Arteriyalizasyon Nedir?

Arteriyalizasyon, bir kanın veya damar yatağının arteriyel özellik kazanmasını ifade eden tıbbi bir kavramdır. Terim fizyolojide, vasküler biyolojide, laboratuvar tıbbında ve damar cerrahisinde farklı bağlamlarda kullanılır. Akciğerlerde venöz kanın gaz değişimiyle oksijenlenerek arteriyel kan özellikleri kazanması, kapiller kan örneğinin lokal ısıtmayla arteriyel kan gazına yaklaştırılması, damar ağının arteriyel yönde gelişip yeniden yapılanması ve venöz damarların arteriyel hemodinamik koşullara uyum sağlaması bu kullanımların başlıcalarıdır.

Vasküler biyolojide arteriyalizasyon özellikle önemlidir. Erişkin damar ağında distal arteriyollerin sayı ve uzunluğunun artması, bazı kapiller yapıların mural hücrelerle desteklenerek genişlemesi ve daha yüksek akım taşıyan arteriyel kollateral yollar oluşturması bu kavram altında incelenir. Bu nedenle arteriyalizasyon, damar ağının yalnızca mevcut damarların çapını değiştirmesi değil, damar ağacının arteriyel yönde yeniden örgütlenmesiyle de ilişkilidir (Faber et al., 2014).

Arteriyalizasyonun temel anlamı

Arteriyalizasyonun ortak biyolojik özelliği, damar veya kanın arteriyel dolaşımın özelliklerine yaklaşmasıdır. Kan açısından bu değişim esas olarak oksijenlenme ve karbondioksitin uzaklaştırılmasıyla gerçekleşir. Damar açısından ise akım kapasitesinin artması, damar çapının genişlemesi, mural hücre desteğinin gelişmesi ve damar duvarının yeniden yapılanması söz konusudur.

Bu nedenle arteriyalizasyon iki temel düzeyde düşünülebilir: kanın arteriyelleşmesi ve damar yapısının arteriyel özellik kazanması. Pulmoner gaz değişimi ilk gruba; kapiller arteriyalizasyon, kollateral damar gelişimi ve venöz damarların arteriyel ortama adaptasyonu ikinci gruba girer.

Pulmoner arteriyalizasyon

Pulmoner dolaşımda arteriyalizasyon, sistemik venöz kanın akciğerlerde gaz değişimine uğrayarak arteriyel kan özellikleri kazanmasıdır. Sistemik dokulardan dönen kanın oksijen basıncı düşüktür ve karbondioksit içeriği metabolik üretim nedeniyle yüksektir. Pulmoner kapillerlerde alveol havası ile kan arasında gerçekleşen gaz değişimi sonucunda oksijen kana geçer, karbondioksit alveollere geçerek ekspirasyonla uzaklaştırılır (Wagner, 2015).

Oksijenlenme sırasında hemoglobinin oksijene bağlanması kanın oksijen taşıma kapasitesini artırır. Aynı zamanda hemoglobinin CO₂ ve proton taşıma özellikleri değişir; bu durum akciğerlerde karbondioksitin serbestleşmesini ve alveollere geçişini kolaylaştırır. Dokularda ise artan CO₂ ve azalan pH, hemoglobinin oksijene afinitesini azaltarak oksijenin dokulara bırakılmasını kolaylaştırır. Bu karşılıklı ilişki Bohr ve Haldane etkileriyle açıklanır.

Kanın arteriyalizasyonu böylece yalnızca oksijen kazanılmasıyla sınırlı değildir. Oksijenlenme ile CO₂ eliminasyonu birlikte gerçekleşir ve pulmoner dolaşımdan çıkan kanın sistemik dokulara oksijen taşımaya uygun arteriyel özellik kazanmasını sağlar.

Vasküler arteriyalizasyon

Vasküler biyolojide arteriyalizasyon, arter ağacının periferik bölümünün gelişmesi ve damarların daha yüksek akım taşıyabilen arteriyel yapılara dönüşmesiyle ilişkilidir. Faber ve arkadaşları erişkin arter ağacında distal arteriyollerin sayı ve uzunluğundaki artışı arteriyalizasyon kapsamında tanımlamış; bazı durumlarda önceden var olan veya yeni oluşan kapillerlerin düz kas hücreleriyle çevrelenmesini, ardından lümen genişlemesi ve damar duvarı kalınlaşmasını bu sürecin bileşenleri arasında göstermiştir (Faber et al., 2014).

