Gasaustausch in der Lunge: Sauerstoff- und Kohlendioxidtransport

Die externe Respiration (alveolär-kapillärer Gasaustausch) wird durch Teildruckgradienten angetrieben (Dalton’s Gesetz, Fick’s Gesetz).

Sauerstoff (O₂) Weg

1. Alveolarluft: PAO₂ ≈ 100 mmHg (befeuchtet, mit abgebautem CO₂ vermischt).
2. Diffusion: O₂ durchquert Alveolarepithel → Interstitium → Kapillarendothel → Plasma → Erythrozytenmembran.
3. Bindung: 98,5 % binden an Hämoglobin (Hb) → Oxyhämoglobin (HbO₂); 1,5 % gelöst im Plasma.
4. Transport: Lungenvenen → linkes Herz → systemische Arterien → Kapillaren.
5. Abgabe: In den Geweben, PO₂ ~40 mmHg → O₂ dissoziiert (Bohr-Effekt: ↓pH, ↑CO₂, ↑Temperatur, ↑2,3-BPG verschieben Kurve nach rechts).

Kohlendioxid (CO₂) Weg

1. Produktion: Mitochondrialer Stoffwechsel → CO₂ diffundiert in kapillares Blut.
2. Transport (drei Formen):
   • 70 % als Bicarbonat (HCO₃⁻) – katalysiert durch Karbonanhydrase im Erythrozyten: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻.
   • 23 % als Carbaminohämoglobin (Hb-CO₂).
   • 7 % gelöst im Plasma.
3. Chloridverschiebung: HCO₃⁻ verlässt Erythrozyten → Cl⁻ tritt ein (erhält elektrische Neutralität).
4. Lunge: Umgekehrte Reaktionen; CO₂ diffundiert in Alveolen → ausgeatmet.

Schlüsselprinzipien

• Belüftung-Durchblutung (V/Q) Abgleich: Optimal ~0,8; Missverhältnis verursacht Hypoxämie.
• Diffusionslimitierung: Nur bei extremer Belastung, Fibrose oder sehr dicker Barriere.
• Haldane-Effekt: Desoxygeniertes Hb bindet mehr CO₂/H⁺ → erleichtert CO₂-Aufladung in Geweben, Entladung in der Lunge.