SOLUNUM BİYOKİMYASI VE KAN GAZLARI Yard. Doç. Dr. Ahmet ÇIĞLI

Solunum sistemi

Havadaki gazlar Soluduğumuz hava normalde % 21 oksijen, % 78 azot, % 1 oranında diğer gazları içermektedir. Biz soluduğumuz havada bulunan  % 21 oranındaki oksijenin sadece % 5-6 sını  kullanırız.

Solunum olayı Solunum sisteminin temel fonksiyonu gaz alışverişidir. Atmosfer havasındaki oksijen solunum sistemi ve kan aracılığıyla dokulara ulaştırılır, hücrelere girer; hücrelerde oluşan gazlar kan ve solunum sistemi aracılığıyla vücuttan atılır. Vücuttaki enerji gereksinimini karşılamak için metabolik yollarda kullanılan oksijen solunumla sağlanmaktadır. Diğer tampon sistemlerle birlikte solunum, vücuttaki asit-baz dengesinin sağlanmasında pH’yı dengede tutmak için çok önemli görev yapar.

Solunum gazlarının içeriği Üst solunum sisteminden giren inspirasyon havası solunum sistemi boyunca ilerledikce ıslak müköz membran ile temastadır; bu 37oC’a kadar ısınmasını sağlar ve su buharına doyar. Alveol gaz karışımında bulunan gazlardan birisi de su buharıdır. Ayrıca alveolde bulunan gazlar inspirasyon havasıyla karışır. Kan ile alveol içindeki gaz karışımı arasında CO2 ve O2 alışverişi olur. Açık havadaki inspirasyon havasının içinde yaklaşık % 21 kadar O2 vardır. Ekspirasyon havasında su buharı ve CO2 fazladır. Ekspirasyon havasındaki CO2 miktarı inspirasyon havasındakinden 100 misli kadar fazladır.

Çevre şartlarının kandaki pO2 basıncına etkisi Normal şartlarda deniz seviyesinde 760 mm/Hg’lik atmosfer basıncında parsiyel oksijen basıncı (pO2) 160 mm/Hg kadar olduğu halde alveol havasında 102 mm/Hg, arteryel kanda 100 mm/Hg kadardır. Sıcaklık ve rakım artması bu değerleri azaltır. Alveol boşluğunu çevreleyen yapı CO2 ve O2 alışverişinin kolayca yapılmasını sağlar.

Oksijen yokluğunda görülebilecek sorunlar: 0 -1.dakikada kardiyak hassasiyet ( aritmi vb.) 1 -4.      “       beyinde hasara eğilim 4 -6.      “       beyin hasarı başlar 6 -10.    “       beyin hasarı artar  10 +  “       geri dönüşsüz beyin hasarı  

O2 taşınması ve dokulara verilmesi Kana geçen 1.34 ml O2 yaklaşık 1 gr Hb’e bağlanarak taşınır; az miktarda çözünmüş olarak taşınır. Arterlerden kapillerlere geçer. Şu nedenlerle daha fazla oksijen dokulara geçer: Dokularda CO2 artması, hidrojen iyonu artması (pH azalması), sıcaklık artması ve 2,3-DPG (difosfogliserat) artması . Enerji tüketimi fazla olan durumlarda daha çok CO2 üretidiğinden dokularda daha çok oksijen tutulur. Yeteri kadar oksijen bırakıldıktan sonra, kalan oksijen venöz kanla tekrar akciğerlere gelir.

2,3-DPG (difosfogliserat) artması Bir kimse akut hipoksiye maruz kalsa eritrositlerde 2,3-DPG konsantrasyonu artar. Bu olgu sayesinde belirli bir pO2’de Hb tarafından daha fazla O2 serbest bırakıldığından dokulara daha fazla oksijen sağlanır. pCO2’deki artma, 2,3-DPG’ı bir dereceye kadar Hb’e bağlandığı yerden çıkarır. Kronik obstrüktif akciğer hastalıkları ve yüksek irtifa gibi nedenlerden dolayı kronik hipoksi varsa eritrosit içinde 2,3-DPG artar. Bu da O2’in dokularda daha fazla bırakılmasını sağlar.

