Omurgalılarda Dolaşım
Omurgalıların tümü, temel olarak bir kalp ve çok sayıda atar damar, kılcal ve toplar damardan oluşan kapalı bir dolaşım sistemine sahiptir. Arterler, yani atar damarlar, kanı kalpten uzaklaştıran kan damarlarıdır. Yenier, yani toplar damarlar ise kanı kalbe geri taşırlar. Yaygın bir kanını n aksine, bu iki tip damarın tanımının, taşınan kanın özelliğine göre yapılmadığına dikkat […]
Omurgalıların tümü, temel olarak bir kalp ve çok sayıda atar damar, kılcal ve toplar damardan oluşan kapalı bir dolaşım sistemine sahiptir. Arterler, yani atar damarlar, kanı kalpten uzaklaştıran kan damarlarıdır. Yenier, yani toplar damarlar ise kanı kalbe geri taşırlar. Yaygın bir kanını n aksine, bu iki tip damarın tanımının, taşınan kanın özelliğine göre yapılmadığına dikkat ediniz. Her ne kadar arterlerin çoğu oksijenlenmiş kan ve venlerin çoğu da oksijenini kaybetmiş kan taşırlarsa da, oksijen içeriği bunları birbirinden ayırdetmek için her zaman güvenilir bir yol değildir. Gerçekten de, akciğerlerden kalbe gelen ven vücuttaki en fazla oksijenlenmiş kanı taşır. Kılcallar, arterleri venlere bağlayan ince damarlardır. Normalde, arteriyol adı verilen çok küçük arterlerden, venül adı verilen çok küçük venlere doğru uzanırlar. Kan ile diğer dokular arasındaki madde alış verişinin çoğu kılcalların ince duvarlarında yer alır.
Kanın dolaştığı gerçekten belirgin olarak görülebilir. Her şeyin ötesinde, kalbin sürekli olarak atması, vücut işlevlerinin en göze çarpanıdır. insanda el bileğinde ya da elin arka kısmında kan damarları açıkça görülebilir ve bu damarlardaki nabız kolaylıkla hissedilebilir.
Yine de yüzyıllarca bu fikir, iyi eğitim görmüş kişilerde bile kabul görmemiştir. Kalbin pompalama hareketi göz ardı edilmiş ve hatta kalp bir pompa olarak kabul edildikten sonra dahi dolaşım fikri yabancı olarak kalmıştır. Kanın, dokulara sızana kadar, venler içinde gel-git hareketiyle aktığı düşünülmüştür.
İnsan vücudunun çalışmasını anlama yönünde en büyük dönüm noktası 1628’de gerçekleşmiştir. Bu tarihte, büyük İngiliz biyoloğu William Harvey, solucan ve böceklerden insana kadar pek çok değişik hayvan türü üzerindeki geniş çaplı inelemeleri üzerine kurduğu kısa bir çalışmayı yayınlamış ve burada kanın dolaşımı fikrini açıkça ifade etmiştir. Hiç kılcal bir damar görmemiş olmasına karşın, dolaşım sisteminin temel bileşenlerini bugün bildiğimiz gibi özetlemeyi başarmıştır. Harvey’in çalışması sadece dolaşım sistemiyle ilgili bilginin gelişmesini sağlamakla kalmamış, vücut işlevlerinin fizik ve kimya temelinde anlamaya çalışma girişimi olarak, modern fizyolojinin başlangıcını belirlemiştir.
