vazointestinal polipeptid (VIP, barsaktan salgılanır), kininler (bradikinin ve kallidin) ve histamin vazodilatörlerdir. Sinir sistemi tarafından sistemik düzenleme Kardiyovasküler sistemin faaliyetleri otonom sinir sisteminin düzenleyici etkisi altındadır: Sempatik sinirlerin ucundan damar düz kasına salınan noradrenalin damar düz kas membranındaki α (alfa) -reseptörlerine bağlanarak kasın kasılmasına- damar lümeninin daralmasına (vazokonstriktör) neden olur. Vazokonstriksiyon özellikle arterioller ve venlerde çok belirgindir. Böylece: 1. Kalbe venlerden dönen kan miktarı artar → kalp debisi artar → arterlere giren kan miktarı artar. 2. Sempatik sinirler kalpte de (+) kronotrop ve (+) inotropik etkiye neden olur → kalp debisi artar → arterlere giren kan miktarı artar. 3. Tüm arteriollerde Ģiddetli vazokonstriksiyon kanın arterlerden arteriollere ve kapiller sisteme geçiĢine rezistansı (direnç) arttırır. Tüm 3 etki sonucunda arter kan basıncı Ģiddetli artar!!! Damarların parasempatik sinirler tarafından innervasyonu pek gözlenmez! Damarlarda sempatik sistem innervasyonu hakimdir. Otonom sinir sisteminin damar lümen çapını kontrolu daha çok sempatik aktivitenin arttırılması veya azaltılması Ģeklinde geliĢir. Aktivitenin artması → vazokonstriksiyon; aktivitenin azalması → vazodilatasyon! Kan basıncının santral sinir sistemi tarafından kontrolu medulla oblangatada olmaktadır. Buraya vazomotor merkez denir. Vazomotor merkezde iki ayrı bölge vardır: 1. Kalbe ve damarlara giden sempatik sinir nöronlarını uyaran bölge=aktive edici bölge 2. Kalbe giden parasempatik vagus siniri nöronlarını uyaran inhibitör = baskılayıcı bölge Kan damarları ve kalp duvarlarında gerilmeye duyarlı baroreseptörler bulunmaktadır. Özellikle internal karotid arter ve arkus aorta duvarına yerleĢmiĢ bu reseptörler arter içi basıncı gözlerler. Kan basıncı ile ilgili bilgiyi sürekli olarak medulla oblongatadaki vazomotor merkeze iletirler. Damar içi basınç arttarsa damar duvarı gerilir ve baroreseptörler uyarılırlar. Vazomotor merkeze bu uyarılar n. vagus ve n. glossofaringeus sinirleri ile taĢınır. Bu uyarılar sayesinde vazomotor merkezin sempatik sinir uyarısı yapan bölgesi baskılanırken parasempatik merkez uyarılır. Sonuç: Damarlar gevĢer, kalp atım sayısı azalır, kan basıncı düĢer. Damar içi basınç azaldığında ise baroreseptörler baskılanır ve vazomotor merkezde sempatik merkez aktive olurken parasempatik merkez baskılanır → arter basıncı artar. 66 FİZYOLOJİ SOLUNUM FĠZYOLOJĠSĠ Solunum: O2'nin dıĢ ortamdan taĢınarak hücrelere ulaĢtırılması, hücrelerde üretilen CO 2'in tekrar dıĢ ortama atılması. Burada akciğer alveolleri ile kan arasındaki gaz alıĢveriĢi eksternal (dıĢ) solunum, diğer vücut hücreleri ve kan arasındaki gaz alıĢveriĢi ise internal (iç) solunum adını alır. Oksijen hücrelerimizin enerji (ATP) üretebilmesi için gereklidir. Glikozun mitokondrilerde oksijen kullanılarak parçalandığı “aerobik solunum” sırasında bol miktarda ATP üretilir. Aerob yol ile ATP üretimi sırasında atık ürün olarak karbondioksit oluĢur. Solunum ile bu karbondioksit dıĢarıya atılır. Bu iĢlevin gerçekleĢtirilebilmesi için üç sistem koordinasyon içinde çalıĢır: Solunum sistemi Kan-Eritrositler DolaĢım sistemi Solunum Sistemini oluĢturan yapılar: Havayolları Göğüs kafesi ve solunum kasları Akciğerler Pulmoner dolaĢım Ventilasyon: DıĢ ortam ile alveoller arasındaki hava (gaz) alıĢveriĢi. Perfüzyon: Akciğerlere gaz değiĢimi için kanın geliĢi. 67 FİZYOLOJİ Solunum Yolları Ağız / burun farinks larinks trakea BronĢlar (sağ ve sol olmak üzere iki tane) bronĢioller (pek çok sayıda) terminal bronĢioller (pek çok sayıda) respiratuar bronĢioller (pek çok sayıda) alveolar kanallar (pek çok sayıda) alveol keseleri (pek çok sayıda) Solunum yollarını larinks ikiye ayırır: üst solunum yolları ve alt solunum yolları Respiratuar bronĢiollerden itibaren solunum yolları alveol içermeye baĢlar. Dolayısıyla hava ve kan arası gaz değiĢimi respiratuar bronĢiollerden itibaren gerçekleĢir. Buna karĢılık respiratuar bronĢiollerin daha üst kısımlarında alveol yoktur ve gaz değiĢimi gerçekleĢemez. Hava yollarının iç yüzeyi RESPĠRATUAR EPĠTEL ile kaplıdır. Epitel içinde bulunan epitel hücreleri ve goblet hücreleri mukus salgılar. Respiratuar epitel üzerinde çok miktarda SĠLĠA (tüysü yapılar) bulunur. Sadece alveolar kanallar ve alveollerde silier yapı bulunmaz. Hava ile solunum yollarına giren pek çok yabancı madde ve bakteri salgılanan mukusa yapıĢır. Silier yapılar hareket etme yeteneğine sahiptirler. Bu hareket sonucunda yabancı maddeleri toplayan mukus sürekli üst solunum yollarına (farinkse) doğru itilir. Günlük olarak yaklaĢık 100 ml. mukus salgılanır ve siliyalar tarafından saatte 1-2 cm hızla yukarı yönde ilerletilir. Sigara içimi silier yapının bu hareketini bozar ve yabancı maddeleri içeren mukus solunum yollarında kalır. Hem solunum yollarını tıkar hem de akciğerde enfeksiyon riskini arttırır. Solunum yollarının duvarında ayrıca düz kas tabakası bulunur; düz kas tabakası sadece alveol keseleri ve alveollerde yoktur. Düz kas aktivitesi akciğerlere giren hava miktarını kontrol eder. Kasılım ile elde edilen bronkokonstriksiyon akciğerlere giren hava miktarını azaltırken kasların gevĢemesi (bronkodilatasyon) giren hava miktarını arttırır. Solunum yollarının üst kısımlarında (larinks, trakea ve bronĢlarda) solunum yolları duvarının en dıĢında bir de kıkırdak doku bulunur. Ventilasyon Ġnspirasyon ve ekspirasyondan oluĢur. Ġnspiryum: nefes almak Ekspiryum: nefes vermek 68 FİZYOLOJİ Solunum sırasında hava önce dıĢ ortamdan göğüs kafesi içine çekilir; sonra dıĢarı itilir. Bu çekme ya da itme gücü solunum kaslarının kasılma ve gevĢemeleri ile sağlanır. Solunum kaslarının uyarılması ise sinir sistemi tarafından sağlanır. Normal solunum hızı 12-14 kere/dk‟dır. Dinlenim durumunda her soluk alıp verme ile 500 ml hava akciğerlere girer-çıkar. Böylece dinlenim durumunda, 1 dakika içinde ~6 L hava alveollere girer ve çıkar. Egzersizde, kanda oksijen miktarının (parsiyel basıncının) azaldığı, karbondioksid miktarının arttığı, kan ph‟sının azaldığı durumlarda solunum hızı artar. Apne: Solunumun durması TaĢipne: Solunum sayısının hızlanması Bradipne: Solunum sayısının yavaĢlaması Hiperkapni: Kanda karbondioksidin artması Hipokapni: Kanda karbondioksidin azalması Hipoksi: Kanda oksijenin azalması Hiperventilasyon: Vücudun oksijen ihtiyacı normal düzeyde olduğu halde ventilasyonun (solunum sayı ve derinliğinin) arttırılması. Hipoventilasyon: Vücudun oksijen ihtiyacı normal düzeyde olduğu halde ventilasyonun (solunum sayı ve derinliğinin) azaltılması. Hiperpne: Vücudun oksijen ihtiyacının artması ile birlikte ventilasyonun arttırılması. Egzersiz buna çok iyi bir örnektir. Asfiksi: Boğulma, nefes alamama. Akciğerler Akciğerlerimiz toraks adı verilen göğüs kafesi içinde yer alır. Omurga kemiklerimiz, kaburga kemiklerimiz, kaburgalar arası kaslar (interkostal kaslar), sternum ve diafram kası ile çevrilidirler. Akciğerlerde toplam 300 milyon ALVEOL bulunur. Alveoller pulmoner kapiler damarlar ile çevrilidir. Her iki akciğerin çevresi PLEVRA adı verilen çift katlı (visseral ve parietal) bir epitel tabakası ile kaplıdır. Bu iki tabaka arasındaki boĢlukta çok az miktar sıvı bulunur. Bu sıvı akciğerlerin hareketleri sırasında kayganlık sağlar. Solunum Kasları Ġnspirasyon kasları: 1. Diyafram 2. DıĢ interkostal kaslar 3. Yardımcı kaslar Solunum kaslarımıza gelen sinirlerin uyarısı ile inspiryum kasları kasılırlar ve inspiryum gerçekleĢir. Dinlenim durumunda daha çok diaframın kasılması inspiryumu oluĢturur. Daha güçlü bir inspiryum için ise diğer kaslar da kasılır. Bu nedenle inspiryum her zaman aktif olarak geliĢir. Ġnspiryum sırasında göğüs kafesinin (toraks) çapı ve hacmi geniĢler. 69 FİZYOLOJİ Ekspirasyon kasları: 1. Karın kasları; özellikle M. rectus abdominus 2. Ġç interkostal kaslar Ekspirasyon: Dinlenim sırasında pasif olarak geliĢir. Yani sadece diafram gevĢer. Eğer güçlü veya hızlı bir ekspiryum gerekiyorsa (örn. egzersiz) ancak o zaman karın kasları ve iç interkostal kasların da kasılımı gereklidir. Ekspiryumda toraksın hacmi ve çapı azalır. Alveolar ve Plevral basınçlar: 70 FİZYOLOJİ Ventilasyon olayını ekspiryumun sonundan başlayarak anlatalım: 1. Ekspiryumun sonunda plevranın her iki membranı arasında, dıĢ atmosfer basıncından (760 mmHg) -4 mmHg (5 cm H2O) daha düĢük bir basınç bulunur. Bu negativitenin nedeni Ģöyle açıklanabilir: içinde su olan dar bir aralığa sahip iki membran her iki uçtan ters yönlere çekilirse bu aralığın içinde negatif bir basınç oluĢur. Bu basınç membranın her iki yüzeyindeki yapıların plevraya yapıĢmalarına ve hep beraber hareket etmelerine neden olur. Plevranın dıĢ tabakasına (parietal plevra) toraks yapıĢıktır. Toraksın kendine ait bir elastikiyet gücü vardır ve bu güç onu sürekli dıĢa çekmektedir. Plevranın iç membranına (visseral plevra) ise akciğerler yapıĢıktır. Akciğerlerin sahip olduğu elastik güç ise akciğerleri büzüĢmeye doğru-içe çekmektedir. Plevranın bu Ģekilde iki ters yöne çekilmesi plevra içinde negatif basınç doğurur. Ekspiryum sonunda birbirine zıt etkili bu güçler denktir, eĢittir. Bu eĢitlik alveollerin ekspiryumun sonunda tamamen büzüĢmesini önler! Alveoller her zaman bir miktar hava ile dolu olarak açık konumdadırlar. Ekspiryum sonunda alveol içi basınç ise dıĢ atmosfer basıncı ile eĢittir. Dolayısıyla dıĢ ortam ile alveol arası hava akımı yoktur. 2. Ġnspiryumun gerçekleĢebilmesi için bu dengenin aktif bir olayla bozulması gerekir. Bu nedenle inspiryum baĢlangıcında önce diafram ve dıĢ interkostal kaslar kasılır. Kasılan diafram aĢağı-karın içine doğru yer değiĢtirir. DıĢ interkostal kasların kasılması ise toraksın ön-arka çapını arttırır. Böylece toraks boĢluğu zorla-aktif olarak geniĢletilir. Bu geniĢleme eğilimi plevranın dıĢ yüzeyininin dıĢa doğru çekilmesine neden olur. Ġçindeki negatif basınç daha da düĢer ve basınç -7 mmHg‟a (7.5 cm H2O) ulaĢır. Daha da negatifleĢen plevral basıncın alveollere uyguladığı dıĢa doğru çekim artar. Böylece alveol çapı artar. Ġçinde belirli bir miktar hava olan alveol, çapı artınca, alveol içi basınç azalır. Atmosfer basıncının 1mmHg altına (-1 mmHg) düĢer. Böylece dıĢ atmosferde basıncı daha yüksek olan hava, basıncın daha düĢük olduğu alveol içine akar. Ġnspiryum gerçekleĢir. Ġnspiryum baĢında azalmıĢ olan alveol içi hava basıncı, inspiryum sonunda içeri giren hava nedeniyle artarak dıĢ atmosfer basıncı ile eĢitlenir (0 mmHg). 3. Ġnspiyum sonunda diafram ve dıĢ interkostal kaslar gevĢer. Bu noktada yine pasif güçler yani elastik güçlerin arasındaki fark önem kazanır. Ġnspiryum sonu, ekspiryum baĢında akciğerlerin içe çeken elastik gücü, toraksın dıĢa çeken elastik gücünden çok daha fazladır. Böylece akciğerlerin parietal plevraya yapıĢmıĢ olan toraksı içe doğru çekme gücü artmıĢtır. Ayrıca gevĢeyen diaframın tekrar toraks içine doğru yükselerek yer değiĢtirmesi toraks hacmini daraltır. Akciğerler ve toraks boĢluğu pasif olarak daralır. Bu daralma ile plevra eski basıncına (-4 mmHg) döner. Plevral basıncın negatifliğinin azalması ve akciğer elastik güçlerinin artması akciğeri ve beraberinde toraksı içe çeker. Akciğerlerin büzülmesi ile alveoller büzülmeye baĢlar. Ġçinde belirli miktar hava olan alveol, çapı daralınca, alveol içi basınç artar. Atmosfer basıncının 1 mmHg üzerine çıkar (+1 mmHg). Böylece alveol içindeki hava artık basıncının daha çok olduğu alveol içinden daha az olduğu dıĢ ortama akar. Böylece ekspiryum geliĢir. Ekspiryum baĢında artmıĢ olan alveol içi basınç, ekspiryum sonunda dıĢa akan hava nedeniyle azalır ve atmosfer basıncıyla eĢitlenir (0 mmHg). Akciğerler ve Toraksın GeniĢleme Kapasitesi (Kopliyans) Akciğerlerin geniĢleyebilme özelliğine KOMPLĠYANS denir. Akciğerlerin geniĢleyebilme derecesi 3 faktörle iliĢkilidir: 1. Transpulmoner basınç: Akciğerlerin geniĢleyebilme derecesi transpulmoner basınçla doğru orantılıdır. Transpulmoner basınç arttıkça akciğerler daha çok geniĢler. 