Sauerstoffversorgung des Körpers (Austausch von O2 und CO2)

Äußere Atmung (Lunge)

• Aufnahme von O2 ins Blut mit Austausch von CO2

-> Transport von sauerstoffreichem Blut zu den Körperzellen

Innere Atmung (Körperzellen)

• Aufnahme von O2 in den Körperzellen und Abgabe von CO2 als Abfallprodukt ins Blut

• aureichende Ventilation der Lunge

• ausreichende Perfusion (Durchblutung) der Lunge

• ungehinderte Diffusion zwischen Blut und Zelle

Man unterscheidet in die oberen und unteren Atemwege sowie in luftleitende und respiratorische Bereiche:

Luftleitende Bereiche transportieren die Atemgase und erwärmen, befeuchten und reinigen die Atemluft. Sie werden auch als anatomischer Totraum bezeichnet.

Respiratorische Bereiche sind am Austausch der Atemgase beteiligt.

Atemluft > Nasenhöhle und/oder Rachen > Kehlkopf > Luftröhre > Hauptbronchien > Bronchiolen > Alveolen

Aufgabe

• Erwärmung, Befeuchtung und Säuberung der Atemluft

• Geruchssinn (Riechorgan)

Aufbau

• Cavitas nasi (Nasenhöhle) -> wird durch Septum nasi (Nasenscheidewand) in zwei Hälften geteilt

• Einteilung der Cavitas nasi in oberen, mittleren und unteren Nasengang durch Nasenmuscheln an den Seitenwänden

• äußere Nase und vordere Septum nasi bestehen aus Knorpeln, obige Strukturen haben knöcherne Struktur

• Cavitas nasi mit Schleimhaut* ausgekleidet

*im oberen Bereich der Cavitas nasi Riechschleimhaut mit Riechzellen

Aufgabe

• Transport von Luft und Nahrung -> Verhinderung einer Aspiration beim Schluckvorgang (gemeinsam mit dem Kehlkopf)

• Würgereflex beim Berühren der hinteren Rachenwand

• Immunabwehr (Rachenmandel)

Aufbau

• 12-15 cm langer, schlauchförmiger Muskel

• Hinterwand in Kontakt zur Wirbelsäule, vorne Verbindung zur Nasen- und Mundhöhle

• Nasopharynx: oberer Rachenabschnitt, Verbindung zur Nasenhöhle, Mündung der Ohrtrompete (Belüftung des Mittelohrs)

• Oropharynx: mittlerer Rachenabschnitt, vom Gaumensegel bis zur Spitze des Kehldeckels

• Laryngopharynx: unterer Rachenabschnitt, grenzt an Kehlkopf und Speiseröhre

Aufgabe

• Weiterleitung der Atemluft in die Luftröhre

• Stimmbildung

• Verhinderung einer Aspiration beim Schluckvorgang (gemeinsam mit dem Pharynx)

Aufbau

• liegt vor der Speiseröhre und wird vorne und seitlich teilweise von der Schilddrüse verdeckt

• wird von Bändern und Muskeln in Form gehalten

• Schildknorpel: größter Knorpel, bei Männern auch der Adamsapfel

• Ringknorpel: hinten verdickt -> Trennung vom Schildknorpel durch Ligamentum conicum (Kehlkopfschnitt)

• Stellknorpel: in zwei Hälften unterteilt, Befestigung der Stimmbänder

• Kehldeckel: löffelförmiger Verschluss des Kehlkopfes beim Schlucken

Aufgabe

• Erwärmung, Befeuchtung und Säuberung der Atemluft

• Weitertransport der Atemluft

Aufbau

• 10-12 cm langer Schlauch mit einem Durchmesser von 1,5-2 cm

• geht vom Hals bis in den Brustraum (dort Aufzweigung in linke und rechte Hauptbronchie -> Trachealbifurkation)

• Wand durch 16 bis 20 Knorpelspangen verstärkt -> halten die Trachea während der Atmung offen; Spangen durch Ringbänder miteinander verbunden (Tacheotomie)

• innen mit Schleimhaut (schleimbildende Becherzellen) und Flimmerhärchen ausgedeckt -> respiratorisches Flimmerepithel

  • Schmutzpartikel durch Flimmerhärchen in den Rachen transportiert (dort ausgehustet)

Aufgabe

• Erwärmung, Befeuchtung und Säuberung der Atemluft

• Weitertransport der Atemluft -> luftleitender Abschnitt bis zu den Bronchioli respiratorii

Aufbau

• beginnen mit der Trachealbifurkation

• Hauptbronchien liegen außerdem der Lunge im Mittelfellraum (Mediastinum)

• Aufteilung der Hauptbronchien in Lappenbronchien an der Lungenpforte -> rechts drei Lappen, links nur zwei)

• Lappenbronchien > Segmentbronchien > Läppchenbronchien > Bronchioli* (Bronchialbraum)

• Bronchienwände mit Knorpeln verstärkt, Bronchiolen wiederum mit glatter Muskulatur (Eng- und Weitstellung)

• Innenseite der Bronchien mit respiratorischem Flimmerepithel ausgekleidet (bis Bronchioli respiratorii

