Asırlardır araştırılan gizem çözüldü: Kalp atışı nasıl gerçekleşiyor?

Kalp atışı gibi gerekli ve evrensel bir şey söz konusu olduğunda, bilim insanlarının bunun ardında bulunan bilimi epey çözmüş olacaklarını düşünürdünüz. Fakat, kalplerimizin çalışma şeklinin ardında bulunan fizik, araştırmacıların gözünden yüzyıllar boyunca kaçmıştı. Pompalama mantıklı görünüyordu, fakat hiç kimse, kalbin nasıl kan ile dolduğunu tam olarak açıklayamamıştı. Şimdi, yapılan yeni bir çalışma nihayet fizik kanunlarından birindeki cevabı gözler önüne serdi.

Biraz bilgi tazelemek için anlatmak gerekirse, kalplerimiz aşağı yukarı büyük bir insan yumruğunun boyutu kadardır ve dört adet odadan oluşurlar. Üst kısımdaki iki oda kulakçık, alt kısımdaki iki oda ise karıncıktır.



Oksijeni tükenmiş olan kan, kalbin sağ karıncığından ayrılır ve akciğerlere seyahat eder, ve sonra oksijen kazanmış olarak sol kulakçık yoluyla geri döner. Oksijenlenmiş olan bu kan, daha sonra, kalbin sağ kulakçığına yeniden girmeden önce, vücudun geri kalanına oksijen tedarik etmek için sol karıncıktan pompalanır.

Buraya kadar her şey iyi gidiyor. Fakat bilim insanları bu sürece çok aşina olmalarına rağmen, bunun nasıl ve neden gerçekleştiği belli değildi. Bu karıncıkların kan ile dolmasına hangi fiziksel işlem sebep oluyordu?

İsveç'teki KTH Kraliyet Teknoloji Enstisü'nün önderlik ettiği araştırmacılar, kalp atarken kalp odalarının boyutlarını takip etmek amacıyla kalp damar manyetik yankı görüntüleme cihazı adı verilen bir cihaz kullandılar ve, bu işlemin hidrolik güçlerden ibaret olduğunu gösterdiler; aynı olgu, araba frenlerine ve forkliftlere güç sağlıyor. Vücudumuzdaki en önemli işlemlerden birine dair yeni bir fikir elde edilmesi sadece büyüleyici olma özelliği taşımıyor, aynı zamanda bu keşif, kalp yetmezliklerine ve hastalıklarına karşı yeni tedavi seçeneklerine imkan da verebilir.

Baş araştırmacı Martin Ugander şöyle söylüyor: "Bu durum basit ve belirgin gibi görünüyor olabilse de, kalbin dolum kalıbı üzerindeki hidrolik gücün etkisi gözden kaçmıştı. Bizim yaptığımız gözlem heyecan verici çünkü, kalp yetmezliği için, kulakçık boyutunu azaltmaya çalışmayı kapsayan yeni terapi türlerine yol açabilir.”



BULMACA ÇÖZÜLMEYE BAŞLADI
Biyologlar, kalp kasında titin adı verilen bir proteinin, elastik enerji bırakan bir yay gibi davrandığını ve karıncıkları kan ile dolmaya teşvik ettiğini biliyorlar. Fakat bu yay eylemi, bilim insanların görüyor oldukları hızlı dolum miktarını tek başına açıklayamıyordu.

Takım, yapılan son çalışmada bu duruma karşılık olarak fiziğe yöneldi. Sağlıklı kalplerde diyastol esnasında (karıncıkların kan ile dolduğu aşama), iki odanın da boyutunu ölçmek amacıyla kalp damar manyetik yankı görüntüleme kullandılar. Bu durum, daha sonra kalp odalarının plastik örneklerini (adeta bir piston gibi) oluşturmalarını ve fizik kanunlarına göre neler döndüğünü açıklamalarını sağladı. Diyastol esnasında sol karıncığı dolduran uç itici gücün yüzde 10 ila 60'ının, kalp kasının gevşemesiyle alakası olmadığını buldular. Bu durum, hidrolik güçten; yani bir sıvının bir bölgeye uyguladığı basınçtan ibaretti.

Hidrolik kuvvet, araba frenlerine güç sağlayan kuvvettir ve Pascal ilkesi adı verilen bir şey sayesinde çalışır. Bu güç, kalpte, odaların birbirlerine göre olan boyutları ile yönlendirilir. Üst kulakçık diyastol boyunca karıncıktan daha küçüktür. Takım bu sebeple, iki oda arasındaki ventil açıldığı zaman, kanın basınca dengelemek amacıyla karıncığa hücum ettiğini gösterdi.Bunu, aşağıdaki videoda (ve balon ile yapılan kullanışlı bir gösterimde) iş başında iken görebilirsiniz:

Üniversitenin yaptığı açıklamada şu ifadeler yer alıyor: “Bu yüzden, kalbin geometrisi, gücün büyüklüğünü belirliyor. Kalp odalarının kan ile dolmasına yardımcı olan hidrolik güçler, kulakçığın karıncıktan küçük olmasının doğal bir sonucu olarak ortaya çıkıyor.”

Kalp yetmezliği söz konusu olduğunda, pek çok hastanın bu diyastol (veya dolum) evresiyle sorunu bulunuyor. Takım, bunun genelde kulakçık büyümesiyle birlikte görüldüğünü açıklıyor. Bu yeni araştırma sayesinde, eğer kulakçık karıncığa nazaran daha büyük hale gelirse, bunun hidrolik gücü ve bu sebeple kalbin kan ile dolma yeteneğini azalttığı açıklık kazandı.



Kaynak: popsci