Das muskuläre und das respiratorische System funktionieren als eine integrierte Einheit, um Sauerstoff für den aeroben Stoffwechsel bereitzustellen und Kohlendioxid abzutransportieren.
1. Ventilation (Atmung)
- Inspiration: Zwerchfell & äußere Interkostalmuskulatur kontrahieren → Thoraxvolumen ↑ → Druck ↓ → Luft strömt ein.
- Exspiration: Passiv (elastischer Rückzug) in Ruhe; aktiv (innere Interkostalmuskeln, Bauchmuskeln) bei Bewegung.
2. Externe Respiration (Alveolärer Gasaustausch)
O₂ diffundiert von den Alveolen (PₐO₂ ~100 mmHg) → Lungenkapillaren (PᵥO₂ ~40 mmHg). CO₂ diffundiert in die entgegengesetzte Richtung. Getrieben durch Teildruckgradienten.
3. Transport (Kardiovaskulärer Zusammenhang)
- O₂ bindet an Hämoglobin (98,5%) + gelöst (1,5%).
- Herzminutenvolumen ↑ bei Bewegung (HF × SV) → ↑ O₂-Lieferung.
- Blutfluss wird umverteilt zu arbeitenden Muskeln (Vasodilatation).
4. Interne Respiration & Zellatmung
- O₂ diffundiert von Kapillaren → Muskelfasern → Mitochondrien.
- Mitochondriale oxidative Phosphorylierung: O₂ + Glukose/Fettsäuren → ATP + CO₂ + H₂O.
- CO₂ diffundiert Muskel → Blut → Lunge.
5. Integrierte Regulation
- Chemorezeptoren: Zentral (Medulla, pH/CO₂) + peripher (Carotis/Aortenkörper, O₂/CO₂/pH) treiben die Ventilation an.
- Mekanorezeptoren: Muskel/Gelenk-Feedback → anticipatorische Ventilationssteigerung bei Bewegungsbeginn.
- Feedforward (zentraler Befehl): Motorcortex-Signale an die Atmungszentren gleichzeitig mit der Motorikausgabe.
Ergebnis
Präzise Anpassung der O₂-Versorgung an den metabolischen Bedarf in Ruhe, moderater und intensiver Belastung. Versagen = Ermüdung, Dyspnoe, Azidose.
