Anatomie und Funktion des Atmungsapparates

Die primäre Funktion der Atmungsorgane besteht darin, Sauerstoff aus der Außenwelt aufzunehmen zur Erhaltung von aeroben zellulären Stoffwechselworgängen und die Ausscheidung von Kohlendioxid an die Luft.
Sauerstoff- und Kohlendioxid-Gehalt im Blut werden durch die Aktivität der Atmungsorgane gesteuert und damit der pH-Wert reguliert.
Daher ist das Atmungssystem in zwei funktionell und strukturell verschiedene Abschnitte gegliedert, nämlich in ein

  • luftleitendes System – die Atemwege – für den Transport der ein- und ausgeatmeten Luft und ein
  • respiratorisches System für den passiven Austausch des Gasgemisches zwischen dem Blut und der Luft („Blut-Luft-Schranke“).

Luftleitendes System:

Die Atemwege beginnen in den Nasenhöhlen, setzen sich über den Schlund, den Kehlkopf und die Luftröhre bis in die Bronchien der Lunge fort. Auf diesem Weg wird die eingeatmetet Luft filtriert, befeuchtet, angewärmt oder gekühlt und sensorisch kontrolliert.
Ein respiratorisches Epithel kleidet die Atemwege, mit Ausnahme von Teilen des Pharynx und des Larynx, von der Nasenhöhle bis zu den Endbronchiolen der Lunge aus. Das respiratorische Epithel trägt auf der Oberfläche Kinozilien, die durch ihren synchronen Wimpernschlag mit der Luft eingedrungene Fremdstoffe in Richtung Pharynx transportieren (Flimmerzellen).
Um diese Selbstreinigung zu fördern, wird die Haftung der Teilchen an der Oberfläche der Zilien durch Schleim erhöht. Hierfür sind in hoher Zahl schleimproduzierende Becherzellen intraepithelial lokalisiert, bevorzugt in den oberen Luftwegen.

Respiratorisches System:

Das luftleitende System mündet am Ende des Bronchialbaumes in respiratorische Lungenbläschen (Alveolen). Diese bilden das respiratorische System, wo der Gasaustausch stattfindet.
Die Alveolen sind von einem dichten Kapillarnetz umgeben; das Epithel der Alveolen und das Endothel der anliegenden Blutgefäße bilden zusammen die Blut-Luft-Schranke.
Die Wand einer Alveole wird von 2 Typen von Epithelzellen ausgekleidet:

  • Pneumozyten Typ I, die ca. 95 % der inneren Alveolaroberfläche auskleiden und Bestandteil der Blut-Luft-Schranke sind.
  • Pneumozyten Typ II bilden einen oberflächenaktiven Phospholipidfilm (Surfactant).

Die Blut-Luft-Schranke ermöglicht den Austausch der Atemgase. Der Gasaustausch erfolgt von der Alveole bis in die Erythrozyten der Kapillare über mehrere Schichten.
Für die Intensität des Gasaustausches sind vorrangig wichtig: 

  • die Weite der Kapillaren
  • die Durchflußgeschwindigkeit des Blutes
  • die Partialdrücke und die Dicke der Zytosolplasmamembranen bzw. des interstitiellen Bindegewebes.

Beispielsweise zieht jede Änderung der Gefäßweite eine Beeinträchtigung der Atemfunktion nach sich.