CO2 taşınması Dokularda oluşan CO2 kanda HbCO2, HCO3, H2CO3 ve erimiş CO2 (dCO2) halinde taşınır. Eritrosit içinde karbonik anhidraz enzimi katalizörlüğünde CO2, H2O ile H2CO3 oluşur ve H ve HCO3’a dönüşür. HCO3’ eritrositten dışarı çıkar (klorür kayması, Şekil 1) ve hücre içi iyon dengesinin korunması için Cl iyonu girer. Akciğerlerde ise Cl iyonu eritrositten çıkar ve HCO3 girer. HCO3, H ile birleşir, H2CO3 oluşur, sonra CO2 ve H2O’a ayrışır. CO2 alveol havasına geçer, ekspirasyonla atılır.

Kan gazları analizi arteryel kandan yapılır. Solunum fonksiyonlarının kontrolünü kan gazları analiziyle yaparız. Kan gazları analizi de arteryel kandan yapılır. Arter kanı, Arteria radialis, Arteria brachialis Arteria femoralis’ten, bebeklerde ise temporal bölgede derialtı yüzeyel arterlerinden alınabilir. Elde edilen bulgular ESS değerleridir.

KandaCO2 taşınması ve klorür kayması

Arter kanı almak için hazırlık Kan almadan önce gerekli hazırlık yapılır: enjektör, gazlıbezden hazırlanmış spanç ve deri dezenfektanı olan çözelti, pamuk, v.s. hazırlanır. Kan almak için küçük hacimli enjektör kullanılır. 1 ml, 2 ml, 5 ml lik enjektörler kullanılır. İnsülin enjektörü de kullanılabilir. (5 ml veya daha küçük hacimli enjektör heparinize edilir, sonra kan alınır. (5 ml’den daha büyük enjektöre kan alınacaksa heparinle ıslatmak yetmez, kanın boşaktıldığı tüpe 1-2 damla heparin konulmalıdır. Yeteri kadar heparin içeren vacotainer tüpleri kullanmak daha pratiktir.) Kan almadan önce kanı alınacak hastanın adı ve alış saati, dakikası enjektör üzerine yazılır.

Arter kanı hangi damarlardan alınabilir ? Kan hekim tarafından alınır, hemşire ona yardım eder. Uygun arter seçimi yapılır. Genellikle femoral arterlerden sırtüstü yatan ve ayaklarını düz uzatmış kişiden alınır. Hastanın sağ tarafında bulunan hekim sağ femoral arteri tercih eder, sol tarafından alacak ise sol femoral arter seçilir. Daha az olarak brakiyal arter, el bileğindeki radiyal arter ve bebeklerde parietal bölgedeki deri altındaki yüzeyel arterlerden alınabilmektedir.

Arter kanı alma tekniği Kan alınacak damar belirlenir, palpe edilir, cilt dezenfektanıyla temizlendikten sonra enjektör iğnesinin giriş yeri arter kanının geleceği tarafa bakacak şekilde damara girilir, kan basıncıyla enjektör dolar. Kan alma işlemi devam ettiği sürece enjektör iğnesi daha derine gitmesin ve arterden çıkmasın diye enjektöre yeterli kan doluncaya kadar sabit tutulmaya çalışılır. 2 ml kadar kan yeterlidir.

Arteria radialis'den kan almak Damara 45 derecelik açıyla, iğne ucunun kesik yüzü üstte kalacak şekilde damara girilir.

Arteria femoralisten kan almak Arterin konumuna dikkat edilir ve enjektör iğnesinin kesik ucu proksimale bakacak şekilde dik olarak girilir. S: sinir, V: ven, A: arter.

Alınan arter kanı ne yapılır ? Damardan çıkarılan enjektörün iğnesi yukarıya bakacak şekilde tutulur, varsa havası ve köpüğü boşaltılır, havayla teması kesmek için iğnenin metal kısmı ortasından kıvrılır. Acele elden laboratuvara gönderilir.

Arter kanı alınan yere bası yapılır: Kan alındıktan sonra arteryel basınç nedeniyle damar dışına kan kaçmasın diye gazlı bezle 10 dakika veya daha fazla süre gazlıbez ile sürekli bası yapılır ki deri altında hematom oluşmasın.

Laboratuvarlarda kullanılan antikoagulanlar Laboratuvarlarda çeşitli antikoagulanlar kullanılır. Bazı testler için EDTA (Etilen diamin tetra asetik asit), sitratlar, ASD (Asit Sitrat Dekstroz, sitrat + dekstroz), Potasyum okzalat, amonyum okzalat ve K-okzalat karışımı içeren çeşitli antikoagulan maddeler tercih edilir. Kan gazları analizi için heparin kullanılır.

