TR EN

Dil Seçin

Ara

Kalbimizdeki Elektriğin Kaynağı

Kalbimizde de elektrik olgusu son derece önemlidir. Elektrik sistemi kalbin çalışmasında kritik bir rol oynar. Tabii bu noktada akla şöyle bir soru gelir, kalbimizdeki elektrik nereden ve nasıl çıkmaktadır? İşte bu yazımızda elektrik uyarısının kalpte ortaya çıkışındaki hayranlık uyandıran mekanizmaları irdelemeye çalışacağız.

 

Vücudumuzda elektrik var mıdır? Bazen bu soru aklımıza gelebilir. Aslında elektrik vücudun değişik yerlerinde olan ve farklı iletilerin aktarılmasında son derece kritik rol oynayan bir olgudur. Özellikle beyin ve kalpte elektrik uyarıları son derece önemlidir. Beyin hücreleri arasındaki iletişim tamamen bu yolla gerçekleşir. Hatta bazı beyin hastalıkları bu elektrik olgusundaki düzensizlikten kaynaklanır. Örneğin sara nöbeti olarak da adlandırılan epilepsi aslında beyindeki bir elektrik fırtınasıdır.

Kalp kası hücrelerindeki elektrik olgusu aslında kas hücre zarından bazı iyonların belirli sıra ile zardan içeri girişi ve çıkışı ile oluşur. Bu iyon değişimi hücrenin elektriksel polarizasyonunu sağlar ve bu hücre arası bağlantılarla diğer hücrelere iletilir. Elektrik uyarısı bu şekilde ilerler. Ancak normalde bu şekilde elektriği ileten kalp kası hücreleri kendilerine bir uyarı gelmezse durup dururken hücre zarında elektriksel bir değişim oluşmaz, ya da bu son derece yavaş olur, yani elektrik uyarısını başlatamazlar. Tabii bu olmazsa o zaman kalp kası da kasılmaz.

Kalp kası hücreleri mikroskop altında incelendiğinde aslında hep birbirine benzer. Yapısal olarak benzese de bazı hücrelerin fonksiyonu çok farklıdır. Kalp kası hücrelerinin bir kısmı kalbin sağ üst odacığında sinüs düğümü adlı bölgeyi oluştururlar. İşte kalbimizdeki elektrik uyarılarının çıkış yeri bu bölgedir. Bu düğümün içinde uyarı çıkarabilen özelleşmiş bir hücre grubu vardır. Diğer kalp kası hücrelerinden farklı olarak bu hücreler belirli sıklıkla elektriksel olarak aktive olabilme özelliğine sahiptir.

Normal kalp kası hücrelerinde elektrik uyarısı sonunda hücre dinlenme fazına geçer ve bu fazda hücre potansiyeli sabit düz bir seviyede gider. Daha sonra tekrar yeni bir depolarizasyon yani uyarılma başlaması ya mümkün olmaz ya da çok yavaş olur. Sinüs düğümünde ise uyarılmanın hemen arkasından yeni bir uyarılmaya fırsat verecek şekilde hücrelerin elektriksel potansiyeli değişir ve bu da hücre zarının potansiyelini kritik bir eşik değerine ulaştırır. Bu depolarizasyon oluşma hızı da kalbin dakikadaki hızını ve ritmini belirler.

Peki bu farklı özellik gösteren ve bir yere toplanmış olan sinüs düğümü hücreleri nasıl farklı mekanizmalarla işler? Tavşan deneyleriyle hücre içi ve dışına doğru olan iyon akımı dengesinin depolarizasyonun başlamasına yol açtığı anlaşılmıştır. Hücre zarının elektrik değerindeki değişme, zarda bulunan küçük kanalcıklardan iyon akışı ile belirlenir. Bu kanallardan sodyum, potasyum ve kalsiyum iyonları hücre içi ve dışına doğru belirli bir sıra ile akar ve aksiyon potansiyeli yani o ilk sinyaller oluşur. Bu fonksiyonu gerçekleştiren birçok iyon kanalı mevcuttur ve bunlar saliseler içinde müthiş bir hız ve organizasyon örneği göstererek işlev görürler. Sinüs düğümünde özellikle SCN5A adı verilen bir sodyum iyon kanalı önemli bir rol üstlenir.

