ORCID logo

0000-0001-5943-1401

Hayati Organların İşleyişi

Doğukan Sahil

28 Nisan Mart 2020

1. Giriş


Organlar, hücrelerin oluşturduğu dokuların bütünü olarak tanımlanabilir. Organlar canlı için özel işi yapan, dokulardır. Organ tanımında hayati organlar, canlıyı hayatta kalmasına yardımcı olacak temel organlardır. Bu tanım kapsamında beyin, akciğer, karaciğer, böbrekler ve kalp hayati organlar olarak tanımlanır. Bu organlardan bir çiftinin tamamı veya organın büyük bir bölümünün çıkarılması veya hasar görmesi durumunda canlının ölümü gerçekleşir. Bunun yanı sıra tanım olarak canlının hayatta kalması ve üreyebilmesi için gerekli organlar, hayati organdır tanımı yapılırsa daha fazla organdan söz edilmesi gerekebilir. Organ patolojisi

2. Hayati organların yapısı


2.1. Beynin biyokimyasal yapısı ve işleyişi

Beyin, uyarılmış tepkiler, duyular, hareket, duygular, dil, iletişim, düşünme ve hafızaya hakim olan bir sinir dokusu organıdır. Beyin, beyin sapı ile vücudun sinir sistemi bağlantısını sağlar. Beyincik ise vücut için denge organıdır. Beyin ağırlığının vücudun %2’sini oluşturduğu göze alındığında, vücut için kullanılan glukozun sadece %20’sini (Glukoz 1-2 μmol/g) tek başına kullanması oldukça yüksektir. Uzun süreli açlık halinde insan beyni için tek besin neredeyse Glukozdur. Beyin besin depolama konusunda gelişmiş değildir bu nedenle sürekli bir gilkoz kaynağı gerektirir. Günde yaklaşık 120 gram (1760 kJ) Glukozu sadece beyin tüketir.⁽¹⁾ Beyin ayrıca sinir uyarılarını iletmek için nörotrasmitterleri ve reseptörlerini sentezlemelidir. Genel olarak, Glukoz metabolizması zihinsel aktivite sırasında artmaz yada azalmaz, ancak yoğun bir aktivite sonrası yerel artışlar talep edilebilir. Glukoz, Glukoz taşıyıcı GLUT3 tarafından beyin hücrelerine taşınır. Bu şekilde sürekli Glukoz kaynağı sağlanmış olur. Beyin aktivitelerinin ~%65’ini oluşturan Sodyum Potasyum taşınması için kullanılır. GLUT3 tarafından sağlanan Glukoz bu aşama için yeterli değili. GLUT3 tarafından sağlanan Glukoz’un yanı sıra Heksokinaz enzimi, karaciğerde Glukozu fosforlayarak Glukoz 6 fosfata çevirir. Glukoz 6 fosfat Beyin’de besin için kullanılabilir. Bunu yanı sıra yağ asitleri beyinde besin olarak kullanılamaz. Yağ asitleri kanda Albümin proteinine bağlı olarak taşınabilirler. Albümin kan-beyin bariyerine geçemediği için yağ asitleri beyine ulaşamaz. Sadece açlık durumunda karaciğer tarafından üretilen keton cisimleri, nadiren beyin için besin olarak Glukozun yerini alır. Fakat besin değeri için çok yetersiz oldukları için çok kullanışlı değildir.

