Gasaustausch in der Lunge: Warum Alveolen die perfekte Diffusionsschnittstelle sind

Wo Sauerstoff ins Blut eintritt und CO₂ austritt

Bei Säugetieren findet die externe Atmung ausschließlich in den Alveolen statt – mikroskopischen Luftsäckchen an den terminalen Bronchiolen.

Alveoläre Struktur optimiert für Diffusion

• Anzahl: ~300–500 Millionen pro erwachsener Lunge.
• Oberfläche: ~70–100 m² (Tennisplatzgröße).
• Wanddicke: 0,5–1 µm (einzelne Schicht Typ-I-Pneumozyten).
• Kapillarenetzwerk: Jedes Alveolus ist in dichtes Lungenkapillarenetz gehüllt; Luft-Blut-Barriere <2 µm.
• Surfactant: Phospholipid von Typ-II-Pneumozyten senkt die Oberflächenspannung, verhindert den Zusammenbruch.

Der Diffusionsprozess

1. Belüftung: Frische Luft erreicht die Alveolen bei der Inspiration.
2. Teildruckgradienten: Alveoläres O₂ (~100 mmHg) > Kapillares O₂ (~40 mmHg) → O₂ diffundiert ein. Kapillares CO₂ (~45 mmHg) > alveoläres CO₂ (~40 mmHg) → CO₂ diffundiert aus.
3. Perfusion: Sauerstoffreiches Blut reist über Lungenvenen zum linken Herzen; CO₂ wird ausgeatmet.

Wichtige Punkte

• Passiver Prozess – keine Energie erforderlich.
• Belüftungs-Durchblutungs-Matching (V/Q-Matching) gewährleistet Effizienz.
• Erkrankungen (Emphysem, Fibrose, Ödem) verdicken die Barriere oder reduzieren die Oberfläche und beeinträchtigen den Austausch.

Die Alveolar-Kapillaren-Schnittstelle ist eine der elegantesten Lösungen der Biologie für schnellen, hochkapazitiven Gasaustausch.