71 FİZYOLOJİ 2. Transpulmoner basınç = alveolar basınç - plevral basınç Ancak bir akciğerin belirli sabit bir transpulmoner basınç altında ne kadar geniĢleyebileceği: 2. Akciğerlerin elastik bağ dokusundan (elastin ve kollagen proteinleri) kaynaklanan elastikiyet gücüne ve 3. Tüm alveollerin içinde bulunan sıvının yüzey gerilimine bağlıdır. Yüzey gerilimi alveolleri büzülmeye zorlar. Prematür bebeklerde sürfaktan yetersizliği nedeniyle veya pulmoner ödem gibi solunum sisteminin elastikiyetinin azaldığı hastalıklarda kompliyans da azalır ve yeterli akciğer geniĢlemesinin gerçekleĢmesi için normalden daha çok transpulmoner basınç yaratmak zorunda kalınır: inspirasyon zorlaĢır. Surfaktan Alveollerin iç yüzeyini bir tür sıvı kaplar. Sıvı alveolar epitel tarafından salgılanır. Sıvının alveol içi hava ile temas ettiği yüzeyde bir yüzey gerilimi oluĢur. Bu yüzey geriliminin milyonlarca alveolde oluĢtuğu düĢünülürse oldukça önemli bir güçtür. Yüzey geriliminin yarattığı güç akciğerleri büzüĢmeye (küçülmeye) zorlar. (Aynı akciğerin elastik güçleri gibi.) Yüzey gerilimini azaltmak amacıyla alveol epitel hücreleri “sürfaktan” adı verilen bir madde salgılar. Sürfaktan su moleküllerinin arasındaki bağları azaltarak yüzey gerilimini azaltır. Alveollerin daha rahat geniĢlemesini sağlar. Kompliyansı arttırır. Erken doğan (prematür) bebeklerde sürfaktan yapımı yetersiz olduğu için akciğer kompliyansları azalır. Akciğerleri yeterli oranda geniĢletmek için gereken transpulmoner basınç normale göre artar, inspiryum zorlaĢır. Akciğerler büzüĢür. Havayollarının çapı Alveollere akan hava miktarını belirleyen önemli bir faktör hava yollarının çapıdır. Çap azaldığında hava giriĢi azalır. Çap arttığında hava giriĢi artar. Hava yollarının çapını ise. fiziksel, kimyasal ve sinirsel faktörler belirler. 1. Fiziksel faktörler: Havayolları içinde mukus birikimi veya solunum yollarımıza yabancı madde kaçıĢı (örn: yiyecek maddesi) 2. SSS‟den kaynaklanan sinirsel veya dıĢ çevreden kaynaklanan kimyasal maddeler (zararlı gazların solunması) hava yollarının duvarlarında bulunan düz kas kasılımına/gevĢemesine neden olurlar: BronĢ ve bronĢiollerdeki düz kas tabakasının gevĢemesi bronkodilatasyona neden olur. Sempatik sinir sistemi uyarısı (sempatik sistem sinirlerinden düz kasa noradrenalin salınır) ve kandaki adrenalin (egzersizde kanda adrenalin artar), CO2 bronkodilatasyona neden olur. BronĢ ve bronĢiollerdeki düz kas tabakasının kasılması bronkokonstriksiyona neden olur. Parasempatik uyarı (parasempatik sistem sinirlerinden düz kasa asetilkolin salınır) ve alerjen maddelerin solunması ile solunum yollarındaki bazı hücrelerden (mast hücreleri) salınan histamin bronkokonstriksiyona neden olur. 72 FİZYOLOJİ Akciğer Volüm ve Kapasiteleri Akciğerlerde solunum hacim ve kapasiteleri “spirometre” ile ölçülür. Solunum volümü (tidal volüm): Ġnspiratuar yedek volüm: Ekspiratuar yedek volüm: Rezidüel volüm: Ġnspirasyon kapasitesi: (SV + ĠYV) Fonksiyonel rezidüel kapasite: (EYV + RV) Vital Kapasite: (SV + ĠYV + EYV) Total akciğer kapasitesi (SV + ĠYV + EYV + RV) 500 ml. 3000 ml. 1200 ml. 1200 ml. 3500 ml. 2400 ml. 4700 ml. ~6000 ml. Tidal Volüm (Solunum volümü): Dinlenim durumunda her bir inspiryum-ekspiryum ile alıp verilen hava miktarı. Ġnspiratuar yedek volüm: Güçlü bir inspiryum ile tidal volümden sonra alınabilecek maksimum hava miktarı. Ġnspiratuar kapasite: Tidal volüm+Ġnspiratuar yedek volüm. Güçlü bir inspiryum ile akciğerlere alınan havanın toplam miktarı. Ekspiratuar yedek volüm: Güçlü bir ekspiryum sırasında tidal volümden sonra verilebilecek olan maksimum hava miktarı. Ekspiratuar kapasite: Tidal volüm+Ekspiratuar yedek volüm. Güçlü bir ekspiryumda dıĢarıya verilebilen havanın toplam miktarı. Vital Kapasite: Ġnspiratuar yedek vol+Tidal vol.+Ekspiratuar yedek volüm. Rezidüel volüm: Güçlü bir ekspiryum ile bile boĢaltılamayıp akciğerlerde kalan hava miktarı. Fonksiyonel Rezidüel Kapasite: Ekspiratuar yedek vol.+Rezidüel vol. Dinlenimde nefes alıp verirken tidal volüm ekspire edildikten sonra akciğerlerde kalan hava miktarı. Total Akciğer Kapasitesi: Vital kapasite+Rezidüel vol. Bir akciğerde bulunabilecek maksimum hava miktarı. ÇeĢitli solunum yolu hastalıkları belitilen solunum hacim ve kapasitelerinde azalma veya artıĢa neden olurlar. Bu hastalıkların tanılarının koyulmasında spirometre ile yapılan solunum hacim ve kapasite ölçümleri çok yardımcıdır. 73 FİZYOLOJİ Solunumun derinliği (bir kerede alınan hava miktarı) ve sıklığı (frekansı) değiĢtirilerek ventilasyon arttırılıp azaltılabilir. Daha iyi bir ventilasyon için solunumun derinliğinin değiĢtirilmesi daha etkindir. Örneğin egzersiz sırasında, solunumun derinliği, solunum sıklığından daha belirgin olarak arttırılır. Perfüzyon Vücuda alınan O2 ve vücuttan atılan CO2 miktarını belirleyen faktörlerden biri de akciğerlerden geçen kan miktarıdır (perfüzyon). Pulmoner dolaĢım: 5 - 25 Litre/dakika Sağ ventrikül Pulmoner arter Pulmoner ven Sol atrium Akciğer Pulmoner arteryel basınç: Sistolik 24 mmHg, diastolik 8 mmHg‟dır. Ventilasyon-Perfüzyon oranı Akciğerlere gelen kanın uygun Ģekilde oksijenlenebilmesi için mümkün olduğunca çok alveolün hava ile dolabilmesi ve bu alveollerin de kan damarları ile etkin Ģekilde perfüze edilmesi gerekmektedir. Anatomik ölü boĢluk: Solunum yollarının respiratuar bronĢiyollere kadar olan kısmlarında alveol bulunmadığı için gaz değiĢimi gerçekleĢmez. Her inspiryumda akciğerlere alınan havanın alveollere ulaĢamayan ve bu nedenle de gaz değiĢiminin gerçekleĢemediği bu kısımlarına “anatomik ölü boĢluk” denir. Fizyolojik ölü boĢluk: Akciğerlerde bazı alveollerin yeterli kapiller dolaĢımı (perfüzyonu) bulunmaz. Böyle olunca bu alveollere giren havadan gaz değiĢimi yapılamaz. Egzersiz sırasında kalp debisi arttığı için pulmoner damar basıncı artar ve kapalı olan pulmoner damarlar açılır. Fizyolojik ölü boĢluk azalır. Gaz DeğiĢimi Atmosfer havasının deniz seviyesindeki toplam basıncı: “760 mmHg” dır. Hava içinde her bir gazın kendi yoğunluğundan kaynaklanan sadece kendine ait basıncına parsiyel basınç adı verilir. PO2 , PCO2 gibi. Havanın kimyasal kompozisyonu: Oksijen Karbon dioksit Nitrojen Su buharı Atmosfer havası % Atmosfer havasındaki parsiyel basınç Alveol havasındaki parsiyel basınç 21 160 mmHg 105 mmHg Sistemik Ven ve pulmoner arter kanında parsiyel basınç 40 mmHg 0,04 0.3 mmHg 40 mmHg 46 mmHg 79 - - - - Sistemik Arter ve pulmoner ven kanında parsiyel basınç 95 mmHg 40 mmHg - 74 FİZYOLOJİ Pulmoner Kapillerde Gaz DeğiĢimi Atmosfer havasındaki oksijen ve karbondioksit inspiryum sırasında solunum yollarına ve oradan da alveollere ulaĢır. Alveolde O2‟in parsiyel basıncı atmosfer havasından daha düĢüktür. Çünkü alveolden kana sürekli oksijen difüzyonu söz konusudur. Bu da alveoldeki oksijen basıncını azaltır. Alveolde CO2 „in parsiyel basıncı atmosfer havasından daha yüksektir. Çünkü CO2 sürekli olarak kandan alveole geçiĢ gösterek alveoldeki basıncı yükseltir. Alveolde O2 ve CO2‟in kapiller kana geçiĢi “difüzyon” yoluyla gerçekleĢir. Bu difüzyonda gazın geçiĢ miktarını o gaza ait konsantrasyon değil, parsiyel basıncı belirler. Gaz parsiyel basıncının yüksek olduğu taraftan düĢük olduğu tarafa geçiĢ gösterir. GeçiĢ, denge durumuna ulaĢıldığında, yani parsiyel basınç heriki tarafta eĢitlendiğinde durur. Böylece oksijen 105 mmHg basınca sahip olduğu alveolden 40 mmHg basınca sahip olduğu kana geçer. GeçiĢ kanda basınç 100 mmHg (105 olamıyor çünkü akciğerlerdeki fizyolojik ölü boĢluk buna izin vermiyor) olduğunda durur. CO2 ise parsiyel basıncının 46 mmHg olduğu kandan, 40 mmHg olduğu alveole geçiĢ gösterir ve difüzyon, kanda basınç 40 mmHg‟ya düĢtüğünde biter. Böylece sistemik venlerde ve pulmoner arterde 40 mmHg PO 2 ve 46 mmHg PCO2 bulunurken sistemik arterlerde ve pulmoner vende 100 mmHg PO2 ve 40 mmHg PCO2 bulunur. Periferik Kapillerde Gaz DeğiĢimi Kapillerin arteriel ucunda PO2: 100 mmHg‟dır. Periferik hücrelerin içinde ise PO2 <40 mmHg‟dır. Böylece oksijen yüksek basınçlı olduğu kandan düĢük basınç bölgesi hücrelere difüze olur. Difüzyon sona erdiğinde kapilin venöz ucuna ulaĢılmıĢtır ve venöz uçta PO2: 40 mmHg‟ya düĢmüĢtür. Kapillerin arteriel ucunda PCO2: 40 mmHg‟dır. Periferik hücrelerin içinde ise PCO2 >46 mmHg‟dır. Böylece karbondioksid yüksek basınçlı olduğu hücrelerden düĢük basınç bölgesi kana difüze olur. Difüzyon sona erdiğinde kapilin venöz ucuna ulaĢılmıĢtır ve venöz uçta PCO2: 46 mmHg‟ya çıkmıĢtır. Kanda Oksijen ve Karbondioksit TaĢınması Oksijen TaĢınması Eritrosit içindeki hemoglobine bağlı (oksihemoglobin) (%95). Kanda serbest çözünmüĢ oksijen (az miktarda). Hemoglobin 4 protein zincirinden oluĢmuĢ molekül. Her bir hemoglobin molekülünde 4 Fe atomu bulunur. Bir Fe atomu bir O2 bağlar. 4 Fe atomuna da O2 bağlanmıĢ hemoglobin “Satüre (doymuĢ) Hb” adını alır. Kanda PO2 ne kadar yükselirse hemoglobin satürasyonu o kadar artar. Oksijen kandan vücut hücrelerine “difüzyon” yoluyla geçer. Önce serbest oksijen geçer; sonra Hb‟e bağlı oksijen Hb‟den ayrılır ve hücrelere geçer. Hücrelerde oksijen devamli kullanıldığı için, hücre içi PO2 değeri (<40 mmHg) arterdeki PO2 değerinden (100 mmHg) daha düĢüktür. Bu nedenle oksijen kandan hücre içine difüze olur. Venöz kanda değeri 40 mmHg‟ya iner. 75 FİZYOLOJİ Egzersizde kas hücrelerinin oksijen tüketimi ve kan akım miktarı artar. Böylece kasa gelen arter kanındaki oksijenin normalden daha fazlası hücrelere geçer. Egzersiz artarsa kandan alınan oksijen miktarı da artar. Oksijen-Hemoglobin dissosiasyon eğrisi: Kanda PO2 değeri 0‟dan 60 mmHg‟ya çıkartıldığında Hb satürasyonu çok hızlı bir Ģekilde %0‟dan %90‟a çıkar. PO2 70 ile 100 mmHg arasında iken satürasyon yavaĢlar ve %100‟e ulaĢır. PO2 100 mmHg‟yı aĢtığında artık Hb satürasyonu değiĢmez çünkü kandaki tüm Hb‟lerin oksijen bağlama kapasiteleri dolmuĢtur. Karbondioksit TaĢınması Kanda CO2: Bikarbonat iyonu olarak (HCO3-, en çok bu yol kullanılır) Serbest çözünmüĢ olarak, Karbonik asit Ģeklinde (H2CO3), Proteinlere (özellikle Hemoglobine) bağlı olarak, taĢınır. Karbondioksit vücut hücrelerinden kana “difüzyon” yoluyla geçer. Hücrelerde karbondioksit devamli üretildiği için, hücre içi PCO2 değeri (>46 mmHg) arterdeki PCO2 değerinden (40 mmHg) daha yüksektir. Bu nedenle karbondioksit hücre içinden kana difüze olur. Sistemik venöz değeri 46 mmHg‟ya ulaĢır. CO2 kana hücrelerden difüze olur. Kanda önce eritrosit içine girer. Eritrositlerin içindeki “karbonik anhidraz” enzimi sayesinde su ile reaksiyona girip karbonik aside dönüĢür (CO2 + H2O↔ H2CO3). Karbonik asit ise hemen bikarbonata ve H+ iyonuna dönüĢür (H2CO3 ↔ H+ + HCO3 ). Bikarbonat iyonları eritrosit dıĢına, kana atılır. Hidrojen iyonları ise büyük çapta eritrosit içinde kalır ve hemoglobine bağlanır. Böylece venöz kanda pH artmaz. Venöz kan pulmoner arter ile akciğere ulaĢtığında ise olaylar tersten geliĢerek bikarbonat iyonları karbondiokside dönüĢür ve karbondioksit alveole difüze olup atılır. 76 FİZYOLOJİ SOLUNUMUN SĠNĠRSEL KONTROLU Ġskelet kaslarındaki gibi solunum kaslarının kasılabilmek için sinir uyarısı Ģarttır. Bu sinirsel uyarı beyin sapındaki medulla oblongatadan kaynaklanır. Solunum kaslarımız iskelet kaslarından farklı olarak hem istemli hem de istemsiz çalıĢır. Ġstemsiz çalıĢmanın düzenleniĢinde özellikle vücutta ve santral sinir sisteminde bulunan “kemoreseptörlerden” medulla oblongataya gelen afferent duyusal uyaranlar çok önemlidir. Vücuttaki (periferik) kemoreseptörler boyundaki karotid arter ve torakstaki aort üzerinde bulunur. Bu kemoreseptörler özellikle sistemik arterdeki PO2, Hidrojen iyonu konsantrasyonu ve PCO2 „nın düzeyleri hakkındaki bilgiyi medulla oblongataya iletirler. PO2‟nin azalması, PCO2‟nin ve dolayısıyla hidrojen iyon miktarının artması periferik kemoreseptörlerin aktivitesini arttırır. ArtmıĢ uyarı medulla oblongataya iletilir. Medulladaki solunum merkezi nöronları uyarılınca solunum kaslarının çalıĢmasını arttırır ve böylece ventilasyon artar. Ventilasyon arttığında kanda artan karbondioksit atmosfere atılır veya kanda azalan oksijen artar. Santral sinir sistemindeki kemoreseptörler ise yine medulla oblongatada bulunur. Bunların aktiviteleri ise beyin ekstrasellüler sıvısındaki hidrojen iyonu konsantrasyonu artınca artar.