Gaz değişimi

Bir an

Cuma akşamı, Karaca'ların apartmanı. Berk hafta sonu için yurttan gelmiş; üst kattan koşuşturma sesleri geliyor. Üçüncü kattaki komşunun kızı Ece, yirmi üç yaşında, telefonda kötü bir haber almış; sahanlıkta duvara yaslanmış, kısa ve hızlı soluyor. "Hava yetmiyor," diyor, "parmaklarım karıncalanıyor, dudaklarımın çevresi uyuştu." Annesi mutfaktan kahverengi bir ekmek torbası kapıp geliyor: "Şuna nefes al kızım, televizyonda gösterdiler."

Alt kattan emekli hemşire Saadet Hanım çıkıyor. Torbayı nazikçe alıp kenara koyuyor. Önce Ece'nin yüzüne bakıyor, sonra sırayla soruyor: Göğsünde ağrı ya da baskı var mı? Daha önce kalbinden, akciğerinden bir şikâyetin oldu mu? Bir ilaç içtin mi? Ece başını sallıyor; geçen yıl da benzer bir şey yaşamış, aile hekimi o zaman kalbine ve akciğerine bakmış. Saadet Hanım yanına çömeliyor ve onunla birlikte, yavaşça, sayarak nefes vermeye başlıyor.

Berk merdivenin başında duruyor. Geçen hafta izlediği bir sağlık programında sunucu "hızlı nefes alırsan daha çok oksijen alırsın" demişti. Şimdi önünde hızlı nefes alan ama "hava yetmiyor" diyen biri var. Bir de: hemşire neden torbayı kenara koydu?

Soru

Akciğere giren havadaki oksijen kana, kandaki karbondioksit havaya nasıl geçer ve neden hızlı nefes almak kana fazladan oksijen katmak yerine karbondioksidi düşürüp karıncalanmaya yol açar?

Nasıl işler

Nefes almanın mekaniğini konuşurken havanın akciğere basınç farkıyla dolduğunu, göğüs boşluğu genişleyince dışarıdaki havanın içeri aktığını gördük. Asıl alışveriş, hava yollarının en ucunda, havanın ve kanın birbirine en çok yaklaştığı yerde olur.

Kalbin sağ tarafının akciğere gönderdiği oksijeni azalmış kan, kalp ve damarlar modülünde konuştuğumuz pulmoner dolaşımın kılcallarına dağılır ve bu keseciklerin duvarından geçer. Alveolün içi ise taze havayla doludur. İki taraf arasında bir pompa, bir kapı, bir taşıyıcı yoktur. Gazları yerinden oynatan tek şey, iki taraf arasındaki farktır.

Alveolün içinde oksijenin kısmi basıncı yüksektir, oraya gelen kanda düşüktür; oksijen havadan kana geçer. Karbondioksitte durum tersinedir: dokulardan dönen kanda yüksek, alveol havasında düşüktür; karbondioksit kandan havaya geçer ve bir sonraki nefes verişte dışarı atılır. İki gaz aynı ince duvardan, aynı anda, zıt yönlerde geçer. Difüzyonun hızını üç şey belirler: farkın büyüklüğü, karşılaşma yüzeyinin genişliği ve duvarın kalınlığı. Akciğer bu üçünü de lehine çevirecek biçimde kurulmuştur. Hsia ve arkadaşlarının derlemesi bu yüzeyi bir tenis kortuna benzetir.

Kana geçen oksijenin işi orada bitmez, çünkü oksijen kanın sıvı kısmında pek az çözünür.

Hemoglobin difüzyonun sürmesini de sağlar. Kana geçen oksijen hemen hemoglobine bağlandığı için kanın sıvısındaki serbest oksijen düşük kalır ve hava ile kan arasındaki fark korunur. Rhodes ve arkadaşlarının StatPearls bölümüne göre kan, akciğerlerden geçtikten sonra normalde oksijenle doymuş hâldedir.

Şimdi nefes dürtüsüne bakalım. Bizi bir sonraki nefese iten şey sanıldığı gibi oksijenin azalması değildir. Guyenet ve Bayliss'in derlemesine göre beyin sapındaki özel sinir hücreleri kandaki karbondioksidi ve onun yarattığı asitliği sürekli izler; karbondioksit yükselince solunumu artırır. Boyun damarlarının yanındaki küçük algılayıcılar düşük oksijene de yanıt verir, ama sağlıklı bir insanın gündelik nefesini asıl ayarlayan karbondioksit dengesidir. Çünkü karbondioksit kanda suyla birleşip asit üretir ve vücut kanın asitliğini çok dar bir aralıkta tutmak zorundadır.

