Kardiyopulmoner Fizyoloji
Triatlon sporu ağırlıkla oksidatif fosforilasyon enerji sistemine dayandığı için, kardiyopulmoner fizyolojinin temel kavramlarını anlamak önem taşır.
Kardiyopulmoner terimi, kalp ve akciğerlerden ve bu iki hayati organın çalışan iskelet kaslarına oksijeni ve besleyici maddeleri en ideal biçimde taşıyabilmesinden bahseder.
Kardiyopulmoner Anatomi
Kardiyopulmoner sistemin birincil anatomik yapıları şekil 1.8’de resimlendirilmiştir. Burada akciğerler (üstte), kalp (merkezde) ve iskeletsel kaslar (altta) gösterilmiştir. Kardiyopulmoner sistemin anatomik turu akciğerlerde başlar. Kan akciğerlerin kılcal damarlarından geçer ve burada karbon dioksit (CO2) bırakırken oksijen (O2) alır. Bu oksijen bakımından zengin kan akciğerlerden akciğer toplardamarı aracılığıyla kalbe ulaşır. Oksijen zengini kan ilk olarak sol kulakçıktan kalbe girer ve sol karıncığa akar. Kalp kasıldığında oksijen zengini kan sol karıncıktan dışarı atılır ve aort aracılığıyla kalbi terk eder. Aort, son olarak oksijen zengini kanı tüm vücuda taşıyan birçok atardamara yollar. Örneğin oksijen zengini kan bisiklet veya koşu esnasında bacak kaslarına ulaştıktan sonra, O2 boşaltır ve CO2 alır. Çalışan kasları terk eden kanın oksijeni azalmıştır ve toplardamarlar aracılığıyla kalbe geri döner. Oksijeni azalmış kan iki geniş damar aracılığıyla kalbe ulaştırılır; üst ve alt ana toplardamar. Ana toplardamarlar oksijeni azalmış kanı kalbin sağ kulakçığına ulaştırırlar. Sonrasında bu kan sağ karıncığa akar. Kalp kasıldığında oksijeni azalmış kan sağ karıncıktan dışarı atılır ve akciğer atardamarı aracılığıyla akciğerlere, yani turun başlangıç noktasına ulaştırılır.
Oksijen Taşıması
Triatlon sporu ATP için oksidatif fosforilasyon enerji sistemine ciddi ölçüde bağımlıdır. Önceki bölümde O2 taşıması konusundan genel çerçevede bahsedilmişti. Bu kesitte ise O2taşınması konusu daha detaylı olarak ele alınacak,gaz fiziği ve O2 taşınmasının fizyolojisine odaklanılacaktır. Oksijeni vücut içinde taşıyan tam olarak nedir? O2 ’nin ufak bir yüzdesi kanın sıvı bölümünün içinde çözünmüş biçimde vücudu gezer. Fakat O2’nin vücudun içinde dolanmasının ana yolu eritrosit olarak da bilinen alyuvarlardır.
İnsan kanı trilyonlarca alyuvar hücresi içerir. Kanın alyuvar oranına hematokrit (Hct) adı verilir, bu da toplam alyuvar sayısının kan hacmine yüzdesel oranıyla ifade edilir. Düşük irtifada yaşayan sağlıklı bireyler için hematokrit, kadınlar için %35 ile %45 arasındayken erkekler için %40 ile %50 arasındadır. Tek bir alyuvar hücresi içinde 250 milyon molekül hemoglobin (Hb) barındırır. Hemoglobin molekülü oksijeni vücutta taşır. Tek bir hemoglobin molekülü dört O2 molekülü taşıyabilir. Böylece, tek bir alyuvar, 1 milyar O2 molekülü taşıma kapasitesine sahiptir.
Sonraki aşamada, oksijeni azalmış kanın akciğerlerde nasıl oksijen zengini kana dönüştüğünü anlamak önemlidir O2 taşıma sürecinin tamamı kısmi oksijen basıncındaki (PO2) değişimler tarafından düzenlenir, bu da burun ve ağız aracılığıyla ortamdaki havanın içe çekilmesiyle başlayıp havanın doku ve organlara ulaşmasına kadar devam eder. İçe çekilen hava burun ve ağızdan akciğerlere ulaşırken PO2 azalır.
Detaylandırmak gerekirse, deniz seviyesinde içe çekilen hava yaklaşık 149 milimetre cıvadır (mmHg) ve bu ciğerlere ulaştığında 105mmHg’ye düşer. Önceden belirtildiği üzere, akciğer atardamarı aracılığıyla akciğere giren kan daha düşük O2 içeren alyuvarlarla doludur, yani oksijeni azalmıştır.
Bu oksijeni azalmış kanın PO2 ’si yaklaşık 40mmHg’dir. Bu basınç farkı (ciğerlerde 105mmHg, oksijeni azalmış kanda 40mmHg), yani basınç gradyanı O2 ’nin akciğerlerden, oksijeni düşük kana dağılmasına ve burada hemoglobin molekülleriyle bağlanmasına olanak tanır. O2’nin akciğerlerden kana dağılması aşağı yukarı 0.75 saniye sürer ve bu olay yüz dokusunun yaklaşık 1/10000’i kadar genişliğindeki akciğer kılcalları zarında meydana gelir. Bu basınç farkı ve oksijenin akciğerlerde dağılması sayesinde, oksijen zengini kan akciğeri 100mmHg’lik bir PO2 ’yle terk eder. Oksijen zengini kan akciğer toplardamarı aracılığıyla kalbin sol karıncığına aktarılır, oradan da tüm vücutta dolaştırılır.
Oksijen zengini kan iskelet kasının kılcal damarlarına geldiğinde, kısmi basınç farkı hemoglobinden (yaklaşık 100mmHg PO2 ) iskelet kasına (yaklaşık 30mmHg PO2) oksijen salınımına yardımcı olur. İskel et kasına gelen oksijen artık mitokondri tarafından (oksidatif fosforilasyon sistemince) ATP üretiminde kullanılabilir. Son olarak, kan iskelet kasının kılcal damarların dan oksijeni azalmış bir şekilde çıkar (PO2 yaklaşık 40mmHg) ve kalbin sağ kulakcığına akciğerlerdeki oksijenlenmeyi ve vücudun O2 döngüsünü tekrarlamak üzere geri döner.
Bu yazı Joe Friel’in Triatlon Science kitabından alınmıştır.