İnsandaki Devre
Kanın insan dolaşım sistemindeki hareketini, kollardan ya da bacaklardan kalbe dönen kanla başlayarak izleyelim. Bu kan, kalbin sağ atriyum ya da sağ kulakçık adı verilen, sağ üst bölmesine girer. Daha sonra bu bölme kasılarak kanı bir kapakçık (triküspit kapakçık) yoluyla sağ ventriküle yani kalbin sağ alt bölmesine iter. Şimdi, dokulardaki dolaşımını tamamlayıp kalbe dönmüş olan bu kan, az miktarda oksijen ve çok miktarda karbondioksit içerir. Bu, oksijenini kaybetmiş kanı dokulara geri pompalamanın vücuda hiçbir yararı dokunmaz. Bunun yerine, sağ ventrikülün (karıncığın) kasılması kanı bir kapakçık (pulmoner semilunar kapakçık) yoluyla pulmoner artere gönderir. Bu da, her biri bir akciğere giden iki kola ayrılır. Akciğerlerde arterler tekrar tekrar dallanırlar ve her son dal, alveollerin duvarı içinde yer alan yoğun kılcal damar yumaklarıyla temas eder. Burada gaz alış verişi meydana gelerek karbondioksit kandan alveol içindeki havaya geçer ve oksijen de kanın alyuvarları içindeki hemoglobin tarafından tutulur. (Her ne kadar bu cisimlere genellikle “kırmızı kan hücreleri” adı verilirse de “korpüskül” adı daha doğrudur; zira memeli korpüsküllerinde çekirdek ve organeller bulunmaz.)
Kan, kılcallardan venüllere geçer. Bunlar da birleşerek, akciğerlerden kalbe doğru akan geniş pulmoner venleri (akciğer toplardamarı) oluştururlar. Dört pulmoner yen (her akciğerden iki tane), kalbin sol atriyum ya da sol kulakçık adı verilen sol üst bölmesine dökülürler.
Sol atriyum kasılınca, kanı, bir kapakçık (biküspit ya da mitral kapakçık) yoluyla, kalbin sol alt bölmesi olan sol ventriküle (karmak) iter. Sol ventrikül ise kısa bir süre önce oksijenlenmiş kan için bir pompadır. Kasıldığı zaman kanı bir kapakçık (aort semilunar kapakçığı) yoluyla, aort adı verilen çok geniş bir artere iter. Aort, kalbin ön kısmından (ayakta duran bir insanda üst kısım) çıktıktan sonra bir yay yapar ve göğüs boşluğunun ve karın boşluğunun orta arka duvarı boyunca, arkaya (insanda aşağıya doğru) ilerler. Aort boyunca dallanan çok sayıda arter, vücudun tüm bölgelerine kan taşır. Örneğin aortun ilk dalı koroner arterdir ve bu, kalbin kendi kas duvarına kan taşır. Aortik yay bölgesinden ayrılan diğer aort dalları, başı, boyunu ve kolları besleyen arterlerdir. Aort, posteriyor olarak uzanırken, vücut duvarına, mideye, bağırsaklara, karaciğere, pankreasa, dalağa, böbreklere, vb. giden arterler dallanırlar. Bu arterlerden her biri, daha sonra daha küçük arterlere dallanırlar ve bu dallanma, en küçük arteriyollerin dokulara gömülü çok sayıdaki kılcallarla temas etmesine kadar sürer. Burada, oksijen, besinler, hormonlar ve diğer maddeler, kandan dışarı çıkıp dokulara geçerlerken, karbondioksit ve azotlu atıklar gibi atık ürünler kan tarafından alınır.
Dokular tarafından salgılanan hormonlar ya da bağırsaklardan ve karaciğerden gelen besinler gibi taşınması gereken maddeler de kan tarafından alınırlar. Kan daha sonra kılcaldamar ağından ince venlere geçer. Bunlar da birleşerek, gittikçe genişleyen venleri oluştururlar ve en sonunda bir ya da daha fazla sayıda ven söz konusu organı ya da bölgeyi terkeder. Bu venler de, kalbin sağ atriyumuna dökülen çok geniş iki venden birine açlırlar. Bu venler, başı, boyunu ve kolları besleyen anteriyor vena kava (bazen superiyor vena kaya da denir) ve vücudun geri kalan kısmını boşaltan posteriyor vena kaya (inferiyor vena kaya) dır.
