Elini göğsüne koyduğunda kalbinin atışını hissedebilirsin. Kalbin, kanını bedeninde dolaştırır. Peki o kanın içindeki oksijen taşıyan hücreler nereden geliyor?
Cevap, ilk bakışta beklemeyeceğin bir yerde: kemiklerinin içinde.
Kemikleri çoğu zaman bizi ayakta tutan sert bir iskelet olarak düşünürüz. Oysa içlerinde, kan hücrelerinin geliştiği canlı bir doku da bulunur. Bir alyuvarın yolculuğunu izleyelim. Başlangıç noktası kemik iliği; taşıdığı şey ise birazdan alacağın nefesin oksijeni.
Sağlıklı bir yetişkinde her saniye yaklaşık iki milyon yeni alyuvar kana katılır. Sen bu cümleyi okurken bile bu yenilenme sürüyor.
Sert kemiğin içindeki yumuşak doku
Kemiğin içi, dışarıdan göründüğü gibi baştan sona sert ve dolu değildir. İç bölümlerinde kemik iliği bulunur. Kan hücrelerinin üretildiği kırmızı kemik iliği, damarlarla beslenen canlı bir dokudur. Yetişkinlerde bu üretimin önemli yerleri arasında leğen kemiği, omurlar, kaburgalar ve göğüs kemiği vardır.
Burada bir damarın içinde hazır duran kanı değil, yeni hücrelerin oluşmasını düşün. Kanın sıvı kısmıyla hücreleri aynı şey değildir. Kemik iliği, kanın hücresel bileşenlerinin üretiminde temel bir rol üstlenir.
TED-Ed’in “How bones make blood” videosu da bu şaşırtıcı bağlantıyla açılır: Sert görünen kemiklerin içinde kan hücrelerinin başlangıcı saklıdır. Biz bu kapıdan içeri girip özellikle alyuvarın gelişimini izleyeceğiz.
Bir başlangıç, farklı görevler
Kemik iliğinde kan yapıcı kök hücreler vardır. Bunlardan gelişen hücreler farklı olgunlaşma yollarına girer. Bir yol alyuvarlara, başka yollar çeşitli akyuvarlara ve trombositleri oluşturan hücrelere uzanır. Aynı başlangıç, farklı görevlerle sonuçlanır.
Bu hikâyede alyuvarın yolunu seçelim. Başlangıçtaki hücre, dolaşımda gördüğümüz kırmızı disk hâlinde değildir. Gelişirken değişir; oksijene bağlanan hemoglobin adlı proteini biriktirir. Sonra beklenmedik bir aşamadan geçer.
Çekirdeğini dışarı atarak olgunlaşır
İnsan alyuvarının öncül hücresi, gelişiminin son aşamalarında çekirdeğini dışarı atar. Ortaya çıkan genç alyuvar, kana katıldıktan sonra da olgunlaşmasını sürdürür. Bu yüzden dolaşımdaki olgun insan alyuvarının çekirdeği yoktur.
Bu, bir çizim kolaylığı veya yalnız bir benzetme değil. Araştırmacılar, laboratuvar hücrelerinde çekirdeğin dışarı çıkarılmasını zaman aralıklı mikroskop görüntüleriyle izleyebiliyor. Örneğin 2021 tarihli bir çalışmada, insan kökenli alyuvar hücre hatlarında bu süreç görüntülendi. Laboratuvardaki hücre hattı deneyi, bedenin bütün koşullarını temsil etmez; burada gösterdiği şey, bu dönüşümün gözlenebilir olmasıdır.
Olgun alyuvar sert bir bilye değildir. İki yüzünün ortası basık, esnek bir disktir. Ortası delik değil, kenarlarından daha incedir. Bu küçük hücre, artık kan dolaşımındaki yolculuğuna uygun bir biçime sahiptir.
Kemikten çıkan hücre, nefesinle buluşur
Gelişen alyuvarlar kemik iliğindeki damarlara katılır. Kan dolaşımı içinde akciğerlere ulaşırlar. Nefesle gelen oksijen, akciğerlerdeki hava keseciklerinden çevredeki kılcal damarlara geçer. Alyuvarın içindeki hemoglobine bağlanır. Kalbin pompaladığı kan, oksijen taşıyan bu hücreleri bedenin farklı bölgelerine ulaştırır.