(Kanda karbondioksit basıncının artması beyin ekstrasellüler sıvısının hidrojen iyonlarını arttırır.) 77 FİZYOLOJİ ENDOKRĠN SĠSTEM FĠZYOLOJĠSĠ Hormon: Yunanca horman = uyarmak, eksite etmek Hormonlar vücudun farklı bölgelerinde yer alan özelleĢmiĢ hücre gruplarından salgılanır, kan yoluyla hedef hücrelere ulaĢır ve fizyolojik etkilerini oluĢtururlar. Endokrin bez: Yunanca endon = içeriye, krinein = salgılamak. Salgılarını (hormon) vücudun içine salgılayan bezler. Ekzokrin bez: Yunanca exo = dıĢ. Salgıları vücudun dıĢına salgılamak (ör: gözyaĢı, salya, ter bezleri) NÖRAL VE HORMONAL İLETİŞİMİN KARŞILAŞTIRILMASI: Farklılıklar: 1. Sinir sisteminde anatomik bağlantılar Ģarttır. Hormon sistemde ise kan yolu ile tüm vücuda yayılır. 2. Nöral mesajlar hızlıdır ve msn.‟lerle ölçülür, hormonal mesajlar ise daha uzun zaman alır ve etkileri saniye veya dakikalarla ölçülür. 3. Nöral mesajların çoğu dijitaldir (var veya yok, hep veya hiç) oysa hormonal mesajlar analogdur (kademeli, Ģiddetleri değiĢken) 4. Sinir sistemi (somatik) istemli kontrol edilebilir. Benzerlikler: 1. Ġletici olarak kullanılan maddeler, birbirlerine benzeyen kimyasal haberci moleküllerdir. Bunların kattettikleri mesafe çok farklıdır: (30 nm –1m) 2. Nöron ileticisini, endokrin bez de hormonunu sentez edip ilerde kullanmak üzere depolar 3. Her iki sistemde uyarılma olmadan aktive olmazlar. 4. Birçok kimyasal maddenin hem nörotransmitter hem hormondur. 5. Her ikiside reseptörleri üzerinden ve benzer hücre içi yollardan etkili olurlar. 78 FİZYOLOJİ Hipotalamus: Endokrin ve otonom kontrolün bir arada yürütüldüğü beyin bölgesidir. Açlık-tokluk, iĢtah, vücut ısısı, gibi pek çok düzenleme de hipotalamusta organize edilir. Hipotalamusta üretilen salgılatıcı ve inhibe edici hormonlar ile ön hipofiz çalıĢmasını kontrol eder. Hipotalamusta bulunan supraoptik ve paraventriküler çekirdeklerde yapılan oksitosin ve vazopressin(ADH) hormonları aksonlar boyunca ilerleyerek arka hipfizden kana verilir. Ön hipofiz hormonları 79 FİZYOLOJİ Ön hipofiz hormonları 1. ACTH (adenokortikotropik hormon). Böbrek üstü korteks hormonlarının salgılanmasını sağlar. 2. GH (büyüme hormonu). Boyun uzamasını, organların ve dokuların büyümesini ve geliĢmesini sağlar. Protein sentezini arttır, karbonhidrat ve lipidlerin enerji için kullanılmalarını sağlar. 3. Prolaktin Göğüs geliĢimini ve süt yapımını sağlar. 4. TSH (tiroid stimülan hormon). Tiroidin metabolik hormonlarının salgılanmasını ve tiroid bezinin büyümesini sağlar. 5. FSH (follikül stimülan hormon). Kadında, ovaryumlarda folliküllerin geliĢmesini ve östrojen salgılanmasını sağlar. Erkekte, androjenlerle birlikte spermiogenezin sürdürülmesini sağlarlar. 6. LH ( luteinize edici hormon). Kadında ovulasyonu ve folliküler hücrelerin lutein hücrelerine dönüĢerek progesteron salgılamasını sağlar. Erkekte androjen salgısının düzenler. Arka hipofiz hormonları: ADH (antidiüretik hormon): Böbrek tüplerinden suyun geri emilimini sağlar. Oksitosin: düz kaslarda kasılmaya yol açar. Özellikle uterus kasılması ve sütün fıĢkırtılmasını sağlar. Tiroid hormonları: Tiroidin metabolik hormonları (T3 ve T4). Vücudun genel metabolizma hızını düzenlerler, normla büyüme ve beyin geliĢimi için gerekli hormonlardır. Kalsitonin: Görevi kan kalisyum ve fosfat düzeyini düĢürmektir. Paratioid hormonu: Parathormon: Görevi kan kalsiyum düzeyini yükseltmektir. Pankreas hormonları: Ġnsülin: Kan Ģeker düzeyini düĢüren bir hormondur. Glukozun hücrelere giriĢini ve hücrede kullanımını sağlayarak kan Ģekerini düĢürücü etkilerini ortaya çıkarır. Glukagon: Karaciğerden glukoz serbestlenmesi yaparak kan Ģeker düzeyini yükseltir. Adrenal korteks hormonları: Glukokortikoidler: Kan Ģeker düzeyini yükseltirler, immün sistemi baskılarlar, inflamasyonu önlerler Mineralokortikoidler: Na+ tutulup K+ atılmasını sağlarlar. Adrenal androjenler: Kadında aksiller ve pubik kıllanma ile libidodan sorumludur. Erkekte etkileri testislerden salgılanan androjenlerin etkilerinden ayıryedilemez. Gonad hormonları: 1. Ovaryum hormonları: Östrojenler, progesteronlar: DiĢi sekonder seks karekterlerinin geliĢimini ve sürdürülmesini sağlarlar. Uterustaki siklik değiĢikliklerin oluĢmasını sağlar. 2. Testis hormonları: Testosteron:Erkek sekonder seks karekterlerinin geliĢimi ve sürdürülmesini sağlar. Spermiogeneze yardımcı olur. 80 FİZYOLOJİ BOŞALTIM SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ BÖBREĞİN GÖREVLERİ: Metabolizma sonucu meydana gelen artıkları ve zaralı maddeleri boĢaltma Su ve plazma volümünü düzenleme Elektrolit dengesini düzenleme Plazmanın osmotik basıncını düzenleme Az miktarda detoksikasyon (benzoic asit) Ġç salgı bezi olarak görev yaparlar o Renin ( anjiotensin) o Eritropoetin o Bradikinin o Prostaglandinler) Asit baz dengesini düzenlemede görev alırlar. o Serbest asit boĢaltımı o Primer ve sekonder fosfatlar arasındaki oranı değiĢtirme o Amonyak sentezi o Hidrojen ve potasyum iyonu boĢaltımı ĠDRARIN ÖZELLĠKLERĠ: Volümü: 600-2500 (ortalama 1500) ml Günlük idrar miktarı üzerine etkili faktörler: 1. Alınan su 2. Böbrek dıĢı yollardan su kaybı a. Terleme b. Kas çalıĢması c. Sindirim yolundan (kusma, diyare) d. Yanık alanlardan (deri kaybına bağlı artmıĢ su kaybı) 3. Diyet 4. Vücudun durumu (horizontal durumda idrar yapımı artar.) Poliüri: Günlük idrar miktarının devamlı olarak normalden fazla olması Oligüri: Günlük idrar miktarının devamlı olarak normalden az olması Anüri: Hiç idrar oluĢturulamaması Özgül ağırlığı:150C‟de 1015-1025‟tir. Normal bir böbrek özgül ağırlığı 1002-1040 arasında idrar çıkarabilir. Devamlı 1012 idrar çıkarılmasına izostenüri adı verilir. Tübüler iĢlev kaybını gösterir. Osmotic basınç: hipertoniktir. PH: 5-7 İdrar pH’sı üzerine etkili faktörler: Diyet Kimyasal asit yada alkali alınması Kuvvetli hiperpne mide salgısında artıĢ aktivite değiĢiklikleri infeksiyon idrarın rengi: açık sarıdan koyu sarıya kadar yoğunluğuna bağlı olarak değiĢir. Renk veren maddeler idrarın pigmentleridir. 81 FİZYOLOJİ Ġdrarın kimyasal bileĢimi: 1. Su 2. Suda eriyen maddeler a. Ġnorganikler(Kloritler, Sülfatlar, Fosfatlar, Karbonatlar, Amonyum, Na+,K+, Ca++,Mg++) b. Organikler [Üre, Ürik asit, Kreatinin, Hippürik asit, Endikan, Ġdrarın pigmentleri ( ürokrom, ürobilin, porfirinler ve indoksil deriveleri), Azotsuz organic maddeler (oksalik asit ve laktik asit ve askorbik asit vs.) ] BÖBREĞĠN ANATOMO-HĠSTOLOJĠSĠ Böbreğin en küçük fonksiyonel birimine nefron denir. Her bir nefron, malpighi korpüskülü ile böbrek tüplerinden oluĢur. Malpighi korpüskülüde glomerül adı verilen kılcal damar yumağı ile bunu saran Bowman kapsülü adı verilen bir kapsülden oluĢur. Görevi glomerüler filtrasyon yapmaktır. Glomerül kılcal damar yumağı 2 arteriol arasında bulunması, hidrostatik basıncının yüksek (60mmHg) olması ve yüksek permiabilite (geçirgenlik) özellikleri ile diğer kapillerlerden farklıdır. Böbrek tüpleri 3 bölümden (Proksimal tübler, henle kulbu ve distal tüpler) oluĢur. Glomerülde oluĢan glomerüler ultrafiltrat tübler boyunca ilerlerken oluĢan geri emilim ve sekresyonla idrar oluĢturulur. YerleĢimine gore nefronlar: Juxtamedüller nefronlar ( Malpighi korpüskülü juxtamedüller alana yerleĢmiĢtir. Proksimal ve distal tüpler kortekste yerleĢtiği halde uzun Henle kulpları medullanın derinliklerine kadar uzanır. Efferent arteriol özel bir kapiller ağ olan vasa rectayı oluĢturur.) Kortikal nefronlar( kortikal alanda yerleĢimlidirler, henle kulbu kısadır. Tüm tüpler peri tübüler kapiller ağ ile çevrilidir.) 82 FİZYOLOJİ BÖBREK KAN AKIMININ ÖZELLĠKLERĠ 1. Böbreklerden dakikada 1200-1300ml civarında kan geçer. Böbrekler vücut ağırlığının %0,4‟ünü oluĢturmasına rağmen kalb debisinin %21‟ini kullanır. 2. Böbreğe gelen kanın %85‟i kortekse, %15‟i juxta medüller dolaĢıma geçer. 3. Glomerül kılcal damar ağı 2 arter arasında oluĢmuĢtur. 4. Glomerülde hidrostatik basınç diğer kılcal damar ağlarına gore çok yüksektir.Nedenleri: a. Afferent arteriolün çapı, efferent arteriolün çapından büyüktür. b. Renal arter direct aortadan çıkar, kısa ve kalındır. 5. Böbreklerde 2 farklı yapıda kılcal damar dolaĢımı vardır. a. Glomerül kılcal damar dolaĢımı b. Peritübüler kılcal dolaĢım (portal özellikler gösterir) Vasa recta 6. böbrek kan dolaĢımı otonomiye sahiptir. Böbrek kan Akımı = böbrek arter basıncı – böbrek ven basıncı toplam böbrek damar direnci Böbrek arter basıncı 80-170 mmHg sınırları arasında değiĢirken, böbrek kan akımı ve GFR‟yi sabit tutacak otoregülasyona sahiptir. Damar basınçları Totalin %‟si Damar adı BaĢlangıç Son Damar direnci Böbrek arteri Arkuat ve interlobular arter Afferent arteriol Glomerül kapillerleri Efferent arteriol Peritübüler kapiller Interlober ve interlobular venler Böbrek veni 100 ~100 85 60 59 18 8 4 100 85 60 59 18 8 4 ~4 ~%0 ~%16 ~%26 ~%1 ~%43 ~%10 ~%4 ~%0 Bütün böbrek damarları sempatik liflerden zengindir. Sempatik aktivasyon böbrek kan akımı ve GFR‟yi azaltır. ĠDRAR OLUġUMU: Glomerüler filtrasyon Tübüler geri emilim Tübüler boĢaltım 83 FİZYOLOJİ GLOMERÜLER FĠLTRASYON FĠLTRASYON MEMBRANI Glomerül kapiller membran 3 kattan oluĢur. Maddelerin bu katlardan filter olabilirliğini elektrik yükleri ve büyüklükleri belirler. o Kapiller endotel (160A0 molekülleri geçirmez) o Bazal membran (110A0 molekülleri geçirmez) o Bowman epitel hücreleri (podositler) (70A0 molekülleri geçirmez) Glomerüler kapiller membran, diğer kapillerlerdenyüzlerce kat (300-600) daha geçirgendir. 84 FİZYOLOJİ Glomerül kapiller membranın temel bariyeri bazal membrandır. Bazal membrandaki proteoglikanlar güçlü (-)tir. Bu olay proteinlerin geçiĢini engeller ve – yüklü maddelerin nötral ve + yüklü olanlardan daha zor geçmesini sağlar. Glomerüler filtratın bileĢimi Ģekilli elemanlar ve proteinler hariç plazmaya benzer. Ca++ ve yağ asitleri gibi proteinlere bağlı taĢınan maddeler filter edilemezler, bu yüzden glomerüler ultrafiltratın içeriğinde bulunmazlar. Glomerüler filtrasyonu oluĢturan temel güç kanın hidrostatik basıncıdır. Aort basıncı 4050 mmHg‟ya düĢürüldüğünde idrar oluĢumu durur. Normal bir eriĢkinde dakikada oluĢan glomerüler filtrat miktarı 125 ml‟dir. GLOMERÜLER FĠLTRASYON HIZINI BELĠRLEYEN FAKTÖRLER GFR= Kf x Net filtrasyon basıncı Glomerüler Glomerül Kolloid Hidrostatik Osmatik Basıncı Basınç(60 mmHg) (28-36 ~32) 60 mmHg Bowman Kapsülü Basıncı 32 mmHg 18 mmHg Net glomerüler Bowman Glomerüler filtrasyon = hidrostatik – kapsülü - onkotik basıncı basınç basıncı basınç 10 mmHg = 60 mmHg - 18 mmHg - 32 mmHg Kf = GFR / Net filtrasyon basıncı Kf = 125 ml/dk / 10 mmHg Kf = 12,5 ml/dk/mmHg Kf = 4,2 ml/dk/mmHg/100g (diğer kapiller sistemlerde Kf değeri 0,01 ml/dk/mmHg/100g‟dır) Teorik olarak Kf değiĢiklikleri GFR‟yi değiĢtirir. Fakat Kf sabitedir. Fizyolojik koĢullarda Kf değiĢmez. Bowman kapsülünde hidrostatik basınç artması GFR‟yi azaltır. Basınç artıĢı sadece idrar yolları tıkanıklığı ile iliĢkili olarak patolojik koĢullarda görülür. Glomerüler hidrostatik basınç değiĢiklikleri GFR‟nin düzenlenmesinde temel rol oynar ve Glomerüler hidrostatik basınç Arter basıncı Afferent arteriol direnci Efferent arteriol direnci ile değiĢir. GFR‟nin OTOREGÜLASYONU: a) tübüloglomerüler feedback b) glomerülotübüler denge 85 FİZYOLOJİ (-) Arter basıncı (-) Glomerül hidrostatik p GFR Proksimal NaCl geriemilimi Macula Densa NaCl Renin Anjiotensin II Efferent arterioler Afferent arterioler direnç direnç Tübüler geri emilim Su suda erimiĢ maddeler Su geri emilimi ve idrarın dilusyon konsantrasyon mekanizması Glomerüler ultrafiltratın % 60-70‟I Na ve glukozun aktif geriemilimine eĢlik ederek pasif olarak emilir(izoosmatik) Distal ve kollektör tübler suya geçirgen değildirler. ADH ile geçirgen hale gelirler. Bu alanda su geri emilimi ADH etkisi ile ihtiyaca gore ayarlanırç (an izoosmatik) 86 FİZYOLOJİ Su eksikliği Ekstrasellüler osmolarite ADH Osmoreseptörler supraoptik ve paraventriküler çekirdeklerdenADH sentezi Arka hipofiz Plazma ADH seviyeleri Distal tübler ve toplayıcı kanallarda Su geçirgenliği Su geri emilimi Su atılması Su geri emilim teorileri Zıt akımlı