Sauerstoff und Kohlendioxid bewegen sich zwischen Alveolen und Lungenkapillaren durch passive Diffusion entlang partieller Druckgradienten.
Schritt-für-Schritt-Prozess
- Beatmung: Luft erreicht Alveolen; PO₂ ~100 mmHg, PCO₂ ~40 mmHg.
- O₂-Diffusion: Alveolärer PO₂ (100) > Kapillärer PO₂ (40) → O₂ tritt ins Blut ein, bindet an Hämoglobin.
- CO₂-Diffusion: Kapillärer PCO₂ (45) > Alveolärer PCO₂ (40) → CO₂ tritt in Alveolen ein, wird ausgeatmet.
- Transport: O₂ an Hb gebunden (98,5 %) + gelöst (1,5 %); CO₂ als Bicarbonat (70 %), Carbamino-Hb (23 %), gelöst (7 %).
Schlüsselprinzipien
- Ficksches Gesetz: Diffusionsrate ∝ (Oberfläche × ΔP × Löslichkeit) / Dicke.
- Alveolo-Kapillaren-Barriere: Ultra-dünn (~0,5 µm): Typ-I-Pneumozyt + Basalmembran + Kapillarendothel.
- Perfusions-Beatmungs-Abgleich: Optimales V/Q-Verhältnis ~0,8 gewährleistet effizienten Austausch.
Klinische Relevanz
Beeinträchtigte Diffusion bei Fibrose, Ödem, Emphysem (reduzierte Oberfläche), Anämie (reduziertes Hb) oder V/Q-Missverhältnis (Lungenembolie, COPD) verursacht Hypoxämie. CO₂ diffundiert 20× schneller als O₂, daher weist Hyperkapnie meist auf Beatmungsversagen hin, nicht auf Diffusionsdefekt.