Bu mekanizma özellikle iskemi sırasında önem kazanır. Bir arterin akımının azalmasıyla komşu damarlar üzerinden geçen kan akımı ve damar duvarındaki mekanik uyarılar değişir. Damar yatağı buna hücresel proliferasyon, mural hücre desteği, lümen genişlemesi ve damar duvarı remodelingi ile yanıt verebilir. Sonuçta dokunun kanlanmasını destekleyen daha etkin arteriyel yollar ortaya çıkabilir.

Kapiller arteriyalizasyon ve kollateral damar gelişimi

Kapiller arteriyalizasyon, vasküler arteriyalizasyonun doğrudan gösterilmiş biçimlerinden biridir. İskemik dokuda bazı kapiller damarlar genişleyebilir, mural hücre desteği kazanabilir ve iki arteriyol ağı arasında düşük dirençli kollateral bağlantılar oluşturacak şekilde yeniden yapılanabilir.

Mac Gabhann ve Peirce’nin fare iskelet kası çalışmasında, besleyici arteriyollerin bağlanmasından sonra perfüzyonun yeniden sağlanmasının kapillerlerin genişlemesi ve mural hücrelerle desteklenmesiyle oluşan yeni düşük dirençli kollateral yollarla ilişkili olduğu gösterilmiştir. Araştırmacılar bu süreci doğrudan kollateral kapiller arteriyalizasyon olarak tanımlamıştır (Mac Gabhann & Peirce, 2010).

Bu mekanizma, arteriyalizasyonun damarlaşma ile ilişkisini açık biçimde gösterir. Mevcut kapiller ağın belirli bölümleri arteriyel özellikler kazanarak daha yüksek akımlı kollateral damar yollarının oluşumuna katılabilir. Böylece iskemi sonrasında damar ağının anatomik yapısı ve kan akımı birlikte yeniden düzenlenir.

Arteriyogenez ile ilişkisi

İskemik damar gelişiminde arteriyalizasyon, anjiyogenez ve arteriogenez aynı vasküler yanıtın farklı bileşenleri olarak değerlendirilir.

Anjiyogenez, mevcut kapillerlerden yeni kapiller damarların oluşmasını sağlar. Arteriogenez ise önceden var olan kollateral arterlerin veya küçük arteriyollerin genişleyerek daha yüksek akım taşıyan damarlar haline gelmesidir. Arteriyalizasyon ise arter ağacının distal bölümlerinin genişlemesini ve bazı durumlarda kapiller yapıların arteriyel özellikler kazanarak kollateral dolaşıma katılmasını kapsar (Faber et al., 2014).

Bu süreçlerin katkısı damar yatağına göre değişir. İskelet kasında kapiller arteriyalizasyon deneysel olarak belirgin biçimde gösterilmişken, kalpte kollateral damar büyümesinin önemli bir bölümünün önceden var olan arteriyel endotelyal yapılardan geliştiği ve arteriogenezin baskın mekanizma olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle vasküler yeniden yapılanmanın biçimi dokunun damar mimarisine göre değerlendirilir.

Buradaki önemli nokta, arteriyalizasyonun vasküler büyümenin belirli bir biçimini tanımlamasıdır. Yeni kapiller oluşumu, mevcut kollaterallerin genişlemesi ve kapillerlerin arteriyel kollateral yapılara dönüşmesi aynı biyolojik süreç içinde birlikte görülebilir; ancak her biri farklı damar düzeyindeki değişimi ifade eder.

Arteriyalizasyon ve yeni damar oluşumu

Daha önce damar bulunmayan bir bölgede yeni bir damar ağının ortaya çıkması geniş anlamda neovaskülarizasyon başlığı altında değerlendirilir. Bunun mekanizması damar oluşumunun kaynağına ve yapısına göre değişir. Mevcut kapillerlerden yeni kapillerlerin gelişmesi anjiyogenezle, mevcut kollaterallerin genişlemesi arteriogenezle, kapillerlerin arteriyel özellik kazanarak kollateral iletim yolları oluşturması ise kapiller arteriyalizasyonla açıklanır.