osmotic çogaltıcı 87 FİZYOLOJİ Zıt akım değiĢtiricisi suda erimiĢ maddeler eşikli maddeler: belli bir plazma seviyesine kadar idrarda bulunmayan ama bu seviyenin üzerine çıkıldıkça idrarda bulunan maddelerdir. Örn: glukoz eşiksiz maddeler: kanda bulunduğu sürece idrarla atılan maddelerdir. ( Inulin, na ferrosiyanid, sakkaroz, mannitol, na hiposülfit) böbreklerden geri emilen maddeler ve emilim yolları: Na+ geri emilimi= aktif transportla geri emilir. Aldosteron hormonu etkilidir. K+ geri emilimi= %90 proksimal %10 distal tüplerde geri emilir. Proksimal tüblerde aktif geri emilir. Distal tüplerden sekrete edilebilir. Ca++ , Mg++, Cl-,bikarbonat, sülfat, fosfatgeri emilimi Glukoz ve amino asitler= proksimal tüblerden sekonder aktif transportla Üre= pasif Tübüler BoĢaltım (sekresyon) Transportunda maksimal bir sınır bulunan sekresyon mekanizması (fenol red, PAH, klorotiazid, sülfirik asit esterleri, vs.) Elektrokimyasal ve/veya potansiyel farkına karĢı yapılan sekresyon (kuvvetli organic bazlar, histamin, guanidine, tiyamin, kol,n. vs) Pasif diffüzyon ( bir çok zayıf bazlar, salisilik asit fenobarbital) 88 FİZYOLOJİ Böbrek klirens testleri: Herhangi bir plazma maddesinin klirensi deyince “bir dakikada idrarla çıkarılan o madde miktarını içeren santimetre küp cinsinden plazma volümü” anlaĢılır. BaĢka bir deyimle bir dakikada o maddeden temizlenen plazma miktarıdır. Klirens = Um ( idrardaki miktarı) x 100 / P (plazma miktarı) Üre klirensi = 20 x 100/ 30= 66 Yani 66 cc plazmanın içerdiği üre böbreğin bir dakikalık aktivitesi sonucu idrarla atılmaktadır. Ġnülin bir boya maddesidir. Fakat vücuda toksik değildir, vücutta metabolize olmaz, proteinlerle yada baĢka yapılara bağlanmaz, glomerüler filtrasyonla serbestçe ultrafiltrasyona uğradığı halde tübüler iĢeleme uğramaz. Bu özelliklerinden dolayı inülin klirensi glomerüler filtrasyona eĢittir. Eğer X maddesi plazmada var idrarda yoksa klirensi sıfırdır. X maddesinin klirensi/inülin klirensi = 1 ise bu madde eĢiksizdir. X maddesinin klirensi/inülin klirensi < GL. Filtrasyon + Tübüler geri emilim X maddesinin klirensi/inülin klirensi > GL.Filtrasyon +Tübüler boĢaltım Diodrast Ve PAH klirensleride böbrak plazma ve kan akımını gösterirler. Böbrek fonksiyon testleri: Glomerüler filtrasyon o Inülin klirensi o Üre klirensi o Endojen keratin klirensi o Nonprotein azotların (NPN) kanda tayini Tübüler geri emilim o Dilusyon-konsantrasyon testi o Maksimal glukoz reabsorbsiyon kapasitesi Tübüler boĢaltım o Diodrast Ve PAH klirensleri Diürezis ve Diüretikler Ġdrar oluĢumunun ve boĢaltımının geçici olarak artmasına Diürezis denir. Direkt yada indirekt olarak diürezise neden olan maddelerede diüretikler adı verilir. Diüretiklerin etki mekanizmaları: 1. glomerüler filtrasyonu arttırmak 2. tüb lümeninde osmotic basıncı arttırmak 3. ADH sekresyonunu inhibe etmek. Miksiyon (iĢeme) Mesane dolduğunda onun boĢaltılması iĢlemidir. Miksiyon refleksi tamamen otonom spinal bir reflekstir. Fakat beyindek,I merkezlerle kolaylaĢtırıla bilir yada inhibe edilebilir. Parasempatik lifler sorumludur. Sacral 2-3 seviyelerinde refleks merkezi bulunur. Bu alandan çıkan lifler nervus pelvicus ile mesaneye ulaĢır.eksternal sfinkter somatic sinir sistemi tarafından kontrol edilir. Bilgiler eksternal sfinktere pudental sinir ile ulaĢır. Mesanede toplanan idrar 100 ml‟yi aĢınca detrusorda miksiyon kasılmaları baĢlar, 200ml‟den sonra çok artar. 400 ml‟üezerinde devamlıdır. Hipogastrik sinirle medulla spinalisi terk eden sempatik sinirler mesane kasından çok damarlara ulaĢır ve duysal bilgileri beyne taĢır. 89 FİZYOLOJİ ÜREME SĠSTEMĠ FĠZYOLOJĠSĠ – – HER ĠKĠ CĠNSTEDE GONADLARIN 2 GÖREVĠ VARDIR: 1-GAMETOGENEZ 2-HORMON SALGISI TESTĠS TESTOSTERON OVARYUM ÖSTROJEN, PROGESTERON, RÖLAKSĠN, ĠNHĠBĠN Cinsiyeti belirleyen Y (SRY) kromozomunun varlığı yada yokluğudur Erkek üreme sistemi Seminifer tübül Epididim Vas deferens Ejakülatör kanallar (prostat ve cowper bezleri) Uretra Testisteki tübüllerin arasında bulunan interstisyel Leydig hücreleri dolaĢıma testosteron (endokrin-parakrin etki) salgılarlar. Spermatik arterler ve venler arasında zıt akım değiĢ-tokuĢu ile testis ısısı 320C de sabit tutulur. Kan testis engeli: Seminifer tübülerde bulunan sertoli hücreleri bazal laminaya yakın kısımda birbirleri ile sıkı bağlantılar yaparlar ve kan-testis engelini oluĢturular. Bu yapı pekçok büyük molekülün bazal lamina tarafından tübülün lümenine doğru geçiĢini engeller. Seminifer tübül lümenindeki sıvının içeriği plazmadan oldukça farklıdır. pr ve glukoz içerirken miktarda androjen, östrojen, K+, inositol, glutamik ve aspartik asitler içerir. Germ hücrelerini kan kaynaklı zararlı maddelerden korur. Otoimmun yanıt oluĢumunu engeller. Sıvının tübül lümenine hareketini kolaylaĢtıran osmatik gradyen oluĢumuna yardım eder. Spermatogenez : 64-74 günde tamalanır. Günde 128 milyon sperm üretilir. Sertoli Androjen bağlayan protein (ABP) ĠNHĠBĠN MĠS(Müller kanalının gel. Ġnh.) (FSH inhibe eder) Androjen aromataz Östrojen FSH ve androjenler testisin gametojenik iĢevinin sürekliliğini sağlarlar. LH androjen sekresyonunu sağlar. Spermatide kadar olan geliĢim androjenden bağımsızdır. Spermatid dönüĢümünde sertoliye etkili androjenler rol oynar. spermatozoa Spermatozoanın olgunlaĢması: Testisi terk eden spermatozoa tam olarak olgun değildir. Epididimden geçerken hareketlilik kazanır. DiĢi üreme kanalında geçirdikleri zamanda spermlerin döllenme yetenekleri artar. Kapasitasyon spermin ovuma daha kolay yapıĢabilir hale gelmesidir. Androjenlerin etkileri: Erkek dıĢ genital organlarının oluĢumu LH üzerine –geri bildirim etkili Erkek ikincil seks karekterlerinin geliĢmesi ve sürdürülmesi Anabolik ve büyümeyi destekleyici etkilidir. FSH ile birlikte gametogenezi sürdürürler. 90 FİZYOLOJİ Erkek ikincil seks karekterleri: Dış üreme organları:Penisin uzunluk ve geniĢliği artar.Skrotumda pigmentasyon ve rugalar geliĢir. Ġç üreme organları: Seminal veziküller geliĢerek salgıya ve früktoz yapımına baĢlarlar.Prostat ve bulbo uretral bezlerde büyür ve salgıya baĢlar. Ses: Larinks büyür ses tellerinin uzunluk ve kalınlığı artar. Ses daha boğuk ve kalın olur. Saç ve kıllanma: sakal belirir, saç çizgisi geriler. Erkek tarzı pubik kıllanma geliĢir. Koltuk altı gögüs ve anüste kıllanma olur, genel olarak kıllanma . Zihinsel : daha saldırgan ve hareketli tutum ve karĢı cinse ilgi geliĢir. Vücut yapısı: Omuzlarda geniĢleme ve kaslarda geliĢme. Deri: Yağ bezi salgısının miktar ve kıvamında artıĢ görülür. Akneye zemin hazırlanır. Anabolik etkiler: Protein sentezini yıkımını Etki yolu: Hücre içi reseptörüne bağlanıp çekirdeğe geçer ve DNA‟ya bağlanarak çeĢitli genlerin transkrpsiyonuna yol açar. 5 redüktaz ile oluĢan dihidrotestosteron (%10) aynı res. bağlanır. DĠġĠ GONAD HORMONLARI: OVARĠAN FOLLĠKÜLLERĠN GELĠġĠMĠ: 1.adım: Oositin profazıdır (en kısa 13 yıl, en uzun 50 yıl).granuloza hücreleri prolifere olur oosit gelişir ve primer follikül oluşur. Teka interna hücreleri gelişir. Bu adım menarj’dan sonra gelişir 70-85 gün sürer. 2.adım: her menstüreal siklusta 2-3 follikülde bu tip gelişme görülür. Follikül içinde steroid hormonlar mukopolisakkaridler proteinler ve FSH birikir ve ort atada antrum adı verilen bir boşluk oluştururlar. (2-5 mm çapında graft follükül) 3. Adım : graft golliküllerin birisi menstürasyonun 5-7. günlerinde dominansi kazanır ve büyümeye devam eder diğerleri regresyons uğrar. 20 mm kadar çapa ulaşır siklusun 14-15. günlerinde ovulasyon ile ovum batın içine serbestlenir. 1. mayoz bu arada tamamlanır. Corpus luteum, Granülosa ve teka hücreleri, kapiller ve fibroblastlardan oluşur döllenme olmazsa Korpus albicans’a dönüşür. 91 FİZYOLOJİ HORMON SENTEZĠ • • • • Teka hücreleri progesteron ve testosteron salgılarlar Granulosa hücreleri testosteronu aromataz ile öst. çevirir. LH Kolesterol desmolaz stimülasyonu FSH Aromataz stimülasyonu yapar. FSH reseptörleri sadece granüloza hücrelerinde vardır ve FSH primer follikülün büyümesini ve östrojen salınımını stimüle eder. LH Piki ovülasyonu sağlar, korpus luteum oluşumunu ve luteinizasyonu sağlar. • Follüküler fazda FSH ve LH folliküler hücrelerde etkili olur negatif feed back ile denetlenir • Siklusun ortasında öst. 200 pikogram/ml’ye çıkınca pozitif geribilidirim oluşturur ve FSH, LH . • Luteal fazda progesteron salgılanır ve –geri bildirim oluşturur. (bu dönemde fern testi pozitif olur) • 92 FİZYOLOJİ • • • • • • ÖSTROJENLERĠN ETKĠLERĠ: Serviks, vajina, fallop tüpleri ve uterusun olgunlaşması ve bunun sürdürülmesi. Pubertenin oluşması sekonder seks karekterlerinin gelişmesi Gögüs gelişimi Granüloza hücrelerinin proliferasyonu ve gelişmesi Östrojen, progesteron ve LH reseptörlerinin up-regülasyonu FSH ve LH sekresyonları üz. +ve – etkiler Gebeliğin sürdürülmesi Uterusun kasılma eşiğini düşürür. Prolaktin sekresyonunu stimüle eder. Prolaktinin gögüslerdeki etkisini bloke eder • • • • • PROGESTERONUN ETKĠLERĠ: Uterusun luteal fazdaki sekresyon aktivitesinin sürdürülmesi. FSH ve LH Salınımı üzerine negatif geribildirim etkilidir. Gögüs gelişimini destekler. Gebeliğin sürdürlmesini sağlar. Uterus kasılma eşiğini yükseltir. • MENSTRÜEL SĠKLUS DEĞĠġĠKLĠKLERĠ: Ovaryumlarda oluşan siklik hormon salınımı etkilerini uterus ve vaginada siklik değişiklikler olarak gösterir. • Follüküler faz • Ovülasyon • Luteal faz • Menstürasyon(korpus albicans) UTERUS DÖNGÜSÜ • • • • • Proliferasyon fazı Sekresyon fazı Menstrürasyon fazı VAGĠNAL DÖNGÜ Östrojenlerin etkisiyle vagina epiteli kornifiye olur. Progesteron etkisiyle ise kalın bir mukus salgılanır, epitel çoğalır ve lökosit infiltrasyonu oluşur. 93 FİZYOLOJİ SĠNDĠRĠM SĠSTEMĠ FĠZYOLOJĠSĠ SĠNDĠRĠM SĠSTEMĠ ORGANLARI 94 FİZYOLOJİ VÜCUDA SÜREKLĠ OLARAK SU, ELEKTROLĠT VE BESĠN SAĞLAMAK SĠNDĠRĠM SĠSTEMĠ, ALINAN BESĠN MADDELERĠNĠ MEKANĠK VE KĠMYASAL YOLLA PARÇALAYARAK KAN DOLAġIMINA ABSORBE EDER. SĠNDĠRĠM MOTĠLĠTE SEKRESYON ABSORBSĠYON Besinlerin parçalanması ve gastrointestinal kanal boyunca ilerlemesi Sindirim salgılarının salınması SindirilmiĢ besinlerle su ve elektrolitlerin emilimi Gastrointesinal sistem ağızdan baĢlayıp anüste biten bir süreklilik gösterir ve dıĢ ortamın devamı olma niteliğindedir. Vücutta metabolizma sonucu oluĢan son ürünler genellikle akciğer ve böbrekler yolu ile atılır. Az miktarda metabolik artık safra yolu ile sindirim sisteminden atılır. Feçesin içeriği genellikle sadece bakteri ve sindirilemeyen ya da absorbe edilemeyen ürünlerden oluĢur. 95 FİZYOLOJİ SALGI Organ Ağız * Tükrük bezleri Su ve tuz Mukus Amilaz Farinks Özofagus Mukus Mide HCl Pepsin (pepsinojen) Mukus * Pankreas Enzimler Bikarbonat * Karaciğer Safra tuzları Bikarbonat Organik atık maddeler ve bazı metaller * Safra kesesi Ġnce barsak Enzimler Su ve tuz Mukus Kalın barsak Mukus Rektum 96 FONKSİYON Çiğneme ve yutma refleksinin baĢlatılması Gıdanın ıslatılması Kayganlık Polisakkarid sindirimi Yutma Peristaltik dalga ile besinin mideye ilerletilmesi Kayganlık Depolama, karıĢtırma, ayrıĢtırma ve kimyasal sindirimin baĢlaması, besinin duodenuma geçiĢinin düzenlenmesi Besin parçacıklarının eritilmesi, mikropların öldürülmesi Protein sindirimi Kayganlık ve mide mukozasının korunması Enzim ve bikarbonat sekresyonu, sindirim dıĢı fonksiyonlar Karbonhidrat, yağ, protein ve nükleik asitlerin sindirimi Mideden gelen HCl‟nin nötralize edilmesi Safra sekresyonu, sindirim dıĢı fonksiyonlar Suda çözünmeyen yağların çözünmesi Mideden gelen HCl‟nin nötralize edilmesi Feçes ile atılım Öğünler arasında safranın toplanıp konsantre edilmesi Bir çok maddenin sindirim ve absorbsiyonu, barsak içeriğinin karıĢtırılarak ilerletilmesi Besinlerin sindirimi Barsak içeriğinin akıĢkanlığını sağlama Kayganlık SindirilmemiĢ besinlerin depolanma ve konsantre edilmesi, su ve tuzun geri emilimi, barsak içeriğinin karıĢtırılarak ilerletilmesi Kayganlık Defekasyon FİZYOLOJİ AĞIZDA SĠNDĠRĠM Çiğneme Gıdaların çiğneme ile küçük parçalara bölünmesi sindirimin ilk adımıdır. Çiğneme istemli olarak baĢlatılırsa da diĢ etleri ve dile basınç oluĢması refleks olarak çiğnemeyi baĢlatabilir. Tükrük (salya) salgısı Tükrük, mukus ve amilaz içerir. Mukus nemlendirme ve kayganlaĢtırmayı sağlar, amilaz polisakkaridlerin sindirimini baĢlatır. Tükrük salgısı üç salgı bezinden yapılır; Sublingual bez, Submandibular bez, Parotis bezi. Tükrük salgısı otonom sinir sistemi tarafından kontrol edilir. FARĠNKS VE ÖZOFAGUS Yutma Farinks duvarlarındaki reseptörler uyarıldığı zaman baĢlayan karmaĢık bir refleks mekanizmadır. Yutma merkezi beyin sapındaki medulla oblongatadadır. Yutmanın aĢamaları: * YumuĢak damak uvula ile birlikte yükselerek burun boĢluğunu alttan kapatır. * Solunum inhibe olur, larinks yukarı doğru yükselerek glottis kapanır. * Besin dil tarafından arkaya itilip ilerledikçe epiglottis glottis üzerine kapanır. Yutma iĢlemi besinin özofagusda peristaltik dalga ile ilerletilmesi ile sürdürülür ve besinin mideye ulaĢması ile sona erer. Özofagusa besin giriĢ ve çıkıĢını alt ve üst özofagus sfinkterleri kontrol eder. MĠDEDE SĠNDĠRĠM Mide; fundus, gövde ve antrum olarak adlandırılan üç bölümden meydana gelir. Fundus ve gövde; mukus, hidroklorik asit ve pepsinojen salgılarken antrumda bulunan endokrin hücreler gastrin salgılar. Midenin tüm salgıları değiĢik hücreler tarafından salgılanmaktadır. 