Kalp, kalbe bağlı damarlar ve kan

KILCAL DAMAR DİNAMİĞİ

Kan ile dokular arasında madde alış-verişi kılcal damarlarla sağlanır. Toplam yüzey alanı 500–700 m²'yi bulan yaklaşık 10 milyar kılcal damar bu fonksiyonu yürütür. Her cm³ kan yaklaşık olarak 6000 cm² kılcal damar yüzüyle temas halindedir. Bu durum kılcal damarların ne kadar önemli fonksiyon gördüğünü açıklar. Kılcal damarlar ile hücreler arasındaki boşluğa hücreler arası boşluk (interstisyum) adı verilir. Hücreler arası boşluktaki sıvıya ise interstisyel sıvı denir. Maddeler kılcal damarlardan hücreler arası boşluğa, oradan da hücrelere geçer. Ya da tam tersi yolu izlerler.

Kılcal damarlar

Kılcal damarlar arteriyol ile venül arasında yer alır. Bunun tek istisnası glomerüler kılcal damarlardır. Glomerüler kılcal damarlar iki arteriyol arasında yer alır. Genel olarak bir organa giren her arter 6–8 kez dallanır ve arteriyol haline gelir. Arteriyol de 2–3 kez dallanarak kılcal damarlar ile devam eder. Kan arteriyolden, arteriyol ile kılcal damar arasında bir yapıya sahip olan metarteriyole (terminal arteriyol) girer (Şekil 1.25). Metarteriyolden sonra ya öncelikli kanallar (arterio-venöz kılcal damarlar; ağ yapmayıp doğrudan venüle açılır.) adını alan kılcal damarlardan, ya da gerçek kılcal damarlardan geçer. Kılcal damarlardan geçen kan venüllerde toplanarak dolaşıma katılır.
Kılcal damarların metarteriyollerden ayrıldıkları noktalarda kılcal damarları çevreleyen düz kas liflerine prekapiller sfinkter denir. Prekapiller sfinkter kılcal damarlara geçişi açıp kapayabilir. Metarteriyol ve prekapiller sfinkterlerin vazomosyon denen kesintili kasılmaları nedeniyle kan kılcal damarlarda devamlı olarak akmaz, kesik kesik akar. Metarteriyol ve prekapiller sfinkterlerin açılıp kapanma süresini etkileyen en önemli faktör doku oksijen konsantrasyonudur. Oksijen konsantrasyonu çok düşük olduğu zaman kan akımının kesintili periyodu kısalır, devam ettiği periyod ise uzar. Böylece, dokunun oksijen tüketimi arttıkça kan akımı çoğalarak dokulara daha fazla oksijen taşır. Metarteriyol ve prekapiller sfinkterlerin kesintili açılıp kapanmasıyla doku kan akımının otoregülasyonu sağlanır. Otoregülasyonda etkili diğer maddeler: elektrolitler ve metabolizmaya bağlı vazodilatatör maddelerdir. Bunlar potasyum, histamin, karbondioksit, laktik asit, adenozin ve hidrojen iyonudur. Bunların artması durumunda akımın devam ettiği periyod uzar.




Şekil 1.25 Kılcal damar dolaşımı.

Kılcal damarlar tek katlı endotel hücrelerinden oluşur ve dıştan bazal membran (ince bir bağ dokusu) ile desteklenir. Kılcal damar endoteli porlar içerir. Porlar, hücre içi ile dışını birleştiren geçit bölgeleridir. Bu geçitlerden kan hücreleri ve büyük proteinler dışında plazmada erimiş maddeler geçebilir. Kapiller membranda iki geçit bölgesi bulunur: hücrelerarası yarık ve pinositik kanallar. (1) Bitişik iki endotel hücresi arasında bulunan açıklığa hücrelerarası yarık denir. Suda eriyen iyon ve moleküllerin çoğu bu yapılardan geçer. (2) Endotel hücrelerinde çok sayıda pinositik vezikül bulunur. Pinositik veziküller hücrenin bir yüzünde oluşarak diğer yüze hareket ederler ve orada içeriklerini boşaltırlar. Bu veziküllerden bazıları birbiriyle birleşerek membran içinde pinositik kanallar adı verilen kanalları oluşturur. Bu yolla büyük moleküller, hatta katı parçacıkları kılcal damar membranından taşınır. Bununla birlikte, büyük miktarda maddenin bu kanallardan geçip geçmediği tartışmalıdır.