Dokularda oksijen hemoglobinden ayrılıp hücrelere geçer. Alyuvar ise normal dolaşımda damar içinde kalır. Böylece kemiğin içinde gelişen bir hücre, dışarıdan aldığın nefesle bedenindeki dokular arasında bağlantı kurar.
Yol boyunca bazı kılcal damarlar alyuvarın çapından daha dar olabilir. Esnek hücre, kan akışıyla ilerlerken bükülüp uzayarak geçide uyum sağlar. Dar yolda görevini sürdürebilmesi, biçimiyle yaptığı iş arasındaki ilişkinin bir örneğidir.
Oksijen, hücrenin içine nasıl girer?
Alyuvar hücreye yanaşıp bir kapıdan paket uzatmaz. Oksijen, hemoglobinden ayrıldıktan sonra alyuvarın zarını, kanın sıvı kısmını ve kılcal damarın ince duvarını geçer. Hücreler arasındaki sıvıdan da geçerek hücrenin içine ulaşır. Bu geçişin adı difüzyondur.
Peki hareketi hangi yöne olur? Hücreler, besinlerden enerji elde ederken oksijen tüketir. Böylece dokudaki oksijenin kısmi basıncı, gelen kandakinden düşük kalır. Bu fark, oksijenin kandan dokuya net geçişini sağlar. Hücrenin alyuvarı çağırması veya oksijeni içeri pompalaması gerekmez. Oksijenin tüketilmesi, akışın sürmesine katkıda bulunur.
Hemoglobin de oksijene geri dönüşsüz biçimde yapışmaz. Dokudaki koşullarda oksijenin bir bölümünü bırakır; akciğere döndüğünde yeniden yüklenebilir. Doku çevresindeki karbondioksit artışı ve asitliğin yükselmesi de oksijenin hemoglobinden ayrılmasını kolaylaştırır. Aynı taşıyıcı, değişen koşullarda yükünü alıp bırakabilir.
Dönüş yolunda ne taşınır?
Yolculuk tek yönlü değildir. Hücrelerin çalışması sırasında oluşan karbondioksit de dokudan kana geçer ve akciğerlere taşınır. Nefes verirken onun bir bölümünü dışarı atarsın. Buradaki karbondioksit, hücrenin normal metabolizmasının bir ürünüdür; hücreyi “kirli” ya da “ölü” yapmaz.
Karbondioksit de difüzyonla geçer, ama bu kez yön hücreden kanadır. Hücreler çalışırken karbondioksit ürettikleri için dokudaki karbondioksitin kısmi basıncı, o dokuya gelen kandakinden yüksektir. Bu farkla karbondioksit hücre zarını geçer, hücreler arasındaki sıvıdan ve kılcal damar duvarından kana ulaşır. Buradaki itici fark, kanın genel basıncı değil, karbondioksitin kendi kısmi basınç farkıdır.
Alyuvar bu dönüşte de iş görür. İçindeki karbonik anhidraz adlı enzim, karbondioksitin büyük bölümünün bikarbonata dönüştürülmesini hızlandırır. Bikarbonatın çoğu, kanın sıvı kısmı olan plazmada yol alır. Karbondioksitin bir kısmı hemoglobine bağlanır, küçük bir kısmı da kanda çözünmüş hâlde taşınır. Akciğerde dönüşüm tersine işler: yeniden oluşan karbondioksit hava keseciklerine geçer ve nefesle çıkar.
Yani alyuvar, bedenin bütün atıklarını içine dolduran bir çöp kamyonu değildir. Örneğin üre, kanla böbreklere taşınır ve idrarla uzaklaştırılır. Farklı maddelerin farklı taşınma ve atılma yolları vardır.
Yolculuk biter, üretim sürer
Bir alyuvar sonsuza kadar yaşamaz. Ortalama ömrü yaklaşık 120 gündür. Yaşlanan hücreler dolaşımdan uzaklaştırılırken kemik iliği yeni alyuvarlar üretmeye devam eder.