97 FİZYOLOJİ Mukus (goblet) hücreleri Mukus salgısı Paryetal (oksintik) hücreler HCl ve intrensek faktör salgısı (Vit B12) Esas (peptik) hücreler pepsinojen salgısı G hücreleri Gastrin * Gastrin paryetal hücreleri uyararak HCl salgısını arttırır. * HCl baĢlıca besinleri parçalar ve protein ve polisakkaridlerin ortaya çıkmasını sağlar. Aynı zamanda bakterileri öldürücü etkisi vardır. * HCl aynı zamanda pepsinojenin pepsine dönüĢmesini sağlar. Pepsin proteinlerin sindiriminde görev alır. * Midedeki sindirim; alınan besinlerin protein ve polisakkarid parçacıkları ile yağ damlacıklarından oluĢan bir karıĢıma (kimus) dönüĢmesine yol açar. Kimus bu haliyle mideden emilemez. Bu nedenle absorbsiyonun sadece çok küçük bir bölümü midede gerçekleĢir. * Midenin duodenuma boĢalması pilor sfinkteri tarafından kontrol edilir. Ġnce barsakta yağların, asiditenin ve hipertonik solüsyonların artması mide boĢalması üzerine inhibe edici etki yapar. 98 FİZYOLOJİ 99 ĠNCE BARSAKTA SĠNDĠRĠM Pankreas ve Karaciğer salgılarını ortak bir kanalla ince barsağa boĢaltırlar. PANKREAS SEKRESYONLARI Hem endokrin hem de ekzokrin fonksiyonları olan bir bezdir. * Protein, yağ, polisakkaridler ve nükleik asitlerin sindirimi * Pankreas sekresyonları kolesistokinin (enzimler) ve sekretin (bikarbonat) tarafından kontrol edilir. Pankreas Enzimlerinin Etkileri Enzim Tripsin Kemotripsin Elastaz Karboksipeptidaz Lipaz Madde Proteinler Amilaz Ribonükleaz Deoksiribonükleaz * Bikarbonat Polisakkaridler Nükleik asitler Proteinler Yağlar Etki Proteinlerin peptid bağlarını parçalayarak peptid parçacıkları oluĢmasına yol açar Proteinin karboksi ucunu parçalar Trigliseridlerden iki yağ asidi açığa çıkararak serbest yağ asitleri ve monogliserdilerin oluĢmasına yol açar Polisakkaridleri glikoz ve maltoza parçalar Nükleik asitleri mononükleotidlere parçalar FİZYOLOJİ KARACĠĞER FONKSĠYONLARI - SĠNDĠRĠM Safra salgısı safra kanalları ile taĢınır ve duedonuma salgılanır. Gerekmediği durumlarda safra keseinde depolanır ve konsantre edilir. Safra içindeki safra tuzları ve lesitin yağların sindiriminde görev alır. Ayrıca bikarbonat da safra içinde salgılanır. Bunun dıĢında metabolik artıklar sindirim yolu ile atılmak üzere duodenuma salgılanır. * Safra salgısını uyaran hormon: kolesistokinin (CCK) * Safra tuzları: enterohepatik sirkülasyon * Safra pigmentleri; bilirübin ĠNCE BARSAKTA SĠNDĠRĠM ve EMĠLĠM Besinlerin sindiriminin gerçekleĢtiği son bölümdür. Absorpsiyonun en büyük kısmı burada gerçekleĢir. Ġnce barsak üç kısımdan oluĢur: Duodenum Jejunum Ġleum Mukozada yüzeyi artırmaya yönelik (villus, mikrovillus) yapılar bulunur. Mikrovillus üzerinde sindirim enzimleri bulunur. 100 FİZYOLOJİ * Monosakkaridler ve amino asitler taĢıyıcı protein aracılığı ile barsak epitel hücresine alınır. * Yağ asitleri ise difüzyonla bu hücrelere girer. * Çoğu mineral iyonlar yine taĢıyıcı aracılığı ile taĢınırlar. Su Hem barsak hücrelerinden lümene salgılanır hem de ise ozmotik gradyan ile geri alınır. Diyare ! KALIN BARSAK (Kolon) BaĢlıca bölümleri; Çekum (Appendiks), Asending kolon, Transvers kolon, Desending kolon, Sigmoid kolon, Rektum Sindirim ürünleri ileoçekal sfinkterden geçerek kalın barsağa girer. Kalın barsakta emilim için gerekli mukoza fazla geliĢmemiĢtir. BaĢlıca görevi gelen kimusun su ve elektrolitlerini absorbe ederek, sindirim artıklarısindirilemeyen materyal-bakterileri depolamak ve konsantre etmektir. Defekasyon: Sigmoid kolondan rektuma giren materyal yarattığı geniĢlemeye bağlı olarak bir refleks baĢlatır ancak, defekasyon gerçekte istemli gerçekleĢen bir olaydır. Rektumda bulunan feçes anüsün iç ve dıĢ sfinkterlerinin açılması ile atılır. 101 FİZYOLOJİ GASTROĠNTESTĠNAL FONKSĠYONUN KONTROLÜ Sefalik Faz: Besinlerin tadı, görüntüsü, kokusu ve emosyonel faktörler (çiğneme, salya salgılnması, yutma) Gastrik Faz: Midede bulunan besinler (lokal refleksler) Ġntestinal Faz: Barsaklar kimus varlığı ( pankreas ve safra sekresyonları, ince barsak sekresyonu ve hareketleri, kolon hareketleri, defekasyon) Sinirsel (Nöral) ve Hormonal mekanizmalar ile kontrol vardır. NÖRAL KONTROL Görüntü, koku, tad N. VAGUS UYARILMASI Kanalın gerilmesi Osmolar ya da kimyasal uyarma Sindirim ürünlerinin artmıĢ konsantrasyonu REFLEKS HORMONAL KONTROL Gastrin Kolesistokinin Sekretin Diğer hormonlar Nöral kontrol iki yolla yapılır; 1) Ġntrensek innervasyon (lokal sinir sistemi) 2) Ekstrensek innervasyon (otonom sinir sistemi) Lokal sinir sistemi iki sinir ağından (pleksus) oluĢur: -Myenterik pleksus (Auerbach), kas aktivitesinden sorumludur. -Submukozal pleksus (Meisner), sekresyondan sorumludur. Otonom sistemin etkisi: Parasempatik sistem genel olarak aktiviteyi artırır. Sempatik sistem genel olarak aktiviteyi azaltır. GĠS de temel olarak motilite ve sekresyon intrensek sistemin kontrolü altındadır. Ekstrensek sistem bu etkiyi azaltır veya artırır. 102 FİZYOLOJİ Hormonal düzenleme hem kas aktivitesi, hem de salgılama üzerine etklidir. Gastrin hormunu; midedeki G hücrelerinden salgılanır. Mukoza geliĢimini uyarır, mide asidi ve pepsin salgılanmasını uyarır, mide motilitesini artırır. Kolesistokinin hormonu; endokrin hücreler, üst GĠS, distal ileum ve kolondan salgılanır. Safra kesesinin kasılmasını artırır ve pankreasın enzim salgısını uyarır. Mide boĢalmasını geciktirir, barsak motilitesini artırır. Sekretin hormonu; Ġnce barsak S hücrelerinden salgılanır. Pankreas ve safra kesesinde bikarbonat sekresyonunu uyarır. Mide asidi salgısını azaltır. Gastrik inhibitör peptid (GIP), Vazoaktif Ġntestinal polipeptid (VIP), Motilin de etkili hormonlardandır. GASTROĠNTESTĠNAL KANALIN YAPISI 103 FİZYOLOJİ SĠNĠR SĠSTEMĠ FĠZYOLOJĠSĠ 1- Sinir Sistemine giriĢ 2- Membran potansiyelleri 3- Sinir sisteminde bulunan hücreler 4- Sinir hücreleri arası haberleĢme: Sinaps 5- Sinir sisteminde bulunan yapılara iĢlevsel bakıĢ 6- Otonom sinir sistemi 7- Duysal sistemler 8- Hareketin kontrolü: Motor sistemler 9- Bilinç ve davranıĢ 1 - SĠNĠR SĠSTEMĠNE GĠRĠġ Ġnsan vücudunda trilyonlarca hücre Ġki kontrol sistemi: o Endokrin sistem o Sinir sistemi Endokrin Sistem Endokrin dokularda üretilen kimyasal habercilerin kan yolu ile diğer dokulara taĢınması YavaĢ etki Örnek: Kan glikoz düzeyinin düzenlenmesi Sinir Sistemi Bedensel aktivitelerin hızlı kontrolü Akıl, öğrenme, kızgınlık, sevgi... 104 FİZYOLOJİ Sinir Sisteminin Yapısal Ayrımı Santral (merkezi) sinir sistemi Periferik (çevresel) sinir sistemi Sinir Sisteminin ĠĢlevsel Ayrımı Otonom sinir sistemi = HOMEOSTAZĠS = o Sempatik kısım o Parasempatik kısım Somatik Sinir sistemi o Duysal kısım o Motor kısım o Zihinsel iĢlevlerle ilgili kısım 105 FİZYOLOJİ Sinir Sistemine ĠĢlevsel BakıĢ: 2 - MEMBRAN VE AKSĠYON POTANSĠYELLERĠ Uyarılabilen Dokular: Sinir dokusu Kas dokusu UYARILMA: Hücre içindeki elektriksel aktivitede meydana gelen değiĢiklik. 106 FİZYOLOJİ Neden tüm iyonların dağılımı hücrenin içinde ve dıĢında eĢit değildir ve bazı iyonlar hücre içinde, bazıları hücre dıĢında daha fazla miktarda bulunur ? Membranın bir yanında pozitif yüklü iyonların daha fazla bulunması membranın elektriksel yükünde nasıl bir değiĢikliğe yol açar MEMBRAN POTANSĠYELĠ Bir Ġyonun Membrandan GeçiĢini Etkileyen Güçler Konsantrasyon farkı (kimyasal gradyan) Ortamdaki elektriksel yük (elektriksel gradyan Ġyon Na+ K+ Cl- Konsantrasyon H. Ġçi H. DıĢı 15 150 9 150 5,5 125 Denge Potansiyeli (mV) + 60 - 90 - 70 Bir iyonun membranın diğer tarafına geçiĢi bir süre sonra oluĢan karĢı elektriksel yük tarafından durdurulur. Bu duruma, o iyon için NERST POTANSĠYELĠ denir. Bu potansiyel Nerst Denklemi ile hesaplanır. Potasyum için vücut ısısında (37 C'de) Nerst Potansiyeli: [K EK (milivolt)= 61.5 log [K dış iç + + ] dış: iyonun hücre dışı konsantrasyonu ] iç: iyonun hücre içi konsantrasyonu Membran potansiyelinin herhangi bir andaki değeri, Na+, K+ ve Cl- iyonlarının dağılımı ile membranın bu iyonlara karĢı geçirgenliğine bağlıdır. Bu iliĢki ise GOLDMAN DENKLEMĠ ile hesaplanır. V (milivolt)= 61.5 log P: PK·[K dış + ] + PNa·[Na + dış + ] + PCl·[Cl + + PCl·[Cl PK·[Kbir ] +için PNageçirgenliği ·[Na iç ] membranın iç iyon - ] dış iç - ] Uyarılabilen Bir Hücrede Elektriksel Aktiviteyi Etkileyen Faktörler Su ve diğer bazı "non-polar" (yükü olmayan) küçük moleküller doğrudan çift katlı tabakadan difüze olarak geçebilirler. Ancak elektriksel aktiviteye katkıları yoktur. Hücre membranı, hücre içi anyonların büyük kısmını oluĢturan proteinler ve diğer organik anyonlar için geçirgen değildir. Membran potansiyelini oluĢturan iyonlar ise membran proteinleri yardımıyla taĢınırlar. Ġyon Kanalları KolaylaĢtırılmıĢ difüzyon (taĢıyıcı membran proteinleri) Na-K pompası (aktif transport) Sekonder aktif transport 107 FİZYOLOJİ Na+-K+ Pompası (Na+-K+ ATPaz) TaĢıyıcı membran proteinlerinin bazıları ATP'yi ADP'ye hidrolize edebilen enzimatik özellik gösterirler. Ortaya çıkan enerji Na+ ve K+ iyonlarının aktif transportunda kullanılır o Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taĢınma o “YokuĢ yukarı” taĢınma Na+ ve K+ pompası 3 Na iyonunu hücre içinden dıĢına taĢırken, 2 K iyonunu hücre dıĢından içine taĢır. Pompanın çalıĢması hücre içindeki pozitif yüklerin azalmasına neden olan bir sonuca neden olur. Bu nedenle Na+ ve K+ pompasına ELEKTROJENĠK POMPA da denir. Membran Potansiyelinin Ortaya ÇıkıĢı Na, K ve Cl iyonlarının konsantrasyon farklarına bağlı olarak hücrenin içi ve dıĢı arasında sürekli hareket etme eğilimi ve membran proteinlerinin iyonları taĢıması, membranın iki tarafında eĢit olmayan sayıda pozitif ve negatif yüklü iyonların bulunmasına neden olur. Bu farklı iyon dağılımı elektriksel olarak "nötr" olma durumunu bozar ve membrana elektriksel bir yük getirir. Membranın bu Ģekilde elektriksel olarak yüklenmesine MEMBRAN POTANSĠYELĠ adı verilir. Vücudun tüm hücrelerinde oluĢan bu durum, sinir ve kas hücresi gibi "uyarılabilen hücreler"de yeteri kadar güçlü olursa bir impulsun baĢlamasına neden olabilir. o Aksiyon potansiyeli ĠSTĠRAHAT MEMBRAN POTANSĠYELĠ Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokular uyarılmadıkları zaman (istirahat durumunda) hücre içi ve dıĢındaki iyonların artık membran potansiyeli değiĢimine neden olmadıkları bir denge durumuna gelirler. Bu denge durumuna istirahat membran potansiyeli adı verilir. Ġstirahat Membran Potansiyelinin Ortaya Çıkmasına Etkili Faktörler Hücre uyarılmadığı bir durumda: Hücre membranının K+ ve Cl- iyonlarına geçirgenliği Na+ iyonlarına olan geçirgenliğinden daha fazladır. 