Gaz değişimi, oksijen ve karbondioksitin kan dolaşımı ile akciğerler arasında hareket ettiği süreçtir. Bu sürece gaz değişimi veya gaz difüzyonu denir. Bu, solunum sisteminin birincil işlevidir ve dokulara sürekli oksijen beslemesi sağlamak ve birikmesini önlemek için karbondioksiti uzaklaştırmak için gereklidir. Bu yazıda gaz değişiminin prensipleri, etkileyen faktörler ve ilgili klinik durumlar hakkında bilgiler yer almaktadır.
İçindekiler
Gaz Difüzyon Fiziği
Gazların kapalı bir alandaki hareketi (bu durumda akciğerler) rastgeledir, ancak genel difüzyon, daha yüksek konsantrasyonlu alanlardan daha düşük konsantrasyonlu alanlara hareketle sonuçlanır. Kuru gaz difüzyonu esas olarak etkilenir. Etkileyen faktörler şu şekilde sıralanabilir:
• Odak gradyanı: gradyan ne kadar yüksekse, oran o kadar hızlıdır.
• Difüzyona Ayrılan Yüzey Alanı: Yüzey alanı ne kadar büyükse, hız o kadar hızlıdır.
• Yayılma yolunun uzunluğu: Yol ne kadar uzunsa hız o kadar yavaş olur.
Kabın kenarlarıyla çarpışan gaz molekülleri basınç oluşturur. Bu, aşağıdaki denklemde verilen ideal gaz kanununda açıklanmaktadır. (n mol sayısını, R gaz sabitini (8.314), T mutlak sıcaklığı ve V kabın hacmini temsil eder)
Gazların gazlardan difüzyonu
Gazlar diğer gazlardan yayıldığında (alveollerde olduğu gibi), difüzyon oranları Graham Yasası ile açıklanabilir. Graham yasasındaki kural, aynı basınç ve sıcaklıkta difüzyon hızının molar kütlenin karekökü ile ters orantılı olmasıdır. Başka bir deyişle, bir gazın kütlesi ne kadar küçükse, o kadar hızlı yayılır.
Gazların sıvılardan difüzyonu
Gazların çözünürlüğü önemlidir, çünkü gazlar sıvılar yoluyla, örneğin alveol zarı boyunca ve kılcal kan içine yayılır. Çözünür gaz ne kadar hızlı olursa, o kadar hızlı dağılır. Bir gazın çözünürlüğü, Henry Yasası ile belirlenir: Bir sıvıda çözünen gaz miktarı, sıvının üzerindeki kısmi basıncıyla orantılıdır. Sıcaklık ve basınç koşullarının tüm gazlar için (kabaca alveoller için olduğu gibi) sabit kaldığını varsayarsak, farklı gazların çözünürlüklerini belirleyen şey, farklı gazlar arasındaki doğal farklılıklardır. Karbon dioksit doğası gereği oksijenden daha fazla çözünür ve bu nedenle bir sıvıya oksijenden çok daha hızlı yayılır.
mağduriyet yasası
Fick yasası bize bir gazın bir sıvıdan difüzyon hızını etkileyen bir dizi faktör verir. Bu faktörler aşağıdaki gibidir:
Difüzyon bariyeri boyunca kısmi basınç farkı.
Gaz eritme.
• Sıvının enine kesit alanı.
• Uzaklık parçacıklarının yayılması gerekir.
• Gazın moleküler ağırlığı
Akciğerlerin içindeki sıvının sıcaklığı önemli değildir ve 37°C olduğu varsayılabilir.
Akciğerlerdeki oksijen, karbondioksitten daha küçükken, çözünürlük farkı, karbondioksitin oksijenden yaklaşık 20 kat daha hızlı dağılması anlamına gelir. Bireysel moleküllerin difüzyon hızındaki bu fark, CO’nunkinden daha büyük bir difüzyon gradyanı oluşturan kısmi oksijen basınçlarındaki büyük farkla telafi edilir. Ancak bu, akciğerlerin yeterince oksijenle havalandırılmasını engelleyen patolojik durumlarda, oksijen değişiminin genellikle karbondioksit tarafından tehlikeye atıldığı anlamına gelir.
oksijen difüzyonu
Alçaltılmış dış ortamla karşılaştırıldığında, alveollerde kısmi basınç altında oksijen bulunur. Bunun nedeni, oksijenin alveolar zar boyunca sürekli difüzyonu ve alveollere giren karbondioksitin vücudu terk etmek için sönümleme etkisidir. Bununla birlikte, alveollerdeki kısmi basınç, kılcal damarlardakinden daha yüksektir, bu da kanda net bir difüzyonla sonuçlanır. Alveolar ve kapiller membranlar boyunca difüzyondan sonra hemoglobin ile birleşir. Bu, oksijeni kan dolaşımı yoluyla solunum yollarının dokularına taşıyan oksihemoglobini oluşturur.