DNA incelemeleriyle bu iyon kanallarını kontrol eden genler tespit edilmiştir ve böylece sinüs düğümünün fonksiyonu moleküler düzeyde son zamanlarda daha iyi anlaşılmaya başlanmıştır. Buna benzer kanallar diğer kalp kası hücrelerinde de vardır ama fonksiyonları aynı şekilde değildir. Bu hücrelerin sinüs düğümü hücrelerinden farklı olarak aktive olduktan sonra tekrar aktive olmaları genellikle kendilerinden ya olmaz, ya da o kadar yavaş olur ki sinüs düğümünden bir sonraki elektrik uyarısının çıkışı daha hızlı olduğu için, kalbin elektrik ağının kontrolü sinüs düğümündedir. Dolayısıyla benzer iyon kanalları burada çok daha farklı oluşturulmuştur.

İşte çok hassas bir denge ile yaratılan bu hücre iyon pompaları aslında hücre zarında görev yapan ve proteinden oluşan birer kanal ve kapıdır. Bu kanalların oluşumuna yol açan genlerdeki mutasyonlar ise sinüs düğümünde iyon akışını sağlayan kanallarda ciddi fonksiyon kaybına ve böylece kalp kasının uyarılmasında azalmaya neden olabilir.

Örneğin bu mutasyonlardan biri Hasta Sinüs Sendromu (HSS) denen sinüs yavaşlaması (bradikardi) ve hızlanması (taşikardi) ve durması şeklinde kendini gösteren bir probleme neden olur. Dünyada kalp pili takılması gerektiren durumların yaklaşık yarısını oluşturur. Genelde yaşlılarda belirgin bir kalp problemi olmadan gelişir. Bu hastalarda bayılma, çarpıntı ve baş dönmesi görülür. EKG’de taşikardi-bradikardi atakları şeklinde bozukluk vardır. Birçok araştırmada iyon kanallarındaki bozukluk nedeniyle sinüs düğümü hücrelerinde, hücre içine doğru devamlı sodyum akışı tespit edilmiştir. Bilgisayarda yapılan modellemelerle sodyum kanalındaki mutasyonun anormal şekilde sodyum iyonlarının hücreye girmesine neden olduğu ortaya çıkmıştır. Bunun sonucunda hücre zarı potansiyeli zirve değerde iken dalgalanmalar gösterir. İyon akışı kritik düzeyin üstüne çıkınca da hücrenin potansiyelinin bazal seviyeye gelmesine yani repolarize olmasına engel olur. Hastada bradikardi atağı ve kalp durması görülebilir.

Başka kanallardaki bozukluklar da daha farklı kalp ritim bozuklukları şeklinde ortaya çıkabilir. Dolayısıyla sinüs düğümündeki hassas dengeyi sağlayan bu kanalların çok kritik görevleri kalbimizin düzenli ve normal atması için gereklidir. Sinüs düğümünün diğer önemli bir özelliği de dışarıdan etkilere açık olmasıdır. Yani heyecanlanınca, koşunca kalbin daha hızlı atmasının veya uyurken daha yavaş atmasının sebebi sinüs düğümünün hız kontrolünün kısmen de olsa hormonlar ve otonom sinir sistemi ile olmasıdır.

Aslında bu mekanizmaların ayrıntılarını halen tam olarak keşfetmiş değiliz. Bu yazıda izah etmeye çalıştığımız olayların birçok bilinmeyen yönü halen mevcuttur. Dolayısıyla bunları daha iyi anlamak için yapılan çalışmalar devam ederken, alt planda yatan mükemmel mekanizmaların ortaya çıkarılışı ile yaratılış gerçeğinin inceliklerine şahit olmaktayız. Tabii bu arada kalbimiz bizim haberimiz bile olmadan atmaya devam etmekte. İşte meselenin en kritik yanı da bu zaten; bütün bunlardan gafil olmamak, bizim için var edilen bu sistemlerin, var oluşumuzun hikmetini düşünebilmek. Hepsi tam bir teslimiyet içinde çalışan bu hücrelerin teslim olduğu aynı ve tek Yaratıcıya teslim olabilmek ve sürekli şükredebilmek.

 

Kaynaklar:

1- SCN5A and sinoatrial node pacemaker function. Ming L et al, Cardiovascular Research 74 (2007) 356 -365.