108 FİZYOLOJİ Bu iyonların hareketi hücre içinde negatif yüklerin artmasına neden olur K+ iyonları genellikle potasyum sızma kanalları adı verilen iyon kanallarından hücre dıĢına "kaçarlar" o Bu iyon hareketi hücre içinde negatif yüklerin artmasına neden olur Na+ iyonları da hücre içine sızar ancak, bu hareketin hızı K+ ve Cl- iyonlarına göre daha düĢüktür. o Bu durumun net sonucu hücre içinde negatif yüklerin artmasıdır Giren Na+ iyonlarının çoğunluğu Na+-K+ pompası ile hücre dıĢına geri çıkarılır. o Bu pompanın aktivitesinin net sonucu hücre içinde negatif yüklerin artmasıdır Tüm bu faktörlerin etkisi ile hücrenin iç kısmındaki elektriksel yük negatif bir değere ulaĢır. Hücre içinin belli bir negatif değere ulaĢması ile, karĢıt yüklerin birbirini çekmesi; daha fazla K+ iyonunun hücre dıĢına çıkmasına ve Cl iyonunun hücre içine girmesine engel olur. OluĢan bu denge durumuna ĠSTĠRAHAT MEMBRAN POTANSĠYELĠ denir ve hücre uyarılıncaya kadar bu durum devam eder. Ġstirahat membran potansiyelini oluĢturan baĢlıca iki güç K+ iyonlarının hücre dıĢına sızması ve Na+-K+ pompasıdır. Diğer iyonların hareketleri ise bu iki güce yardımcı olur. Ġstirahat membran potansiyeli kas hücresi için -90 mV, sinir hücresi için -70 mV civarındadır. AKSĠYON POTANSĠYELĠ Sinir ve kas gibi uyarılabilen dokularda, hücrenin uyarılması ile sonuçlanan ani elektriksel değiĢikliğe aksiyon potansiyeli adı verilir. Bir nöronun uyarılması, kendisine ulaĢan bilginin sinir sistemi içinde bir baĢka nörona ya da hedef organa iletilmesini sağlar Bir kas hücresinin uyarılması, gerekli değiĢikliklerin oluĢması ile kasılma ile sonuçlanır. Aksiyon Potansiyelinin OluĢumu Aksiyon potansiyeli oluĢumunda en önemli rol Na+ kanallarına aittir. Genellikle Na+ kanallarına uygun bir maddenin bağlanması ile açılan kanallardan hücre içine Na+ girmeye baĢlar (ligand kapılı Na+ kanalları). Hücre içinde voltajın yükselmesi, "voltaj kapılı Na+ kanalları"nın açılmaya baĢlamasına neden olur. Yeteri kadar Na iyonunun içeri girmesi, EĢik değerin aĢılmasına neden olur ve çok daha fazla sayıda voltaj kapılı Na+ kanalı aniden açılarak hücre içinde patlama tarzında bir voltaj artıĢına neden olur. 109 FİZYOLOJİ Na+ kanallarının kapanması ve K+ kanallarının açılması ile hücre içine Na+ giriĢi sonlanır, hücre dıĢına K+ çıkıĢı baĢlar. Na+-K+ pompası ile hücre istirahat konumuna geri döner. Aksiyon Potansiyeli 60 40 Voltaj (mV) 0 0 -20 Hiperpolarizasyon 20 Repolarizasyon Depolarizasyon +35 -40 -55 Eşik değer -60 -100 Uyarı -70 -80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Süre (msan) Hep veya hiç Kuralı Membran üzerinde belirli sayıda kanalın açılarak Na+ geçiĢini baĢlatması diğer Na+ kanallarının da hızla açılarak hücre içinde hızlı bir elektropozitif durum oluĢturur ve aksiyon potansiyeli oluĢur (EĢik değerin aĢılması: HEP) Membran üzerinde belirli sayıdan az Na+ kanalının açılması bu tetiklemeyi gerçekleĢtirmez ve aksiyon potansiyeli oluĢmaz (EĢik değerin aĢılamaması: HĠÇ) Lokal anestetik maddeler voltaj kapılı Na kanallarını bloke ederek hücre membranının sodyum iyonlarına karĢı geçirgenliğini azaltırlar 110 FİZYOLOJİ Aksiyon Potansiyelinin Nöron Boyunca Ġletilmesi Uyarılabilen bir hücrenin herhangi bir noktasında baĢlayan aksiyon potansiyeli, kendine komĢu olan bölgeleri de uyararak yayılır. Aksiyon potansiyelinin yayılma hızı ısı, miyelin kılıf varlığı ve aksonun çapına bağlıdır. ÇeĢitli Tip Nöronlarda Ġleti Hızı Ġsim A B C alfa (A ) beta (A ) gama (A ) delta (A ) Hız (m/saniye) Miyelin kılıf 100 50 20 20 10 1 Var Var Var Var Var Yok Çap ( M) 15 10 5 4 2 1 3- SĠNĠR SĠSTEMĠNDE BULUNAN HÜCRELER NÖRONLAR Nöron: Sinir sisteminin temel iĢlevsel birimi (sinir hücresi) Uyarıldıkları zaman elektrik sinyalleri üretirler Kimyasal haberciler salgılayarak (nörotransmitter) diğer nöronlarla haberleĢirler 111 FİZYOLOJİ Nöronlarda bilginin akıĢ yönü: Dendritten akson terminaline doğru Miyelin kılıf Aksona destek görevi sağlar Akson boyunca elektriksel iletinin hızını arttırır 112 FİZYOLOJİ Nöronların ĠĢlevlerine Göre Sınıflandırılması Afferent nöronlar o Çevreden aldıkları bilgiyi santral sinir sistemine doğru iletir o Hücre gövdesi ve aksonun periferik kısmı periferik sinir sisteminde, sadece küçük bir kısmı santral sinir sistemi içinde yer alır o Dendritleri yoktur Efferent nöronlar o Santral sinir sisteminden kaynaklanan uyarıları çevredeki diğer bölgelerdeki nöronlara, kaslara, salgı bezlerine vb. Ġletir o Dendrtiler, hücre gövdesi ve aksonun küçük bir kısmı santral sinir sisteminde yer alırken büyük kısmı periferik sinir sisteminde yer alır Ara nöronlar o Santral sinir sistemi içindeki nöronlar arasındaki bağlantıları oluĢturur o Santral sinir sistemine gelen ve buradan çıkan sinyaller arasında entegrasyonu sağlar o Tüm nöronların büyük çoğunluğu bu gruptadır Her bir nöronun membranı üzerinde iyonlar ve diğer maddelerin hareketini sağlayan, membran potansiyelinde değiĢikliğe neden olabilen reseptörler bulunur. Afferent nöronların periferik ucundaki reseptörler ise duysal sisteme aittir ve ısı, dokunma vb. duysal uyaranlara yanıt verir. GLĠA HÜCRELERĠ Sinir sisteminde bulunan hücrelerin %90‟ı glia hücreleri o Nöronlar çok daha fazla dallanma gösterdiklerinden nöronlar ve glia hücrelerinin kapladıkları hacim yarı yarıya Glia hücreleri genel olarak nöronlar için fiziksel ve metabolik destek sağlar 113 FİZYOLOJİ 4 Temel Tip Glia Hücresi ve ĠĢlevleri Oligodendrositler (oligodendroglia) o Nöronlar arasında yer alarak destek ve yalıtım görevi sağlar Schwann hücresi o Tüm nöronların aksonunda yer alır o Miyelinli nöronlarda ise akson çevresinde katmanlar oluĢturarak miyelin kılıfı meydana getirir Astrosit o Sinir sisteminde ekstrasellüler sıvının dengesinin korunmasına yardımcı olur o Ör: Ortamdaki nörotransmitterlerin uzaklaĢtırılması o Nöronların oksijen gereksiniminin karĢılanması ve amonyak gibi metabolizma ürünlerinin uzaklaĢtırılmasına yardımcı olur o Nöron büyümesi ve göçü sırasında rehberlik görevi yapar Mikroglia o Sinir sisteminde immün (savunma) iĢlevi yapar 4 - SĠNĠR HÜCRELERĠ ARASINDA HABERLEġME: SĠNAPS Sinir sistemindeki nöronlar arasında sayısız bağlantılar Sinir sisteminin herhangi bir “iĢlev” yapması: Bu bağlantılar sayesinde nöronların haberleĢerek belirli bölgelerin aktif hale gelmesi Ġki nöron arasındaki kavĢak: SĠNAPS Nörotransmitter ve nöropeptidler Bir nöron tarafından üretilen ve nöronun aksonal ucundan (akson terminali) salgılanan kimyasal maddeler Nöropeptidler genellikle hücre gövdesinde (endoplazmik retikulum) üretilir o Aksonal taĢınma ile terminal bölgesine iletilir o Salgılandıktan sonra daha yavaĢ, daha karmaĢık ve daha geniĢ alana yayılan etkiler oluĢturur Nörotransmitterler genellikle akson trminalinde üretilir, veziküller içinde depolanır o Salgılandıktan sonra aynı bölge içinde hızlı ve basit bir etki oluĢturur (Ör: diğer bir nöronda bir iyon kanalının açılması) 114 FİZYOLOJİ BaĢlıca Nörotransmitter Sistemleri 1- Asetilkolin (ACh) 2- Biyojenik aminler Katekolaminler o Dopamin (DA) o Epinefrin (Adrenalin) o Norepinefrin (Noradrenalin) Serotonin Histamin 3- Amino asit nörotransmtterler Eksitatör (uyarıcı) amino asitler Ör: Glutamat Ġnhibitör (baskılayıcı) amino asitler Ör: Gama Amino Bütirik Asit (GABA) 4- Diğerleri Gaz yapıda olanlar Ör: Nitrik oksit (NO) Pürinler Ör: Adenozin ve ATP Presinaptik-postsinaptik nöron Presinaptik nöron Aksiyon potansiyelinin akson terminaline ulaĢması sonucu bu bölgede Ca2+ iyonlarına karĢı geçirgenlik artar Akson terminaline Ca2+ giriĢi ile bölgedeki nörotransmitter veziküllerini sinaptik aralığa doğru harekete geçiren bir mekanizma baĢlar Sinaptik aralığa nörotransmitter madde salgılanır Postsinaptik nöron Sinaptik aralığa serbestlenen nörotransmitter madde postsinaptik nöron üzerinde kendine özgü membran proteinine (reseptör) bağlanır Bu reseptörler çoğunlukla iyon kanalı olarak iĢlev görür Postsinaptik Potansiyeller Eksitatör Post Sinaptik Potansiyel (EPSP) o Na+ kanalları Ġnhibitör Post Sinaptik Potansiyel (IPSP) o K+ veya Cl- kanalları Nörotransmitter Maddelerin Ortamdan UzaklaĢtırılması Presinaptik nörona geri alım Sinaptik aralıkta kimyasal yıkım 115 FİZYOLOJİ 116 Santral sinir sistemine etkili ilaçlar nörotransmitter salınım ya da geri alımı üzerinde etki yapar. 5 - SĠNĠR SĠSTEMĠNDE BULUNAN YAPILARA ĠġLEVSEL BAKIġ Ġnsan beyninin dıĢarıdan görünen kısmı: Korteks 4 Lob o Frontal o Pariyetal o Temporal o Oksipital Vertikal kesit Korteks Kortikal hücrelerin aksonları Beynin derin bölgelerinde bulunan nukleuslar FİZYOLOJİ Santral sinir sistemi bölümleri Korteks Bazal Gangliyonlar Hareketlerin baĢlatılmasından çok Ģiddet ve yönünün belirlenmesi Bellek tarafından yönlendirilen hareketlerin (hareket kalıplarının) düzenlenmesi Parkinson hastalığı 117 FİZYOLOJİ Limbik Sistem Öfke ve korku Cinsel davranıĢ Motivasyon Koku ile iliĢkili davranıĢlar Duygusal durumlara bağlı otonom yanıtların baĢlatılması o Kan basıncı ve solunum Talamus Tüm duysal uyaranların kortekse ulaĢmadan önceki kavĢak noktası Hipotalamus Nöroendokrin kontrol Vücut ısısının düzenlenmesi Beslenme Cinsel davranıĢ Defansif davranıĢ (korku ve nefret) Vücut ritminin kontrolü (gece gündüz) 118 FİZYOLOJİ Serebellum Denge ve ayakta durmanın sağlanmasına katkı Yetenek isteyen motor iĢlevler KonuĢma iĢlevine katkı Hareketlerin “ölçümü” Beyin Sapı Ayakta ve düz durma için gerekli reflekslere katkı Kavrama refleksi ve pupil refleksi Otonom ĠĢlevler o Arter basıncı ve solunum kontrolü ile ilgili nukleuslar Bazı beslenme refleksleri ve gastrointestinal kontrol Retiküler aktive edici sistem 119 FİZYOLOJİ Medulla spinalis Periferik Sinirler Duysal bilgi taĢıyan lifler Motor bilgi taĢıyan lifler Otonom bilgi taĢıyan lifler POLĠOMĠYELĠT 120 FİZYOLOJİ Kranial Sinirler (Kafa çiftleri) Periferik Sinirler BaĢ boyun bölgesinde Duysal bilgi taĢıyan lifler Motor bilgi taĢıyan lifler Otonom bilgi taĢıyan lifler 121 FİZYOLOJİ 7 – DUYSAL SĠSTEMLER Reseptör ↓ Duysal sinir ↓ Santral sinir sistemi Duysal Sistem Reseptörleri Uyaran Enerjisi IĢık Ses Basınç (dokunma) Isı Kimyasal (Tad) Kimyasal (Koku) Farklı etkenler (Ağrı) Reseptör Tipi Fotoreseptör Mekanoreseptör Mekanoreseptör Termoreseptör Kemoreseptör Kemoreseptör Mekanoreseptör Termoreseptör Kemoreseptör 122 FİZYOLOJİ Duysal Reseptörlerin Uyarılması Duysal uyaranın etkisi: Reseptör hücresinde membran potansiyeli değiĢikliği (Reseptör potansiyeli) (=jeneratör potansiyel) EĢik değerin aĢılması: Aksiyon potansiyeli Reseptör Adaptasyonu Bir duysal uyaran sabit Ģiddette sürekli olarak uygulandığında reseptörün ilk verdiği yanıt kısmen ya da tamamen azalır o Ör: Ġlk aĢamada hissedilen kokunun etkisini kaybetmesi o Ör: Üzerimizdeki giysilerin bir süre sonra hissedilmemesi Duyuların Sınıflandırılması Detaylı Sınıflandırma 5 Temel duyu o o o o Görme ĠĢitme Dokunma Tad o Koku Görsel sistem ĠĢitsel sistem Vestibüler sistem Somatik duyular Görme duyusu ĠĢitme duyusu Denge duyusu Dokunma Isı Tad sistemi Koku sistemi KaĢıntı Propriyosepsiyon Ağrı Tad duyusu Koku duyusu 123 FİZYOLOJİ Somatik Duyular Dokunma duyusu deri ve deri altındaki farklı tipte reseptörler tarafından algılanır Isı duyusu deride bulunan iki tür reseptör tarafından algılanır o Sıcak reseptörleri o Soğuk reseptörleri Normalden Ģiddetli mekanik, termal ve kimyasal uyaranlar deride bulunan ağrı reseptörlerini (nosiseptörler) uyarır ve ağrıya neden olur Somatik duyular medulla spinalis aracılığıyla talamusa, buradan da duysal kortekse ulaĢtırılır o Duysal uyaranların oluĢturduğu sinir sinyalleri kortekste bilinçli bir ALGI‟ya dönüĢür 124 FİZYOLOJİ Görme Duyusu Retinada ıĢığa duyarlı fotoreseptörler: Koni ve basiller o Koniler: Gündüz ve renkli görmeden sorumlu o Basiller: Karanlıkta ıĢığın algılanmasından sorumlu Retinada oluĢan sinir sinyalleri optik sinir (nervus opticus) aracılığıyla optik kiazmaya gelir Burada sinir liflerinin bir kısmı çaprazlaĢarak diğer tarafa geçer Görsel sinyaller optik kiazmadan çıktıktan sonra talamusta bir ön değerlendirmeden geçer Daha sonra oksipital lobdaki görme korteksine ulaĢır 125 FİZYOLOJİ Kırma Kusurları ve Düzeltilmesi ĠĢitme Duyusu ve Denge Ses dalgaları dıĢ kulak yolundan timpan zarına ulaĢır ve titreĢmesine neden olur Bu titreĢim orta kulaktaki kemikçikler yardımıyla iç kulağa iletilir TitreĢimler iç kulakta kohlea içindeki sıvıda bir dalgalanmaya neden olur 126 FİZYOLOJİ Kohleadaki sıvının dalgalanması, kohlea içinde yer alan bir membranın üzerinde yerleĢmiĢ olan CORTĠ organının titreĢmesine neden olur Bu titreĢim sesin Ģiddet e frakansına bağlı