Gasaustausch (Externe Respiration) bewegt O₂ ins Blut und CO₂ heraus durch Diffusion entlang partieller Druckgradienten über die alveolär-kapillare Membran.
1. Beatmung (Luftbewegung)
- Inspiration: Zwerchfell kontrahiert ↓, äußere Zwischenrippenmuskeln ↑ → Thoraxvolumen ↑ → intrapulmonaler Druck < atmosphärisch → Luft strömt ein
- Luftweg: Nase/Mund → Pharynx → Kehlkopf → Luftröhre → Bronchien → Bronchiolen → Alveolen (300–500 Mio., 70 m² Oberfläche)
2. Diffusion: O₂ ins Blut
- Alveolärer PₐO₂ ≈ 100 mmHg > Kapillärer PcO₂ ≈ 40 mmHg → O₂ diffundiert über:
- Alveoläres Epithel → Interstitium → Kapilläremothel → Plasma → Erythrozyten
- Hämoglobin bindet O₂ kooperativ (sigmoidale Kurve) → O₂-Gehalt ↑ 70x gegenüber allein gelöstem O₂
3. Diffusion: CO₂ aus dem Blut
- Venöser PvCO₂ ≈ 45 mmHg > Alveolärer PₐCO₂ ≈ 40 mmHg → CO₂ diffundiert in umgekehrter Richtung
- CO₂ transportiert als: HCO₃⁻ (70 %), Carbamino-Hämoglobin (23 %), gelöst (7 %)
- Karbonanhydrase in Erythrozyten beschleunigt CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻
4. Exspiration
- Zwerchfell entspannt ↑, elastischer Rückzug → Volumen ↓ → Druck > atmosphärisch → Luft strömt aus
- CO₂-reiche Luft ausgestoßen
Kritische Faktoren für effizienten Austausch
- Oberfläche: Lungenemphysem zerstört Alveolen → ↓ Oberfläche
- Membrandicke: Fibrose, Ödem → ↑ Distanz
- Beatmungs-Durchblutungs-Verhältnis (V/Q): Ideal = 0,8; Missverhältnis → Hypoxämie
- Partieller Druckgradient: Aufrechterhalten durch kontinuierlichen Blutfluss & Beatmung
Klinische Relevanz
Blutgasanalyse, Pulsoxymetrie, V/Q-Szintigraphie, DLCO-Testung beurteilen alle die Gasaustauschintegrität. Versagen → Ateminsuffizienz (Typ I: Hypoxämie; Typ II: Hyperkapnie).