Arterlerin ve venlerin duvarlarından, kan ile diğer dokular arasında ya çok az madde alış verişi olur ya da hiç olmaz. Bu damarların duvarı, kandaki ve doku sıvısındaki maddelere geçirgen değildir. Arterlerin ve venlerin duvarı üç tabakadan oluşur: (1) en dışta, damarlara özgü esnek ve sağlamlık veren, çok sayıda lifler içeren bir bağ doku tabakası; (2) ortada, damarın genişliğini değiştirebilen bir düz kas tabakası (bazı büyük arterlerde bu orta tabakada da lifler bulunur); ve (3) en içte basit yassı epitelle endotelyumla astarlanmış bir bağ doku tabakası. Dıştaki iki tabaka ve iç tabakanın bağ doku kısmı, arteriyollerin ve venüllerin uçlarına kadar uzanmaz ve böylece kılcalların duvarı, sadece bir hücre kalınlığındaki endotelyumdan ibaret kalır. Kılcalların bu çok ince duvarlarında madde alış verişi yer alır. Kökler, mikrovilluslar ve madde alış verişi için özelleşmiş diğer yapılarla analoji yoluyla bekleyeceğimiz gibi, kılcal damarlar olağanüstü genişlikte bir emici yüzey oluştururlar. Gerçekten de bazı tahminlere göre insanlarda kılcal damarların uç uca gelmesiyle oluşan uzunluk 100 km’den fazladır.
Şimdi gelin, kanın dolaştığı tüm devreyi yeniden izleyelim. Kan, kalbin sağ tarafına girer ve akciğerlere pompalanır. Burada oksijen alır ve karbondioksit verir. Sonra, kalbin sol tarafına geri döner. Dolaşım sisteminin bu bölümüne pulmoner dolaşım denir. Pulmoner devrede arterlerin oksijensiz, venlerin ise oksijenlenmiş kan taşıdığına dikkat edin. Kan, kalbin sol tarafından aorta ve bunun çok sayıdaki dalları içine pompalanır. Buradan kılcallara, sonra venlere ve en sonunda da anteriyor ya da posteriyor vena kaya yoluyla kalbin sağ tarafına iletilir. Dolaşım sisteminin bu bölümüne sistemik dolaşım adı verilir. Sistemik devrenin arterleri oksijenlenmiş, venleri ise pulmoner devredeki rollerinin tersine oksijensiz kan taşırlar.
Bir memeli fetüsünün gelişmekte olan dokularının oksijenlenmiş kanı nasıl sağladığını merak etmiş olabilirsiniz. Zira fetüsün akciğerleri çalışmaz. Anne ile fetüs arasındaki gaz, besin ve atık madde transferi, plasentada meydana gelir. Geniş bir birleştirici yapı olan plasentada, bir çift özelleşmiş kılcaldamar ağı bulunur. Bunlardan biri fetal kan, diğeri maternal kan taşır. Umbilikal kort, yani göbek bağı, fetus kanının bir kısmını fetal bacak arterlerinden plasentadaki fetal kılcallara getirir (burada CO2 ve diğer atıklar maternal kılcallara difüze olurken, 02 ve besinler fetal sisteme geçerler) ve sonra da posteriyor vena kavaya geri döner. Bu taze oksijenlenmiş kanın çok az bir kısmı akciğerlere gitmek ihtiyacını duyar. Böylece, iki alternatif yol kalır ve bunlar sadece fetüse özgüdür. Bunlardan birincisi bir kapaktır -foramen ovale- iki atriyumu birbirine bağlar. İkincisi duktuz arteriyozustur ve pulmoner arteri aorta bağlar. Her ikisi de oksijenlenmiş kanın sistemik arterlere transfer edilmesini sağlar.