Kılcal damarlarda kan akım hızı çok düşüktür (0.036 cm/sn). Çünkü kılcal damarların enine kesit alanı büyüktür (2500 cm²). İstirahatte kılcal damarların az bir kısmı açıktır. Bu sayı kas aktivitesi ile orantılı olarak 100 kat artabilir. Aynı zamanda çapları da genişler. Hayati önemi olan dokularda ise (örneğin beyin) kılcal damarlar daima açık kalma eğilimindedir. Ayrıca kılcal damarların proliferasyon özelliği vardır ve bu özelliği ile büyüyen dokuların (gebelikte uterusda ve memelerde olduğu gibi) yeni damarları oluşur (anjiyogenez).

Kılcal damarlarda madde alış-verişi

Kılcal damarlar ile hücreler arasında interstisyel sıvı bulunur. Kılcal damarlar ile interstisyel sıvı arasında maddelerin geçişini sağlayan en önemli yol difüzyondur. Difüzyon hızı; hücre membranında bulunan porun büyüklüğü, maddelerin moleküler büyüklüğü, maddelerin lipidde eriyip erimemesi ve maddelerin konsantrasyon farkına bağlıdır.
Maddelerin porlardan geçişi molekül büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Kılcal damarlarda porların genişliği 60–70 A kadardır. Plazma proteinlerinin çapları porlardan büyüktür. Bu nedenle plazma proteinleri (albumin, globulin, fibrinojen) porlardan serbestçe geçemezler. Örneğin, suya karşı geçirgenlik 1 kabul edilirse, albumin için geçirgenlik 1/10.000’dir. Kılcal damarlar albumine hemen hemen hiç geçirgen değildir. Bu durum plazma ile interstisyel sıvı arasında önemli konsantrasyon farkı gelişmesine neden olur. Plazmanın protein konsantrasyonu 7.3 g/dL, interstisyel sıvınınki ise 2 g/dL’dir.
Yağda eriyen maddeler (oksijen ve karbon dioksid) doğrudan kılcal damar endotelinden geçerler. Yağda eriyen maddelerden sonra kılcal damar endotelinden en hızlı geçen su molekülleridir. Su molekülleri kılcal damar endotelinden geçişe ek olarak porlardan da difüzyona uğrar. Suda eriyen, lipidde erimeyen sodyum, klor ve glukoz ancak kılcal damar porlarından geçer.
Bir maddenin net difüzyon hızı, membranın iki tarafı arasındaki konsantrasyon farkıyla orantılıdır. Örneğin, oksijenin kandaki konsantrasyonu interstisyel sıvıdakinden yüksek olduğundan, oksijen kandan dokulara geçer. Tersine, dokudaki karbon dioksid konsantrasyonu kandan daha fazla olduğundan, karbon dioksid kana geçerek dokulardan uzaklaştırılır.
Difüzyon iki yönde olduğu halde, filtrasyonda kılcal damarların arteryel ucunda sıvının dışa doğru net geçişi sözkonusudur. Membranın iki yanında hidrostatik basınç farkı olduğu zaman, su ve suda erimiş maddeler sadece difüzyonla açıklanamayacak kadar büyük miktarda membrandan geçerler. Bunun nedeni, hidrostatik basınç farkı olduğu zaman, su ve diğer maddelerin kılcal damar porlarından kitle akımı ile geçmeleridir. Ayrıca, bir madde porlardan geçemeyecek kadar büyükse; o madde, molekülün engellendiği noktada osmotik basınç meydana getirir. Osmotik basınç da kitle akımına yol açar.
Sıvının kılcal damarlardan interstisyel aralığa veya zıt yönde geçişini belirleyen başlıca 4 faktör vardır (Şekil 1.26). Bu faktörler Starling güçleri olarak bilinir: (1) Kılcal damar hidrostatik basıncı. (2) İnterstisyel sıvı hidrostatik basıncı. (3) Plazma kolloid osmotik basıncı. (4) İnterstisyel sıvı kolloid osmotik basıncı.




