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Grundlagen des Gasaustauschs

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Steckbrief

Grundsätzliche Voraussetzungen für den Gasaustausch sind Ventilation, Diffusion und Perfusion. Um eine möglichst große Oberfläche für den Gasaustausch zur Verfügung zu haben, ist der Bronchialbaum stark verzweigt: die insgesamt etwa 300 Millionen Alveolen haben eine Gesamtoberfläche von etwa 100 m2.

Zur Reinhaltung der Atemwege tragen das Flimmerepithel, die Becherzellen und Schutzreflexe wie Husten und Niesen bei. Alveolarmakrophagen und IgA auf der Schleimhaut stellen die zelluläre Abwehr dar.

Da es sich bei Luft nicht um ein reines Gas, sondern um ein Gasgemisch handelt, ist der Begriff des Partialdrucks zum Verständnis des Gasaustauschs wichtig. Die Messung von Gasvolumina erfolgt unter standardisierten Bedingungen, da das Gasvolumen von Temperatur und Gasdruck abhängt.

Beim Gasaustausch wird Sauerstoff aus der Luft ins Blut aufgenommen und entstandenes Kohlendioxid abgegeben. Grundbedingungen für den Gasaustausch sind der Luftaustausch in der Lunge (Ventilation) über die Atemwege, die Diffusion der Gase durch die Alveolarmembran sowie eine ausreichende Durchblutung der Lunge (Perfusion).

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    Aufbau und Reinhaltung der Atemwege

    Die Luftwege verzweigen sich baumartig, ausgehend von der Trachea. Bis zu den ersten Alveolen in den Bronchioli respiratorii hat die eingeatmete Luft schon 16 Verzweigungen passiert. Insgesamt besitzt ein Mensch ca. 300 Mio. Alveolen mit einem inspiratorischen Durchmesser von jeweils 0,2 - 0,3 mm (200 - 300 µm). Die gesamte Oberfläche, die für den Gasaustausch zur Verfügung steht, ist somit etwa 100 m2 groß.

    Die ersten 16 Teilungen des Bronchialbaums dienen der Luftleitung (Konduktionszone), während die Bronchiolen und Alveolen der 17. bis 23. Teilungsgeneration dem Gasaustausch dienen (Respirationszone).

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    Verzweigung des Bronchialbaums

    Der Bronchialbaum der menschlichen Lunge weist 23 Teilungen auf. Ab der 17. Teilung entstehen Alveolen, insgesamt etwa 300 Millionen mit einer Gesamtoberfläche von etwa 100 m2.

    (Quelle: Arastéh et al, Duale Reihe Innere Medizin, Thieme, 2012)

    Um den nach außen hin offenen Respirationstrakt vor Verschmutzung und Infektionen zu schützen, gibt es einige Schutzreflexe, Reinigungsmechanismen und Mechanismen der zellulären Abwehr.

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      zuletzt bearbeitet: 28.07.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. med. Armin Kurtz, 26.07.2022
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