Ece'nin sahanlıkta yaşadığı da bu dengeyle ilgili. Hızlı ve derin nefes almak kana oksijen eklemez, çünkü hemoglobin zaten neredeyse dolu gelmiştir. Ama her nefes verişte karbondioksidi normalden hızlı dışarı atar. Kandaki karbondioksit düşer, kan bazikleşir, sinirler kolay uyarılır. Parmaklardaki ve dudak çevresindeki karıncalanma, kas kramplarına varan kasılmalar bu değişikliğin bilinen belirtileridir. "Hava yetmiyor" hissi gerçektir, ama her zaman oksijen eksikliğinin göstergesi değildir.

Kanıt

Karıncalanmanın nasıl doğduğu ise tartışmalı. Ders kitapları onu düşen iyonize kalsiyuma bağlar; Steurer ve arkadaşlarının The effect of short-term hyperventilation on the concentration of ionized serum calcium (Deutsche Medizinische Wochenschrift, 1997) başlıklı çalışması bunu doğrudan sınadı.

Yaygın yanılgılar

Sayılarla

Hsia ve arkadaşlarının ölçtüğü yedi genç yetişkinde alveol yüzeyi yaklaşık 130 metrekareydi; hava ile kanı ayıran engelin harmonik ortalama kalınlığı ise yaklaşık 0,62 mikrometreydi. Patel ve arkadaşlarına göre kandaki oksijenin yaklaşık yüzde 98'i hemoglobine bağlı, yüzde 2'si çözünmüş olarak taşınır.

Hızlı nefesin karbondioksite etkisini Callaham'ın gönüllüleri gösteriyor: yirmi kişi bilerek hızlı nefes alarak soluk sonu karbondioksidi ortalama 21,6 mmHg'ye indirdi. Torbaya soluyunca bu değer 60 saniyede ortalama 40,2'ye çıktı, ama torbadaki oksijen aynı sürede oda havasına göre ortalama 20,5 mmHg düştü; en büyük düşüş ortalama 26, bir gönüllüde 42 mmHg'ydi. Macefield ve Burke'ün gönüllülerinde karıncalanma, alveoldeki karbondioksit ortalama 20 mmHg düştüğünde başladı.

Herkes için aynı mı?

Hayır. Burada anlatılan tablo sağlıklı akciğere ve sağlıklı kalbe aittir. Akciğeri yıllardır hasta olan birinin alveol yüzeyi ya da kılcal ağ azalmış, engel kalınlaşmış olabilir; o kişide hızlı nefes gerçekten bir oksijen sorununun yansıması olabilir ve karbondioksit dengesi de farklı seyredebilir. Kalp yetersizliği olan birinde akciğerde biriken sıvı difüzyonu güçleştirir. Diyabetli birinde, örneğin Erol'da, kanın asitleştiği ağır bir durumda vücut fazla asidi karbondioksit olarak atmak için derin ve hızlı soluyabilir; bu nefes bir kaygı belirtisi değil, bir telafi çabasıdır. Gebelikte nefes alıp verme düzeni değişir ve nefes darlığı hissi başka bir gözle değerlendirilir. Cinsiyet de belirtilerin dilini değiştirir: Canto ve arkadaşlarının kaydında kadınlar, özellikle genç yaşlarda, kalp krizinde göğüs ağrısı olmadan başvurmaya erkeklerden daha yatkındı. Bir de etiket meselesi var: "panik yaptı" açıklaması ne kadar hızlı gelirse, öbür olasılıklar o kadar kolay atlanır.

Ne zaman hekime?

Saadet Hanım'ın sırası bir rastlantı değildi: göğüste ağrı ya da baskıyla birlikte gelen nefes darlığında ilk düşünülen kalptir, kaygı en sona bırakılır. Bu durumda kendi kendine yavaşlamayı beklemek yerine 112 aranmalıdır. Aynı aciliyet şu tablolarda da geçerli: dudakların ya da tırnak diplerinin morarması, bilincin bulanması ya da kişinin cümle kuramayacak kadar nefessiz kalması, tek bacakta şişlik ve ağrıdan sonra birden başlayan nefes darlığı, ateş ve öksürüğün eşlik ettiği giderek ağırlaşan soluk sıkıntısı. Benzer nöbetler tekrarlıyorsa, bir kez değerlendirilmiş olsa bile, yeni bir belirti eklendiğinde ya da sıklık değiştiğinde aile hekimine yeniden git.