Bu üretimin düzenlenmesinde başka bir organ da rol oynar: Böbrekler, başlıca üreticisi oldukları eritropoietin adlı hormonla alyuvar üretimini uyarır. Yani kemik iliğinin çalışması, bedenin geri kalanından kopuk değildir.
Yaşlanan alyuvarı kim temizler?
Ömrünü tamamlayan alyuvar, bütün hâliyle idrara ya da dışkıya atılmaz. Başta dalak ve karaciğerde bulunan makrofaj adlı hücreler, yaşlanan veya hasarlanan alyuvarları içine alıp parçalar. Bu işlem için alyuvarın önce parçalanıp kanda bir “ölü hücre” gibi dolaşması gerekmez.
Peki sağlam olanla yıpranmış olan nasıl ayrılır? Tek bir düğmeyle değil. Dalaktaki dar geçitler, alyuvarın biçim değiştirebilme özelliğini sınar. Yüzeyini kaybetmiş, biçimi bozulmuş ya da yeterince esneyemeyen hücrelerin burada tutulma olasılığı artar. İnsan dalağı deneyleriyle karşılaştırılan biyomekanik modeller, bu fiziksel süzme işlevini gösterir.
Hücre zarındaki moleküler değişiklikler de tanınmaya katkıda bulunur. Örneğin normalde zarın iç tarafında bulunan bazı yağ moleküllerinin dış yüzeyde görünmesi, hücrenin uzaklaştırılmasını kolaylaştıran işaretlerden biri olabilir. Yaşlanan insan alyuvarlarıyla yapılan bir çalışma bu mekanizmayı incelemiştir. Ama bütün alyuvarlar için tek ve kusursuz bir “ölüm etiketi” gösterilmiş değildir. Temizlenme, birden fazla değişimin birleştiği bir süreçtir.
Bu yüzden yaklaşık 120 gün, her hücrenin aynı anda durduğu bir sayaç değildir. Oksijenini dokulara bırakmış bir alyuvar da ölmüş sayılmaz: Akciğere döner, yeniden oksijen alır ve yoluna devam eder.
Bir alyuvar biter; demiri yeniden yola çıkabilir
Yaşlanan alyuvarKemik iliğiYaşlanan alyuvarı içine alan makrofaj, hücreyi ve içindeki hemoglobini parçalar. Hemoglobinin hem bölümündeki demir geri kazanılır. Yani hücrenin ömrü bitse de demiri çöpe gitmek zorunda değildir.
Peki bu demir yeni alyuvara nasıl ulaşır? Kana geri verilen demire transferrin adlı taşıyıcı protein bağlanır. Transferrin, demiri kan yoluyla kırmızı kemik iliğine ulaştırır. Orada gelişmekte olan alyuvarlar, taşınan demiri alarak yeni hemoglobin üretiminde kullanır.
Hemoglobin, oksijeni bağlayan proteindir. Demir, onun oksijen bağlayan hem gruplarının bir parçası olur. Böylece eski bir alyuvardan geri kazanılan demir, yeni bir alyuvarda yeniden oksijen taşınmasına katılabilir. Yeniden kullanılan, eski hücrenin kendisi değil; ondan geri kazanılan malzemedir.
Bütün parçalar aynı yolu izlemez. Protein kısmı aminoasitlere ayrılır. Hemin demir dışındaki bölümünden oluşan bilirubin ise karaciğerde işlenip safrayla bağırsağa gönderilir; bağırsakta dönüşen ürünleri çoğunlukla dışkıyla uzaklaştırılır.
Kemik iliğinde başlayan hikâye böylece yalnız bir hücrenin ömrüyle bitmez. Bir alyuvarın görevi sona erer; demiri başka bir alyuvarda, başka bir nefesin oksijenini taşımaya devam edebilir.
Bir nefesin ardında neler var?
Kemik iliği bir hücrenin geliştiği ortamı sağlar. Akciğer oksijenle buluşur. Hemoglobin onu bağlar. Kalp dolaşımı sürdürür. Esnek alyuvar en ince yollara uyum sağlar.
