Die Blut Sauerstoffversorgung erfolgt ausschließlich durch Atmung – den Gasaustauschprozess in der Lunge, bei dem Sauerstoff ins Blut eintritt und Kohlendioxid entfernt wird.
Der Atemprozess
1. Ventilation (Luftbewegung)
- Inspiration: Zwerchfell kontrahiert, Thoraxvolumen ↑, Druck ↓ → Luft eintritt
- Leitende Atemwege: Nase/Mund → Luftröhre → Bronchien → Bronchiolen
- Expiration: Passiv (elastischer Rückzug) oder aktiv (Bewegung)
2. Externe Respiration (alveolärer Gasaustausch)
- Alveolen: ~300 Millionen, 70 m² Oberfläche, 0,5 µm Barriere
- Diffusion: O₂: Alveolarluft (100 mmHg) → Kapillarblut (40 mmHg)
CO₂: Kapillarblut (45 mmHg) → Alveolarluft (40 mmHg)
- Perfusionsanpassung: Ventilation/Perfusion (V/Q)-Verhältnis-Optimierung
3. Transport
- Sauerstoff: 98 % an Hämoglobin gebunden (1,34 mL O₂/g Hb); 2 % gelöst
- CO₂: 70 % als Bicarbonat (HCO₃⁻), 23 % Carbamihämoglobin, 7 % gelöst
- Herzminutenvolumen liefert O₂ an die Gewebe
4. Interne Respiration (Gewebe-Gasaustausch)
- O₂: Kapillare (100 mmHg) → Gewebezellen (<40 mmHg) → Mitochondrien
- CO₂: Gewebe → Kapillare → Lunge
5. Zelluläre Respiration
- Mitochondriale oxidative Phosphorylierung: O₂ + Glukose → ATP + CO₂ + H₂O
- Anaerobe Glykolyse (ohne O₂): 2 ATP vs. 30–32 ATP aerob
Regulation
- Zentrale Chemorezeptoren (Medulla): Reagieren auf Liquor-pH (CO₂-gesteuert)
- Periphere Chemorezeptoren (Karotis/Aortenkörperchen): Reagieren auf PaO₂ <60, pH, PaCO₂
- Mechanorezeptoren: Lungenstreckung (Hering-Breuer), Reiz-, J-Rezeptoren
- Höhere Zentren: Willkürliche Kontrolle, Emotion, Sprache, Temperatur
Klinische Relevanz
- Hypoxämie: Niedrige PaO₂ (<80 mmHg) → V/Q-Mismatch, Shunt, Diffusionsdefekt, Hypoventilation, niedrige FiO₂
- Sauerstofftherapie: Erhöht alveolaren PO₂ → verbessert Diffusionsgradient
- Pulsoxymetrie: SpO2 schätzt SaO₂; Einschränkungen: COHb, MetHb, Anämie, Perfusion, Nagellack
- ABG: Goldstandard für PaO₂, PaCO₂, pH, HCO₃⁻
Wichtiges Prinzip
Es gibt keinen alternativen Weg für die Blut Sauerstoffversorgung beim Menschen. ECMO (extrakorporale Membranoxygenation) führt künstlich Gasaustausch durch, stützt sich aber immer auf dieselbe Diffusionsphysik.