Antikoagulan olarak heparin kullanılmasının önemi Heparin, trombin ve tromboplastin ile faktör V, VI, IX, Xa, XI ve XII’yi inhibe ederek fibrin oluşumunu engeller. Fibrin ve fibrinojenin erimesini sağlar. Tromboşitlerin agregasyonunu önler. Kan gazları, elektrolitleri ve eritrosit frajilite testi için kullanılır. Doğal, fizyolojik bir antikoagulan olan heparin çözeltisinin hacmi, alınan kan miktarı yanında ihmal edilebilecek kadar azdır.

Ölçülen ve hesaplanan parametreler Kan gazları analiziyle ölçülen en değerli parametre pO2 (parsiyel oksijen basıncı) ve kan pH’sıdır. Ayrıca pCO2 (parsiyel CO2 basıncı), tCO2 (total CO2), HCO3 (bikarbonat), standart HCO3, BE (baz fazlası, Base Excess), baz eksikliği, SO2 % (O2 saturasyonu), Na, K, Cl, tCa (total kalsiyum), Mg, Hb (hemoglobin), üre, glukoz, laktat, iCa (iyonize kalsiyum), ozmolarite, anyon gap, Hct değerleri de alınır. pN2 (parsiyel azot gazı basıncı) klinik önemi olmadığından değerlendirmeye alınmaz. Bunlardan başka geliştirilmiş bazı kan analizörlerinde daha fazla parametre bulmak mümkündür. Kullanımındaki pratiklik nedeniyle kan gazları ve elektrolitleri cihazlarına daha çok parametre eklenebilmektedir. Ancak bu cihazların kapasiteleri sınırlıdır.

pO2 (parsiyel O2 basıncı): Akciğerlerde Hb’in CO2’yi bırakması ve O2 yüklenmesi sonucu kanda HbO2 oluşur ve arter kanı içindeki oksijenin parsiyel basıncı normal değeri yetişkinde 83-108 mm/Hg kadardır. Metabolizma gereği dokularda oksijen tüketimi fazladır ve arteryel kan pO2 düzeyi 40 mm/Hg düzeyine düşünce HbO2’den derhal O2 ayrılır ve dokulara bol oksijen bırakılır. Yaşlanınca ve rakım arttıkça pO2 azalır. Kanda pO2 azalmasına hipoksi denir. Hipokseminin değerlendirilmesinde en iyi yol arter kanında pO2 ölçmektir. Ancak anemili hastalarda pO2 normal olmasına rağmen Hb ile taşınan O2 az olduğundan hipoksi görülebilir.

pCO2 (parsiyel CO2 basıncı: Arteryel kandaki CO2 basıncıdur. Dokularda CO2 artması ve bunun venöz kanla taşınması nedeniyle ven kanında pCO2 arterdekinden daha yüksektir. Bu akciğerlerde alveole geçer, ekspirasyonla atılır. Birkısmı da HCO3 halinde böbreklerden idrarla atılabilmektedir. Akciğerlerde alveol boşluğuna geçmeyen bir miktar CO2 arterdeki pCO2‘nı oluşturur. Normal değeri erkeklerde 35-48 mm/Hg, kadınlarda 32-45 mm/Hg kadardır. İstirahat halindeken bu 2-4 mm/Hg kadar daha fazladır. Arter kanındaki pCO2 artmasına hiperkapni, azalmasına hipokapni denir. Respiratuvar asidozda pCO2 artar, respiratuvar alkalozda ise azalır.

Arter kanında incelenen CO2 ile ilgili parametreler pCO2 (parsiyel CO2 basıncı Kanda çözünmüş CO2 (dCO2): Kandaki serbest CO2 ile iyonlaşmamış karbonik asiti gösterir. Total CO2 (tCO2, mEq/L) : Plazmanın total karbondioksidi çözünmemiş HCO3 ve çözünmüş CO2 konsantrasyonlarının toplamından ibarettir. HCO3 (bikarbonat): Tamkan HCO3 konsantrasyonu (cHCO3), total CO2 (tCO2) değerinden H2CO3 ve CO2 (cdCO2, çözünmüş CO2 konsantrasyonu) çıkarılarak elde edilir. Normali arteryel kanda 21-28 mM/L kadardır. Akciğerler ve böbrekler tarafından dengede kalması sağlanır. pH ve pCO2 değerleri biliniyorsa Handeson-Hasselbalch denklemiyle hesaplanır. Standart bikarbonat: Tam kan plazmasının pCO2‘ının 40 mm/Hg olan bir gaz karışımıyla 37oC’da denkleştirildikten sonra içerdiği HCO3 konsantrasyonudur (mEq/L cinsinden). Metabolik komponenti ölçer ve CO2 bağlama gücünün sağladığı bilgiyi verir, yani solunumsal komponentin katkısı bulunmayan asit-baz durumunun bir ölçüsüdür.