*Bronchioli terminalis: luftleitend, Bronchioli respiratorii: respiratorisch

Aufgabe

• Gasaustausch (O2/CO2) zwischen Atemluft und Blut

• Konstanthaltung des pH-Wertes des Blutes

Aufbau

• zwei Lungenflügel jeweils in einer eigenen Brustfellhöhle

• rechter Lungenflügel: Ober-, Mittel- und Unterlappen; linker Lungenflügel: Ober- und Unterlappen (wegen des Herzens nur zwei)

• Lungenlappen > Lungensegmente > Lungenläppchen > Alveolen*

• Alveolen von dichtem Kapillarnetz umgeben, gleichzeitig dünnes Alveolarepithel -> Gasaustausch

• dünne Gewebeschranke zwischen Kapillaren und Lungenbläschen (Blut-Luft-Schranke)

• zwei Blutgefäßsysteme: Vasa privata (Eigenversorgung) und Vasa publica (Lungenkreislauf für Gasaustausch)

*im Schnitt 300-400 Mio. Alveolen mit einer Gesamtoberfläche von 60-100 m²

Aufgabe

• Instellunghaltung der Lunge und Schutz der Lungenflügel

Aufbau

• dünne Haut mit zwei getrennten Pleurahöhlen

• bestehend aus zwei Blättern: Lungenfell (umhüllt Lungenflügel) und Rippenfell (liegt an der Brustwandinnenseite an)

  • zwischen den Blättern liegt der Pleuraspalt mit Flüssigkeit (reibungsloses Gleiten der Lunge)

• im Pleuraspalt herrscht Unterdruck* (negativer Pleuradruck) -> Lunge haftet an der Brustwandinnenseite

• zwischen den Pleurahöhlen befindet sich das Mediastinum (Mittelfellraum)

*Lunge würde ohne den Unterdruck kollabieren (elastisches Gewebe würde sich zusammenziehen)

Unter der Atemmechanik versteht man alle Atmungsvorgänge, also das Ein- und Ausströmen der Atemluft. Dazu sind Druckunterschiede zwischen Lunge und Umgebung notwendig.

Bei der Ein- und Ausatmung wirken aktiv Atemmuskeln, da sie eine Vergrößerung und Verengung des Thorax ermöglichen.

Inspiration

Diaphragma (Zwerchfell) - Bauchatmung

• trennt die Brust- und die Bauchhöhle voneinander

• ragt kuppelartig ist die Brusthöhle

• zieht sich zusammen und verlagert sich nach unten

  • Brustraum erweitert, Lungengewebe gedehnt -> Unterdruck lässt Luft in die Lunge einströmen

Äußere Zwischenrippenmuskeln - Brustatmung

• unterstützen das Diaphragma bei einer tiefen Einatmung

• sind Fasern zwischen zwei benachbarten Rippen (gehen von hinten-oben nach vorne-unten)

• ziehen sich bei tiefer Einatmung zusammen

  • Rippen werden angehoben, Brustkorb vergrößert sich noch weiter

Die Exspiration verläuft passiv; Rückstellkräfte wirken automatisch, da Lunge sowieso immer auf Spannung ist.

Bei großer Atemanstrengung helfen weitere exspiratorische Hilfsmuskeln (z. B. innere Zwischenrippenmuskeln -> Senkung der Rippen)

Atmung ist der Zyklus zwischen dem Ein- und Ausatmen.

Die Atmosphärenluft beträgt 21% Sauerstoff, 78% Stickstoff, 0.03% Kohlendioxid und einige weitere Gase.

Der Gasaustausch findet zwischen den Kapillaren und den Alveolen statt. Auf beiden Seiten der Blut-Luft-Schranke besteht ein unterschiedlicher Partialdruck von Sauerstoff und Kohlendioxid. Es entsteht ein Konzentrationsgefälle, welches die Diffusion der Gase durch die durchlässige Membran möglich macht.

Alveolarluft

• pO2 von 100 mmHg und pCO2 von 40 mmHg

Arterielles Blut

• pO2 von 40 mmHg und pCO2 von 46 mmHg

In den Lungenarterien ist der pO2 niedriger und der pCO2 höher als in der Alveolarluft. Die beiden Gase diffundieren in entgegengesetzte Richtung, um ein Gleichgewicht herzustellen.

99% des O2 werden an das Hämoglobin (Farbstoff der roten Blutkörperchen) gebunden. 1% wird im Blut gelöst. Der gesamte Sauerstoff wird an die Zellen transportiert.

70% des CO2 werden als HCO3- (Bikarbonat) gelöst im Blutplasma an die Lunge transportiert. Dort wird das HCO3- wieder zu CO2. 30% werden von Anfang an gebunden als CO2 bewegt. In der Lunge werden 20% des CO2 an Hämoglobin gebunden und 10% werden in gelöster Form zu den Alveolen transportiert.

Das Atemzentrum erhält von den Chemorezeptoren (u. A. in der Aorta) Informationen über die Partialdrücke und den pH-Wert im Körper. Es passt die Atmung dann an die Bedingungen an.

Steigerung der Atmung -> hoher pCO2* oder sinkender pH-Wert

Die Atmung wird wiederum automatisch eingestaucht (Hering-Breuer-Reflex), wenn die Dehnungszeptoren im Lungengewebe eine zu starke Dehnung beim Einatmen verspüren.

*besteht der hohe pCO2 schon länger, muss vorsichtig beatmet werden, da der niedrige pO2 der einzige Atemantrieb ist und andernfalls ein Atemstillstand herausgefordert wird