Egzersiz sırasında, vücutta daha hızlı hareket eden artan kalp debisi nedeniyle kan, pulmoner kılcal damarlarda normal sürenin yarısına kadar (bir saniye dinlenme) harcar. Ancak kan hücreleri kılcal damarlara ulaştıktan yarım saniye sonra oksijenin difüzyonu tamamlanır, bu da egzersizin sadece gaz alışverişi ile sınırlı olmadığı anlamına gelir.
karbondioksit difüzyonu
Kılcal damarlardaki kısmi karbondioksit basıncı, alveollerdekinden çok daha yüksektir. Bu, kılcal damarlardan alveollere net difüzyonun meydana geldiği anlamına gelir. Alveollerdeki kısmi basınç da dışarıdaki kısmi basınçtan daha yüksek olduğundan, dışarı verilen karbondioksit daha sonra dışarı verilebilir. Karbondioksit kanda farklı şekillerde dolaşır; Çözünmüş, proteine bağlı ve bikarbonat iyonları dahildir.
difüzyon bariyeri
Akciğerlerdeki difüzyon bariyeri aşağıdaki katmanlardan oluşur:
• alveoler epitel
Doku sıvıları
• Kapiller endotel
• Plazma
• Kırmızı hücre zarı
yaygınlık oranını etkileyen faktörler
Akciğerlerdeki yayılma hızını etkileyebilecek çeşitli özellikler vardır. Ana faktörler şunları içerir:
• Film kalınlığı: film ne kadar inceyse difüzyon hızı o kadar hızlıdır. Akciğerlerdeki difüzyon bariyeri çok incedir, ancak bazı koşullar septumun kalınlaşmasına ve dolayısıyla zayıf difüzyona neden olur. Örnekler arasında; İnterstisyel boşlukta sıvı varlığını (pulmoner ödem) ve alveol zarının kalınlaşmasını (pulmoner fibrozis) gösterebilir.
• Membran yüzey alanı: yüzey alanı ne kadar büyükse difüzyon hızı o kadar yüksektir. Akciğerler genellikle alveoller nedeniyle gaz değişimi için çok geniş bir yüzey alanına sahiptir.
• Amfizem gibi hastalıklar: alveol yapısının tahribatına yol açarak bül olarak bilinen hava dolu geniş alanların oluşmasına neden olur. Bu, mevcut yüzey alanını azaltır ve gaz değişim oranını yavaşlatır.
• membran boyunca basınç farkı
Gaz difüzyon katsayısı
Amfizem, akciğerlerdeki alveollerin harabiyetine neden olan kronik, ilerleyici bir hastalıktır. Bu, akciğerlerdeki gaz değişimi için yüzey alanını büyük ölçüde azaltır ve bu da genellikle hipoksiye (tip 1 solunum yetmezliği) neden olur. Amfizemin ana semptomu nefes darlığıdır, ancak hastalarda hırıltı, inatçı öksürük veya göğüste sıkışma da görülebilir. Amfizem, kronik bronşit ile birlikte kronik obstrüktif akciğer hastalığını (KOAH) oluşturan bir durumdur. Sigara içmek en yaygın neden olsa da, diğer risk faktörleri arasında ikinci el dumana maruz kalma, mesleki duman veya toza maruz kalma ve çok kirli alanlarda yaşama yer alır.
Tedavi, durumun evresine bağlıdır (yani semptomların derecesi ve hava yolu tıkanıklığı) ancak tipik olarak şunları içerir:
• sigara içmeyi bırak.
• Solunum yollarının daralmasını azaltmak için bronkodilatörler
• Solunum yolu iltihabını azaltmak için inhale kortikosteroidler
• Hastalık alevlenmeleri için antibiyotikler ve oral steroidler.
• Ciddi derecede ilerlemiş hastalık durumunda uzun süreli oksijen tedavisi.
Gaz difüzyonuna genel bakış
Gazların davranışı, her ikisi de gaz değişiminin özelliklerini tanımlayan Dalton Yasası ve Henry Yasası ilkeleriyle açıklanabilir. Dalton Yasası, gaz halindeki bir karışımdaki her gazın, karışımdaki diğer gazlardan bağımsız olarak bir kuvvet (kısmi basınç) uyguladığını belirtir. Henry Yasası, bir sıvıda çözünen gaz miktarının, sıvının kısmi basıncının bir fonksiyonu olduğunu belirtir. Bir gazın kısmi basıncı arttıkça, gaz dengeye doğru hareket ederken o gazın bir sıvı içinde çözülmesi gerekir. Gaz molekülleri bir basınç gradyanı boyunca hareket eder; Diğer bir deyişle gaz, yüksek basınç alanından alçak basınç alanına doğru hareket eder. Alveollerdeki kısmi oksijen basıncı yüksektir ve pulmoner kılcal damarların kanında düşüktür.
Sonuç olarak oksijen, alveollerden solunum zarı boyunca kana yayılır. Buna karşılık, kısmi karbondioksit basıncı pulmoner kılcal damarlarda yüksek ve alveollerde düşüktür. Bu nedenle, karbondioksit kandan solunum zarı yoluyla alveollere yayılır. Solunum zarı tarafından salınan oksijen ve karbondioksit miktarı benzerdir.
Havalandırma, havayı alveollerin içine ve dışına hareket ettiren süreçtir ve perfüzyon, kılcal damarlardaki kan akışını etkiler. Alveollerde yüksek bir kısmi oksijen basıncı oluşturmak için havalandırmanın yeterli olması gerektiğinden, her ikisi de gaz değişiminde önemlidir. Havalandırma yetersizse ve alveolar havadaki kısmi oksijen basıncı düşerse kılcal damarlar daralır.Yeterli havalandırma ile kan akışı alveollere yönlendirilir. Alveollerde gerçekleşen gaz alışverişine dış solunum, dokularda gerçekleşen gaz alışverişine ise iç solunum denir. Her ikisi de kısmi basınç farklılıklarından kaynaklanır.
kaynak:
https://www.msdmanuals.com/home/lung-and-airway-disorders/biology-of-the-lungs-and-airways/exchange-oxygen-and-carbon-dioxide
https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zq349j6/revision/3
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]