pH pH: Hidrojen iyon konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır. Handeson-Hasselbalch denklemiyle hesaplanır: Sağlıklı kişilerde pH 7.4 (7.35-7.45 aralığında) ve cHCO3/cdCO2 oranı 20/1’ dir. 6.8< pH < 7.8 aralığında yaşam mümkündür. 6.8> pH > 7.8 ise yaşam olanaksızdır; Yani pH 6.8’den daha az veya 7.8’den daha fazla olması halide ölüm kesindir. cHCO3/cdCO2 oranı 50/1’e olursa pH 7.8’e çıkar ve HCO3 fazlalığından dolayı alkaloz nedeniyle hasta ölüm sınırındadır. Bu oran 5/1’e düşerse pH 6.8 olur ve asidozlu hastanın ulaşabileceği en düşük limit değerdir. Ancak asidoz veya alkalozdaki kişi limit değerlere ulaşamadan çeşitli sebeplerden ölebir.

Baz fazlası ve baz eksiği nedir ? Kan gazı ölçülürken bu da ölçülür. Baz fazlası (Base excess, BE): Bir kan örneğinin HCl (veya benzeri) kuvvetli asit asit ile 40 mm/Hg’lık bir pO2’de ve 37oC’da pH’sının 7.4’e titrasyonu ile ölçülür. Birimi mEq/L’dir. Baz eksiği (Base deficit, negatif baz fazlası): Bir kan örneğinin 40 mm/Hg’lık bir pCO2’de ve 37oC’da pH’sının NaOH çözeltisi ile 7.4’e titrasyonuyla ölçülür.

Oksijen saturasyonu (SO2 %) Oksijen saturasyonu (SO2 %): Kanın Hb O2 bağlama miktarının O2 bağlama kapasitesine oranıdır. Hb’in O2’e doymuşluk yüzdesini verir:

pH ve HCO3/CO2 oranı

Kan pH’sının korunması Normalde besinlerimizin çoğu nötre yakın olup az miktarda asit içerir. Fakat metabolizma sonucu devamlı olarak asit üretilir (pruvik asit, laktik asit, beta hidroksi butirik asit, aseto asetik asit, sülfürik asit, fosforik asit, v.b.). Piruvik asit, laktik asit ve beta hidroksi butirik asit gibi asitler atılmadan önce CO2 ve H2O’a dönüşürler. Kan pH düzeyi değişimi indükleyen tüm etkenlere rağmen sabit kalmaktadır (pH = 7.37-7.44). Plazma hidrojen konsantrasyonu 36-43 nM/L kadardır. Bu denge vücuttaki tampon sistemlerle sağlanır. Diabetes mellitus gibi bazı metabolik hastalıklarda metabolizma sonucu oluşan asitlerin kandaki konsantrasyonu artar.

Tampon sistemlerin önemi Asit-baz dengesinin sağlanmasında akciğerler, böbrekler ve eritrositler önemli görev yapmaktadırlar. Vücudumuzun en önemli kan tamponu bikarbonat tampon sistemidir. Bu tampon sisteminin bileşenleri CO2 ve HCO3’dir. CO2 konsantrasyonunu akciğerler, HCO3 konsantrasyonunu böbrekler ayarlar. Akciğerler atmosfer havası ile kan arasındaki CO2 ve O2 değişimini kontrol ederken eritrositler de akciğerler ile dokular arasındaki CO2 ve O2 taşınmasını sağlarlar. Böbrekler H+ iyonu atımı ve kan HCO3 düzeyinin kontrolünü gerçekleştirirler. Eritrosit yapımını uyaran eritropoetin üretimini de böbrekler düzenledikleri için asit-baz dengesinin sağlanmasında dolaylı katkıları vardır.