Kendi hayatında

Biri sana "şöyle nefes al, daha çok oksijen alırsın" dediğinde iki soruyu ayırmayı dene. Birincisi: bu yöntem kanıma oksijen mi ekliyor, yoksa karbondioksidimi mi değiştiriyor? Sağlıklı biri için cevap çoğunlukla ikincisidir. İkincisi: bu yöntemin bana iyi gelmesinin başka bir açıklaması var mı? Yavaş nefesin iyi gelmesi için oksijen hikâyesine gerek yoktur. Ece'nin sahanlıkta yaşadığı türden bir an karşına çıktığında da sırayı Saadet Hanım'dan öğren: önce tehlikeli olanı sor, sonra sakinleştir.

Kapanış

1. Alveolde oksijen havadan kana, karbondioksit kandan havaya, iki taraf arasındaki kısmi basınç farkıyla, enerji harcanmadan difüzyonla geçer; geniş yüzey ve son derece ince engel bu geçişi hızlandırır.
2. Kandaki oksijenin büyük çoğunluğu hemoglobine bağlı taşınır ve sağlıklı akciğerden çıkan kan zaten neredeyse doludur; bu yüzden hızlı nefes kana fazladan oksijen eklemez, karbondioksidi düşürür ve karıncalanma, kramp gibi belirtilere yol açabilir.
3. Gündelik nefes dürtüsünü asıl yöneten karbondioksit dengesidir; hızlı nefese kaygı açıklaması ancak kalp ve akciğer kaynaklı nedenler düşünüldükten sonra yakışır, kâğıt torba ise bu sırayı atlayan riskli bir alışkanlıktır.

Beş soru

1. Oksijeni alveolden kana, karbondioksidi kandan alveole taşıyan güç nedir ve bu geçişin hızını hangi üç etken belirler?
2. Patel ve arkadaşlarına göre kandaki oksijen hangi iki biçimde ve hangi oranlarla taşınır?
3. Sağlıklı bir insan hızlı nefes aldığında kanında hangi gaz belirgin biçimde değişir ve neden?
4. Macefield ve Burke'ün çalışması karıncalanmanın mekanizması hakkında ne gösterdi ve Steurer'in çalışması hangi açıklamayı tartışmaya açtı?
5. Callaham'ın bildirdiği ölümler kâğıt torba yöntemi hakkında neyi gösterir?

Yanıtlar

Gazları hareket ettiren, alveol havasıyla kılcal damardaki kan arasındaki kısmi basınç farkıdır. Oksijen alveolde yüksek, gelen kanda düşüktür; karbondioksitte durum tersinedir. Geçişin hızını farkın büyüklüğü, karşılaşma yüzeyinin genişliği ve aradaki engelin kalınlığı belirler.

Oksijenin yaklaşık yüzde 98'i alyuvarların içindeki hemoglobine bağlı, yaklaşık yüzde 2'si kanın sıvı kısmında çözünmüş olarak taşınır.

Değişen gaz karbondioksittir. Sağlıklı akciğerden geçen kan zaten neredeyse oksijenle dolu olduğu için hızlı nefes oksijeni pek artırmaz, ama her nefes verişte karbondioksidi normalden hızlı atar.

Karbondioksit düştükçe deri ve kas sinirlerinin uyarılabilirliğinin arttığını ve bunun karıncalanmadan önce başladığını gösterdi; karıncalanma, alveol karbondioksidi ortalama 20 mmHg düştüğünde başladı. Steurer'in çalışması ise karıncalanmanın atardamar kanındaki iyonize kalsiyumun düşmesine bağlı olduğu yönündeki yaygın açıklamayı sorguladı, çünkü kalsiyum anlamlı biçimde değişmedi.

Torba, hızlı nefesin nedeni yanlış konduğunda öldürücü olabilir: kaygıya bağlı sanılan üç hastanın sorunu aslında düşük oksijen ya da kansız kalan kalp kasıydı.

Sonraki derse köprü

Bu derste oksijenin alveolden kana geçişini ve hemoglobine yüklenişini izledik, ama bir soruyu açık bıraktık: o yükün ne kadarının dolu olduğunu nereden bileceğiz? Hastanelerde parmağa takılan küçük bir mandal, pulse oksimetre, bu soruya saniyeler içinde bir sayıyla cevap verir. Sıradaki derste o sayının ne anlattığını, yani oksijen satürasyonu kavramını, cihazın onu nasıl hesapladığını ve ışıkla ölçen bir aletin her deri renginde aynı doğrulukla çalışıp çalışmadığını ele alacağız.