Şekil 1.26 Sıvının kılcal damarlardan dışarı veya içeri geçişini etkileyen güçler.

Kılcal damar basıncı

Kan basıncı arterlerden venlere doğru gittikçe azalır. Bu nedenle kılcal damarların arteryel ve venöz ucunda basınç farklıdır. Arteryel uçta 30 mmHg, venöz uçta 10 mmHg'dır. Kılcal damar basıncı, sıvının kılcal damar membranından dışarı doğru hareketini sağlar.

İnterstisyel sıvı basıncı

Vücudun yaklaşık altıda birini hücreler arası boşluk (interstisyum) oluşturur. Hücreler arası boşluklardaki sıvıya interstisyel sıvı adı verilir. İnterstisyel sıvı filtrasyon veya difüzyonla kılcal damarlardan gelir. Bu nedenle, interstisyel sıvının içeriği proteinler dışında plazma ile aynıdır. Proteinler, moleküler ağırlıklarının büyük olması nedeniyle kılcal damar porlarından kolaylıkla hücreler arası boşluğa geçemezler.
İnterstisyel sıvı basıncının oluşmasında, doku jeli içindeki sıvının (interstisyel basınç) ve serbest sıvının (serbest sıvı basıncı) rolü vardır. Ancak pratikte, dokularda ödem olup olmadığını belirleyen serbest sıvı basıncıdır. Bu nedenle, jel içi basınçdan çok serbest sıvı basıncı dikkate alınır. İnterstisyel serbest sıvı basıncı -3 mmHg'dır. İnterstisyel sıvı basıncının içeri doğru etkili olması beklenir. Ancak, negatif olduğu için sıvının kılcal damar membranından dışarı doğru emilmesini sağlar.

Plazma kolloid osmotik basıncı (onkotik basınç)

Bir maddenin molekül ağırlığı kılcal damarlardaki porlardan geçemeyecek kadar büyükse, o madde molekül hareketinin engellendiği noktada bir osmotik basınç oluşturur. Proteinler, kılcal damarlardan kolayca difüzyona uğrayamaz ve bu nedenle membranın iki yanındaki osmotik basınçdan sorumludurlar. Plazma proteinleri nedeniyle oluşan basınç kolloid osmotik basıncı veya onkotik basınç olarak adlandırılır. Bu basınç, porlardan kitle akımının oluşmasına yol açar. Küçük bir miktar protein difüzyona uğrasa da kısa süre içinde lenf damarları yoluyla interstisyel sıvıdan uzaklaştırılır.
Ayrıca, proteinler negatif yüklü olduklarından pozitif yüklü iyonları (katyonları) tutarlar. Fazladan tutulan katyonlar, proteinlerin bulunduğu tarafta osmotik bakımdan aktif maddelerin sayısını ve osmotik basıncı artırır. Bu durum Donnan etkisi olarak adlandırılır. Ayrıca, protein konsantrasyonu arttıkça Donnan etkisi daha anlamlı olur.
Normalde plazmanın onkotik basıncı 28 mmHg'dır. Bunun 19 mmHg'sı proteinlerden, 9 mmHg'sı ise proteinlerin Donnan etkisi ile plazmada tuttuğu katyonlardan kaynaklanır. Plazma proteinlerinin çoğunu albumin (4,5 g/dL) oluşturduğundan, plazma kolloid osmotik basıncının %75'i albuminden, %25'i globulinlerden kaynaklanır. Fibrinojenin hemen hiç etkisi yoktur. Bu nedenle kılcal damar dinamiği açısından önemli olan başlıca protein albumindir. Plazma kolloid osmotik basıncı sıvının osmozla kılcal damar membranından içeri doğru hareketini sağlar.

