Gasaustausch

Verteilung von Gasen (hier Sauerstoff und Kohlendioxid) zwischen 2 voneinander abgetrennten Räumen (Lunge - Blut) mittels einer durchlässigen (permeablen) Membran; geschieht in der Lunge durch Diffusion in den Lungenbläschen (Alveolen); 7000l/Tag.

Gasaustausch Lunge

1 = Lungenvene (CO₂ armes, O₂ reiches Blut)
2 = Bronchiole
3 = Alveole
4 = Lungenarterie ( CO₂ reiches, O₂ armes Blut)

Allgemeine Voraussetzungen	Permeabilität (Durchlässigkeit) für die zu austauschenden Gase: je durchlässiger die Membran für die speziellen Gase ist, desto schneller geht der Austausch Fläche der Membran: je größer die Austauschfläche ist, desto mehr Gas wird ausgetauscht Membrandicke: je dicker die Membran ist (Diffusionsstrecke), desto schwerer können Gase miteinander ausgetauscht werden Temperatur: je niedriger die Temperatur ist desto langsamer ist der Gasaustausch Konzentrationsgefälle an den beiden Seiten der Membran: je höher der Unterschied, desto schneller der Austausch Atemzugvolumen: je mehr Sauerstoff angeboten wird desto mehr kann aufgenommen werden
Voraussetzungen in der Lunge	Ventilation: ausreichender Zu-/Abtransport der Atemgase über die äusseren Atemwege (Luft/Lunge); bei unzureichender Atmung muss Sauerstoff zugeführt werden (=> Atemmaske mit Sauerstoffflasche) Diffusion: ungestörter Austausch der Atem-/Blutgase über die Alveolen, z.B. bei einem Lungenödem muss die Ursache behoben werden um genügend Sauerstoff in den Körper zu bekommen Perfusion: ausreichende Durchblutung und damit An-/Abtransport der Atem-/Blutgase über das Blut zu den Zellen und wieder zurück zur Lunge, bei einem Kreislaufstillstand muss dieser zuerst behoben werden (Reanimation) um genügend Sauerstoff in den Körper zu bekommen
Ventilation	Belüftung der Lungen bei jedem Atemzug; beteiligt sind Atemzentrum, Nerven, Atemmuskulatur, Skelettsystem. wird bestimmt durch die Anzahl und Tiefe der Atemzüge; wichtig: Atemwegswiderstand: Beschaffenheit der Bronchien (Länge/ Durchmesser), Gaszusammensetzung (=> ist erhöht bei entzündliche Schleimhauterkrankungen, Hypersekretion, obstruktive Atemwegserkrankungen: Asthma, COPD) Dehnbarkeit der Lunge: Compliance der Lungengewebes, Kapillarnetz, Surfactant-Faktor, Pleura visceralis, Thoraxwand Druckverhältnisse: bei der Inspiration sinkt der Atemwegsdruck (=> die Luft strömt in die Lunge), übersteigt der Atemwegsdruck eine bestimmte Höhe erfolgt die Ausatmung (=> ist erhöht beim Pneumothorax => keine Belüftung mehr, die Lunge kollabiert) nur die Luft, die bis zum Alveolarraum vordringt, nimmt am Gasaustausch teil (sonst zählt man sie zum Totraumvolumen); der Atemtotraum setzt sich zusammen aus Nase, Mund, Rachen, Trachea, Bronchien, Bronchiolen es bei jedem Atemzug werden nur ca. 1/10 der Atemluft in den Lungen ausgetauscht (=> 2,5- 3 Liter bleiben immer in der Lunge => funktionelle Residualkapazität) Erkrankungen:Schlafapnoe (ausgehend vom Atemzentrum), Phrenikusparese (Nerven), neuromuskuläre (Nerven-Muskel-) Erkrankungen (Atemmuskulatur), Kyphosen (Wirbelsäule)
Diffusion	Die in der Luft enthaltenen Teilchen/Gase gehen vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration (=> nur über kurze Strecken möglich, die Partialdruckunterschiede sind entscheidend hierfür): Abhängig von: Differenz (Unterschied) zwischen den Partialdrücken der einzelnen Gase Diffusionsstrecke Fläche, die für die Diffusion zur Verfügung steht Diffusionskoeffizient: ist beim Kohlendioxid wesentlich höher als beim Sauerstoff, so dass CO₂ schneller abgeatmet wird als Sauerstoff aufgenommen wird Allgemein: O₂ in der Atemluft diffundiert von den Alveolen über die Alveolarmembran in die feinsten Kapillaren des Blutkreislaufs und wird von dort weitertransportiert ins Gewebe, hier diffundiert er über die Zellmembran zu den Mitochondrien der Zelle CO₂ diffundiert durch Zellmembran ins Blut und von dort über die Wände der Kapillaren der Lunge zurück in die Alveolen (=> Abatmung, umgekehrter Weg wie beim O₂) für die Aufnahme von 1 l O₂ müssen ca. 26 l Atemluft ein- und ausgeatmet werden das Kapillarnetz muss genügend CO₂ an die Lungenkapillare liefern, damit der Gasaustausch funktioniert CO₂ wird schnell aus dem Blut entfernt, Sauerstoff wechselt nur langsam über die Alveolen ins Blut (=> Störungen durch Pneumonie, interstitielle Lungenerkrankungen, Anämien)
Perfusion	Durchblutung der Lunge. je besser die Lungen durchblutet sind, umso besser ist der Gasaustausch die Lungendurchblutung erfolgt über die Druckdifferenz zwischen den Pulmonalarterien und den Lungenkapillaren wird nicht so viel Sauerstoff benötigt (Ruhe) werden Lungenareale von der Perfusion ausgeschlossen benötigt man aber mehr Sauerstoff (Arbeit) können zusätzliche Gefäßabschnitte eröffnet werden (=> Störungen durch Pulmonalstenosen: z.B. durch einen Thrombus aus einer tiefen Beinvene)
Einatemluft	Besteht aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,05% Kohlendioxid, Wasserdampf, Edelgase.
Ausatemluft	Besteht aus 78% Stickstoff; 15% Sauerstoff, 4% Kohlendioxid, Wasserdampf, Edelgase. ist aufgrund des noch relativ hohen Sauerstoffgehaltes zur Notfall-Beatmung geeignet.
Sauerstofftransport im Blut	98% des Sauerstoffes wird an das Hämoglobin gebunden 2% kommen im Plasma gelöst vor
Kohlendioxidtransport im Blut	Endprodukt des Energiestoffwechsels. 80% liegt im Blut in chemisch gebundener Form als Bikarbonat vor 10% sind an das Hämoglobin gebunden der Rest (10%) ist physikalisch gelöst: schwimmt frei im Plasma
Störungen des Gasaustausches	verminderte Durchblutung der Alveolen (z.B. bei Lungeninfarkt) verminderte Durchlüftung der Alveolen (z.B. druch einen Fremdkörper) Diffusionshindernis (z.B. durch eine Membranverdickung verursacht durch ein Lungenödem)
Bilder	http://www.jameda.de/gesundheits-lexikon/bilder/big/506765.jpg http://www.lungeninformationsdienst.de/uploads/pics/Gasaustausch_Lungenbla_eschen_01.png

Merke

Bei der Diffusion handelt es sich nicht um einen aktiven Transport, der Energie kostet, sondern um den passiven Transport von Stoffen (durch eine semipermeable Membran), der einem Konzentrationsgradienten folgt (d.h. die Stoffe gelangen von Orten höherer zu Orten niedrigerer Konzentration).