olarak değiĢir Corti üzerindeki tüy hücreleri (iĢitme reseptörleri) bu titreĢim ile uyarılırlar ve sinir sinyalleri oluĢtururlar Bu sinyaller N. Vestibulocochlaris aracılığıyla talamustan geçerek iĢitme korteksine ulaĢtırılır Denge Duyusu Semisirküler kanallarda bulunan hücreler baĢ ve gövdenin her türlü dönme (rotasyon) hareketine yanıt olarak uyarılar oluĢturur Utrikulus ve sakkulusta bulunan hücreler baĢ ve gövdenin doğrusal (ileri-geri / aĢağı-yukarı) haraketlerine yanıt olarak uyarılar oluĢturur Ġç kulaktan gelen bilgiler görsel bilgiler ve vücudun çeĢitli yerlerinden gelen bilgiler ile birleĢtirilerek denge duyusu oluĢur OluĢan bu denge duyusu ile gerekirse dengenin devam ettirilmesi için kaslara uyarılar gönderilir 127 FİZYOLOJİ Koku Duyusu Kimyasal yapıdaki koku molekülleri mukus içinde eriyerek burun boĢluğunun tavanında bulunan reseptör hücreleri uyarır Reseptör hücreler bu uyarıyı bulbus olfaktoryus‟a iletir o Bulbus olfaktoryus koku duyusunun ön değerlendirmesini yapar Buradan beyindeki bir çok bölgeye ulaĢan koku sinyalleri beslenme dıĢında duygu, cinsel davranıĢ gibi süreçleri de etkiler Tad Duyusu Dil üzerinde bulunan reseptörler tarafından algılanır Bu reseptörler genellikle tad tomurcukları adı verilen kümeler halinde bulunur Tad tomurcukları duyarlı oldukları tad tipine göre dil üzerinde farklı yerleĢim gösterirler 4 temel tad tipi bulunur: o EkĢi o Tatlı o Tuzlu o Acı 8 – VÜCUT HAREKETLERĠNĠN KONTROLÜ: MOTOR SĠSTEMLER Hareket: Bir grup kasın koordinasyon içinde çalıĢması sonucu ortaya çıkar Eklem, kemik gibi dokular da hareketin önemli parçalarındandır ancak, hareketin yönlendirilmesi kaslar tarafından sağlanır Kaslar ise motor sistemler tarafından kontrol edilir 128 FİZYOLOJİ Motor Kontrolü Sağlayan Sinir Sistemi Bölümleri Korteksin motor kontrol ile ilgili alanları Bazal çekirdekler (gangliyonlar) Serebellum (beyincik) Medulla spinalisin (omurilik) ön boynuz hücreleri Periferik (spinal) sinirler Motor Korteks Motor kortekste de, duysal kortekste olduğu gibi, vücut haritalanmıĢ durumdadır Duysal kortekse benzer Ģekilde, hareketlerin daha iyi kontrol edilebildiği vücut bölgeleri daha büyük temsil edilmektedir Vücudun hangi bölümü ile ilgili bir hareket planlanacak ise, korteksin o bölümünden uyarılar baĢlar 129 FİZYOLOJİ Bazal Gangliyonlar Bir çok çekirdeğin bir araya gelmesi ile oluĢmuĢ bir grup Hem kendi aralarında hem de korteksle sıkı iliĢki içinde Bazal gangliyonların talamus ve diğer alanlar ile olan iliĢkileri, duysal uyaranların iĢlenmesi ve düĢünce ile birleĢtirilmesi sonucu ortaya çıkan „istemli‟ motor cevapların düzenlenmesini sağlar Parkinson hastalığı, bazal gangliyonlardan biri olan substansia nigra adlı nukleusda nörotransmitter salgısında bozukluk sonucunda ortaya çıkan bir hastalıktır ! Bir Hareketin Meydana GeliĢi Bir amaca yönelik hareket öncelikle kortekste bulunan motor alanda planlanır Bu planlama sırasında daha önceki deneyimler, bellekteki bilgilerden de yararlanılarak hareketin en uygun Ģekli için bir komut oluĢur Bazal gangliyonlar, serebellum ve beyin sapında bulunan hücreler, oluĢan bu komutun ince detaylarını iĢleyerek düzenler Buradan medulla spinalise ulaĢan uyarılar ön boynuzda yer alan ara nöronlardan geçtikten sonra periferik sinirler tarafından kaslara ulaĢtırılır Ġstemli ve Ġstem DıĢı Hareketler Ġstemli hareketler yukarıda anlatıldığı gibi, kortekste planlanır, diğer motor kontrol bölgelerinde düzenlendikten sonra medulla spinalis aracılığıyla kaslara iletilir Ġstem dıĢı hareketler (refleks) ise medulla spinalis tarafından kontrol edilir Refleks hareketin ortaya çıkmasını gerektirecek bir duysal uyaran medulla spinalise ulaĢtığında, bu uyarı beyindeki motor bölgelere gönderilmeden, hızlı bir Ģekild medulla spinalis ara nöronlarında düzenlenir ve motor bir yanıt olarak periferik sinir aracılığıyla kaslara gönderilir 130 FİZYOLOJİ Ancak, bu bölgede yukarıdan gelen bağlantıların bulunmasından dolayı, istem dıĢı hareketler de gerekirse beyin ve diğer motor kontrol merkezlerince kontrol edilebilir o Örneğin, kiĢinin elinin yanmasına rağmen sıcak çay bardağını elinde tutmaya devam etmesi Refleks Hareketin BileĢenleri Nöroloji muayenesinde sıklıkla kullanılan bir yöntem, patella kemiğinin altındaki tendona (bağ) bir çekiçle vurularak oluĢan refleks hareketin gözlenmesidir Bu örnek üzerinde incelenecek olursa; 1. Tendonun gerilmesi sonucu üzerindeki duysal reseptör bu gerilmeye yanıt verir 2. OluĢan yanıt duysal sinir tarafından medulla spinalise ulaĢtırılır 3. OluĢacak yanıt medulla spinalis ara nöronlarında düzenlenir 4. Yanıt motor sinir tarafından iletilir 5. Yanıt bir organ (kas) tarafından ortaya çıkarılır 131 FİZYOLOJİ Kas Tonusu ve Gerilme Refleksi Kas içinde bulunan kas iğciklerinden kaynaklanan uyarıların oluĢturduğu ve istirahat halinde bile kaslarda bulunan gerime KAS TONUSU denir. Kas iğciklerinin ani gerilmesi sonucu ortaya çıkan refleks cevabına GERĠLME REFLEKSĠ adı verilir. Tendon Refleksleri Klinikte sinir sisteminin fonksiyonlarını araĢtırmak için kullanılan TENDON REFLEKSLERĠ de gerilme refleksleridir. Patella refleksi N. Femoralis Medulla spinalis (L2, L3, L4) N. Femoralis Achilles Tendon Refleksi N. Tibialis Medulla spinalis (S1, S2) N. Tibialis 132 FİZYOLOJİ 9 – BĠLĠNÇ, DAVRANIġ VE BĠLĠġSEL ĠġLEVLER BĠLĠNÇ Bir kiĢinin bilinç durumu iki Ģekilde belirlenebilir o Komadan aĢırı dikkat haline kadar değiĢebilen tablo o Beyin aktivitesinin elektriksel kaydı (elektroensefalogram = EEG) Elektroensefalogram Nöronların elektriksel aktivitesi kafa derisine yerleĢtirilen elektrotlar ile kaydedilebilir Yapılan kayıt tek bir nörondan kaynaklanan aksiyon potansiyelleri değil, o bölgedeki tüm nöronların toplam elektriksel aktivitesidir o Bu aktivite tekrarlayan (ritmik) elektriksel dalgalar Ģeklinde ortaya çıkar EEG aynı zamanda beyin kanaması, tümör gibi durumlarda belli bir bölgedeki nöronların hasarını saptamak amacıyla veya epilepsi gibi hastalıklarda tanı amaçlı olarak kullanılabilir Uyanıklık Durumu EEG uyanıklık durumunda çok değiĢkenlikler gösterebilmekle birlikte, sıklıkla iki genel durum görülür Uyku Normal kiĢilerde uyku sırasında iki aĢama yaĢanır o REM (Rapid Eye Movements = Hızlı göz hareketleri) o NON-REM (Non-Rapid Eye Movements = Hızlı göz hareketleri yaĢanmayan aĢama) 133 FİZYOLOJİ Derin uyku 4 AĢamadan oluĢur Uyku-Uyanıklık Uyanıklık: Beyin sapı (retiküler aktive edici sistem) o Talamus ile beyin sapı arasındaki bağlantılar Uyku uyanıklık ritminin belirlenmesi: Hipotalamus Koma ve beyin ölümü Koma: Beyin korteksi veya beyin sapının yaygın hasarı, bazı metabolik hastalıklar veya bazı ilaçların aĢırı dozda alınması sonucu ortaya çıkabilen durum o Ağrılı uyaranlara yanıt yok o DavranıĢsal – biliĢsel aktivitelerin yokluğu o Uyku-uyanıklık ritminin kaybolması o Diğer Beyin ölümü (komada görülen duruma ilave olarak) o Pupillerin ıĢığa yanıt vermemesi o Solunumun durması (dolaĢım bir süre daha devam edebilir) o EEG‟de aktivite olmaması o Diğer 134 FİZYOLOJİ SĠNĠR SĠSTEMĠNĠN DAVRANIġSAL ĠġLEVLERĠ Motivasyon (güdülü davranıĢlar) Belli bir hedefi gerçekleĢtirmeye yönelik amaçlı hareketler Birincil motivasyon davranıĢlar (içgüdüsel davranıĢlar) YaĢamı sürdürmeye (homeostazisi korumaya) yönelik davranıĢlar o Beslenme, su içme Barınma, korunma, türün devamı (cinsellik, yavrunun korunması vb.) Ġkincil motivasyon davranıĢlar Hedef ile davranıĢ arasındaki iliĢki doğrudan değil o Sıvı gereksinimini karĢılamak üzere değiĢik içecek çeĢitlerinden birinin seçilmesi o Deneyimler (ödül ve ceza), duygular ve biliĢsel iĢlevler tarafından yönlendirilebilir o Sosyal bir insanın davranıĢlarının büyük kısmı bu Ģekilde Hipotalamus, limbik sistem, frontal korteks gibi bazı kortikal alanlar motivasyon davranıĢlarının gerçekleĢtirilmesinden sorumludur Duygular KiĢi ile çevresi arasındaki iliĢkilerin dıĢa vuran davranıĢ Ģekli o Sevgi o Nefret o Korku o Kızgınlık o Tedirginlik o Mutluluk Limbik sistem ve bir çok kortikal alan; motivasyon davranıĢlarının gerçekleĢtirilmesinden sorumlu baĢlıca alanlar DavranıĢ ve Duyguları Etkileyen Sistemlerin Hastalıkları ġizofreni o Duysal sistemden alınan bilgilerin doğru değerlendirilememesi (algılama bozukluğu) o DavranıĢ ve duygularda normal dıĢılık Duygudurum (mood) bozuklukları: Depresyonlar ve bipolar bozukluklar o Duygudurum: Ġnsanın dıĢ dünyayı algılamasını etkileyen iç dünyası o Duygudurum bozukluğu: AĢırı durgunluk ve keder (depresyon), veya aĢırı neĢeli olma (mani) gibi durumlar 135 FİZYOLOJİ BĠLĠġSEL ĠġLEVLER (ÖĞRENME VE BELLEK) Bilgilerin öğrenilmesi ve bunların kısa ve uzun süreli bellek Ģeklinde depolanması beynin korteks ve hipokampus bölgelerini ilgilendiren karmaĢık süreçlerdir Bellek bir kaç türde sınıflandırılabilir Tekrarlar genellikle belleği pekiĢtirir ve bilgilerin kalıcı olmasını sağlar Belleğin süreye göre sınıflandırılması Belleğin türüne göre sınıflandırılması Dekleratif bellek o “Kim, ne, nerede, ne zaman” gibi soruların yanıtlarını sağlayan bellek türü o Ġsimler, olaylar, mekan ve yerler, sınavlarda sorulan soruların yanıtları bu tür bellekte depolanır Non-dekleratif bellek o Bir Ģeylerin nasıl yapıldığına dair bilgilerin depolandığı bellek o Bisiklete binmek, müzik aleti çalmayı bilmek vb. 136 FİZYOLOJİ KAS FĠZYOLOJĠSĠ Ġnsan vücudunda üç tip kas vardır: Ġskelet kası Kalp Kası Düz Kas Vücudun yaklaĢık,%40‟ı çizgili kas, %10‟u düz kas kastan oluĢmaktadır. Kas hücreleri kasılma (kontraksiyon) yeteneğine sahiptir. Sindirim kanalındaki düz kasların kontraksiyonu besin maddelerini karıĢtırıp ilerletirler; kalp kasının kontraksiyonu kanın dolaĢım sistemine gönderilmesini sağlar; iskelet kaslarının kasılıp gevĢemesi ise konuĢma, yazma, yürüme, koĢma gibi istemli hareketlerin yapılmasını sağlar. Aktin ve Miyozin Üç tip kas hücresinde de kontraksiyon iki proteinin etkileĢimi sonucunda olur. Bunlar, AKTĠN ve MĠYOZĠN dir. Bu etkileĢim için hücre içinde kalsiyum (Ca+2) iyonuna ihtiyaç vardır. Miyozin aynı zamanda kas kasılması sırasında gereken enerji kaynağı “ATP“‟nin parçalanmasını sağlar. 137 FİZYOLOJİ ĠSKELET KASI Ġskelet kasları, kemik ve eklemlerle birlikte hareket etmemizi sağlamaktadır. Mikroskop altında çizgili bir görüntü oluĢturduğu için çizgili kas adı da verilir. Çizgili kas hücreleri diğerlerinden daha uzundur ve istemli kontrolumuz altındadır. Ġki ucundan tendonlar ile kemiklere bağlanırlar. Her bir çizgili kas hücresi (kas lifi) çok sayıda miyofibril içerir. Miyofibriller kasın kasılmasını sağlayan yapılardır. Her bir miyofibril pek çok aktin ve miyozin proteininin bir araya gelmesinden oluĢur. Aktin ve miyozinler yan yana ardıĢık bir düzen içinde sıralanarak “çizgili” görüntüyü oluĢtururlar. Miyozinlerden meydana gelen koyu renkli bant “A” bandı, aktinlerden meydana gelen açık renkli bant “I” bandı adını alır. Açık renki “I” bandının ortasında koyu renkli bir “Z” çizgisi” bulunur. ArdıĢık iki “Z” çizgisin arasında kalan bölgeye “sarkomer” adı verilir. Koyu renkli “A” bandının ortasında yine koyu renkli “M” çizgisi bulunur. M çizgisi birbirine tutunmuĢ olan miyozin proteinlerinin tam orta hattında tutunma bölgelerine denk gelir. Bir Kas Lifinin Yapısı Sarkolemma Sarkoplazma Sarkoplazmik retikulum T Tüpleri Miyofibril Sarkomer Bir kas lifinin yapısı Kas lifinin hücre membranıdır. Kas lifinin sitoplazmasıdır. Kas lifinin endoplazmik retikulumudur (Büyüktür, kalsiyum depolar). Hücre membranının uzantısıdır, aksiyon potansiyelinin hızlı yayılmasını sağlar. Her kas lifi birkaç yüz/bin miyofibrilden oluĢur (Miyofibrillerde de aktin ve miyozin proteinleri bulunur). Ġki Z çizgisi arasında kalan ve bir A bandını içeren birim, her miyofibril birçok sarkomerden oluĢur. 