Doğumda maternal kılcallarla olan plasental alış veriş sona erer ve bu iki bağlantı kapanmak zorundadır. Bu, doğumdan sonra saniyeler içinde, ilk nefesle birlikte akciğerlerin genişlemesi sonucunda, gerçekleşir. Yeni doğanın akciğerlerindeki kılcaldamar ağları açılınca, kan, ilk defa olmak üzere pulmoner arterlerde ve venlerde, büyük miktarda akmaya başlar. Bunun sonucunda, sağ atriyumdaki basınç büyük ölçüde düşerken, sol atriyumdaki basınç aniden yükselir ve bu ikisi arasındaki açıklık kapanmaya zorlanır. Aynı zamanda pulmoner arterde artan kan akımı bu damarı genişletir ve şimdi artık bir işe yaramayan duktus arteriyozus kasılır. Daha sonra da hem bu kanal hem de kapak yeni hücrelerin büyümesiyle kalıcı olarak örtülür.
Diğer omurgalılarda dolaşım
Göğüs boşluğunda, sternumun (göğüs kemiği) hemen altında yer alan insan kalbi, aslında bir arada iki kalp gibidir; zira normal bir kalbin sol tarafındaki kan, sağ taraftaki kandan tamamen ayrıdır. Bu tip kalp (dört odacık) ve kısımların birbirinden tamamen ayrılmış olduğu memeliler ve kuşlar için tipiktir. Bu iki omurgalı grubuna, birlikte, sıcakkanlılar adı verilir. Çevre sıcaklığındaki dalgalanmalardan etkilenmeksizin, nispeten yüksek sabit bir vücut sıcaklığını koruyan bu hayvanlar, yüksek bir metabolik hıza ve çok duyarlı iç kontrol mekanizmalarına sahiptirler.
Dokuların oksijence zengin kanla beslenmeleri bunlar için kaçınılmazdır. Pulmoner dolaşımdan gelen oksijence zengin kan, sistemik dolaşımdan gelen oksijence fakir kanla karışsaydı, bu, bu hayvanlar için bir dezavantaj olurdu.
İlkel omurgalıların kalbi, doğrusal olarak (bir hat boyunca) yerleşmiş, sadece bir atriyuma ve bir ventriküle sahiptir. Modern balıklar, bu doğrusal tasarımın daha ince işlenmiş halini sergiler. Bunlarda oksijenlenmiş ve oksijenini kaybetmiş olan kanlar, karışmazlar; çünkü solungaçların kılcal damarlarında havalandırılmış olan kan, önce kalbe dönmeksizin, doğrudan solungaçlardan sistemik dolaşıma geçer. Bu tek pompa stratejisinin bir zayıf yanı vardır: solungaç kılcallarındaki yüksek direnç nedeniyle, sistemik dolaşıma katılmak üzere solungaçları terk etmekte olan kan, nispeten düşük bir basınç altındadır ve bu nedenle sistemik kılcallar içinde durgun akar. Buna karşın, solungaçlar, sudan yüzde 80-90 verimle oksijen aldığından, sistem hemen hemen bildiğimiz akciğerler kadar iyi çalışır.
Bu sorun, diğer omurgalılarda, solungaç/akciğer ile sistemik dolaşım arasına, basıncı arttırmak için, ikinci bir pompa eklenmesiyle çözülmüştür. Kuşlar ve memelilerin aksine, amfibilerde ve sürüngenlerde bu iki pompa, birbirlerinden tamamen ayrılmamışlardır. Amfibilerde, kalbin belirgin birer sağ ve sol atriyumu vardır; fakat ventrikül bölünmemiş bir yapıdadır. Sürüngenlerde ise ventriküller safha belirgindir. Her ne kadar amfibi kalbin oksijenlenmiş ve oksijence fakir kanların karışması kaçınılmazsa da, anfibi kalbi başarılı şekilde uyum yapmıştır. Bu hayvanların büyük kısmı zamanlarının çoğunu su içinde geçirdiklerinden, derideki akciğerlerden bağımsız olarak gaz değişimi yapma yeteneğine sahiptirler. Sürüngenlerde ventrikülleri ayıran kaslı kenarlar, nispeten az karışmanın meydana gelmesine yol açarlar.