İnterstisyel sıvı kolloid osmotik basıncı

Bu basıncın oluşmasında da proteinler rol oynar. Kılcal damar porları plazma proteinlerinden küçük olmakla beraber bu durum porların hepsi için geçerli değildir. Bu nedenle az miktarda protein porlardan geçebilir. İnterstisyel sıvı kolloid osmotik basıncı 8 mmHg'dır. İnterstisyel sıvı kolloid osmotik basıncı sıvının kılcal damarlardan dışarı doğru osmotik geçişine neden olur.

Filtrasyon basıncı

Sıvının kılcal damarlar ile doku arasında değişimi üzerine Starling güçlerinin etkileri şu eşitliğe göre hesaplanır:
Sıvının hareketi = K_f . [(Pc + i) - (Pi + p)]
(K_f: Filtrasyon katsayısı, Pc: Kılcal damar hidrostatik basıncı, Pi: İnterstisyel sıvı hidrostatik basıncı, p: Plazma kolloid osmotik basıncı, i: İnterstisyel sıvı kolloid osmotik basıncı.)
Filtrasyon katsayısı kılcal damar geçirgenliği ve filtrasyon alanı ile ilgilidir. (Pc + i) - (Pi + p) ise filtrasyon basıncını verir. Eşitlikte (Pc + i) sıvıyı kılcal damarların dışına iten kuvveti, (Pi + p) ise sıvıyı kılcal damarlara iten kuvveti gösterir. Şimdi, arteryel uçta ve venöz uçta filtrasyon basıncını hesaplayalım.
Arteryel uçta etkili toplam güç:

(30 + 8) - (-3 + 28) = 38 - 25 = 13 mmHg

Venöz uçta etkili toplam güç:

(10 + 8) - (-3 + 28) = 18 -25 = -7 mmHg

Görüldüğü gibi, kılcal damarların arteryel ucunda sıvıyı dışarı doğru iten 13 mmHg'lık bir filtrasyon basıncı vardır. Bu basınç plazmanın yaklaşık %0,5 kadarının (1/200'ünün) interstisyel alana geçişine neden olur. Venöz uçta ise sıvı 7 mmHg'lık bir farkla reabsorbe edilir. Bu basınç filtrasyon basıncından daha azdır. Ancak, venöz kılcal damarların sayıca fazla olması ve arteryel kılcal damarlardan daha geçirgen olmaları nedeniyle sıvının içe hareketi için daha az bir basınç yeterlidir. Hergün kılcal damarlardan 20 litre sıvı interstisyel aralığa süzülür. Filtrasyona uğrayan plazmanın 9/10’u venöz uçtan kılcal damarlara geri emilir, 1/10’u ise lenf damarları aracılığıyla dolaşıma geri döner (Şekil 1.27).




Şekil 1.27 Kılcal damar dinamiği.