2.2. Akciğerin biyokimyasal yapısı ve işleyişi

Akciğer solunum için omurgalı canlılar için solunum organıdır. Hacmi gereği canlı vücudunda oldukça fazla yer kaplayan akciğerlerden solda olanı sağdakine oranla daha küçüktür. Bundan dolayı sağ akciğer 3 lobdan (Üst, Orta, Alt) oluşurken sol akciğer 2 lobdan oluşur. Böyle olmasının sebebi kalp için yer açmaktır. Akciğer solunumu için nefes borusu tarafından taşınan hava diyafram kasının yardımıyla hava dolan akciğerler, alveoller sayesinde temiz oksijeni kılcal damarlara ulaştırır. Diyafram göğüs boşluğu ile, karın boşluğu arasında bulunan bir kastır. Bu kasın asıl amacı akciğer solunumuna destek olmak olsa da diyaframsız nefes alınabilir. Fakat bu çok düşük bir miktardır. Solunumla birlikte ciğerlere alınan oksijen, dışarıya karbondioksit olarak verilir. Oksijen, alveollerde kırmızı kan hücrelerine hemoglobin proteini sayesinde bağlanır. Oksijen homoglobinden doku kılcallarında ayrılır ve difüzyonla dokulara geçer. Karbondioksit ise doku kılcallarında kırmızı kan hücrelerinde reaksiyona uğrayarak bikarbonat’a dönüşerek, kan dolaşımıyla akciğer kılcallarına ulaşır. Soluduğumuz havanın sadece %20’si oksijendir. %75’i azottur. Solunan havadaki azot çoğunlukla alveollerden içeri geçemez, filitrelenir. Her soluk alıp verme sırasında tamamen hava verilmez. İçerde kalan hava için Ölü boşluk tanımı yapılır. Bu hava her solunum sırasında değişime uğrar ama asla tamamı çıkmaz. Bu sayede nefes verme sırasında alveoller yine de oksijene ulaşabilirler ve solunumu sürekli olur.

2.3. Karaciğerin biyokimyasal yapısı ve işleyişi

Karaciğer sadece omurgalı hayvanlarda bulunan, temel olarak organlara besin sağlamak ve bazı sindirim, emilim gibi görevlerde bulunan çok işlevli bir organdır. Karaciğer, esasen Glikojen depolanması, bazı hormonların üretilmesi ve kırmızı kan hücrelerinin üretilmesi gibi görevleri olsa da bunların yanında sayısız görevi vardır. Karaciğerin tamamen alınması sonucu calı 24 saat içinde öleceğinden dolayı hayati organ sayılır. Karaciğer, yapısal olarak midenin üzerinde 3 lob halinde bulunur. Bazı karaciğer hastalıklarında ve hasarlarında karaciğerin bir kısmı alınabilir. Sadece %10’u bile kalana kadar vücuttan alınırsa, yaşam faaliyetlerini sürdürmeye devam eder ve ilerleyen sürede karaciğer kendini onarır. Vücut ağırlığının ~%3’ünü oluşturur. Bağırsak tarafından emilen bileşiklerin çoğu öncelikle karaciğerin içinden geçer, karaciğer böylelikle kan metabolizmasını kontrol etmiş olur.⁽¹⁾ Karaciğerin karbonhidratları sindirmesi, Glukozun çoğunluğunu kandan filtre ederek karaciğere özgü Glukokinaz enzimi ile Glukoz 6-Fosfat’a dönüştürülür. Bu formda sağlıklı bir karaciğerde 1700 kJ depolanabilir. Karaciğer çok miktarda Glikoz tüketmez. Fazla Gukoz 6-Fosfat; yağ asitleri, kolestrol ve satra tuzlarını oluşturmak için Asetil koenzim A formuna dönüştürülür. Karaciğer depoladığı Glukojenleri parçalayarak Glukoneogenez yaparak kana salınması için Glukoz sentezleyebilir. Karaciğer aynı zamanda lipit metabolizmasının düzenlenmesi için kritik rol alır. Çok fazla besin tüketimi olduğunda karaciğer tarafından sentezlenen yağ asitleri esterleşir ve karaciğer tarafından çok düşük yoğunluklu lipoprotein formunda kana salınır. Düşük yoğunluklu proteinler, (LDL) kanda kolesterol taşıyan lipoproteinlerdir. Esas amacı vücuttaki yağ moleküllerini hücre dışına taşımak olarak LDL, fazla beslenme sonucu kan seviyesinde artarak kardiyovasküler sistem (Kalp-Damar) hastalıklarına neden olurlar. Açlık durumunda, karaciğer yağ asitlerini keton cisimlere dönüştürür. Karaciğer’in bir diğer metabolizmasında rol oynadığı ürünler amino asitlerdir. Karaciğer, kandaki amino asitlerin çoğunu emerek dokular için depolar. Karaciğer tarafından amino asitler başka amino asit sentezine yada protein sentezine kullanılır. Karaciğer kendi enerji ihtiyacını keton grubundan olan keto asitlerden karşılarlar. Böylelikle karaciğer özellikle kas ve beyin için önemli olan Glukoz yerine başka besin kullanmış olur.⁽²⁾

