Pulmonaler Gasaustausch: Wie Sauerstoff und Kohlendioxid in der Lunge wandern

Alveolo-Kapillare Schnittstelle

Blut durchläuft in pulmonalen Kapillaren, die Alveolen umgeben, einen kritischen Gasaustausch.

Schritt-für-Schritt-Prozess

1. Desoxygeniertes Blut (gemischtes venöses, PvO₂ ~40 mmHg, PvCO₂ ~45 mmHg) enters Lungenarterie → Arteriolen → Kapillaren.
2. Alveolarluft: PAO₂ ~100 mmHg, PACO₂ ~40 mmHg (durch Belüftung aufrechterhalten).
3. Diffusion: Entlang partieller Druckgefälle über 0,5–1 μm Barriere (alveoläres Epithel + Kapillar-Endothel + verschmolzene Basalmembranen).
4. O₂-Ladung: Bindet an Hämoglobin (kooperative Bindung, sigmoidale Kurve). 1 g Hb = 1,34 mL O₂.
5. CO₂-Entladung: Gelöst, Bicarbonat (Cl⁻-Shift), Carbamino-Hb. Haldane-Effekt: deoxy-Hb bindet mehr CO₂.
6. Oxygeniertes Blut (PaO₂ ~95–100, PaCO₂ ~40) → Lungenvenen → linkes Herz → systemischer Kreislauf.

Faktoren, die die Diffusion beeinflussen

• Oberfläche: Emphysem ↓, Ödem ↓
• Barrieredicke: Fibrose ↑, Ödem ↑
• Gefälle: Hypoventilation ↓ PAO₂; hohe Höhe ↓
• Transitzeit: Normalerweise 0,75 s; Gleichgewicht bis 0,25 s. Bewegung verkürzt, ist aber noch ausreichend.

Belüftungs-Perfusion (V/Q) Abgleich

• Ideales V/Q = 0,8–1,0
• Niedriges V/Q (Shunt) → Hypoxämie, refraktär gegenüber O₂
• Hohes V/Q (toter Raum) → verschwendete Belüftung
• Hypoxische pulmonale Vasokonstriktion optimiert den Abgleich

Klinische Messung

• ABG: PaO₂, PaCO₂, pH, HCO₃⁻, SaO₂
• Pulsoxymetrie (SpO₂) — nur Screening
• A‑a Gradient: PAO₂ – PaO₂ (normal <10–15 mmHg, ↑ mit Alter)