Dalak ve karaciğer yıpranan hücrelerin temizlenmesine katılır; geri kazanılan malzeme yeniden üretime döner. Hücrelere ulaşan oksijen ile nefesle dışarı çıkan karbondioksit, aynı dolaşımın iki yönüdür.
Artık nefes almak, yalnız göğsünün inip kalkması gibi görünmeyebilir. Görmediğin dokular ve küçücük hücreler de bu sıradan anın içindedir.
DuaMio’nun tefekkür penceresinden bu birliktelik, Allah’ın yaratışındaki incelik üzerine düşünmeye bir davettir. Biyoloji, bu süreçlerin nasıl gerçekleştiğini araştırır. Biz de öğrendiklerimizle bedenimize daha dikkatli, hayatımıza daha çok hayret ve şükürle bakabiliriz.
Bir sonraki nefesinde, kemiklerinin içinden başlayan bu yolculuğu hatırla.
Keşfettikçe hayret et. Yaratan’ı hatırla.
İnfografik ve PDF indir
Yüksek kaliteli infografiği indir
A4 ve A3 boyutlarında baskıya hazır PDF.
Ücretsiz, üyelik gerektirmez. Evde veya sınıfta kullanabilir, paylaşabilirsin.
Kaynaklar
- National Cancer Institute, Bone marrow. Kırmızı ve sarı kemik iliğinin ayrımı.
- NCI SEER Training, Introduction to Blood. Kan hücrelerinin kökeni, üretimi ve kemik iliği.
- Melody Smith, TED-Ed, How bones make blood. Tam İngilizce altyazı metni incelendi; bu yazıda üretim ve dolaşıma katılma bölümü kullanıldı. Nakil ve tedavi kapsam dışında.
- OpenStax, Anatomy and Physiology 2e, Erythrocytes. Alyuvarın olgunlaşması, hemoglobin ve biçim.
- Soboleva ve ark., 2021, Communications Biology. DOI: 10.1038/s42003-021-02202-1. İnsan kökenli hücre hatlarında çekirdeğin dışarı çıkarılmasını inceleyen laboratuvar çalışması; Şekil 3 ve ilgili bulgular.
- NHLBI, What Breathing Does for the Body. Oksijenin akciğerlerden dokulara taşınması.
- Quinn ve ark., 2011. DOI: 10.1007/s10439-010-0232-y. Dar mikrokanallarda alyuvar biçim değişimi; özet ve şekil açıklamaları incelendi.
- American Society of Hematology, Blood Basics. Ortalama yaşam süresi, kemik iliği ve eritropoietin.
- NIDDK, Recent Advances 2019, s. 90. Sağlıklı yetişkinde saniyede yaklaşık iki milyon yeni alyuvarın dolaşıma katılması.
- OpenStax, Gas Exchange. Kısmi basınç farkı, difüzyon ve dokuda oksijen tüketimi.
- OpenStax, Transport of Gases. Hemoglobin, oksijenin bırakılması ve karbondioksitin üç taşınma biçimi.
- NIDDK, Your Kidneys & How They Work. Kandaki atıkların böbreklerde uzaklaştırılması.
- Pivkin ve ark., 2016, PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1606751113. İnsan dalağının mekanik süzmesi: hesaplamalı modeller ve insan dalağı deneyleriyle karşılaştırma. 2017 denklem düzeltmesi not edildi; burada denklemler veya sayısal eşikler kullanılmadı.
- Seki ve ark., 2020, Journal of Cellular and Molecular Medicine. DOI: 10.1111/jcmm.16010. Yaşlanan insan alyuvarlarında fosfatidilserin sunumu; tek ve evrensel bir temizlenme işareti olduğu iddia edilmez.
- NIDDK, Erythroferrone: a regulator of iron balance. Eski alyuvarlardan demirin geri kazanılması ve üretimde kullanımı.
- MedlinePlus, BUN (Blood Urea Nitrogen). Ürenin kanla böbreklere ulaşması ve idrarla atılması.