Ödem

Doku sıvısının aşırı birikimine ödem denir. Normalde ödem, kapiller filtrasyon ve suyun osmotik geri alınması arasındaki denge ile lenfatik drenaj tarafından önlenir. Hayvan deneyleri göstermiştir ki; interstisyel sıvı basıncı negatif kaldığı sürece, basınçdaki belirgin değişmeye karşılık interstisyel sıvı hacmindeki değişme çok az olmaktadır. Bu nedenle interstisyel serbest sıvı basıncı negatif kaldığı sürece belirgin bir ödem ortaya çıkmaz. İnterstisyel sıvı basıncı atmosfer basıncına (sıfır basınç) yükseldiği zaman sıvı hacmi birden artar. İnterstisyel serbest sıvı basıncındaki 1–3 mmHg'lık ek bir artış interstisyel sıvı hacminde yüzde birkaç yüz oranında bir artışa neden olur. Negatif interstisyel sıvı basıncını yükselten her faktör interstisyel sıvı hacmini artırarak ödeme neden olur.
İnterstisyel sıvı hacmi normalin %30 kadar üstüne çıkmadıkça ödem genellikle farkedilmez. Ödemli bir alan üzerinde parmakla deriye basılır ve parmak ani olarak kaldırılırsa bir çukurluk kalır. Bu çukurluk gode olarak adlandırılır. Gode, 5–30 saniye sonra kaybolur. Godenin nedeni; basınç yapılan nokta altındaki sıvının yer değiştirmesidir. Bazen ağır ödemli dokudaki sıvı, dokuda proteinlerin ve özellikle fibrinojenin koagulasyonu nedeniyle basınçla hareket ettirilemez (gode bırakmayan ödem). Protein koagulasyonu sıvıyı gel halinde tutarak yer değiştirmesini önler.
Ödem şu nedenlerle oluşur: (1) Arteryel basıncın artması; kılcal damar basıncını artırır ve interstisiyel aralığa sıvı geçişine neden olur. Kalp yetersizliğinde görülür. (2) Venöz obstrüksiyon; kılcal damar basıncında artışa neden olur. Flebit ve venlerin mekanik kompresyonunda (gebelik) görülür. (3) Plazma proteinlerinin doku sıvısına kaybı; venöz uçta suyun kılcal damarlara osmotik akımını azaltır. Bu durum inflamasyon ve allerjik reaksiyonlar sırasında kılcal damarlarda geçirgenliğin artması nedeniyle oluşur. (4) Doku protein konsantrasyonunda artma; hipotiroidide görülen miksödem, interstisyel aralıkta glikoproteinlerin aşırı birikimine bağlıdır. (5) Plazma protein konsantrasyonun azalması; venöz uçta suyun kapillerlere osmotik akımını azaltır. Plazma proteinlerinin yapımını azaltan karaciğer hastalıkları, proteinlerin idrarla atılımını artıran böbrek hastalıkları (nefroz) ve protein malnutrisyonunda görülür. (6) Lenfatik drenajın obstrüksiyonu. Filaria enfeksiyonu (elefantiazis) nedeniyle oluşur. Sivrisineklerle insana taşınan larvalar kılcal damarlardan interstisyel sıvıya, oradan da lenf ile lenf düğümlerine geçerler. Daha sonra, inflamasyon reaksiyonu gelişerek nedbe dokusu ile lenf düğümleri tıkanır. Ayrıca cerrahi girişimlerle lenf düğümleri çıkarılırsa lenf sıvısının dolaşıma dönüş yolu engellenmiş olur.

