Die Lunge leistet weit mehr als den einfachen Gasaustausch. Hier ist eine detaillierte Übersicht ihrer wichtigsten Funktionen.
1. Gasaustausch (Primärfunktion)
Findet über die alveolär-kapillare Membran in ~300–500 Millionen Alveolen statt.
- Sauerstoffaufnahme: Inspirierter O₂ diffundiert von der Alveolarluft (PO₂ ~100 mmHg) ins Lungenkapillarblut (PO₂ ~40 mmHg), bindet an Hämoglobin
- CO₂-Entfernung: Stoffwechselabfall CO₂ diffundiert vom Kapillarblut (PCO₂ ~45 mmHg) in die Alveolen (PCO₂ ~40 mmHg) zur Ausatmung
- Getrieben von Teildruckgradienten; erleichtert durch große Oberfläche (~70 m²) und dünne Barriere (0,2–0,5 µm)
2. Blut-pH-Regulation (Säure-Basen-Haushalt)
Die Lunge bietet schnelle (Minuten) Kompensation für metabolische Säure-Basen-Störungen durch Anpassung der CO₂-Eliminierung.
- CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ (von Karbonanhydrase katalysiert)
- Hyperventilation → ↓PCO₂ → ↑pH (Respiratorische Alkalose)
- Hypoventilation → ↑PCO₂ → ↓pH (Respiratorische Azidose)
- Nierenkompensation (Stunden–Tage) passt HCO₃⁻ an, um pH zu normalisieren
3. Lungen-Surfactant-Produktion
- Sekretiert von Typ-II-Alveolarzellen
- Phospholipid-Protein-Komplex (DPPC + SP-A, B, C, D)
- Reduziert die Oberflächenspannung an der Luft-Flüssigkeits-Schnittstelle, verhindert Alveolarkollaps (Atelectase) bei niedrigen Volumina
- Mangel verursacht neonatalen RDS; Dysfunktion trägt zum ARDS bei
4. Abwehrmechanismen
- Muziliärer Aufzug: Becherzellen sezernieren Schleim, der Partikel einfängt; flimmerzellige Zellen treiben ihn kranial voran
- Alveolarmakrophagen: Phagozytieren Bakterien, Viren, Partikel; setzen Zytokine frei
- sIgA: Neutralisiert Krankheitserreger an der Schleimhautoberfläche
- Husten- und Niesreflexe: Kraftvolle Ausstoßung von Reizstoffen
- Antimikrobielle Peptide: Defensine, Lysozym, Laktoferrin in der Atemwegsflüssigkeit
5. Zusätzliche physiologische Rollen
- Thermoregulation: Wärmeaustausch über ausgeatmete Luft (geringfügig)
- Wasserhaushalt: Unmerklicher Verlust ~300–400 mL/Tag über befeuchtete ausgeatmete Luft
- Stimmproduktion: Ausgeatmete Luft durch Kehlkopf lässt Stimmbänder vibrieren; Lungen liefern aerodynamische Kraft
- Metabolische Funktionen: Angiotensin I → II (Lungen-ACE); inaktiviert Bradykinin, Serotonin, Prostaglandine; synthetisiert Prostaglandine, Leukotriene
- Blutreservoir: Der Lungenkreislauf hält ~500 mL; verschiebt Volumen bei Blutung/Belastung in den systemischen Kreislauf
Klinische Relevanz
Beeinträchtigung einer Funktion führt zu erkennbaren Syndromen: Hypoxämie/Hyperkapnie (Gasaustauschversagen), respiratorische Azidose/Alkalose (pH-Dysregulation), Atelectase (Surfactantmangel), wiederkehrende Infektionen (Abwehrversagen), Lungenhochdruck (vaskulärem Umbau). Eine umfassende pulmonale Untersuchung bewertet alle Bereiche.
