Atemwegs-Kreislauf-Gasaustausch: Sauerstoff- und Kohlendioxidtransport

Die Atmungs- und das Kreislaufsystem sind funktional an der Alveolar-Kapillaren-Membran gekoppelt. Sie „bewegen Materialien nicht direkt“ – vielmehr diffundieren Gase über eine gemeinsame Schnittstelle, angetrieben durch Teildruckgradienten.

Schritte des Gasaustauschs

1. Ventilation: Luft → Alveolen (Patm > Ppulm).
2. Diffusion (O₂): Alveolärer PO₂ (~100 mmHg) > kapillärer PO₂ (~40 mmHg) → O₂ überquert Barriere → bindet an Hb.
3. Diffusion (CO₂): Kapillärer PCO₂ (~45 mmHg) > alveolärer PCO₂ (~40 mmHg) → CO₂ überquert → ausgeatmet.
4. Transport: Hb transportiert 98,5 % O₂ (1,34 ml O₂/g Hb); CO₂ als Bicarbonat (70 %), Carbamino-Hb (23 %), gelöst (7 %).
5. Peripherer Austausch: Gewebe PO₂ < kapillärer PO₂ → O₂-Freisetzung; Gewebe PCO₂ > kapillär → CO₂-Beladung.

Schlüsselstrukturelle Merkmale

• Alveolar-Kapillaren-Barriere: 0,2–0,5 µm (Typ-I-Pneumozyt + verschmolzene Basalmembranen + Endothel).
• Oberfläche: ~70 m² (300 Millionen Alveolen).
• Kapillärdurchgangszeit: 0,75 s in Ruhe; Äquilibrierung bei 0,25 s.

Klinische Störungen

• Diffusionsbeeinträchtigung: Fibrose, Ödeme, Emphysem (↓SA).
• V/Q-Mismatch: COPD, Lungenembolie, Lungenentzündung.
• Shunt: Rechts-nach-links (Zyanose, nicht ansprechbar auf O₂).
• Hb-Anomalien: Anämie, COHb, MetHb.

Gasaustausch ist passive Diffusion im großen Maßstab – ermöglicht durch massive Oberfläche, minimale Barriere und kontinuierlichen Fluss.