Definition
Die Atmungsmembran (alveolär-kapillare Barriere) ist die ultradünne Grenzfläche, über die O₂ und CO₂ zwischen Alveolarluft und Lungenkapillarblut diffundieren.
Geschichtete Struktur (von Luft zu Blut)
- Surfactant-Film – Phospholipid-reich (DPPC), reduziert Oberflächenspannung, verhindert Kollaps.
- Alveoläres Epithel (Typ-I-Pneumozyten) – Bedeckt 95 % Oberfläche; extrem dünn (~0,1 µm); Tight Junctions.
- Epitheliale Basalmembran – In vielen Bereichen mit endothelialer BM verschmolzen.
- Kapillaren-Endothel – Kontinuierlich, nicht-fenestriert; dünn (~0,2 µm); Tight Junctions.
- Erythrozytenmembran – Letzte Barriere für O₂-Bindung an Hämoglobin.
Gesamtdicke: 0,2–0,5 µm (Diffusionsdistanz).
Zelluläre Komponenten
| Zelltyp | Funktion |
|---|
| Typ-I-Pneumozyt | Gasaustauschoberfläche (95 % Fläche); kann sich nicht teilen |
| Typ-II-Pneumozyt | Surfactant-Sekretion; Vorläufer für Typ-I-Reparatur |
| Alveolarmakrophag | Phagozytose von Schutt, Pathogenen; Immunmodulation |
| Kapillaren-Endothelzelle | Barriere, Angiogenese, Leukozyten-Trafficking, NO-Produktion |
| Perizyt | Kapillarenstabilität, Kontraktilität, Vorläuferpotenzial |
Molekulare Zusammensetzung
- Phospholipid-Doppelschicht: Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) dominant im Surfactant; Membranphospholipide asymmetrisch.
- Proteine: Aquaporine (Wasser), Ionenkanäle (ENaC, CFTR), Adhäsionsmoleküle (ICAM-1, VCAM-1), Surfactant-Proteine (SP-A, B, C, D).
- Extrazelluläre Matrix: Kollagen IV, Elastin, Fibronectin, Laminin in Basalmembranen.
Physik des Gasaustauschs
- Ficksches Gesetz: Vgas = (A × D × ΔP) / T. A = Oberfläche (~70 m²), D = Diffusionskoeffizient, ΔP = Teildruckgradient, T = Dicke.
- Perfusionslimitiert: O₂, N₂O – equilibrieren früh entlang des Kapillaren.
- Diffusionslimitiert: CO (Bindung an Hb), O₂ bei Krankheit (Fibrose, Ödem, Höhe).
Pathologie
- ARDS: Diffuse alveoläre Schädigung → Hyalinemembranen, ↑ Dicke, ↓ Compliance, Shunt.
- Lungenfibrose: Interstitielle Verdickung → Diffusionslimitation, Hypoxämie bei Belastung.
- Lungenödem: Alveoläre Flutung → ↑ Diffusionsdistanz, V/Q-Mismatch.
- Lungenemphysem: Septumzerstörung → ↓ Oberfläche, ↑ Compliance, Luftfalle.
Klinische Beurteilung
- ABG: PaO₂, A-a-Gradient (altersadjustiert: 2,5 + 0,21×Alter).
- DLCO (Diffusionskapazität): ↓ bei Fibrose, Emphysem, Gefäßerkrankung, Anämie.
- Bildgebung: HRCT (Fibrose, Ödem), Kontrast-CT (Lungenembolie).
