Lunge

Die Lunge (lateinisch Pulmo) ist ein Organ der Atmung; sie erfüllt den Zweck, eine große Oberfläche für den Gasaustausch zwischen Luft und Blut herzustellen. Echte Lungen kommen bei vielen luftatmenden Wirbeltieren vor, so bei den meisten landlebenden Wirbeltieren und manchen Fischen wie z. B. den Lungenfischen. Der Mensch hat zwei Lungenflügel, die links in zwei und rechts in drei Lungenlappen unterteilt sind; der Gasaustausch geschieht auf Ebene der Lungenbläschen, die als Endstrukturen verästelter Luftwege mit der Luftröhre verbunden sind. Durch Ein- und Ausatmen wird frische Luft an die Blut-Luft-Schranke herangeführt; dies ist keine Leistung der Lunge selbst (die Säugetierlunge besitzt keine Muskulatur), sondern des Zwerchfells und der Zwischenrippenmuskulatur. Der Pleuraspalt, dessen Flüssigkeitsfilm Kräfte über Ad- und Kohäsion überträgt, vermittelt die verschiebliche Lagerung der Lungen im Brustkorb; da sie in dieser Ausdehnung die Tendenz haben, sich zusammen zu ziehen, herrscht im Pleuraspalt ein Unterdruck.

Aus der Literatur

Alle Zellen des menschlichen Körpers sind auf eine kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff angewiesen. Dabei kann Sauerstoff nur durch Diffusion über die Zellmembran in die Zelle gelangen. Dies erfordert keine Energie und läuft über kurze Distanzen sehr schnell ab. Die Zeit, die für den Transport eines Sauerstoffmoleküls durch Diffusion erforderlich ist, "nimmt mit dem Quadrat der Entfernung zu. Deshalb ist eine ausschließlich per Diffusion ablaufende Sauerstoffversorgung für einen so komplexen Organismus wie den menschlichen Körper nicht möglich."

"Die Hauptaufgabe der Lunge besteht darin, für eine ausreichende Zufuhr von [[O₂]] aus der Atmosphäre zu sorgen und gleichzeitig die gesamte Menche an [[CO₂]], welche aus dem Metabolismus entsteht, abzugeben. Dabei unterliegt ihre Tätigkeit einer feinen Regulation durch Chemorezeptoren. Diese messen den Partialdruck von [[O₂]] ([[pO₂]]) und von [[CO₂]] ([[pCO₂]]) sowie die [[H⁺-Konzentration]] (pH) im Blut und im Liquor."

Durch die große Menge [[CO₂]], die permanent abgeatmet werden muss, ist die Lunge auch wesentlich am Säure-Basen-Gleichgewicht beteiligt. Daneben spielt die Lunge eine wichtige Rolle für die Immunabwehr, indem sie die in der Atemluft enthaltenen Bakterien während der Passage durch das Lungenkapillargebiet eliminiert.

"Die Lunge besteht aus einem hochverzweigten Bronchialsystem, an dessen Ende sich die Alveolen aufweiten. Die Aufgabe des Bronchialsystems besteht darin, für eine ausreichende und möglichst gleichförmige Belüftung der Alveolen zu sorgen. Der eigentliche Gasaustausch zwischen der Alveolarluft und dem Blut findet ausschließlich in den Alveolen statt. ... Auf diese Weise entstehen etwa 300 Mio. Alveolen mit einer Gesamtoberfläche von 80-100 m². Bestünde die gesamte Lunge dagegen nur aus einer einzigen kugelförmigen Alveole mit einem Volumen von 4 l, hätte sie lediglich eine Oberfläche von etwa 1/10 m²."

Damit Luft in die Lunge strömt, muss das Lungenvolumen verändert werden. Da die Lunge hierfür über keinen eigenen Muskel verfügt, kann sie nur indirekt bewegt werden. "Die Lunge kann nur indirekt durch Aufbau eines Strömungsdrucks bewegt werden. Wichtigster Atemmuskel ist das Zwerchfell ('Bauchatmung'). Daneben kommen zahlreiche Thoraxmuskeln zum Einsatz ('Brustatmung'), wobei die exspiratorisch wirksamen Muskeln nur bei forchierter Atmung aktiviert werden.""

Klinisch wird die Diffusionskapazität duch einmaliges Einatmen eines mit Kohlenstoffmonoxid angereichertes Gasgemisch bestimmmt. Dabei atmet die untersuchte Person zunächst maximal aus und unmittelbar daruf mit maximaler Inspiration das Gasgemisch (0,3% Kohlenstoffmonoxid und weiteres Gas, meist Helium) ein. Dann hält die Person für 10 sec den Atem an und atmet schließlich wieder maximal aus. Anhand der aufgenommenen Menge Kohlenstoffmonoxidmenge kann die mittlere Diffusionskapazität gemessen werden.

Der alveoläre Gasaustausch erfolgt durch das Ein- und Ausatmen der Atemluft. Dabei geben die Alveolen Sauerstoff an das vorbeiströmende Blut ab, gleichzeitig nehmen das Kohlenstoffdioxid vom vorbeiströmenden Blutauf und geben es an die Atemluft ab. "Die [[O₂]]-Aufnahme kann nicht durch eine verbesserte Diffusion, sondern nur duch eine erhöhte Durchblutung gesteigert werden. Gleiches gilt für die Abgabe von [[CO₂]]. Der Gasaustausch ist also aufgrund der hohen Diffusionskapazität der Lunge beim Gesunden perfusionslimitiert.""

"Mit zunehmenden Sauerstoffbedarf des Körpers (z.B. bei schwerer körperlicher Arbeit) erhöht sich auch das Herzzeitvolumen. Dadurch steigt die Lungendurchblutung an und des kann mehr [[CO₂]] abgegeben und [[O₂]] aufgenommen werden. Gleichzeitig verkürzt sich wegen der höheren Strömungsgeschwindigkeit des Blutes die Kontaktzeit von Blut und Alveolarraum, die unter Ruhebedingungen etwa 0,75 Sekunden beträgt. Allerdings sinkt die Kontaktzeit bei Gesunden fast nie unter 0,25 Sekunden."