138 FİZYOLOJİ Hareket sırasında beyin, sinirler ve kaslar karmaĢık bir biçimde çalıĢır. o Beyin, duyu organlarından gelen bilgileri alır, değerlendirir ve tepki olarak vücudun hareket edip etmeyeceğini belirler. o Hareket gerekiyorsa sinirler aracılığıyla kaslara mesaj gönderilir, hareket baĢlatılır. Ġskelet kası lifleri kendilerine sinirler aracılığı ile bir uyarı gelmediği sürece kasılmazlar. Ġskelet kasının kendi kendine, dıĢarıdan hiç bir uyarı olmadan kasılabilme yeteneği yoktur. Motor sinir (alfa-α-motor nöron) soması medulla spinalisin (omurilik) ön boynuz bölgesinde yer alır. Onun aksonu medulla spinalisten çıkar ve iskelet kaslarına gider. Motor sinirin iskelet kası ile yaptığı bağlantı noktasına sinir-kas kavĢağı (nöromuskuler kavĢak) adı verilir. Burası bir çeĢit sinapstır. Alfa motor nöronun aksonu iskelet kasına yaklaĢtığında pek çok dallanma yapar ve her bir dal ayrı bir iskelet kası hücresi ile bağlantı kurar. Böylece bir motor nörondaki aksiyon potansiyeli pek çok kas hücresinin kasılması ile sonuçlanır. Ancak bir tane kas hücresi sadece bir motor nöron ile bağlantı kurar. Sinir ile kas hücresinin birleĢim yerinde (sinaps) rol oynayan iletici madde (nörotransmitter) Asetil kolin adı verilen bir maddedir. Alfa motor nöronda aksiyon potansiyeli oluĢtuğunda motor nöronun akson terminalinden sinir-kas kavĢağına asetilkolin salınır ve asetilkolin kas hücresinin membranı (sarkolemma) üzerindeki “nikotinik” tipteki asetil kolin reseptörlerine bağlanır. Bu bağlanma kas hücrelerinde aksiyon potansiyeli oluĢumuna neden olur. Kas hücrelerinde oluĢan aksiyon potansiyeli ise kas hücresinin sarkoplazmik retikulumundan Ca+2 „un kas hücresi sitoplazmasına salımına neden olur. Ca+2 kasta kontraksiyonu baĢlatır. Kasılma (Kontraksiyonun) AĢamaları: 139 FİZYOLOJİ Motor nöron kendisi ile bağlantı kuran diğer üst düzey nöronlar tarafından uyarılır. Motor nöronda aksiyon potansiyeli oluĢur. Motor nöron ucundan nörotransmiter Asetil kolin salınır. Asetil kolin, kas lifi mebranındaki (sarkolemma) nikotinik asetilkolin reseptörlerine bağlanır ve kas lifinde aksiyon potansiyeli oluĢur. Bu aksiyon potansiyeli kas lifinin her yerine yayılır. Hücre içindeki sarkoplazmik retikulumda bulunan Ca+2 depoları açılarak bol miktarda kalsiyum hücre içine salınır. Kalsiyum aktin proteini ile miyozin proteininin birbirlerine bağlanmasını sağlar. Bu bağlanmanın gerçekleĢebilmesi için gereken enerji miyozinin ATP‟yi parçalamasıyla elde edilir. Aktin ve miyozinin birbiri üzerinde kayar. Mikroskop altında bunu “Z” çizgilerinin birbirlerine doğru yaklaĢması ile izleyebilirsiniz. Böylece kas kasılması gerçekleĢmiĢ olur. Kalsiyum sarkoplazmik retikuluma geri pompalandığında aktin-miyozin birbirinden ayrılır, kas gevĢer. Bu geri pompalama olayı da ATP‟den elde edilen enerjiyi gerektirir. Kısaca kasın gevĢeyebilmesi için de ATP gereklidir. ATP‟nin tüketildiği aĢırı egzersiz durumlarında iskalet kaslarında gevĢeme bozulur ve kas kramplarına (ağrılı kontraksiyo) yol açan “rigor” geliĢir. Kalsiyum ortamda kaldığı sürece alfa motor nöron kası uyarmasa bile kasılma devam eder. Biz bu hastalık durumuna kontraktür diyoruz. ÖZET: Kasın kasılabilmesi için hem Ca+2 hem de ATP‟ye gereksinim vardır. Bir kas (örn. kuadriseps kası-üst bacağımızın ön yüzündeki büyük kas kitlesi) pek çok kas hücresinden oluĢur ve bu pek çok kas hücresi de pek çok motor sinir hücresinden oluĢan bir periferik sinir (nervus femoralis) ile bağlantı halindedir. Kasa kendisine bağlantı yapan pek çok motor sinir hücrelerinden ulaĢan uyarının iki özelliği bulunur: 1. Uyarının Ģiddeti 2. Uyarının frekansı Uyarının Ģiddeti ve frekansı arttıkça kas kitlesinin kasılma gücü (gerimi) de doğru orantılı olarak artar. Dolayısıyla örneğin ne derece ağır bir yük kaldırıyorsak kaslarımız motor sinirleri tarafından o derece güçlü ve o derece sık frekansta uyarılıyorlar demektir. Ġskelet kasının aksiyon potansiyeli kalp kasınınkine oranla çok daha kısa sürer. Kalp veya iskelet kasında bir aksiyon potansiyeli oluĢtuktan sonra, ikinci bir aksiyon potansiyeli oluĢturabilmek için, ilk aksiyon potansiyelinin çok büyük bir kısmının bitmiĢ olması gerekmektedir. Kaslarda bu döneme “absolü refrakter dönem” adı verilir. Aksiyon potansiyelinin absolü refrakter dönemi içinde olan kas hücrelerini yeni bir uyarı ile uyarmak mümkün değildir! Ancak aksiyon potansiyelinin absolü refrakter dönemi bitince çok daha kısa süren bir “rölatif refrakter” döneme girilir ki artık kas yeniden uyarılabilir. 140 FİZYOLOJİ Ġskelet kasında kasılmayı yaratan süreçler aksiyon potansiyeli baĢladıktan sonra 2 milisaniyelik bir gecikme ile baĢlar. Absolü refrakter dönem biraz kısadır ve aksiyon potansiyelinin önemli bir kısmında kas hücresi absolü refrakter dönemden çıkar. Böylece zamanlama olarak aksiyon potansiyeli iskelet kasında absolü refrakter dönemden çıktığında aynı aksiyon potansiyelinin baĢlattığı mekanik süreçler kontraksiyon evresinin henüz baĢlangıcındadır. Böylece aynı kas hücresi absolü refrakter dönem bitiminde ikinci bir aksiyon potansiyeli ile uyarılırsa kas henüz ilk uyarıya cevap olan kontraksiyona yeni baĢlamıĢtır. Böylece ikinci aksiyon potansiyelinin kontraksiyon etkisi ilkinin kontraksiyon etkisi üzerine eklenir. Bu Ģekilde yeterince sık frekansta uyarılan kas giderek gevĢememeye baĢlar. Eğer uyarının frekansı daha da arttırılırsa kas hiç gevĢeyemez ve bu duruma tetanus adı verilir. Tetanus iskelet kasının kasılma gücünü maksimuma çıkarttığı durumdur. Günlük yaĢantımızda pek çok kere iskelet kaslarımızın tetanus yapabilme özelliği sayesinde ağır bir yük taĢıyabiliriz. Ġskelet kası kasılması için gereken enerjiyi esas olarak ATP‟den elde eder. Bir de fosforilkreatin adı verilen ve kas içinde depo halinde bulunan bir madde vardır ki bu da acil ihtiyaç durumunda hemen ATP sentezini sağlar. Dinlenim durumunda ve hafif egzersiz sırasında yağların yıkım ürünü olan serbest yağ asitlerini parçalayarak kasılması için gereken ATP ve fosforil kreatini sentezler. Ancak ağır egzersiz sırasında bu ikisinin sentezi için yağ asidleri yeterli değildir. Artık karbonhidratların parçalanması ve glikozun kullanımı söz konusu olur. Glikoz aerob (oksijen gerektiren) veya anaerob (oksijen gerektirmeyen) yol ile parçalanır. Vücutta yeterli oksijen olduğunda glikoz aerob yolla parçalanır. Bu yol çok fazla miktarda ATP sağlar. Ancak oksijen depoları tükendiğinde glikoz artık anaerob yol ile parçalanır ki bu yolun sonunda hem çok daha az miktarda ATP sentezlenir hem de kasta laktik asid adı verilen bir yan ürün oluĢmaya baĢlar. Laktik asit yüksek miktarlarda vücuda zararlı olan bir maddedir. Egzersiz sırasında kaslar kasılabilmek için daha çok ATP üretmek zorundadırlar. Çok ATP elde etmenin yolu glikozun aerob yol ile parçalanmasıdır. Dolayısıyla iskelet kaslarına daha çok oksijen gönderilmek zorundadır. Böylece egzersiz sırasında otonom sistemin sempatik bölümünün aktivitesi artar ve sempatik sinirlerin ulaĢtığı kalp daha hızlı ve güçlü çalıĢmaya baĢlarken iskelet kasını besleyen damarlar duvarındaki düz kaslar da gevĢer ve geniĢler. Böylece iskelet kasına kan yolu ile daha çok glikoz ve daha çok oksijen ulaĢır. Egzersiz sırasında belirli bir süre bu durum korunur. Ancak egzersiz fazla uzun veya ağır yapılırsa kasın daha da artan glikoz ve oksijen ihtiyacı artık karĢılanamaz ve kas mecburen ya kendi içinde depo edilmiĢ fosforilkreatini parçalayarak ya da glikozu anaerob yolla parçalayarak ATP sentezlemeye çalıĢır. Ancak anaerob glikoz parçalanıĢının önemli yan etkisi kas içinde oluĢan laktik asittir. Laktik asit bir süre sonra kana da çıkar. Kanda artan laktik asitin vücut üzerinde pek çok zararlı etkileri oluĢur. 10 saniye süren bir 100 metre koĢusunda tüketilen enerjinin %85‟i; 10 dakika süren birkaç kilometrelik bir koĢunun %20‟si ve 1 saat süren uzun mesafe koĢusunun %5‟i anaerob glikoz parçalanıĢından elde edilir. 141 FİZYOLOJİ Ġzometrik Kontraksiyon: Kas kasılırken kasın gücü (gerimi) artarken kasın boyu sabit kalır. Burada eklemler hareket etmez; böylece kasın boyu kısalamaz. Kasın iki tendon ucu birbirine yaklaĢmaz (Bilek güreĢinde biseps kasının kasılması veya elimizin üzerinde ağır bir yük tutmak). Ġzotonik Kontraksiyon: Kasın kasılma gücü (gerimi) sabit kalırken, boyun kısalmasıdır. Burada eklemler hareket eder ve böylece kasın her iki tendon ucu birbirine yaklaĢır ve kas kısalır (Yürürken bacak kaslarının kasılması). Hipertrofi: Kasların egzersiz ile çalıĢtırılması kas lifinin (hücresinin) kalınlaĢmasına (hipertrofi) neden olur. Atrofi: Çizgili kaslar motor nöron tarafından uyarıldığı için motor nöronlarda oluĢan sorunlar, kasların yeterli derecede uyarılmamasına ve atrofiye neden olur. Uzun süre kullanılmayan kaslarda da atrofi oluĢabilir. Fizik tedavi yöntemleri ile atrofi geciktirilebilir. Rigor Mortis: Ölüm Katılığı. Ölüm sonrası ATP depoları tükendiği için iskelet kaslarında sertlik geliĢir. 142 FİZYOLOJİ DÜZ KAS Düz kas hücreleri küçük, mekik Ģekilli hücrelerdir. Hücre aralarında elektriksel uyarıların yayılmasına izin verecek Ģekilde yarıklar (gevĢek bağlantı) vardır. Bu kas tipinde aktin ve miyozin proteinleri düzensiz dağılmıĢtır. Bulunduğu yerler: Kan damarları Sindirim kanalı, safra kesesi, safra kanalı Uterus ve fallop tüpleri Mesane ve üreterler Solunum yolları Düz Kasın Uyarılması Düz kas hücresi kendiliğinden (spontan) aktif durumdadır. Kontraksiyon için dıĢ uyarana gerek yoktur. Kasılma ve gevĢeme düz kasın kendi iç mekanizmaları ile düzenlenir. DıĢardan gelen uyarılar kasılmayı baĢlatmaz sadece kontraksiyon gücünü azaltır ve ya artırır. Spontan aktivasyon Düz kas hücre membranı üzerindeki kanalllar kendiliğinden açılıp kapanarak aksiyon poatnsiyeli oluĢturur. Aksiyon potasiyeli sonucu hücre içine bol kalsiyum iyonu girer. Kalsiyum önce Kalmodulin proteinine bağlanır. Kalsiyum-kalmodulin kompleksi aktin ve miyozinin biribirine bağlanmasını sağlar, kontraksiyon oluĢur. Kalsiyum hücre dıĢına atılmaya baĢlar, kalmodulinden ayrıldığında aktin ve miyozin de birbirinden ayrılır, gevĢeme (relaksasyon) meydana gelir. Kontraksiyonu (kasılmayı) Etkileyen Faktörler: Gerilme: Gerilme düz kasın uyarılmasına yol açar (barsak içeriğinin artması, hareketi artırır). 143 FİZYOLOJİ Sinirsel ve Hormonal Kontrol: Asetil kolin; Adrenalin; Oksitosin; Progesteron; Kasılma GevĢeme Kasılma (uterus) GevĢeme (uterus) KALP KASI Yapısal olarak çizgili kasa benzer, çalıĢma sistemi düz kas gibidir. 144 FİZYOLOJİ Düz kaslardan farklı olarak iki tip hücre vardır: o Atrium ve Ventrikülde bulunan kasılabilen (kontraktil) hücreler o Uyarıyı oluĢturup, iletim yapan hücreler (Sinuatrial düğüm, atrioventriküler düğüm, His demeti, Purkinje hücreleri) Kalp kası düz kas gibi düzenli olarak kasılıp gevĢer, fakat uyarıyı oluĢturan, kasılabilen hücreler değil iletim yapan hücrelerdir. Ayrıca; o Kalp kası düz kastakinden daha çok sayıda mitokondri içerir, güçlü kasılma için daha çok ATP gereklidir. o Düz kastan daha yaygın sarkoplazmik retikulumu vardır; kalsiyum deposudur. o Hücre membranı içeriye girinti yapar (T tüpleri), uyarılar hücrenin her yerine hızla yayılabilir. o Aksiyon potansiyeli plato (düzlük) oluĢturarak daha uzun sürer. o Kalp kası hücreleri sinsityum oluĢturur (interkale disk adı verilen membran yapılarıyla hücreler birbirinin devamı gibidir). Kalp hücresi uyarıldığında hücrede yükselen kalsiyum aktin proteinini aktif hale getirir. Aktin ile miyozinin birleĢtiğinde kalp kasılması meydana gelir. Kalp Kasında Kasılmayı Etkileyen Faktörler Gerilmenin Etkisi: Kalp kasının gerilmesi kontraksiyon gücünü artırır. (Starling Yasası) Sinirsel ve Hormonal Kontrol o Kalsiyum düzeyi yükseldiğinde kasılma artar. o Asetilkolin Kasılma o Adrenalin, Noradrenalin Kasılma Ġlaçlar o Hücre içi kalsiyum düzeyini değiĢtirerek etkili olurlar. 145 FİZYOLOJİ KEMĠK / EKLEM FĠZYOLOJĠSĠ EriĢkin bir insanın iskeletinde 206 tane kemik bulunur. Kemikler kasların kasılmasıyla hareket eder. Kemiklerin birleĢim yerinde eklemler bulunur. Eklem aralığında eklem sıvısı (sinovyal sıvı) bulunur. Eklemlerin iltihabına artrit denir. Kemik, kemik hücreleri, kan damarları ve sinirlerden oluĢan canlı bir yapıdır. Kemik dokusu sert doku ve sünger dokudan oluĢur. Sert doku kalsiyum ve fosfat mineralleri ile oluĢur. Kemik hücrelerine osteosit denir. Kemik yapımı hormonlar ile düzenlenir. Hormonal aktivitenin değiĢtiği durumlarda (Örn; menapozda) kemik yapımı bozulur. Kemik erimesi (osteoporoz) ortaya çıkabilir. Kemiğin ortasında kan yapımından sorumlu kemik iliği bulunur. Kemiğin Yapısı Eklemin Yapısı 146
