Das Lungen-System bewerkstelligt die externe Respiration – Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxid-Ausscheidung – durch koordinierte Beatmung, Perfusion und Diffusion.
Strukturelle Organisation
- Leitende Zone: Nase → Pharynx → Kehlkopf → Luftröhre → Bronchien → Bronchiolen (kein Gasaustausch). Funktionen: Luftkonditionierung (erwärmen, befeuchten, filtern), Leitung.
- Respiratorische Zone: Respiratorische Bronchiolen → Alveolärgänge → Alveolarsäcke → Alveolen (300–500 Millionen, 70–100 m² Oberfläche). Ort des Gasaustauschs.
Mechanismus des Gasaustauschs
- Beatmung: Zwerchfell/Zwischenrippenmuskeln erzeugen negativen Pleuradruck → Lufteinstrom.
- Diffusion: O₂ bewegt sich von Alveolarluft (PAO₂ ~100 mmHg) → Kapillarblut (PaO₂ ~40 mmHg) den Gradienten entlang. CO₂ kehrt um (PvCO₂ 45 → PaCO₂ 40 mmHg).
- Perfusion: Lungenkapillar-Transitzeit ~0,75 Sekunde; Äquilibrierung erfolgt in ~0,25 Sekunde (Diffusionsreserve).
- Transport: O₂ an Hb gebunden (98,5 %) + gelöst; CO₂ als Bikarbonat (70 %), Carbamino-Hb (23 %), gelöst (7 %).
Abwehr der Atemwege
- Mukoziiliarer Aufzug: Becherzellen sezernieren Schleim; Zilien schlagen 10–20 Hz kranial → ausgehustet/geschluckt.
- Hustenreflex: Hochgeschwindigkeitsausstoß (Reizrezeptoren).
- Alveolärmakrophagen: Phagozytose von Partikeln, Bakterien; sezernieren Zytokine.
- IgA, Lysozym, Surfactant-Proteine: Antimikrobiell, immunmodulatorisch.
Klinische Relevanz
V/Q-Mismatch, Diffusionsbeeinträchtigung, Shunt und Hypoventilation sind die vier Mechanismen der Hypoxämie. Das Verständnis von Struktur-Funktion leitet die Diagnose von COPD, ARDS, Lungenembolie, Fibrose und neuromuskulären Störungen.