Dolayısıyla vasküler biyoloji açısından arteriyalizasyon, damar oluşumuyla doğrudan ilişkili bir kavramdır. Özellikle iskemi modellerinde kapiller damarların genişleyerek mural hücre desteği kazanması ve yeni düşük dirençli kollateral yollar oluşturması bunun deneysel olarak gösterilmiş örneğidir (Mac Gabhann & Peirce, 2010).

Venöz damarların arteriyalizasyonu

Arteriyalizasyon terimi venöz damarların arteriyel dolaşım koşullarına maruz kalması ve buna bağlı olarak yeniden yapılanması için de kullanılır. Arteriovenöz fistül ve ven greftlerinde venöz damarlar arteriyel ortamın daha yüksek akım, farklı kayma gerilimi ve daha yüksek oksijenlenme koşullarıyla karşılaşır. Damar duvarı buna genişleme, kalınlaşma, hücresel proliferasyon ve ekstrasellüler matriks remodelingi ile yanıt verir (Lu et al., 2014).

Arteriovenöz fistül oluşumunda venin özellikle dışa doğru genişlemesi, artan kan akımını taşıyabilecek bir damar çapının gelişmesine katkıda bulunur. Ven greftlerinde ise damar duvarı kalınlaşması daha belirgin olabilir. Her iki durumda da ven, arteriyel hemodinamik ortama uyum sağlayarak yapısal özelliklerini değiştirir (Lu et al., 2014).

Arteriyalize kapiller kan

Laboratuvar tıbbında arteriyalizasyon, kapiller kan örneğinin arteriyel kan gazı özelliklerine yaklaştırılması amacıyla bölgesel kan akımının artırılması anlamında kullanılır. Özellikle kulak memesi gibi bölgelerde kontrollü ısıtma vazodilatasyonu artırır ve kapiller örneğin arteriyel kanı daha iyi temsil etmesini sağlar.

Kan gazı örneklemesine ilişkin ulusal önerilerde arteriyalizasyon için örnekleme bölgesinin yaklaşık 42 °C veya daha düşük sıcaklıktaki sıcak-nemli bir materyalle 3–5 dakika ısıtılması önerilmektedir (Dukić et al., 2016).

Arteriyalize kulak memesi kanı özellikle pH, pCO₂ ve oksijen satürasyonu açısından arteriyel örneğe yakın sonuçlar verebilir. pO₂ açısından ise uyum koşullara göre değişebilir. Mollard ve arkadaşlarının çalışmasında arteriyalize kulak memesi örnekleri arteriyel örneklerle yüksek korelasyon göstermiş, ancak normoksik koşullarda kulak memesi pO₂ değerinin arteriyel pO₂’den ortalama 4,4 mmHg daha düşük olduğu bulunmuştur (Mollard et al., 2010).

Derin venöz arteriyalizasyon

Damar cerrahisinde arteriyalizasyonun bir diğer önemli kullanımı, arteriyel kanın venöz sistem üzerinden iskemik dokuya ulaştırılmasıdır. Derin venöz arteriyalizasyon (deep venous arterialization, DVA), özellikle kronik ekstremiteyi tehdit eden iskemi bulunan ve standart cerrahi veya endovasküler revaskülarizasyon seçenekleri bulunmayan hastalarda kullanılan bir ekstremite kurtarma yaklaşımıdır.

DVA’da arteriyel sistem ile derin venöz sistem arasında bağlantı oluşturularak oksijenlenmiş kanın venöz damar ağı üzerinden ayağın distal bölgelerine ulaşması sağlanır. PROMISE II çalışmasında 105 no-option kronik ekstremiteyi tehdit eden iskemi hastasında transkateter derin venöz arteriyalizasyonun teknik başarısı %99,0 olmuş; altı aylık amputasyonsuz sağkalım %66,1 ve ekstremite kurtarma oranı %76,0 olarak bildirilmiştir (Shishehbor et al., 2023).