2.4. Böbreklerin biyokimyasal yapısı ve işleyişi

Böbreğin esas amacı kandaki metabolik ürünlerin uzaklaştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda idrar üretilmiş olur. Üretilen idrar, böbreklerden üretere (idrar kanalı) oradan mesaneye gönderilir. İnsan vücudunda kan plazması günde yaklaşık 60 kez filtrelenmiş olur. Kandan filtrelenen bu malzemelerin çoğu tekrar emilir, tekrar filtrelenir. Bu nedenle sağlıklı bir insan günde ortalama 1-2 litre idrar üretir.⁽¹⁾ Böbrekler bu sürekli emilimi yeniden gerçekleştirmek ve tekrar filtreleme yapmak için büyük miktarda enerji tüketir. Vücut kitlesinin %0,5’ini oluşturmasına rağmen böbrekler hücresel solunumda kullanılan oksijenin %10’nunu tüketirler. Tüketilen ve yeniden emilen Glukozun çoğu, tekrar Sodyum-Glukoz taşıma proteinleri tarafından böbrek hücrelerine taşınır. Bu taşıyıcı Sodyum-Glukoz taşıma proteinlerinden olan SGLT2’dir. SGLT2, böbrekte Glukoz’un tekrar emiliminde rol oynayan ana taşıyıcıdır. SGLT2, böbrek Glomerulusu (böbrek kılcal damarları) tarafından filtrelenen Glukozun ~%85’inin yeniden emilmesinden sorumludur. Kalan Glukoz emiliminin çoğu, böbreğin daha dış kıs kısımlarında yine aynı aileden olan SGLT1 ile yapılır.⁽²⁾ Açlık sırasında böbrek vücut için önemli bir Glukoneogenez bölgesi haline gelir. Kan şekerinin oluşumunun en az yarısına katkı sağlayabilir. Böbrekte idrar oluşturan bölümü oluşturan Nefronlar sağlıklı bir insanda asla Glukoz sentezlemezler.

2.5. Kalbin yapısı biyokimyasal ve işleyişi

Kalp, kalp kası denilen çilgili kastan oluşan organdır. Kalp kası istemsiz olarak kasılarak doku ve organlara temiz (oksijence zengin) kanı pompalar. Kalp kasının kasılması tamamen otonom sinir sistemi tarafından kontrol edilir. Hormonlarında kalp kasının üzerindeki etkisi otonom sinir sistemi üzerinden gerçekleşir. Kalp tarafından kullanılan enerji ihtiyacının %60-%90’ı uzun zincirli yağ asitleri tarafından karşılanır (22 karbondan daha uzun yağ asitleri çeşidi). Fetal (Embriyonik) dönemde kalp, glikoz ve laktat kullanır. Doğumdan kısa bir süre sonra, glikoz ve laktat kullanımından lipit kullanımına doğru büyük bir değişim geçirir. Düşük yağlı besinler tüketen canlılarda esterleşmiş uzun zincirli yağ asitleri seviyeli düşük olduğundan kan dolaşımındaki glikoz ve insülin konsantrasyonları arttığından dolayı glikoz tercih edilen kardiyak besin haline gelir.

