26.16 : Dış ve İç Solunum

Dış solunum akciğerlerde gerçekleşir ve oksijenin vücut içindeki yolculuğunun ilk adımıdır. Nefes aldığımızda oksijen akciğerlerimize girer ve ince alveolar zar boyunca yayılır. Alveoller, gaz değişimi için geniş bir yüzey alanı sağlayan küçük, hava dolu keseciklerdir. Alveollerdeki oksijen, bitişik pulmoner kılcal damarlardakinden (40 mmHg) daha yüksek bir kısmi basınca (105 mmHg) sahiptir ve bir basınç gradyanı oluşturur. Sonuç olarak, oksijen molekülleri alveollerden kana geçerek kırmızı kan hücrelerindeki hemoglobine bağlanır.

Aynı anda, hücresel metabolizmanın atık ürünü olarak üretilen karbondioksit kandan alveollere geçer. Kanın PCO_2'si alveolar havadakinden (40 mmHg) biraz daha yüksektir (45 mmHg) ve bu değişimi yönlendirir. Değişim tamamlandıktan sonra oksijenli kan vücuda pompalanmak üzere kalbe geri dönerken, CO_2 soluk verme sırasında dışarı atılır. 

Sistemik gaz değişimi olarak da bilinen iç solunum, vücudumuzun dokuları düzeyinde gerçekleşir. Burada, sol odacık tarafından pompalanan oksijenli kan sistemik atardamarlardan geçerek sonunda sistemik kılcal damarlara ulaşır. Amaç, doku hücrelerine oksijen sağlamak ve atık ürünleri olan karbondioksiti toplamaktır. Sistemik kılcal damarlar, doku hücrelerinden daha yüksek PO_2'ye sahiptir çünkü oksijen hücrelerde ATP üretimi için kullanılır ve bu da oksijenin kılcal damarlardan hücrelere difüze olmasını sağlar. Tersine, hücresel solunum gibi aktif metabolizma tarafından üretilen CO_2, hücrelerde sistemik kılcal damarlardan daha yüksek PCO_2 ile sonuçlanır ve bu da hücrelerden bu kılcal damarlara difüzyonuna neden olur. 

İç ve Dış Solunumda Difüzyon Oranlarını Etkileyen Faktörler 

Kısmi Basınç Eğimi: Kısmi basınçlardaki daha büyük farklar gaz difüzyon oranlarını artırır. Alveolar havadaki O_2 ve CO_2'nin kısmi basınçları da akciğer hava akışına bağlıdır. Morfin gibi bazı ilaçlar solunum hızını yavaşlatarak O_2 ve CO_2 değişimini azaltır. Daha yüksek irtifalarda hem toplam atmosferik hem de O_2 kısmi basıncı düşer ve kana daha yavaş O_2 difüzyonuna neden olur. Sonuçta ortaya çıkan yüksek irtifa hastalığı, kan oksijen seviyelerinin azalması nedeniyle nefes darlığı, baş ağrısı, yorgunluk, uykusuzluk, mide bulantısı ve baş dönmesine neden olur. 

Mevcut Yüzey Alanı: Alveollerin geniş yüzey alanı ve bunları çevreleyen bol miktarda kılcal damar, verimli gaz değişimine olanak tanır. Amfizem gibi bu yüzey alanını azaltan durumlar, değişim oranını yavaşlatır. 

Difüzyon Mesafesi: İnce solunum zarı ve dar kılcal damarlardan kırmızı kan hücrelerinin tek sıra halinde geçişi difüzyon mesafesini en aza indirir. Akciğer ödeminde görüldüğü gibi, alveoller arasında interstisyel sıvı birikmesi, difüzyon için mesafeyi uzatarak gaz değişimini engeller.