Bu yaklaşımda arteriyalizasyon, yeni bir kapiller damar oluşturulmasından farklı bir mekanizma üzerinden gerçekleşir: mevcut venöz damar ağı, arteriyel kanın distal iskemik dokuya ulaştırıldığı alternatif bir dolaşım yolu olarak kullanılır.

Arteriyalizasyon, tıpta birden fazla biyolojik düzeyde kullanılan kapsamlı bir kavramdır. Pulmoner fizyolojide venöz kanın oksijenlenerek arteriyel kan özellikleri kazanmasını; vasküler biyolojide arteriyel damar ağının gelişmesini ve bazı kapiller yapıların arteriyel özellik kazanarak kollateral dolaşıma katılmasını; laboratuvar tıbbında kapiller kanın arteriyel kan gazı özelliklerine yaklaştırılmasını; damar cerrahisinde ise venlerin arteriyel hemodinamik koşullara uyumunu ve venöz sistemin arteriyel kan için alternatif bir dolaşım yolu olarak kullanılmasını ifade eder.

Özellikle vasküler biyoloji açısından arteriyalizasyon, damar ağının yeniden yapılanmasında önemli bir mekanizmadır. Kapiller arteriyalizasyonun iskemik dokularda yeni düşük dirençli kollateral yollar oluşturabildiği deneysel olarak gösterilmiştir. Bu nedenle arteriyalizasyon, uygun bağlamda damarların arteriyel özellik kazanması ve bunun sonucunda daha etkin arteriyel veya kollateral dolaşım yollarının gelişmesi anlamında kullanılabilir.

Kaynaklar:

1. Dukić, L., Milevoj Kopčinović, L., Dorotić, A., & Baršić, I. (2016). Blood gas testing and related measurements: National recommendations on behalf of the Croatian Society of Medical Biochemistry and Laboratory Medicine. Biochemia Medica, 26(3), 318–336. https://doi.org/10.11613/BM.2016.036
2. Faber, J. E., Chilian, W. M., Deindl, E., van Royen, N., & Simons, M. (2014). A brief etymology of the collateral circulation. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, 34(9), 1854–1859. https://doi.org/10.1161/ATVBAHA.114.303929
3. He, L., Liu, Q., Hu, T., Huang, X., Zhang, H., Tian, X., Yan, Y., Wang, L., Huang, Y., Miquerol, L., Wythe, J. D., & Zhou, B. (2016). Genetic lineage tracing discloses arteriogenesis as the main mechanism for collateral growth in the mouse heart. Cardiovascular Research, 109(3), 419–430. https://doi.org/10.1093/cvr/cvw005
4. Lu, D. Y., Chen, E. Y., Wong, D. J., Yamamoto, K., Protack, C. D., Williams, W. T., Assi, R., Hall, M. R., Sadaghianloo, N., & Dardik, A. (2014). Vein graft adaptation and fistula maturation in the arterial environment. Journal of Surgical Research, 188(1), 162–173. https://doi.org/10.1016/j.jss.2014.01.042
5. Mac Gabhann, F., & Peirce, S. M. (2010). Collateral capillary arterialization following arteriolar ligation in murine skeletal muscle. Microcirculation, 17(5), 333–347. https://doi.org/10.1111/j.1549-8719.2010.00034.x
6. Mollard, P., Bourdillon, N., Letournel, M., Herman, H., Gibert, S., Pichon, A., Woorons, X., & Richalet, J.-P. (2010). Validity of arterialized earlobe blood gases at rest and exercise in normoxia and hypoxia. Respiratory Physiology & Neurobiology, 172(3), 179–183. https://doi.org/10.1016/j.resp.2010.05.017
7. Shishehbor, M. H., Powell, R. J., Montero-Baker, M. F., Dua, A., Martínez-Trabal, J. L., Bunte, M. C., Lee, A. C., Mugglin, A. S., Mills, J. L., Farber, A., & Clair, D. G. (2023). Transcatheter arterialization of deep veins in chronic limb-threatening ischemia. New England Journal of Medicine, 388(13), 1171–1180. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2212754
8. Wagner, P. D. (2015). The physiological basis of pulmonary gas exchange: Implications for clinical interpretation of arterial blood gases. European Respiratory Journal, 45(1), 227–243. https://doi.org/10.1183/09031936.00039214