3. Hayati Organların Patolojik İşleyişi


3.1. Beyinin Patolojik İşleyişi

Nöral salınım testleriyle beyinin nöral salınları görülebilir. Nöral salınımlar nöral aktiviteleri görmek için önemlidir. Parkinson ve epilepsi gibi hastalıklarda nöral salınımlar aktiviteleri farklı olarak gözlemlenir. Yapılan çalışmalar sonucu epilepsi hastalarında nöbetten hemen önce kanda glukoz ve kolestrol seviyesinde düşüş olduğu sonucuna varılmıştır. ⁽⁶⁾

3.2. Akciğerlerin Patolojik İşleyişi

Solunum sırasında havada sadece %20 oranında oksijen, %75 oranında ise azot akciğerlerin içine dolar. Sadece oksijen alımı durumunda bazı patolojik durumlar meydana gelir. Yapılan bir deneyde, uzun bir süre boyunca E vitamini eksikliği olan hayvanlarda, 12 saat %100 oksijene maruz kaldıktan sonra serotonin alımı yaklaşık % 50 oranında azaldığı tespit edilmiştir.⁽⁷⁾ Bu şekilde E vitamini ve serotonin metabolizmasıda ayrıca oksijen parametresinin de önemli olduğu anlaşılmıştır. Yapılan bir diğer çalışmada ise %100 oksijene maruz kalan deney hayvanlarında kanın böbreklerde filtre edilme oranının %50 azaldığı tespit edilmiştir. Dolasıyla akciğer ve böbrekler arasında patofizyolojik bir bağ tespit edilmiştir.⁽⁸⁾

3.3. Karaciğerin Patolojik İşleyişi

En sık görülen karaciğer hastalıklarından olan siroz ve hepatit gibi hastalıkların görülmesinde ve tedavisinde biyokimyasal mekanizmanın önemi anlaşılmıştır. Siroz hastalarının teşhisinde kan sulanmasında artış ve gama glutamil transferaz enzimlerinde artış gözlemlenmiştir.⁽⁹⁾ 3.4. Böbreklerin Patolojik İşleyişi Sağlık bir insanın böbreğinde Nefronlar asla Glukoz sentezlemezler. Sentezlendiği durumda Diyabetes Mellitus patolojik durumu meydana gelir. Bu durumda diyabet hastaları için SGLT2 inhibitörü olan ilaçlar kullanılır. SGLT2 inhibitörü olan ilaçlar kan şekeri seviyelerini düşürerek kan şekeri böbrek üzerinden kontrol edilmiş olunur.

3.5. Kalbin Patolojik İşleyişi

Dolaşım sistemindeki biyokimyasal sorunlar kronik veya akut hastalıklara neden olabilirler. Dolaşım sistemindeki yüksek LDL uzun vadede TİP1 diyabet ve kolestrol gibi kronik kardiyovasküler hastalıklara neden olur. Bu durumda tedavide doğrudan biyokimyasal mekanizmaya yönelik, örneğin yüksek LDL artışını azaltmak için yağ parçalayacı enzimler veya biyokimyasal ürünler kullanılır. Böylelikle patolojik sorunların giderilmesi amaçlanır.

4. Literatür İncelemesi


Bu yazıda araştırılan makalelerdeki bilgiler etik kural çerçevesinde, kaynak göstererek eklenmiştir. Araştırılan bütün makalelerdeki diller İngilizce olduğu için gerekli çevirmeler yapıldıktan sonra referanslar yapılmıştır. Literatür taraması sırasında yazarların kendi uzmanlık alanlarından makale yayınlayıp yayınlamadığına, makalenin güncelliğine ve alıntı sayısına dikkat edilmiştir. Literatür taramaları yapılırken Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi (NCBI)’den yararlanılmıştır.

5. Metodoloji


Araştırmalar sonucu elde edilen veriler benzer araştırmalarla kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonucunda elde edilen verilen başka kaynaklarda teyit edilerek eklenmiştir.