Solunum hızının kontrolü Solunum hızı, beyin sapında yer alan solunum merkezi tarafından kontrol edilir. pO2 ve pCO2 solunum kontrolü ve ventilasyon hızını etkiler. Asit-Baz dengesi, santral sinir sisteminde medulla oblongatadaki pCO2 ve pH duyarlı kemoreseptörlerin uyarılmasıyla kontrol edilir. pCO2 artması veya pH azalması solunumun hızlanmasına neden olur. Hipoksi durumunda özellikle pO2‘nin 60 mm/Hg’dan daha az olduğu hipoksik durumlarda solunum kontrolü aorta kavsindeki karotid sinüsteki baroresptörlerin uyarılmasıyla solunum hızlanır. pH azalması, pO2 azalması, pCO2 artması ventilasyonu arttırır; pH artması, pO2 artması, pCO2 azalması ventilasyonu inhibe eder. Bu solunumsal düzenleme kan pH’sının ayarlanmasında çok önemli görev yapar.

Karbonmonoksit (CO) zehirlenmesi Kış aylarında sıkca rastladığımız önemli bir acil sağlık sorunu var: Duman zehirlenmesi. Aslında, Karbonmonoksit (CO) zehirlenmesidir. CO gazı renksiz, kokusuz bir gazdır. Bu yüzden de farkedilmesi zordur.  Farkedilmesi zor olduğundan zehirlenmeleri de çok ağır ve öldürücü olur. CO gazı renksiz, kokusuz, tatsız bir gazdır. Bu yüzden de farkedilmesi zordur.  Ayrıca, yine tanınması ve farkedilmesi zor olduğundan zehirlenmeleri de çok ağır ve öldürücü olur. CO zehirlenmesi belirtilerinin iyi bilinmesi ve erken saptanması hayat kurtarıcıdır.

Sobadan sızan CO ölüm nedeni olabilmektedir. Ayrıca, kansızlığı olanlar, kronik bronşitli hastalar, kalp ve damar sistemi hastalığı olanlar, yeni doğanlar, hamileler risk grubundadırlar. Bu kişilerin zehirlenmesi daha kolay ve sonuç daha öldürücüdür. Kapalı bir ortamda 15-20 dakika çalıştırılan bir aracın egzozundan çıkan CO gazı öldürücü düzeylere ulaşabilir. Bütan gazı, kömürle çalışan soba, ocak ve diğer ısıtıcılar, otomobil egzosundan çıkan duman dahil her türlü duman  bu tür zehirlenmeye neden olur. İodid, metilen klorid ve bromid gazlarının solunması ve bu gaza bulaşmış yiyeceklerin yenmesi de CO zehirlenmesine neden olabilmektedir. 

Karbonmonoksit (CO) zehirlenmesi bulguları İlk belirtiler genellikle şunlardır: Baş ağrısı, sarhoşluk hissi, kulak çınlaması, yorgunluk ve bulantı. Diğer belirtiler arasında düşünmede güçlük, göğüs ağrısı, çarpıntı, uyuşma , deride renk değişikliği  (kiraz kırmızısı), görme bozuklukları ve karın ağrısı sayılabilir. Kanda pO2 azalmış ve CO2 artmıştır

Karbonmonoksit (CO) zehirlenmesinde ilk yardım Ortamı havalandırın,  etkilenmiş ya da zehirlenmiş olanları hareket ettirebiliyorsanız temiz havaya çıkartın. Hiç vakit yitirmeden 112 Ambulansı arayın. Bol oksijen almasını sağlayın: Bilinci yerinde ise sık ve derin nefes almasını önerin . Gerekiyorsa; kalbi ve solunumu durmuşsa, Temel Yaşam Desteği uygulayın. Kazazedenin %100 oksijene ihtiyacı olacağından mutlaka bu imkanların sağlanacağı bir hastaneye naklini sağlayın. Hiperbarik oksijen tedavisi olanağı varsa daha çabuk iyileşebilir.

Hiperbarik oksijen tedavisi CO zehirlenmesi tedavisinde hızla iyileşme sağlar. 5-6 saatte normale dönebilecek hasta 30 dakikada sağlığına kavuşabilir

Hiperbarik oksijen tedavisi ne işe yarar? Duman zehirlenmesi tedavisi Ağır hipoksi yapan hastalıkların tedavisi Kanser tedavisi Diyabetlilerde yara iyileşmesi