Lenfatik sistem

Lenfatik sistem sıvıların interstisyel alanlardan kana dönüşü için yardımcı bir yoldur. Doğrudan kana ulaştırılamayan protein ve büyük moleküllü maddeleri taşıdıklarından önemli bir yoldur. Proteinlerin dokular arasından uzaklaştırılması o kadar önemlidir ki; bu fonksiyon yerine getirilmezse insan 24 saat içinde ölebilir. Lenfatik sistem; (1) İnterstisyel sıvıyı boşaltır; interstisyel sıvının protein kapsamını düşük düzeyde tutar. (2) Bağışıklıkta rol oynar (lenfositler aracılığıyla). (3) Gastrointestinal sistemden besin maddelerinin, özellikle yağların absorbsiyonundan sorumludur.
Lenfatik sistemin en küçük damarları lenf kılcal damarları olarak adlandırılır. Lenf kılcal damarları, birçok organda hücreler arası boşlukta çok geniş ağlar yapar. Lens, kornea, santral sinir sistemi, derinin yüzeyel katları, periferik sinirlerin derin bölümleri, kasların endomisyumu ve kemiklerde bulunmazlar. Bununla birlikte, bu dokularda bile içinden interstisyel sıvının aktığı prelenfatikler (çok küçük interstisyel kanalcıklar) vardır. Lenf kılcal damarları, tek sıra endotel hücrelerinden yapılmış kapalı bir sistemdir. Bazal membranı ya yoktur ya da devamlı değildir. Lenf kılcal damar endotel hücreleri çok geçirgen olduğundan; interstisyel sıvı, proteinler, mikroorganizmalar ve absorbe edilen yağlar kolaylıkla lenf kılcal damarlarına geçer. Lenf kılcal damarlarına giren sıvı lenf olarak adlandırılır. Lenf, daha sonra lenfatik damarlara akar. Lenf damarlarının çeperinde düz kaslar bulunur, bunların spontan ritmik kasılmaları ile lenf ileri doğru hareket etirilir. Lenf damarları yer yer kapakçık içerdiklerinden hareket tek yönlüdür. Lenf damarlarının yolları üzerinde lenf nodları bulunur. Lenf, dolaşım sistemine dönmeden önce lenf nodları aracılığıyla filtre edilir. Lenf nodları patojen mikroorganizmaları ortadan kaldıran fagositik hücreler içerir ve lenfositlerin üretildiği germinal centers bulunur. Tonsiller, timus ve dalak birlikte lenfoid organlar olarak adlandırılır.
Lenf damarlara birleşerek 2 büyük lenf damarı meydana getirirler: Ductus thoracicus ve ductus lymphaticus dexter. Başın sağ tarafı, sağ kol ve toraksın sağ bölümünden gelen lenf ductus lymphaticus dexter’e akar (Şekil). Ductus lymphaticus dexter, sağ vena jugularis interna ile sağ vena subclavianın birleştiği yerde ven sistemine dökülür. Vücudun diğer bölümlerinin tüm lenfi (başın sol tarafı, sol kol, toraksın sol bölümü ve vücüdun alt bölümlerinden gelen) ductus thoracicusa akar. Ductus toracicus, sol vena jugularis interna ile sol vena subclavianın birleştiği yerde ven sistemine dökülür. Lenfositler dolaşıma esas olarak lenf damarları yoluyla girerler ve ductus thoracicus lenfinde çok sayıda lenfosit bulunur.


Şekil. Ductus lymphaticus dexter’e akan (A) ve ductus thoracicus’a akan (B) vücut bölümleri.

Lenf oluşumu

Lenf, lenf damarlarına akan interstisyel sıvıdan oluşur. Bu nedenle başlangıçta kaynaklandığı interstisyel sıvı ile aynı bileşimi gösterir. İnterstisyel sıvının protein konsantrasyonu 2 g/dL kadardır. Bu nedenle periferik dokuların çoğundan kaynaklanan lenfde protein konsantrasyonu 2 g/dL kadardır. Karaciğerde oluşan lenfde protein konsantrasyonu 6 g/dL, bağırsaklardan gelen lenfde ise 3–4 g/dL’dir. Toplam lenfin 2/3’ü karaciğer ve bağırsaklardan geldiğinden, toraks lenfinin protein konsantrasyonu 3–5 g/dL kadardır. Çünkü toraks lenfi vücudun bütün alanlarının lenfinin bir karışımıdır. Lenfde pıhtılaşma faktörleri bulunur ve bu nedenle dışarıda bekletmekle pıhtılaşır.

Lenf akım hızı

Toplam lenf akımı saatte 120 mililitredir. İstirahatteki bir şahısta 100 mL/saat ductus torasicus’dan, 20 mL/saat de diğer kanallardan dolaşıma akar. Günlük lenf akımı ise 2 litredir. Bu, bütün vücutta kılcal damarların arteryel ucundan doku alanlarına filte edilen sıvının 1/10’udur.