6. Sonuçlar


Elde edilen sonuçlar doğrultusunda beslenmenin organlar ve özellikle hayati organlar için önemli olduğu, organların biyokimyasının, fizyolojik mekanizmaları etkilediği sonucuna varılmıştır. Hatta gözlemlenen deneyler sonucunda bir hayati organın biyokimyasal işleyişinin diğer organların fizyolojisini etkileyebildiği gözlemlenmiştir. Dolaşım sisteminde ve boşaltım sisteminde hayati organ görevi yapan organlarda biyokimyasal mekanizma sorunları yerel veya bütün vücudu etkileyebilecek normal işleyişi aksatan sorunlara neden olabileceği kararına varılmıştır. Dolaşım sistemindeki biyokimyasal mekanizmadaki değişimlerin neredeyse tamamında beslenmenin, sindirim sistemin doğrudan etkili olduğu ve patolojik durumlara sebep olduğu anlaşılmıştır. Sindirim sisteminde görevli hayati organlarda ise biyokimyasal mekanizmadaki, biyokimyasal değişikler, genelde yerel patolojik sorunlara neden olsa da nadiren de olsa bütüncül sorunlara sebep olabildiği anlaşılmıştır. Sindirim sistemindeki biyokimyasal değişimin doğrudan veya dolaylı olarak beslenmeyle alakalı olduğu anlaşılmıştır. Genetik hastalıklarda ise bu biyokimyasal değişimin tedavi olarak yine biyokimyasal mekanizmaya doğrudan etki ile baskılanabildiği sonucuna varılmıştır. Solunum sistemindeki hayati organlarda, biyokimyasal mekanizma sorunları diğer sistemleri etkileyerek patofizyolojik sorunlara yol açarak normal işleyişi değiştirdiği sonucuna varılmıştır. Beyin biyokimyasal mekanizmasındaki sorunlar ise sadece bütüncül olarak vücudu etkileyen, diğer sistemlerde farklı kronik veya akut hastalıklara sebep olabileceği anlaşılmıştır.

7. Gelecek İçin Öneriler


Yapılan çalışmalar sonucunda epilepsi hastalarında nöbetten hemen önce kanlarında kolestrol ve glukoz seviyesinde düşüş gözlenmiştir ⁽⁶⁾. Anlık olarak ölçüm yapabilen biyosensörler sayesinde kandaki glikoz veya kolestrol ölçümü yapılarak hasta için bir uyarı oluşturulabilir. Bu sayede epilepsi hastaları özellikle sürekli dikkat gerektiren günlük aktivitelerde (Örneğin araç kullanma veya ilaçlarını alma) sorun yaşamadan geçici molalarla hayatlarına devam edebilirler.

8. Kaynaklar


[1]
Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. “Biochemistry. 5th edition Section” 30.2. Each Organ Has a Unique Metabolic Profile New York (2002). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22436/ 2020
[2]
Fisher A. “Normal and Pathologic Biochemistry of the Lung” (Ağustos 1976)
[3]
Flrencia P. Fuel Availability and Fate in Cardiac Metabolism: A Tale of Two Substrates (2016) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4983230/ 2020
[4]
Şekil-1 Şekil-2 Şekil-3 Şekil-4 Şekil-5 Şekil-6 Sahil Doğukan, biodigital.com Tarafından oluşturulmuştur.
[5]
Schnitzler A. & Gross J. Normal and pathological oscillatory communication in the brain (2005) https://www.nature.com/articles/nrn1650 2020
[6]
Natelson S , Miletich DJ , CF Mühürleri , Visintine DJ , Albrecht RF . (1979) Clinical biochemistry of epilepsy. I. Nature of the disease and a review of the chemical findings in epilepsy https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/221136 2020
[7]
J.Physiol Energy metabolism in heart failure (2003) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1664831/ 2020
[8]
Heslop KE , Goss-Sampson, MA , Muller DP , Curzon G. Serotonin metabolism and release in frontal cortex of rats on a vitamin E-deficient diet. (1996) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8592162 2020
[9]
Hyun-Jin Kim, Hae-Kag Lee, and Jae-Hwan Factor analysis of the biochemical markers related to liver cirrhosis (2015) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4641252/ (2020)