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Die Hauptfunktion dieser zarten Membran ist es, Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen und Kohlendioxid aus dem Blut zu eliminieren. Dünne Blutkapillaren in der gesamten Membran bieten engen Kontakt und schnellen Gasaustausch zwischen der Alveolarluft und dem Blut. Gelöste Gase bewegen sich in beide Richtungen über die Atemoberfläche, von Luft zu Blut und von Blut zu Luft. Ihre große Gesamtfläche optimiert den schnellen Gasaustausch, um den Atemansprüchen wie während des Trainings gerecht zu werden.
Als „alveolarkapillare Membran“ oder „Blut-Luft-Schranke“ bezeichnet, besteht die Atemoberfläche aus drei Teilen: dem Alveolarepithel, dem Kapillarendothel und der Basalmembran.
Das Alveolarepithel besteht aus Pneumozyten Typ I, Pneumozyten Typ II und Alveolarmakrophagen.
Pneumozyten Typ I sind dünne Zellen, die die Hauptstruktur der Alveolarwand bilden. Eng aneinandergefügt, machen sie 90 bis 95 Prozent der Alveolaroberfläche aus. Sie ermöglichen die Gasediffusion durch engen Kontakt mit Kapillarzellen.
Pneumozyten Typ II machen 1 bis 5 Prozent der Alveolaroberfläche aus. Sie sekreieren Surfactant, der die Oberflächenspannung der Feuchtigkeit in den Alveolarsäcken senkt und es den Alveolen ermöglicht, offen und geschmeidig zu bleiben. Diese Zellen sind auch am Ionentransport und an der Flüssigkeitsentfernung aus den Alveolarräumen beteiligt.
Alveolarmakrophagen sind Immunzellen, die als erste Verteidigungslinie gegen Atemwegseindringlinge fungieren. Sie fressen und töten eindringende Mikroben, initiieren Immunreaktionen und entfernen Ablagerungen wie Staub, abgestorbene Zellen oder Rauchpartikel. Sie helfen auch, Entzündungen im Lungengewebe zu mäßigen.
Das Kapillarendothel ist ein gewundenes Netzwerk dünner Blutgefäße, das sich glatt in einer Zellschicht zwischen den Alveolen erstreckt. Das Kapillarendothel hat eine enorme Oberfläche, die der Gesamtfläche der Atemoberfläche vergleichbar ist. Das Kapillarendothel ermöglicht den Gasaustausch und Flüssigkeitsaustausch sowohl in den Blutstrom hinein als auch heraus. Wenn der Organismus ruht, werden viele dieser Zellen nicht genutzt. Dieses System erfüllt auch wichtige Funktionen bei der Filterung von Blutgerinnseln und Abfallstoffen, der Mäßigung der Wirkung von Chemikalien, der Speicherung von Immunzellen während Infektionen und der Versorgung von Lungenzellen mit Nährstoffen.
Die Basalmembran bietet weitgehend strukturelle Stabilität. Sie besteht aus zwei Teilen, der alveolaren Basalmembran (ABM) und der Kapillar-Basalmembran (CBM).
Die ABM ist eine dichte, lockere Struktur mit feinen Filamenten für Zellhaftungen und Löchern, durch die Typ-II-Zellen hindurchdringen können.
Die CBM sieht spitzenartig aus und verschmilzt an einigen Stellen mit der ABM zu einer einzigen, dünnen Struktur.
Wo diese Strukturen zu dünneren Bereichen zusammenfügen, wird die Barriere für den Gasaustausch minimal.
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