Die Atemluft-Blut-Schranke (Blut-Gas-Barriere) ist die ultradünne Grenzfläche, an der Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Alveolarluft und Lungenkapillarblut diffundieren. Ihre minimale Dicke (<0,5 µm) ermöglicht einen bemerkenswert effizienten Gasaustausch.
Dreischichtige Struktur
1. Alveoläres Epithel (Typ-I-Pneumozyten)
- Einfachschichtiges Plattenepithel – bedeckt ca. 95 % der Alveolaroberfläche
- Extrem dünn (~0,1 µm) mit abgestumpftem Zytoplasma
- Tight Junctions (okkludierende Verbindungen) bilden eine durchgehende Barriere
- Typ-II-Pneumozyten (5 %): Produzieren Surfactant; dienen als Vorläuferzellen für Typ I
2. Basalmembran (Verschmolzene Basallaminae)
- Zusammensetzung: Typ-IV-Kollagen, Laminin, Nidogen, Heparansulfat-Proteoglykane
- Verschmolzene epitheliale und endotheliale Basallaminae (in den meisten Bereichen)
- Bietet Zugfestigkeit und molekulare Filtration
- Dicke: ~50–100 nm
3. Kapillar-Endothel
- Kontinuierliches (nicht fenestriertes) Endothel
- Einfachschichtig, dünn (~0,1 µm)
- Tight Junctions schränken parazelluläre Leckage ein
- Endothelzellen enthalten Caveolae (Transzytose)
Gesamtdiffusionsdistanz
- Minimum: ~0,2 µm (nur verschmolzene Basalmembran)
- Durchschnitt: ~0,5 µm
- Maximum: ~2 µm (wo Basalmembranen getrennt sind)
Physik des Gasaustauschs
- Ficksches Gesetz: Diffusionsrate ∝ (Fläche × ΔP × Löslichkeit) / (Dicke × √Molekulargewicht)
- Große Oberfläche (~70–100 m² bei Erwachsenen)
- Hohe O₂-Löslichkeit vs. CO₂ (CO₂ diffundiert 20× schneller)
- Teildruckgradienten: PAO₂ ~100 mmHg → PaO₂ ~95 mmHg; PACO₂ ~40 mmHg → PaCO₂ ~40 mmHg
- Transitzeit: ~0,75 Sekunden in Ruhe (ermöglicht Gleichgewicht)
Pathologische Verdickung
- Lungenödem: Flüssigkeit im Interstitium/Alveolen → ↑ Diffusionsdistanz
- Interstitielle Lungenerkrankung (Fibrose): Kollagenablagerung → ↑ Basalmembrandicke
- ARDS: Hyalinemembranen, epitheliales/endotheliales Gewebeschaden
- Lungenblutung: Blut in Alveolen
Klinische Korrelate
- DLCO (Diffusionskapazität für CO) misst die Integrität der Membran
- Belastungs-Desaturation spiegelt oft eine Diffusionsbegrenzung wider
- Höhenanpassung: Kapillarrekrutierung, erhöhte Oberfläche
Die dreilaminare Architektur der Atemluft-Blut-Schranke – Epithel, verschmolzene Basalmembran, Endothel – ist exquisit auf schnellen, hochkapazitiven Gasaustausch bei gleichzeitiger Barrierefunktion optimiert.
